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壓力管道的破壞形式和預(yù)防措施

文檔作者：姜德林，王志杰，孫霞文檔來(lái)源： 1．齊齊哈爾市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究所 2．齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司基建設(shè)備部		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月03日
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第4O卷第5期
2011年5月
化工技術(shù)與開(kāi)發(fā)
Technology&amp;amp; Development of Chemical Industry
Vo1．40 No．5
May．201 1
壓力管道的破壞形式和預(yù)防措施
姜德林 ，王志杰 ，孫霞
(1．齊齊哈爾市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究所，黑龍江齊齊哈爾161005；
2．齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司基建設(shè)備部，黑龍江齊齊哈爾161005)
摘要：主要介紹了壓力管道的幾種破壞形式和預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞：壓力管道；破壞；預(yù)防
中圖分類(lèi)號(hào)：TQ015．3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671—9905(2011)05—0053-02
壓力管道是一種特種設(shè)備。在壓力管道中，
其輸送的介質(zhì)往往具有易燃、易爆、有毒、高溫、
高壓、深度冷凍、強(qiáng)腐蝕性等特點(diǎn)，一旦由于管道
材料有缺陷、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度或致密性存在問(wèn)題而發(fā)生
泄漏和斷裂，則會(huì)引起火災(zāi)、爆炸、中毒以及其他
事故，后果嚴(yán)重。為保證壓力管道的安全運(yùn)行，防
止事故發(fā)生。我們必須首先知道壓力管道的破壞
形式及相應(yīng)的破壞機(jī)理。
1 壓力管道的破壞形式
壓力管道； 破壞形式歸納超褒 主要有以下
5種：脆性破壞、疲勞破壞、腐蝕破壞、蠕變破壞、
沖刷磨損破壞。
1．1 脆性破壞
管道在破裂時(shí)沒(méi)有顯著的塑性變形。破裂時(shí)
管壁的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的強(qiáng)度極限，有時(shí)甚至
還低于材料的屈服極限，這種破壞與脆性材料的
破裂很相似，故稱(chēng)為脆性破壞。脆性破壞是在低
應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的破壞，與低溫有直接的關(guān)系。
破壞往往在一瞬間發(fā)生，沒(méi)有或只有很小的塑性
變形。斷口一般都裂成碎片。該破壞主要是由于
管道存在缺陷和材料韌性不足所致。通常在低溫
下鋼的沖擊韌性顯著降低。對(duì)缺口的敏感性增
大，這時(shí)管道若存在焊接缺陷或者是裂紋以及熱
處理不當(dāng)?shù)惹闆r。在這些缺陷部位就很容易產(chǎn)生
管道脆性破壞。因此在制造中，就應(yīng)該對(duì)低溫壓
力管道提出比較高的要求，在選材上應(yīng)該選擇韌
性較好的材料，提高焊接質(zhì)量，盡量避免焊接缺
陷和應(yīng)力集中部位的產(chǎn)生。
1．2 疲勞破壞
壓力管道在反復(fù)加壓和卸壓過(guò)程中受到交
變載荷的長(zhǎng)期作用。沒(méi)有經(jīng)過(guò)明顯的塑性變形而
導(dǎo)致壓力管道斷裂。這種破壞形式稱(chēng)作疲勞破
