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2022

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壓力容器常見(jiàn)缺陷和處理方法

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  化工廠(chǎng)中的壓力容器經(jīng)常遇到的缺陷是腐蝕、裂紋和變形,操作人員必須定期進(jìn)行技術(shù)檢驗,盡早消除隱患,防止缺陷繼續發(fā)展擴大,對生產(chǎn)造成影響。

  1腐蝕

  腐蝕是壓力容器在使用過(guò)程中最容易產(chǎn)生的一種缺陷,特別是在化工容器中。它是由于金屬與所接觸的介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)或電化學(xué)變化作用而引起的。

  腐蝕種類(lèi)

  容器的腐蝕可以是均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕和疲勞腐蝕。不管是哪一種腐蝕,嚴重時(shí)都會(huì )導致容器的失效或破壞。

  壓力容器的內外表面都可以產(chǎn)生腐蝕。容器的外壁一般是大氣的腐蝕,大氣的腐蝕作用與地區與季節等有密切的關(guān)系,在干燥的地區或季節,大氣的腐蝕比潮濕地區或多雨季節輕微得多。

  壓力容器外壁的腐蝕多產(chǎn)生于經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)和易于積存水分或濕氣的部位。在容器與支架的接觸面、容器與地面接觸的部分容易產(chǎn)生腐蝕。容器內壁的腐蝕主要是由于工作介質(zhì)或它所含有的雜質(zhì)作用而產(chǎn)生的。一般來(lái)說(shuō),工作介質(zhì)具有明顯腐蝕作用的容器,設計時(shí)都采取防腐蝕措施,如選用耐腐蝕材料、進(jìn)行表面處理或表面涂層、在內壁加襯里等。因此,這些容器內壁的腐蝕常常是因為防腐蝕措施遭到破壞而引起的。

  容器內壁的腐蝕也可能是由于正常的工藝條件被破壞而引起,例如干燥的氯對鋼制容器不產(chǎn)生腐蝕作用,而如果氯氣中含有水分或充裝氯氣的容器因進(jìn)行水壓試驗后沒(méi)有干燥,或由于其它原因進(jìn)入水分,則氯氣與水作用生成鹽酸或次氯酸,對容器內壁產(chǎn)生強烈的腐蝕作用。

  由于結構原因也可引起或加劇腐蝕作用,例如,帶有腐蝕性沉積物的容器,排出管高于容器的底平面,使容器底部長(cháng)期積聚有腐蝕性的沉積物,因而產(chǎn)生腐蝕。

  此外,焊縫及熱影響區、鉚接容器的鉚釘周?chē)敖涌p區都是比較容易產(chǎn)生腐蝕的地方。

  由于容器外壁的腐蝕一般是均勻腐蝕或局部腐蝕,用直觀(guān)檢查的方法即可發(fā)現。外壁涂刷有油漆防護層的容器,如果防護層完好無(wú)損,而且又沒(méi)有發(fā)現其它可疑跡象,一般不需要清除防護層來(lái)檢查金屬壁的腐蝕情況。

  外面有保溫層或其它覆蓋層的容器,如果保溫材料對器壁材料無(wú)腐蝕作用,或容器殼體有防腐層,在保溫層完好無(wú)損的情況下,也可以不拆除保溫層,但如果發(fā)現泄漏或其它有可能引起腐蝕的跡象,則至少在可疑之處拆除部分保溫層進(jìn)行檢查。

  容器內壁可能有各種形式的腐蝕。對均勻腐蝕和局部腐蝕也可以通過(guò)直觀(guān)檢查的方法。對晶間腐蝕和斷裂腐蝕(應力腐蝕和疲勞腐蝕),除了嚴重的晶間腐蝕可以用錘擊檢查有所發(fā)現外,一般用直觀(guān)檢查是難以判斷的,常用金相檢驗、化學(xué)成分分析和硬度測定。一般襯里要作氣密性檢驗,檢驗時(shí)有妨礙檢驗的構件應予以拆除。

