张友鹏

（大连理工大学，黑龙江 伊春 153000）

1 化工设备压力容器的事故特点

1.1 危险性大

由于化工产品具有高温高压、有毒且易燃易爆的特点，所以，化工生产过程中，压力容器发生火灾、泄漏、爆炸等安全事故的概率也相对更大。化工原材料具有的反应性、毒性与易燃性较强等特点，是导致化工企业恶性安全生产事故发生的主要原因之一，一旦化工企业在生产过程中发生了火灾爆炸或化工原料泄漏等安全事故后，必然会造成严重的人员伤亡和经济损失。

1.2 环境污染

化工生产中使用的原材料以及产品中含有的副产品等物质，具有腐蚀性与毒性较强的特点。一旦未经处理的副产品泄漏到空气或水体中，不但会破坏和污染环境，严重的还会威胁工作人员的生命安全。

2 化工企业压力容器破坏形式及其预防措施

2.1 韧性破坏

塑性变形是金属材料使用过程中最常见的变形问题之一，如果金属材料发生了塑性变形，那么变形处产生的大量细孔中填充的杂质，在外力作用下与基体分离后，所形成的裂纹，就会导致容器出现破裂的问题。一般情况下，金属容器在发生塑性变形时，会出现破裂前兆缓解容器破裂的时间，如果在这期间工作人员未能采取措施予以解决，那么随着时间的推移，金属容器发生破裂的概率也随之增大。金属压力容器使用期间出现的液化气压充装过量，压力容器在使用或维护过程中造成不当造成的容器壁变薄，造成的容器承受力下降等都是造成容器发生韧性破坏问题的主要原因。化工企业应该从以下几方面着手，做好容器韧性破坏的预防工作：首先，保证压力容器设计的正确合理。设计人员在设计压力容器时，不但要严格按照规范设计，而且还应通过在压力容器外部设置超压泄放装置的方式，帮助容器自动泄压，以确保容器的安全稳定运行不受影响。其次，充分重视压力容器维护的重要性，选择恰当的方式开展牙瘤容器的维护工作，避免因为压力容器维护方式不当，影响压力容器的稳定运行。

2.2 脆性破坏

压力容器制造过程中出现的材料韧性不足是导致压力容器出现脆性破坏问题的主要原因之一，而压力容器制造环节出现的焊接接头力学、物理学、化学性能设计不合理，不仅影响了压力容器制造的质量，同时，也增加了容器破裂问题发生的概率。一般情况下，如果在低温环境下，压力容器承载的负荷主要以静负荷为主，如果温度持续降低，那么容器在使用过程中就会出现韧度下降的情况，最终出现容器剪切断裂的问题。虽然压力容器在使用过程中发生的脆性破坏没有任何前兆且容器也不会出现严重塑性变形情况。但是，压力容器在脆性变形发生后，容器表面局部会出现细微的变形问题，即便是进行相应的检修也不易发现。也就是说，低温环境压力容器出现的细微变形缺陷是导致压力容器发生脆性变形的关键。化工企业应该制定科学合理的应对措施，预防脆性问题的发生。首先，确保压力容器生产过程中容器质量以及相关指标达到设计标准和规范。选择韧性较好的材料，容器接头焊接过程中，采取有效措施消除容器内部的残余应力，压力容器制造完成后，应该进行容器的全面检查，保证容器的质量达到设计标准。其次，严格按照操作规范使用压力容器，仔细观察压力容器周围的温度变化情况，如果发现环境温度超过温度范围，必须立即停止运行，避免因为环境温度变化过大，导致压力容器发生脆性破裂。最后，工作人员在维护压力容器时，应该按照固定压力容器安全技术监察规程开展压力容器的定期检查工作，如果发现容器出现变形、缺陷以及操作人员违规操作的问题，必须及时制止，将容器发生的脆性破裂控制在最小的范围内。