壞。由于管道的疲勞破壞是在局部應(yīng)力較高的部
位或材料缺陷處開(kāi)始產(chǎn)生微裂紋。然后在交變應(yīng)
力作用下，微裂紋逐漸擴(kuò)展為疲勞裂紋，最終突
然斷裂。在這個(gè)過(guò)程中管壁的總體應(yīng)力水平較
低，管壁整體截面上處于彈性范圍內(nèi)，所以疲勞
破壞時(shí)管道不會(huì)有明顯的變形。疲勞破壞與脆性
破壞的斷口形貌不同。疲勞斷口存在兩個(gè)明顯的
區(qū)域：一個(gè)是疲勞裂紋產(chǎn)生及擴(kuò)展區(qū)，另一個(gè)是
最終斷裂區(qū)。大多數(shù)壓力管道的應(yīng)力變化周期較
長(zhǎng)，裂紋擴(kuò)展較為緩慢，所以有時(shí)仍能見(jiàn)到裂紋
擴(kuò)展的弧形紋路。如果斷口上的疲勞線比較清
晰，還可以根據(jù)它找到疲勞裂紋的策源點(diǎn)。這個(gè)
策源點(diǎn)和斷口其他地方的形貌不同，策源點(diǎn)往往
產(chǎn)生在應(yīng)力集中的地方。
壓力管道產(chǎn)生疲勞破壞的主要原因是：一方
面由于大型往復(fù)式空壓機(jī)、汽輪機(jī)、泵等，因機(jī)械
本身的構(gòu)造、損傷、、安裝不平衡，當(dāng)其開(kāi)啟、停止
時(shí)，其機(jī)械傳動(dòng)不平衡往往傳遞給管道系統(tǒng)，使之
產(chǎn)生疲勞裂紋及斷裂：另一方面管路的熱膨脹和
熱收縮引起管路振動(dòng)，也會(huì)造成管道的疲勞破壞。
為防止疲勞破壞．通常在運(yùn)行中應(yīng)盡量避免
頻繁加載、過(guò)大的壓力波動(dòng)和溫度變化：設(shè)計(jì)時(shí)
應(yīng)注意管道的局部峰值壓力的控制。
1．3 腐蝕破壞
腐蝕破壞是指壓力管道材料在腐蝕性介質(zhì)
作者簡(jiǎn)介：姜德林(1966一)，男，高級(jí)工程師，齊齊哈爾市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究所副所長(zhǎng)
收稿日期：2011-03-03
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54 化工技術(shù)與開(kāi)發(fā) 第40卷
作用下，引起管道壁由厚變薄或材料組織結(jié)構(gòu)改
變，機(jī)械性能降低，使壓力管道承載能力不夠而
發(fā)生的破壞。主要包括：均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙
腐蝕、品間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、氫腐蝕和磨損腐蝕等
形式。
(1)均勻腐蝕是管道整個(gè)暴露表面上或者是
大部分面積上產(chǎn)生程度基本相同的化學(xué)或電化
學(xué)腐蝕，是最常見(jiàn)的腐蝕形式，一般采用測(cè)厚或
目測(cè)即可。
(2)點(diǎn)蝕是管道內(nèi)表面集中在個(gè)別小點(diǎn)上深
度較大的腐蝕，很容易產(chǎn)生在焊縫熱影響區(qū)，是
最具破壞性和隱藏性的腐蝕性之一，一般只能通
過(guò)超聲波或者是射線檢測(cè)才能發(fā)現(xiàn)。
(3)縫隙腐蝕是由于縫隙溶液的阻礙和滲透
形成濃差電池而產(chǎn)生的一種強(qiáng)烈腐蝕，管道縫隙
腐蝕主要產(chǎn)生在焊縫的不連續(xù)處(根部凹坑)或
焊接缺陷(未融合或未焊透部位)。
(4)晶問(wèn)腐蝕發(fā)生在晶界或晶界附近，而晶
粒本身的腐蝕是較小的一種腐蝕形態(tài)．這種腐蝕
造成晶粒脫落，使材料的機(jī)械強(qiáng)度和延伸率顯著
下降，但仍保持原有的金屬光澤而不易被發(fā)現(xiàn)，
故危害較大。奧氏體不銹鋼經(jīng)常發(fā)生晶間腐蝕。
該缺陷不易通過(guò)測(cè)厚檢測(cè)和外觀檢查發(fā)現(xiàn)。而必
須采用滲透或超聲波檢測(cè)以及抽樣進(jìn)行力學(xué)性
能試驗(yàn)和金相試驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)。