  經(jīng)直觀(guān)檢查發(fā)現容器內壁或外壁有均勻腐蝕或局部腐蝕時(shí)應測量被腐蝕處的剩余厚度,從而確定器壁的腐蝕厚度和腐蝕速率。

  處理方法

  對腐蝕缺陷的處理要根據容器的具體使用情況而定,一般原則是:

 ?。?)內壁發(fā)現晶間腐蝕、斷裂腐蝕等缺陷時(shí),不易繼續使用。如果腐蝕是輕微的,允許根據具體情況,在改變原有工作條件下使用。

 ?。?)當發(fā)現分散點(diǎn)腐蝕,但不妨礙工藝操作時(shí)(不存在裂紋、腐蝕深度小于計算壁厚的一半),可對缺陷不作處理繼續使用。

 ?。?)均勻腐蝕和局部腐蝕按剩余厚度不小于計算厚度的原則,確定其繼續使用、縮小檢驗間隔期限、降壓使用或判廢。

  壓力容器常見(jiàn)缺陷和處理方法

  2裂紋

  裂紋是壓力容器中最危險的一種缺陷,它是導致容器發(fā)生脆性破壞的因素,同時(shí)又會(huì )促進(jìn)疲勞破裂和腐蝕破裂的產(chǎn)生。

  裂紋種類(lèi)

  壓力容器中的裂紋,按其生成過(guò)程,大致可分為兩大類(lèi),即原材料或容器制造中產(chǎn)生的裂紋和容器使用過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋或擴展的裂紋。前者包括鋼板的軋制裂紋、容器的拔制裂紋、焊接裂紋和消除應力熱處理裂紋;后者包括疲勞裂紋和應力腐蝕裂紋。

  原材料軋制裂紋是由于金屬材料本身存在的疏松、縮孔和非金屬夾雜物等缺陷積聚在一起,經(jīng)軋制而生成的線(xiàn)性缺陷。這種缺陷可以在材料的內部,也可以在表面,無(wú)一定的方向性和固定的部位。有些拔制的小型高壓容器中,也常常發(fā)現類(lèi)似的裂紋。

  焊接裂紋主要是在容器制造過(guò)程中產(chǎn)生的,這是由于容器制造廠(chǎng)質(zhì)量檢驗不嚴,或原有缺陷輕微未被發(fā)現而在使用過(guò)程中有所發(fā)展。

  消除應力熱處理裂紋是一種呈分枝狀的晶間裂紋,是在焊后消除應力熱處理時(shí)產(chǎn)生的,也可在使用中擴展。

  疲勞裂紋是因為容器的結構不良或材料存在缺陷,造成局部應力過(guò)高,在容器經(jīng)過(guò)反復多次的加壓或卸壓后產(chǎn)生的裂紋,在一些開(kāi)停頻繁的壓力容器中可以發(fā)現這種裂紋。

  腐蝕裂紋是腐蝕介質(zhì)在一定的工作條件下,對材料進(jìn)行腐蝕而逐漸形成的,這種裂紋往往與應力有關(guān)。因為應力和腐蝕兩者相互促進(jìn),后者在材料表面形成缺口產(chǎn)生應力集中,或削弱金屬的晶間結合力,而前者則加速腐蝕的進(jìn)展,使表面缺口向深處發(fā)展。

  壓力容器的裂紋雖然在它的內外表面的各個(gè)部位都可能存在,但是一般最容易產(chǎn)生裂紋的地方是焊縫與焊接熱影響區以及局部應力過(guò)高的部位。

  處理方法

  裂紋的檢查可以用直觀(guān)檢查和無(wú)損探傷。一般是通過(guò)直觀(guān)檢查發(fā)現或初步發(fā)現裂紋的跡象,再通過(guò)無(wú)損探傷進(jìn)一步加以確認。無(wú)損探傷無(wú)論是液體的滲透探傷、熒光探傷和磁力探傷,對檢查表面裂紋都有較高的效用,可以根據具體情況適當選用。