2.3 疲劳裂纹

压力容器表面形成的驻留滑移带是造成疲劳破裂问题发生的主要原因，压力容器内部切应力在裂纹的影响下在容器内部不断扩张，并在转向与主应力垂直方向后，导致疲劳破裂问题的发生。虽然疲劳破裂问题的扩展进度相对缓慢，但是，如果工作人员未能在裂纹发生后采取措施及时处理，那么随着压力容器使用时间的增加，裂纹在穿过晶面后迅速向主应力垂直方向扩展，最终导致容器表面出现大面积裂纹。压力容器在使用过程中承受的循环负荷变化过大超出容器设计承受压力以及容器制造过程中使用的厚度较大的高强度低合金钢材，增加了容器焊接的难度，不但影响了容器焊接的整体质量，而且增加了疲劳破裂问题的发生率。此外，压力容器使用环境温度变化过大也是造成破裂问题发生的重要因素之一，针对压力容器疲劳破裂的预防，工作仍然必须做好以下几方面工作。（1）确保压力容器生产过程中相关指标达到设计标准，选择抗疲劳能力强的材料，进行容器疲劳分析，降低压力容器疲劳破裂问题的发生率。（2）避免压力容器使用过于频繁。工作人员在压力容器使用过程中，应该采取有效措施，避免因为压力容器频繁使用，导致容器发生裂纹，确保压力容器的安全稳定运行。

2.4 腐蚀破裂

腐蚀破裂是压力容器使用过程中常见的破裂形式之一，压力容器在实际使用过程中，由于温度过高导致压力容器局部出现发热，但其他部分并未产生热量，造成压力容器内部出现温差，工作人员在处理压力容器内的一氧化碳与二氧化碳时产生的渗碳腐蚀问题，最终导致压力容器发生腐蚀破裂的现象。针对压力容器腐蚀破裂问题的预防，工作人员应该采用以下相应措施。（1）增加缓蚀剂。缓蚀剂具有干扰金属介质产生腐蚀反应的功能，通过在金属压力容器表面覆盖缓蚀剂的方式，即可通过对金属压力容器表面正负极反应的控制，防止金属压力容器发生腐蚀问题。另外，化工企业在化工生产过程中，应该根据企业自身生产的特点和要求，合理运用氧化膜、吸附膜、沉淀膜等控制压力容器可能出现的物理腐蚀，充分利用氧化膜中含有的氧化剂与金属发生作用后，形成的覆盖于金属压力容器表面的保护膜，促进容器表面产生电子氧化，从而达到降低腐蚀破裂问题发生率的目的。（2）提高容器接头焊接质量。为了有效提升不锈钢材料焊接的质量，压力容器制造企业在选择压力容器焊接材料时，不但要保证产品焊接的质量，而且还应严格地按照要求检测材料的质量，从金属材料硬度、强度、焊接厚度等几方面着手，选择和使用符合要求的焊接工艺和技术，才能在避免压力容器出现瑕疵的同时，提高压力容器接头的焊接质量和效率。（3）电化学防护法的应用。电化学防护实际上就是将尚未发生腐蚀情况的金属材料，转变为原电池中的阴极，然后，利用阴极阻断金属内部的阳极反应，从而达到降低金属腐蚀速度的目的。目前，常用的电化学防护法主要有放弃阳极防护法与增加电流阴极防护法等几种。其中，放弃阳极防护法，主要是充分发挥铝、锌等金属材料的还原特性，然后，将其放置于容器中当作阳极，防止腐蚀问题的发生。而增加电流阴极防护法则主要是采取额外增加电流的方式，迫使电子通过介质进入金属容器中，从而达到保护容器中阴极的目的。该方法在实际应用时，要求工作人员必须保证操作电流始终保持在最大状态，且供电不能中断。

2.5 蠕变破裂

如果压力容器长期处在高温工作环境下，那么，随着时间的推移，压力容器材料性能的下降，不仅会导致器壁发生变形的问题，而且随着容器体积逐渐变大，材料韧性降低的同时，就会导致容器破裂，而这也就是压力容器使用过程中常见的蠕变疲劳破裂。工作人员应该针对压力容器蠕变疲劳破裂发生的实际情况，采取相应的措施予以有效的预防。首先，严格按照国家相关标准和要求，生产制造压力容器时，必须选择符合高温性能要求的材料，避免压力容器长时间在高温环境下运行，控制容器壁温度，如果发现容器发生塑性变形痕迹，必须立即采取措施进行处理，避免容器在使用过程中发生蠕变破裂。最后，加强压力容器运行状态检查工作的力度，如果发现压力容器出现破裂的问题，应该立即采取相应的措施预防，确保压力容器始终保持安全稳定的运行状态。

