铁路运输质量安全管理-第428章

按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！


破坏断口一般都存在比较明显的两个区域，一个是疲劳裂纹产生及扩展区，另一个是最后
断裂区。在压力容器的断口中，裂纹产生及扩展区并不象一般受对称循环载荷的零件那
样光滑，因为它的最大应力和最小应力都是拉伸应力而没有压应力，断口不会受到反复的
挤压研磨，故其颜色亦和最后断裂区有所区别。大多数压力容器的应力变化周期较长，裂
纹扩展较为缓慢，所以有时仍能见到裂纹扩展的弧形纹路。如果断口上的疲劳线比较清
晰，还可以根据它找到疲劳裂纹的策源点。这个策源点和断口其他地方的形貌不同。策
源点往往产生在应力集中的地方，特别是在容器的接管处。　


#容器常因开裂泄漏而失效。容器的疲劳破坏，一般不象脆性破坏那样常常产生碎
片，而只是裂开一个破口，使容器泄漏而失效。　


破坏总是在容器经过反复的加压和卸压以后产生。容器的疲劳破坏是器壁在变化
应力的作用下，经过裂纹的产生和扩展后断裂的，所以它总是在容器经多次反复加压和卸
压后发生。疲劳裂纹从产生、扩展到断裂，发展都比较缓慢，疲劳破坏的过程比脆性破坏
慢得多。至于需要经过多少次的变化载荷，容器才会疲劳破裂，那就决定于它的局部应力
的大小以及原来是否存在缺陷和缺陷的严重程度。

（三）有关防止疲劳破坏的设计问题

容器的疲劳破坏，是由于变化的载荷以及局部应力过高引起的。为防止这类事故，除　



第九章铁路锅炉压力容器安全管理—　
#！〃！　
—　


！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
！！

运行中尽量避免不必要的频繁加、卸压和悬殊的温度变动外，更重要的还在于设计容器
时，尽可能降低局部峰值应力，并使其不超过材料的持久极限值。对于绝大多数压力来
说，即使压力、温度波动比较频繁，其循环次数也不会超过　
！〃#，所以要合理选用这些压力
容器的许用应力，就必须知道材料在循环次数为　
！〃　
％　
！〃#时不发生疲劳破坏的最大应力
值，即所谓有限的持久极限。为防止压力容器发生疲劳破坏，有关方面作了不少试验研究
工作。

七、压力容器的腐蚀破裂

（一）腐蚀破裂简介

压力容器受腐蚀介质的作用，会产生腐蚀破裂，就金属材料的腐蚀类型而言，点蚀和
均匀腐蚀是次要的，晶体腐蚀最危险，但也较少见。对压力容器的腐蚀破裂，通常以应力
腐蚀为主。

（二）腐蚀破裂的类型

压力容器破裂最常见又最危险的是器壁体被应力腐蚀破坏，它的主要形式有：　


！钢制容器的氢脆。在高温高压的还原性介质（特别是氢）的作用下，碳钢强度和塑
性严重降低，而其外表没有明显破坏的现象谓之“氢脆”。　


〃锅炉及压力容器的碱脆。钢在热碱溶液和拉伸应力的共同作用下产生的荷性脆
化。压力容器发生碱脆的事故较少，而锅炉因它的用水处理后，一般含有过剩的碱，故常
常在它的承压部件发生碱脆破坏。　


#一氧化碳等引起的应力腐蚀断裂。工业一氧化碳气体中含有二氧化碳和水分，由
于二氧化碳和水的作用，使铁发生快速阳极溶解，并形成向纵深方向扩展的裂纹。　


硫化氢对钢制容器的应力腐蚀。当硫化氢在钢表面上生成的化合物薄膜破坏或产
生裂纹时，在外应力和内应力作用下，加上硫化氢的腐蚀作用，裂纹将逐渐扩展，最后导致
金属的断裂。　


％氯离子引起的不锈钢的应力腐蚀。由于氯离子使不锈钢表面的钝化膜受到破坏，
在拉伸力作用下，钝化膜破坏的区域受腐蚀而产生裂纹，连续不断的化学腐蚀就可能导致
金属的断裂。

（三）腐蚀破坏的防止措施　


！选择合适的抗腐蚀材料，这是基于介质对材料的腐蚀作用。　


〃使容器与腐蚀介质隔离。常用的方法是在容器内壁涂上防腐层或加衬里。　


#消除能引起应力腐蚀的原因。应力腐蚀破坏，是指在拉应力和腐蚀介质同时作用
下的“滞后破坏”，它是压力容器腐蚀裂纹的主因。显然，减小结构的局部应力，消除焊接
残余压力，适当降低粗糙度以及合理操作等等，都是减小和避免应力腐蚀的重要措施。

八、压力容器的蠕变破裂

（一）蠕变破裂的概念
材料长期在高温恒应力下工作，即使应力小于屈服强度，也会缓慢地产生塑性变形的
现象称为蠕变。由于这种变形而最后导致材料的断裂，称为蠕变破裂。容器长期受高温　



