壓力容器常見缺陷和處理方法化工廠中的壓力容器經(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(yàn),盡早消除隱患,防止缺陷繼續(xù)發(fā)展擴(kuò)大,對生產(chǎn)造成影響。 1 腐蝕 腐蝕是壓力容器在使用過......
化工廠中的壓力容器經(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(yàn),盡早消除隱患,防止缺陷繼續(xù)發(fā)展擴(kuò)大,對生產(chǎn)造成影響。
1 腐蝕
腐蝕是壓力容器在使用過程中最容易產(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
容器的腐蝕可以是均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和疲勞腐蝕。不管是哪一種腐蝕,嚴(yán)重時都會導(dǎo)致容器的失效或破壞。
壓力容器的內(nèi)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(qū)與季節(jié)等有密切的關(guān)系,在干燥的地區(qū)或季節(jié),大氣的腐蝕比潮濕地區(qū)或多雨季節(jié)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(nèi)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。一般來說,工作介質(zhì)具有明顯腐蝕作用的容器,設(shè)計(jì)時都采取防腐蝕措施,如選用耐腐蝕材料、進(jìn)行表面處理或表面涂層、在內(nèi)壁加襯里等。因此,這些容器內(nèi)壁的腐蝕常常是因?yàn)榉栏g措施遭到破壞而引起的。
容器內(nèi)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(yàn)后沒有干燥,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(nèi)壁產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用。
由于結(jié)構(gòu)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(qū)、鉚接容器的鉚釘周圍及接縫區(qū)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,用直觀檢查的方法即可發(fā)現(xiàn)。外壁涂刷有油漆防護(hù)層的容器,如果防護(hù)層完好無損,而且又沒有發(fā)現(xiàn)其它可疑跡象,一般不需要清除防護(hù)層來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腐蝕作用,或容器殼體有防腐層,在保溫層完好無損的情況下,也可以不拆除保溫層,但如果發(fā)現(xiàn)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(nèi)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直觀檢查的方法。對晶間腐蝕和斷裂腐蝕(應(yīng)力腐蝕和疲勞腐蝕),除了嚴(yán)重的晶間腐蝕可以用錘擊檢查有所發(fā)現(xiàn)外,一般用直觀檢查是難以判斷的,常用金相檢驗(yàn)、化學(xué)成分分析和硬度測定。一般襯里要作氣密性檢驗(yàn),檢驗(yàn)時有妨礙檢驗(yàn)的構(gòu)件應(yīng)予以拆除。
經(jīng)直觀檢查發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)壁或外壁有均勻腐蝕或局部腐蝕時應(yīng)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(jù)容器的具體使用情況而定,一般原則是:
(1)內(nèi)壁發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕、斷裂腐蝕等缺陷時,不易繼續(xù)使用。如果腐蝕是輕微的,允許根據(jù)具體情況,在改變原有工作條件下使用。
(2)當(dāng)發(fā)現(xiàn)分散點(diǎn)腐蝕,但不妨礙工藝操作時(不存在裂紋、腐蝕深度小于計(jì)算壁厚的一半),可對缺陷不作處理繼續(xù)使用。
(3)均勻腐蝕和局部腐蝕按剩余厚度不小于計(jì)算厚度的原則,確定其繼續(xù)使用、縮小檢驗(yàn)間隔期限、降壓使用或判廢。
2 裂紋
裂紋是壓力容器中最危險的一種缺陷,它是導(dǎo)致容器發(fā)生脆性破壞的因素,同時又會促進(jìn)疲勞破裂和腐蝕破裂的產(chǎn)生。
裂紋種類
壓力容器中的裂紋,按其生成過程,大致可分為兩大類,即原材料或容器制造中產(chǎn)生的裂紋和容器使用過程中產(chǎn)生的裂紋或擴(kuò)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(yīng)力熱處理裂紋;后者包括疲勞裂紋和應(yīng)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)軋制而生成的線性缺陷。這種缺陷可以在材料的內(nèi)部,也可以在表面,無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(xiàn)類似的裂紋。
