壓力容器材料的復(fù)驗(yàn)
材料復(fù)驗(yàn)
一般情況下，壓力容器制造單位驗(yàn)收材料時(shí)，只需審查材質(zhì)質(zhì)量證明書(shū)的有效性以及材料標(biāo)志與質(zhì)量證明書(shū)的一致性。必要時(shí)，壓力容器制造單位還應(yīng)對(duì)主要受壓元件等用材料進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。
需要復(fù)驗(yàn)的情況 材料復(fù)驗(yàn)是壓力容器制造過(guò)程中的重要控制環(huán)節(jié)。因此，需要復(fù)驗(yàn)的有： (1)采購(gòu)的第Ⅲ類(lèi)壓力容器用Ⅳ級(jí)鍛件。 (2)不能確定質(zhì)量證明書(shū)真實(shí)性或者對(duì)性能和化學(xué)成分有懷疑的主要受壓元件材料。 (3)用于制造主要受壓元件的境外材料以及境內(nèi)制造的境外牌號(hào)鋼板（鋼帶）。 對(duì)于境外材料制造單位制造的材料和境內(nèi)材料制造單位制造的境外牌號(hào)鋼板（鋼帶），原則上應(yīng)采用境內(nèi)的檢驗(yàn)與試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（引用標(biāo)準(zhǔn)，亦即基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)）復(fù)驗(yàn)，復(fù)驗(yàn)的主要內(nèi)容一般包括逐張檢查材料表面質(zhì)量和材料標(biāo)志、按爐復(fù)驗(yàn)材料的化學(xué)成分、按批復(fù)驗(yàn)材料的力學(xué)性能。 (4)用于制造主要受壓元件的奧氏體型不銹鋼開(kāi)平板。 對(duì)于奧氏體型不銹鋼，開(kāi)平過(guò)程導(dǎo)致其斷后伸長(zhǎng)率降低，因此，奧氏體型不銹鋼開(kāi)平板應(yīng)按批號(hào)復(fù)驗(yàn)力學(xué)性能（整卷使用者，應(yīng)在開(kāi)平操作后，分別在板卷的頭部、中部和尾部所對(duì)應(yīng)的開(kāi)平板上各截取一組復(fù)驗(yàn)試樣）。 (5)設(shè)計(jì)文件要求進(jìn)行復(fù)驗(yàn)的材料。 (6)低溫容器的焊條應(yīng)按批進(jìn)行藥皮含水量或熔敷金屬擴(kuò)散氫含量的復(fù)驗(yàn)，其檢驗(yàn)方法按相應(yīng)的焊條標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)文件。 低溫容器，焊條均為低氫或超低氫焊條，復(fù)驗(yàn)是為保證焊條低含水量或熔敷金屬中的低擴(kuò)散氫含量要求；對(duì)于上述其他復(fù)驗(yàn)要求，應(yīng)按爐號(hào)復(fù)驗(yàn)化學(xué)成分，按批號(hào)復(fù)驗(yàn)力學(xué)性能。 其它情況 除上述應(yīng)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)的情況外，TSG 21、GB/T 150.2要求逐張進(jìn)行超聲檢測(cè)的鋼板，若鋼材制造單位未提供鋼板超聲檢測(cè)保證書(shū)，制造單位還應(yīng)按上述安全技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)要求與合格級(jí)別，對(duì)鋼板逐張進(jìn)行超聲檢測(cè)復(fù)驗(yàn)。 GB/T 150.1適用范圍內(nèi)的特定結(jié)構(gòu)容器、有色金屬及其復(fù)合板制容器應(yīng)按TSG 21和／或GB/T150.4的復(fù)驗(yàn)要求進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。其中，GB/T 12337還要求焊接球殼焊縫以及直接與球殼焊接的焊縫的焊條按批號(hào)進(jìn)行熔敷金屬擴(kuò)散氫含量復(fù)驗(yàn)。JB 4732適用范圍內(nèi)的容器應(yīng)按TSG 21及GB/T 150.4的復(fù)驗(yàn)要求進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。
壓力容器的失效形式及預(yù)防措施
壓力容器作為特種設(shè)備，發(fā)生事故時(shí)，往往不僅是容器本身遭到破壞，而且還會(huì)危及周?chē)O(shè)施和職工的生命，甚至?xí)?dǎo)致更嚴(yán)重的事故。因此，我們必須從各方面采取積極可靠的措施來(lái)保證其安全運(yùn)行，防止事故的發(fā)生。
2006年7月19日，甘肅某公司生產(chǎn)車(chē)間發(fā)生一起壓力容器（蒸汽釜）爆炸事故，造成4人死亡，5人受傷，其中2人重傷。
可見(jiàn)，壓力容器爆炸會(huì)帶來(lái)多大的災(zāi)難。
運(yùn)用安全學(xué)原理的相關(guān)理論，發(fā)生事故的直接原因一般有三種：
一是容器本身的不安全因素，主要來(lái)源于設(shè)計(jì)和制造過(guò)程的缺陷；
二是人的不安全行為，體現(xiàn)在壓力容器的運(yùn)行過(guò)程中人的主觀操作；
三是管理缺陷，表現(xiàn)為壓力容器的安全技術(shù)管理、安全運(yùn)行管理、壓力容器定期檢驗(yàn)和安全等級(jí)評(píng)定等。
