化工机械中承压设备常见失效形式

化工机械中承压设备常见失效形式摘要：化工机械中的承压设备在长期的运行过程中会因为介质冲击磨损、介质腐蚀、高温蠕变、交变载荷等一系列因素而产生失效风险，在安全生产过程中埋下很大的隐患。从机理上分析了承压设备常见的失效形式，在此基础上提出了预防此类设备失效的有效管理措施。关键词：化工承压设备；失效形式；预防对策引言：化工机械中的压力容器、压力管道等承压设备长期工作在非常苛刻的条件下，温度、载荷、介质腐蚀作用等不断的作用在这些设备的内壁上，导致其出现磨损、腐蚀以及机械疲劳等各种情况，承压设备一旦失效，其在工作中的性能将无法保证，潜在的安全风险将大幅上升，化工生产单位需对承压设备失效保持高度警惕。1.化工机械承压设备失效形式分析1.腐蚀化工机械承压设备主要包括反应釜、储罐、压力管道，有些化学反应介质本身存在一定的腐蚀性，在高温、高压、气化等一系列物理作用之下，这些腐蚀性介质有可能逐渐破坏设备和管道的内壁，形成腐蚀点，如果不能及时处理，这种腐蚀作用还会进一步加剧，最终造成更加严重的泄漏事故。设计单位在项目设计阶段已经考虑到了生产工艺的特点，掌握了各种化学原料、中间产物以及最终产物的腐蚀性，因而在选择承压设备时增加了内部防腐性能，但承压设备的工作环境相对较为苛刻，腐蚀性作用和承压设备焊接缺陷、磨损、蠕变、断裂等密切相关，任何一个薄弱点都为设备腐蚀创造了条件[1]磨损化工承压设备中的介质是循环流动的，介质在流动时会和设备及管道的内壁产生摩擦作用力，并且由于承压设备中的压力值较大，其造成的摩擦作用也会更加显著。通常情况下压力管道的弯头、阀门等部位更容易出现磨损泄露的问题。因为压力介质在通过这些部位时会产生紊流，增加了其对管道和设备内壁的冲击和摩擦作用。气体类介质的摩擦作用相对薄弱一些，而液体介质以及含有坚硬残渣的介质会形成较为显著的摩擦性，其对承压设备的磨损是非常明显的1.变形正常的化工机械承压设备呈现出均匀的结构形态，有些设备在使用的过程中逐渐形成了鼓包变形的情况，表明其内部出现了机械薄弱点，承载力下降。造成其变形的原因是多方面的，如设备内壁受腐蚀作用变薄，承载力会下降，与之类似的也包括设备内壁磨损。另一种常见的原因是承压设备在长期的运行中产生了结炭、积垢或者结疤等问题，其热传导性受到严重影响，未积垢和结炭的部位导热性强，受介质温度影响大，而积垢和结炭部位导热性下降，受温度影响变小，两个部位在不同温度之下可产生差异化的热胀冷缩效应，进而造成变形⑵（四）疲劳断裂化工机械承压设备在运行过程中要反复遭受压力的周期性变化，当设备压力增大的周期，内壁受应力作用向外扩张，考验材料的抗拉、抗剪等性能。当压力下降时，应力减小或者消失，化工承压设备接近或者恢复自然状态，在这种反复的作用之下，设备就会产生机械疲劳，材料加工或者设备焊接时产生的薄弱点就会逐渐暴露出来。另一方面，化工生产中介质存在温度的变化，高温时承压设备体积膨胀，温度下降时体积又会收缩，这种反复的作用下会产生蠕变。无论是交变载荷造成的机械疲劳，还是温度造成的蠕变，长久发展下去都可能引发设备裂纹，甚至断裂。表1化工机械承压设备失效形式汇总失效形式失效机理设备内壁腐蚀化学介质与金属材料反应，常见应力腐蚀、晶间腐蚀等设备内壁磨损介质冲击、摩擦作用损害内壁设备刚性降低变形、泄露导致刚度下降设备疲劳失效父变载荷、高温蠕变、应力集中1.化工机械设备失效预防措施（一）科学设计化工承压设备化工机械承压设备属于特种设备的范畴，此类设备的生产和制造都要严格遵循国家规范，并且在制造完成之后要经过系统化的检测，然后才能进入实际的生产环境。设计单位和建设单位应该加强技术沟通，根据企业的实际生产情况，充分评估原材料、生产温度、介质流速、设备工作压力、介质腐蚀性等各种潜在因素的影响力。从承压设备的性能来看，重点需关注设备制造的材料、设计工作压力、最大承载压力等。不同的材质可形成差异化的性能，化工设备和管道工作环境各不相同，碳钢具备更好抗疲劳性，奥氏体不锈钢、304不锈钢等管材在抗腐蚀性方面更加优异。承压设备的设计阶段非常关键，直接决定了其在使用过程中的承压性、抗腐蚀性、耐高温性，在这一环节应该高度重视[3]1.加强化工承压设备的施工质量控制化工生产设备，尤其是压力管道和大型罐体，大多是在现场焊接而成，焊缝质量成为控制失效的重要因素。焊接施工中的气孔、未焊透、未融合或者夹渣都是严重质量缺陷，其对压力设备的影响非常突出。因此，在建造施工阶段必须加强质量控制。第一，在施工过程中要严格检查压力容器焊接工艺的规范性，有些作业人员没有按照规范使用焊材，如焊材潮湿或者焊材型号错误，还有些作业人员在不符合焊接作业条件的天气下施工，导致温度和湿度影响焊接质量。第二，严格开展无损检测，确保压力设备焊接工艺的可靠性［4］在焊接作业结束之后利用射线探伤、超声探伤等技术手段探测设备中是否存在焊接缺陷。(三)形成化工承压设备监控机制承压设备一旦出现磨损、腐蚀、变形以及裂纹等不利因素，很容易引发泄漏事故，一方面造成生产物料的浪费，另一方面还可能引发严重的安全生产事故。鉴于此，化工生产单位应该对承压设备开展严格的监督和管理，形成长效的监控机制，在工艺设备和管线上设置专门的变形监测点，形成全覆盖，并且利用先进的无损探测技术获取承压设备的内部结构变化信息，做到防患于未然。大型的反应釜、储罐等还要开展定期的内部保养。三、结束语化工机械中的承压设备常见的失效形式包括交变载荷引发的机械疲劳、温度引发的蠕变、介质腐蚀、磨损以及变形等，每一种失效形式都存在复杂的机理。设备使用单位应该科学设计生产工艺，提高承压设备的设计和施工效果，在长期的运行过程中增加失效监控机制，提前预防风险。参考文献［1］ 丁益梁，黄洪松,孟福庆.化工承压设备常见问题分析及解决措施研究［J］.化工管理,2015(12):1.［2］ 朱汝玲.化工行业机械承压设备常见问