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压力容器和压力管道的失效(破坏)

2010-09-13   来源:安全文化网    热度:   收藏   发表评论 0

  1.失效的定义:

  完全失去原定功能;

  虽还能运行,但已失去原有功能或不能达到原有功能;

  虽还能运行,但已严重损伤而危及安全,使可靠性降低。

  2.失效的方式:

  1)从广义上分类:

  过度变形失效:由于超过变形限度而失效。

  断裂失效:由于出现裂口而失效。

  表面损伤失效;因表面腐蚀而导至失效。

  2)一般分类:可分为

  a)过度变形失效:失效后存在较大的变形。

  b)断裂失效:失效是由于存在缺陷如裂纹、腐蚀等缺陷而引起的。

  c)表面损伤失效:因腐蚀、表面损伤、材料表面损伤等原因引起的失效。

  3.失效的原因

  1)韧性失效:容器所受应力超过材料的屈服强度发生较大的变形而导致失效,原因为设计不当、腐蚀减薄、材质劣化强度下降、超压、超温。断口有纤维区、放射纹区、剪切唇区。

  2)脆性失效:容器在无明显变形情况下出现断裂导致失效,开裂部位存在较大的缺陷(主要是裂缝),材质劣化变脆、应力腐蚀、晶间腐蚀、疲劳、蠕变开裂。断口平齐,有金属光泽,断口和最大主应力方向垂直。

  3)疲劳失效:容器长期受交变载荷引起的疲劳开裂导致疲劳失效。原因为容器长期受交变载荷、开裂点应力集中、开裂点上有小缺陷。断口比较平齐光整,有三个区萌生区、疲劳扩展区和瞬断区。其中扩展区有明显的贝壳样条纹。

  4)腐蚀失效:因腐蚀原因导致失效。

  均匀腐蚀减薄导致强度不够;应力腐蚀导致断裂;晶间腐蚀导致开裂;氢蚀导致开裂、点蚀造成的泄漏;缝隙腐蚀造成的泄漏或开裂;冲蚀造成局部减薄,泄漏;双金属腐蚀造成局部减薄。

  晶间腐蚀:金属材料均属多晶材料,晶粒间存在晶界,晶间腐蚀是指晶界发生腐蚀。

  应力腐蚀:金属材料的材质、介质、和拉应力三个因素共同作用下发生的裂纹不断扩大。裂纹的发展可以是沿晶的也可以是串晶的。

  氢蚀:在高温下氢气常形成原子状态氢极易渗透到钢材内部,进入钢材的氢与渗碳体中的碳生成甲烷,使渗碳体脱碳材料变软,生成的甲烷在金属中体积增大,使金属内压力增大金属表面形成鼓包。

  腐蚀失效的形式:韧性失效、脆性失效、局部鼓胀、爆破、泄漏、裂纹泄漏、低应力脆断、材质劣化。

  5)蠕变失效:容器在长期高温下受力会发生蠕变,出现蠕变损伤、变形,导致失效。

  6)密封失效:密封垫材质有问题;安装不良,造成泄漏而导致失效。

  7)其他:A)材质劣化长期在高温下运行材质会发生劣化现象,材质劣化有三种石墨化、珠光体球化、合金元素重新分布。以上三个原因使强度下降,或脆化。

  8)制造遗留缺陷,使用中进一步发展。