焊接裂紋主要是在容器制造過程中產(chǎn)生的,這是由于容器制造廠質(zhì)量檢驗(yàn)不嚴(yán),或原有缺陷輕微未被發(fā)現(xiàn)而在使用過程中有所發(fā)展。
消除應(yīng)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(yīng)力熱處理時產(chǎn)生的,也可在使用中擴(kuò)展。
疲勞裂紋是因?yàn)槿萜鞯慕Y(jié)構(gòu)不良或材料存在缺陷,造成局部應(yīng)力過高,在容器經(jīng)過反復(fù)多次的加壓或卸壓后產(chǎn)生的裂紋,在一些開停頻繁的壓力容器中可以發(fā)現(xiàn)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(yīng)力有關(guān)。因?yàn)閼?yīng)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(yīng)力集中,或削弱金屬的晶間結(jié)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(nèi)外表面的各個部位都可能存在,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(qū)以及局部應(yīng)力過高的部位。
處理方法
裂紋的檢查可以用直觀檢查和無損探傷。一般是通過直觀檢查發(fā)現(xiàn)或初步發(fā)現(xiàn)裂紋的跡象,再通過無損探傷進(jìn)一步加以確認(rèn)。無損探傷無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(jù)具體情況適當(dāng)選用。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力容器有裂紋缺陷時,首先應(yīng)根據(jù)裂紋所在部位、數(shù)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,必要時可以進(jìn)行金相檢驗(yàn),以判斷裂紋是原材料存在的缺陷,還是容器制造時留下的,或是使用過程中產(chǎn)生的。然后再根據(jù)缺陷的嚴(yán)重程度和容器的具體情況確定缺陷或?qū)Υ嬖谌毕莸娜萜魈幚矸椒ā?/p>
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(yīng)在檢查發(fā)現(xiàn)時予以鏟除。
由于結(jié)構(gòu)不良、局部應(yīng)力過高而產(chǎn)生裂紋的部件一般不宜繼續(xù)使用。存在腐蝕裂紋的容器,也不應(yīng)將裂紋鏟除或焊補(bǔ)后繼續(xù)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)過具有資格的壓力容器缺陷評定單位檢查鑒定,并根據(jù)斷裂力學(xué)的分析和計(jì)算,確認(rèn)裂紋不會擴(kuò)展,且具有足夠的安全裕度,容器可以采取可靠的監(jiān)護(hù)措施,繼續(xù)使用,但要縮短檢驗(yàn)間隔期限,嚴(yán)密監(jiān)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的。
變形種類
容器的變形一般可以表現(xiàn)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(qū)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(yán)重的腐蝕,壁厚顯著減薄,因而在內(nèi)壓作用下發(fā)生的向外凸起變形。個別情況下也可因容器的局部溫度過高,致使材料的機(jī)械性能降低而產(chǎn)生鼓包,這種變形將使容器這一區(qū)域的壁厚進(jìn)一步減薄。
整體扁癟是因?yàn)槭芡鈮鹤饔玫臍んw壁厚太薄,以至在壓力作用下失去穩(wěn)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(nèi)筒。
整體膨脹變形是因?yàn)槿萜鞅诤裉』虺瑝菏褂?,致使整個容器或某些截面產(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(jiān)測下才能發(fā)現(xiàn)。
處理方法
變形的檢查一般可用直觀檢查,不太嚴(yán)重的變形可以通過量具檢查來發(fā)現(xiàn)。
產(chǎn)生變形缺陷的容器,除了不太嚴(yán)重的局部凹陷以外,其它的一般不宜繼續(xù)使用。因?yàn)榻?jīng)過塑性變形的容器,壁厚總有不同程度的減薄,而且變形材料也會因應(yīng)變硬化而降低習(xí)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(bǔ)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(bǔ)焊,焊后按容器原來的技術(shù)要求對焊縫進(jìn)行技術(shù)檢驗(yàn)。