  當發(fā)現壓力容器有裂紋缺陷時(shí),首先應根據裂紋所在部位、數量、大小、分布情況及容器的工作條件等分析裂紋產(chǎn)生的原因,必要時(shí)可以進(jìn)行金相檢驗,以判斷裂紋是原材料存在的缺陷,還是容器制造時(shí)留下的,或是使用過(guò)程中產(chǎn)生的。然后再根據缺陷的嚴重程度和容器的具體情況確定缺陷或對存在缺陷的容器處理方法。

  由于材料軋制或拔制容器留下的微裂,一般都比較淺,可以用手銼或砂輪等磨去。焊接裂紋應在檢查發(fā)現時(shí)予以鏟除。

  由于結構不良、局部應力過(guò)高而產(chǎn)生裂紋的部件一般不宜繼續使用。存在腐蝕裂紋的容器,也不應將裂紋鏟除或焊補后繼續使用。

  在特殊情況下,由于容器制造或原材料留下的裂紋確實(shí)難以消除,經(jīng)過(guò)具有資格的壓力容器缺陷評定單位檢查鑒定,并根據斷裂力學(xué)的分析和計算,確認裂紋不會(huì )擴展,且具有足夠的安全裕度,容器可以采取可靠的監護措施,繼續使用,但要縮短檢驗間隔期限,嚴密監視裂紋的發(fā)展情況。

  3變形

  變形是指容器在使用以后整體或局部地方發(fā)生幾何形狀的改變,這種缺陷一般在壓力容器中是比較少見(jiàn)的。

  變形種類(lèi)

  容器的變形一般可以表現為局部凹陷、鼓包、整體扁癟、整體膨脹等幾種形式。

  局部凹陷是容器殼體或封頭的局部區域受到外力的撞擊或擠壓因而發(fā)生的表面凹洼,這種變形一般只能在殼壁較薄的小容器上產(chǎn)生,它并不引起容器壁厚的改變,而只是使某一局部表面失去了原有的幾何形狀。

  鼓包是容器的某一部分承壓面因嚴重的腐蝕,壁厚顯著(zhù)減薄,因而在內壓作用下發(fā)生的向外凸起變形。個(gè)別情況下也可因容器的局部溫度過(guò)高,致使材料的機械性能降低而產(chǎn)生鼓包,這種變形將使容器這一區域的壁厚進(jìn)一步減薄。

  整體扁癟是因為受外壓作用的殼體壁厚太薄,以至在壓力作用下失去穩定性,喪失原有的殼體形狀,這種變形只發(fā)生在容器的受外壓部件,如夾套容器的內筒。

  整體膨脹變形是因為容器壁厚太薄或超壓使用,致使整個(gè)容器或某些截面產(chǎn)生屈服變形而造成的。這種變形一般都是緩慢進(jìn)行的,只有在特殊的監測下才能發(fā)現。

  處理方法

  變形的檢查一般可用直觀(guān)檢查,不太嚴重的變形可以通過(guò)量具檢查來(lái)發(fā)現。

  產(chǎn)生變形缺陷的容器,除了不太嚴重的局部凹陷以外,其它的一般不宜繼續使用。因為經(jīng)過(guò)塑性變形的容器,壁厚總有不同程度的減薄,而且變形材料也會(huì )因應變硬化而降低習韌性,耐腐蝕性能也較差。

  對于輕微的鼓包變形,如果變形面積不太大,而且又未影響到容器的其它部分,則在容器材料可焊性較好的情況下,可以考慮采用挖補處理。即將局部鼓包的部分挖去,再用相同形狀和材料的板塊進(jìn)行補焊,焊后按容器原來(lái)的技術(shù)要求對焊縫進(jìn)行技術(shù)檢驗。