我國(guó)石化企業(yè)里面壓力容器普遍存在超期服役的現(xiàn)象,均勻腐蝕與局部沖刷腐蝕的比例偏高,凹坑與局部減薄很多,屬于體積型缺陷,主要失效模式是由塑性極限載荷控制的。一類(lèi)是原始先天缺陷,由于表面缺陷打磨形成凹坑,在使用中沒(méi)有介質(zhì)腐蝕的話(huà),這類(lèi)凹坑或局部減薄一般不會(huì)發(fā)生變化,是死缺陷,而且位置固定,容易發(fā)現(xiàn)與監(jiān)控,危害性相對(duì)較小;另一類(lèi)是使用中產(chǎn)生的凹坑與減薄,如腐蝕坑、沖刷、磨損、溝槽等等,這類(lèi)缺陷是活缺陷,局部減薄尺寸會(huì)不斷加大,可能存在于管道與設(shè)備的任何位置,難于發(fā)現(xiàn)且危害性較大。
基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)RBI 可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的檢驗(yàn)策略,但是費(fèi)用很高,RBI 的推廣不僅與企業(yè)相關(guān),還與政府的政策與決策有很大關(guān)系,需要爭(zhēng)取政府的支持與宏觀(guān)管理。軟件編制本身也有一些不足,如管線(xiàn)分析不能對(duì)整條管道進(jìn)行分段,沒(méi)有定性分析功能,后果分析中沒(méi)有考慮商業(yè)損失等。管殼式換熱器管束腐蝕,中國(guó)承壓設(shè)備存在的先天性缺陷與材料性能不穩(wěn)定等問(wèn)題也都未考慮[3 ] 。
我國(guó)從1970 年代初開(kāi)始研究壓力容器斷裂理論,經(jīng)過(guò)十年的研究工作,汲取國(guó)際上先進(jìn)的壓力容器缺陷評(píng)定技術(shù),于1984 年頒布了我國(guó)的壓力容器缺陷評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),即“壓力容器缺陷評(píng)定規(guī)范(CVDA -1984) ”。該標(biāo)準(zhǔn)直接引用了國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)中比較成熟的方法,即以CTOD 理論為基礎(chǔ),對(duì)脆斷、疲勞、泄漏、塑型失穩(wěn)給出了比較具體的評(píng)定方法,對(duì)應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、蠕變和疲勞的評(píng)定也給出了一般性的指導(dǎo)原則。
2 　壓力容器主要失效原因
壓力容器的失效形式有強(qiáng)度失效、剛度失效、穩(wěn)定性失效、密封失效等。壓力容器的基本要求是安全性和經(jīng)濟(jì)性。安全是核心問(wèn)題,在充分保證安全的前提下盡可能做到經(jīng)濟(jì)。保證安全,不是盲目地增加壁厚,提高材料材質(zhì),而應(yīng)從合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精確的強(qiáng)度計(jì)算、合理的材料選用以及正確的技術(shù)要求等方面入手。通常應(yīng)使所設(shè)計(jì)的壓力容器滿(mǎn)足有足夠的強(qiáng)度、剛度、使用壽命以及合理的結(jié)構(gòu)。
壓力容器的失效無(wú)論是爆炸還是泄露往往都會(huì)造成巨大的損失甚至人員傷亡。因此,壓力容器作為特種設(shè)備之一必須按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、使用與管理,以保證其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及密封性能夠滿(mǎn)足要求。
在實(shí)際使用中,壓力容器的實(shí)效大多是由于腐蝕、疲勞和容器器壁中存在過(guò)大的缺陷等原因造成,因此除滿(mǎn)足常規(guī)的強(qiáng)度條件外,還應(yīng)根據(jù)不同情況進(jìn)行特殊考慮和分析。比如,對(duì)高溫壓力容器必須按持久強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算,對(duì)操作壓力或溫度頻繁變動(dòng)的壓力容器進(jìn)行疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì),對(duì)存在缺陷的情況還應(yīng)根據(jù)疲勞裂紋擴(kuò)展理論對(duì)容器的使用作出估算。
腐蝕只能控制而不能杜絕,這是一條自然規(guī)律。國(guó)內(nèi)企業(yè)一直將防腐蝕工作定位在附屬和服務(wù)的地,腐蝕控制技術(shù)發(fā)展緩慢。只有當(dāng)腐蝕嚴(yán)重影響企業(yè)的發(fā)展時(shí),才得到足夠的重視,腐蝕控制總要落后于腐蝕的發(fā)生。世界各國(guó)的工程技術(shù)界都注意到了腐蝕的嚴(yán)重性,對(duì)腐蝕控制技術(shù)研究投入了很大的力量,取得了顯著的成效,腐蝕控制技術(shù)使得腐蝕損失減少了15 %左右。但是各國(guó)采取的腐蝕控制技術(shù),都處在發(fā)展階段,這是因?yàn)楝F(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越快,所帶來(lái)的腐蝕問(wèn)題從種類(lèi)上不斷增加,總有新的課題出現(xiàn)。
大型的煉化企業(yè)都專(zhuān)門(mén)設(shè)有防腐車(chē)間,但是防腐蝕工作還僅僅停留在防范和防止層面,沒(méi)有提高到腐蝕控制的高度。腐蝕控制是個(gè)系統(tǒng)工程,它包括設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、維修等一系列過(guò)程,并要求從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)衡量腐蝕控制的效果。防腐蝕措施多種多樣,有耐蝕金屬材料及設(shè)備、耐蝕非金屬材料及設(shè)備、防腐蝕涂料及涂裝、耐蝕施工技術(shù)及機(jī)具、緩蝕劑、腐蝕測(cè)試、監(jiān)控、分析和電化學(xué)保護(hù)等內(nèi)容。對(duì)于腐蝕磨損、應(yīng)力腐蝕和材質(zhì)變化方面的研究成果,可以從選擇材質(zhì)、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、防護(hù)等方面指導(dǎo)生產(chǎn),促進(jìn)
相關(guān)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)水平的提高。