3 化工企业压力容器破坏形式优化措施

3.1 金属材料热处理控制

采用正火法处理后的金属材料构件，不仅材料均匀性与结构完整性得到显著提高，而且有效降低了材料热处理产生的内应力，避免了后期使用过程中材料变形问题的发生，提高了材料使用的可靠性与稳定性。工作人员在采用退火处理法加工材料时，根据材料热处理的要求，必须严格地按照要求调整材料淬火过程中的冷却温度，才能达到有效减少材料变形量的目的。目前，常用的淬火介质主要有水和油等几种。如果工作人员选择水油为淬火介质时，水油温度处于450～550℃时，冷却速度应该为500℃/S。如果水油温度下降至到250～350℃时，冷却速度就会下降至280℃/S。如果将盐水作为淬火介质，那么材料淬火冷却的温度较之水油冷却的速度提高了2倍，所以，为了避免因为材料淬火冷却过程中冷却过快而出现材料变形问题，工作人员必须严格地按照金属材料的特性，选择淬火介质，控制淬火介质的温度，才能确保金属材料淬火冷却处理后的质量达到设计标准。此外，金属材料热处理过程中，针对材料的加工处理，必须是在热处理之前，才能保证金属材料在热处理前，产生足够的变形量。金属材料热处理工艺完成后，工作人员应该根据材料变形的规律，对材料进行相应的加工处理，才能在有效提升金属材料变形率的基础上，为后续金属材料加工工艺的实施打下良好的基础。

3.2 提升使用寿命

为了提高压力容器使用的寿命，设计人员必须在设计压力容器时，充分考虑压力容器使用的环境，分析和研究材料性能，测算压力容器内外部的压力差与耐腐蚀性能力，才能科学合理地计算出压力容器的使用寿命，提高压力容器运行的安全性与稳定性。此外，设计人员在设计压力容器时，还应充分考虑压力容器使用过程中，操作人员可能出现的操作不当的现象，并将其标注于设计图纸中，针优化压力容器使用条件，从而达到延长压力容器使用寿命的目的。

3.3 优化工艺控制策略

工作人员在制造压力容器时，不仅要选择和使用性能优良的材料，而且还应按照压力容器设计标准采用先进的制造工艺，避免因为材料使用和制造工艺等环节出现问题，导致压力容器出现损坏的情况。首先，加大压力容器工装设计与工艺准备阶段的控制力度。压力容器制造过程中，采用的工装设计标准必须与制造工艺保持一致，安排专人负责工装环节的验证工作，并在确定工装设计准确无误后，签署工装图，保证工装使用的安全性达到设计标准。另外，为了保证压力容器工装符合操作规范和标准，操作人员应该在做好外来文件有效性、合规性、合法性审查工作的基础上，绘制完整的压力容器工装工艺流程图，编制压力容器工装材料数据汇总表，按照设计文件的内容和要求开展压力容器的工装操作流程。其次，工艺设计人员必须在压力容器设计制造过程中，既要注重压力容器模具、工装设计的科学性与合理性，而且还应深入分析火焰切割引发的材料变形问题。如果材料在切割过程中发生了变形问题，即便材料性能已经达到理想状态，但切割垫与切割周围的材料性能同样会受到影响。所以，工作人员应该采取积极有效的措施，加大材料硬度变化与碳层渗透程度的控制力度，合理运用机械消除的方式切削渗碳层，从而达到提高压力容器材料性能的目的。

4 结语

总而言之，化工生产中工业设备压力容器发生的恶性安全事故，对化工企业的安全生产产生了严重的影响。化工企业在化工生产过程中，必须在提高热力容器使用认知度的基础上，严格按照操作规范和要求，加大压力容器密封质量与容器破裂危险因素的控制力度，提高压力容器生产技术与管理技术水平，才能在保证压力容器安全使用的基础上，降低压力容器破裂等恶性事故的发生率，为化工企业的安全生产提供全方位的支持。