(5)應(yīng)力腐蝕裂紋和斷裂是壓力管道在拉壓
力和特定的腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的破壞。這
是一種極危險(xiǎn)的腐蝕形態(tài)，往往在沒(méi)有先兆的情
況下發(fā)生局部腐蝕，裂紋一旦出現(xiàn)，它的擴(kuò)展速
度比其他局部腐蝕速度快得多。這種腐蝕主要發(fā)
生在蒸汽管線、旁路管線及含有氯化物介質(zhì)的奧
氏體不銹鋼焊縫及熱影響區(qū)。
(6)氫腐蝕是由于氫滲進(jìn)金屬內(nèi)部而造成金
屬性能惡化的現(xiàn)象。氫腐蝕通常產(chǎn)生于低合金鋼
和高強(qiáng)度不銹鋼管道中。引起氫腐蝕的原因除了
材料本身的性能特點(diǎn)外，氫環(huán)境是最主要的外界
影響因素，尤其是在高溫高壓的條件下更加明顯。
(7)磨損腐蝕是由于腐蝕介質(zhì)與金屬之間的
相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而使腐蝕過(guò)程加速的現(xiàn)象。腐蝕流體
既對(duì)金屬表面的氧化物產(chǎn)生機(jī)械沖刷破壞．又與
不斷露出的金屬新鮮表面發(fā)生劇烈的化學(xué)或電
化學(xué)腐蝕，故腐蝕速度較快。
預(yù)防腐蝕破壞的方法：一是根據(jù)介質(zhì)選用合
適厚度的抗腐蝕材料的壓力管道：二是對(duì)奧氏體
不銹鋼管道應(yīng)嚴(yán)格控制氯離子含量，并避免在不
銹鋼敏感溫度下使用。防止破壞不銹鋼表面的鈍
化膜和防止晶間腐蝕的產(chǎn)生；三是選用內(nèi)表面涂
防腐層的管道。
1．4 蠕變破壞
在一定的溫度和載荷作用下，壓力管道隨時(shí)
間而伸長(zhǎng)和破壞的現(xiàn)象稱(chēng)為蠕變破壞。蠕變破壞
是高溫及拉應(yīng)力長(zhǎng)期作用的結(jié)果，因而通常有明
顯的塑性變形，其變形量的大小取決于材料的塑
性，同時(shí)金相組織發(fā)生明顯的變化。預(yù)防壓力管
道發(fā)生蠕變破壞應(yīng)在設(shè)計(jì)、制造和使用中加以控
制，如根據(jù)壓力管道的使用溫度選用抗蠕變性能
合適的材料，在制造中要防止焊接和冷加工時(shí)降
低材料的抗蠕變性能，在管道的運(yùn)行中要防止超
溫現(xiàn)象。
1．5 沖刷磨損破壞沖刷
沖刷磨損是管道內(nèi)的介質(zhì)對(duì)管壁的長(zhǎng)期沖
刷，造成了管壁壁厚的減薄，當(dāng)管壁的厚度不能
滿足強(qiáng)度要求時(shí)．就會(huì)在管道沖刷部位產(chǎn)生沖刷
磨損破壞。該破壞是一種塑性破壞，破壞時(shí)具有
較大的塑性變形，斷口呈撕裂狀態(tài)且不平齊，一
般不產(chǎn)生碎片或有少量碎塊。防止該破壞的措施
是及時(shí)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)壁厚已過(guò)分減薄而不能保證安
全的管道，且在使用中盡量防止超壓運(yùn)行。
2 結(jié)語(yǔ)
為了保證壓力管道的安全運(yùn)行．最重要的是
防止它在使用過(guò)程中發(fā)生破壞。因此，應(yīng)該了解、
掌握各種破壞形式的機(jī)理、產(chǎn)生原因、主要特征，
以便有效防止壓力管道爆炸事故的發(fā)生。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張俊峰．化工行業(yè)壓力管道的破壞和無(wú)損檢測(cè)[J]．湖
北化工，2000，(3)：45．46．
[2] 王志杰，姜德林．壓力容器安全技術(shù)[M]．哈爾濱：東北
林業(yè)大學(xué)出版社．2009．
Failure M ode and Preventive Action of Pressure Pipeline
JZANGDe—lin，WANGZhi-jie，SUNXia

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