壓力容器常見缺陷和處理方法

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(duì)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(shí)都會(huì)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(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(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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(duì)均勻腐蝕和局部腐蝕也可以通過直觀檢查的方法。對(duì)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(cè)定。一般襯里要作氣密性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)時(shí)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(shí)應(yīng)測(cè)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。

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處理方法

對(duì)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(shí)，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?cè)泄ぷ鳁l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(shí)（不存在裂紋、腐蝕深度小于計(jì)算壁厚的一半），可對(duì)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(xiǎn)的一種缺陷，它是導(dǎo)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

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(shí)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(duì)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(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(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(duì)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(shí)，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(shí)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(shí)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?/span>

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(shí)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(píng)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(huì)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(gè)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』虺瑝菏褂茫率拐麄€(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(jiān)測(cè)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(huì)因應(yīng)變硬化而降低習(xí)韌性，耐腐蝕性能也較差。

對(duì)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(duì)焊縫進(jìn)行技術(shù)檢驗(yàn)。