實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，因?yàn)樯鲜龅雀鞣N原因，壓力容器的失效就容易引起事故的發(fā)生。本文主要討論壓力容器的四種失效形式。
壓力容器失效是指壓力容器在規(guī)定的使用環(huán)境和壽命期限內(nèi)，因結(jié)構(gòu)尺寸、形狀和材料性能發(fā)生變化，完全失去原設(shè)計(jì)功能或未能達(dá)到原設(shè)計(jì)要求，而不能正常使用的現(xiàn)象。
常見(jiàn)的壓力容器失效模式大致可以分為強(qiáng)度失效、剛度失效、失穩(wěn)失效和泄漏失效四大類(lèi)。
一、壓力容器強(qiáng)度失效
壓力容器在壓力等荷載的作用下，因材料屈服或斷裂而引起的失效模式，稱(chēng)為強(qiáng)度失效。通常包括五種形式：韌性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂、腐蝕斷裂、蠕變斷裂。
1.1 韌性斷裂
韌性破裂是在容器承受的內(nèi)壓力超出安全限度后，先出現(xiàn)塑性變形，隨著壓力繼續(xù)增大就會(huì)產(chǎn)生破裂。
韌性斷裂的特點(diǎn)：
內(nèi)壓力過(guò)高，超過(guò)了容器最高工作壓力，設(shè)計(jì)壓力，達(dá)到了容器的爆破壓力值；
容器發(fā)生破裂前，容器就有明顯的變形，破裂處的器壁顯著減?。?/span>
發(fā)生韌性破裂的容器一般無(wú)碎片飛出，只裂開(kāi)一個(gè)口；
斷口呈撕裂狀。
韌性斷裂宏觀形貌
韌性斷裂的原因：
違反操作規(guī)程，操作失誤引起超壓；
儀表控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障；
超壓泄放裝置失靈；
液化氣體儲(chǔ)存嚴(yán)重超裝，致使氣相空間過(guò)小，溫度升高時(shí)造成超壓；
因腐蝕等容器壁厚變薄。
韌性斷裂的預(yù)防措施：
嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程；
經(jīng)常檢查儀表及安全裝置靈活準(zhǔn)確程度；
嚴(yán)禁超載、超溫運(yùn)行；
作好運(yùn)行期間的維護(hù)保養(yǎng)。
1.2 脆性斷裂
壓力容器在正常壓力范圍內(nèi)，沒(méi)有發(fā)生或未充分發(fā)生塑性變形時(shí)就破裂或爆炸的破壞稱(chēng)為脆性斷裂。
脆性斷裂的特點(diǎn)：
容器并無(wú)宏觀塑性變形或變形量很??；
容器壁未變薄，斷裂是在低壓下發(fā)生的；
斷裂時(shí)很可能有碎片；
脆性破裂多發(fā)生在溫度較低或溫度突變時(shí)。
脆性斷裂的原因：
材料的脆性轉(zhuǎn)變；
焊接接口存在嚴(yán)重缺陷。
脆性斷裂的預(yù)防措施：
選擇缺陷較少，韌性適當(dāng)?shù)牟牧希?/span>
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中，采取措施消除殘余應(yīng)力；
容器使用前，要按規(guī)定進(jìn)行認(rèn)真宏觀檢查。
1.3 疲勞破裂
由于容器在頻繁的加壓，卸壓過(guò)程中，材料受到交變應(yīng)力的作用，經(jīng)長(zhǎng)期使用后導(dǎo)致的容器破裂。
形成疲勞破裂的一般經(jīng)歷三個(gè)階段：一是疲勞裂紋成形階段，二是裂紋疲勞擴(kuò)展階段，三是疲勞斷裂階段。
疲勞破裂的預(yù)防措施：
在于設(shè)計(jì)中盡量減少應(yīng)力集中，采用合理的結(jié)構(gòu)和制造的工藝；
選擇合適的抗疲勞材料；
盡量減少不必要的加壓，卸壓次數(shù)；
嚴(yán)格控制壓力和溫度的波動(dòng)。
1.4 腐蝕破裂
腐蝕破裂分為全面腐蝕和局部腐蝕。全面腐蝕是指腐蝕作用均勻地發(fā)生在整個(gè)金屬表面。局部腐蝕是指包括區(qū)域腐蝕，點(diǎn)腐蝕，晶間腐蝕，應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞等。
預(yù)防腐蝕破裂的措施是選用耐腐蝕材料，設(shè)法降低應(yīng)力和應(yīng)力集中，采用能降低介質(zhì)腐蝕性的各種措施。
1.5 蠕變失效
壓力容器母體材料長(zhǎng)期處于高溫下受到拉應(yīng)力的作用，而緩慢產(chǎn)生地塑性變形，稱(chēng)為蠕變，材料蠕變而使容器發(fā)生的破裂稱(chēng)為蠕變破裂。
容器發(fā)生蠕變破裂很少見(jiàn)。
二、壓力容器剛度失效
由于壓力容器過(guò)度的彈性形變而引起的。
三、壓力容器失穩(wěn)失效
在壓力作用下，容器突然失去其原有的規(guī)則幾何形狀而引起的失效。壓力容器失穩(wěn)失效的重要特征是彈性撓度和荷載不成比例，且臨界壓力與材料的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，而主要取決于容器的尺寸和材料的彈性性質(zhì)。
四、壓力容器泄露失效
容器的各種接口密封面失效或器壁出現(xiàn)穿透性裂紋發(fā)生泄漏而引起的失效。泄漏介質(zhì)可能引起燃燒、爆炸和中毒事故，并造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
壓力容器泄漏的原因是多方面的，受壓部件受到頻繁的振動(dòng)而產(chǎn)生裂紋，脹接管口松動(dòng)，器壁局部腐蝕變薄穿孔，局部鼓包變形及密封面失效等，都會(huì)造成壓力容器因泄漏而失效。
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