—　
#〃！！　
—　
铁路运输质量安全管理与事故处理实用手册
！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
！！

影响，有明显的塑性变形，破口断面一般是塑性的。但高温下钢的石墨化，就会使钢的塑
性显著降低，断口形貌呈脆性断口，且因石墨存在，断口呈黑色（黑脆）。
（二）蠕变破裂的主要原因
一是容器选择不当；二是操作不当，运行中局部超温。
（三）蠕变破裂的预防措施
现代的压力容器，由于越来越多地采用中、高强度钢，在焊接制造中，较易产生原始裂
纹，在适当情况下原始裂纹会迅速扩展，从而发生破裂。

为了防止容器蠕变破裂的发生，在选材和结构设计时都要特别慎重考虑，特别要注意
高温容器材料的选择。容器制造时，要避免使用降低材料抗蠕变性能的方法。在使用容
器时，也应注意避免超高温及局部过热的现象。

九、容器破裂后引起的其它危害

（一）碎片的破坏作用

压力容器破裂时，高速气流喷出的推力，将壳体可能裂成大小不等的碎块或碎片，向
四周分散抛出。这些具有高速或较大质量的碎片，在飞出的过程中有较大的动能，可能造
成很大的危害。

（二）有毒液化气体容器破裂时的毒害区

在压力容器盛装的液化气体中，有很多是有毒的物质，如液氯、二氧化硫、二氧化氮、
氢氰酸等。盛装这些有毒液化气体的空器破裂时，大量液体蒸发成气体，并在空气中扩
散，造成大面积的毒害区。

（三）可燃液化气体容器破裂时的燃烧区

有许多压力容器，特别是大型贮罐，盛装着可燃性气体（如液化石油气等）。这些容器
破裂时，器内的液化气体大量蒸发，并与周围的空气混合，遇适当条件常常在器外发生燃
烧爆炸，酿成重大的火灾事故。这种由于可燃液化气体贮罐破裂引起的火灾，危害、损失
是惊人的。例如一个民用石化气瓶（！〃千克）破裂爆炸后，其爆炸范围至少可达　
#米#，
一个　
！％的液化石油气贮罐破裂爆炸，燃烧范围至少可达　
！&米#。

第二节铁路锅炉压力容器安全标准与要求

一、压力容器制造质量安全标准

压力容器制造单位必须制订保证质量的纲领性文件，以确保产品质量。其主要内容
是：
（！）制造厂基本情况。包括：厂房面积和规模、职工总数及组成比例、车间和机构设
置、主要产品、生产能力和制造历史等。
（#）制造厂的技术力量状况。包括：各类技术干部的数量、专业、职称和各类技术工人
的数量、等级以及技术力量的比例等。　



第九章铁路锅炉压力容器安全管理—　
#〃！　
—　


〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃
〃〃

（！）工装设备和检测手段。包括：各种加工、成型、铆焊、起重、理化试验、热处理、检测
和运输设备等数量、规格和性能情况。

（〃）产品制造与质量管理制度。包括：图纸审核、材料验收、仪器设备的检查、技术人
员和技术工人的考核、制造工艺和制造质量的管理、检验及试验、外协外购件、标准化和资
料管理制度、各类人员岗位责任制度以及用户意见反馈制度等。

（#）质量保证体系。压力容器质量保证体系主要是立质量法，并实施监督检查。凡技
术力量较强的质量保证体系，应在厂长（经理）直接领导下行使质量控制和监督职权的“监
督型”，才能真正负起贯彻执行压力容器“安全第一”的方针。

质量保证体系的文字形式，称为质量保证手册。质量保证手册是企业经过慎重考虑，
写成文件，并经正式批准后出版，作为企业处理质量事务有权威性和法令性的依据。

质量保证手册一般应包括压力容器工厂的宗旨，明确压力容器最重要的质量特性是
安全可靠，以取证为手段，严格执行技术法规，实施质量保证，用法制观念进行自我检查，
以优良的工作质量来保证压力容器的产品质量，使国家放心，用户放心。

二、压力容器设计安全与规定

（一）压力容器的设计安全

压力容器设计不当，对安全运行有　
〃个方面的影响：　


！容器壁厚度不够，使容器在压力的作用下，产生过度的弹性变形和塑性变形，最终
导致容器的破坏。　
〃容器选材不当，即具有足够的壁厚，也可能在操作条件下，或是由于材料塑性的降
低而发生脆性断裂，或由于工作介质的腐蚀性导致腐蚀破裂。　
#结构不良的容器，往往因产生过高的局部应力，在反复的加压和卸压过程中导致疲
劳破裂。　
由于安全泄压装置选用不当，当容器的压力超过额定工作压力时泄压装置不能迅
速泄压，致使容器因超压而破裂。
（二）应遵循的若干设计规定　
！容器的设计单位必须严格执行批准及备案手续，图纸应有三级审核人员（设计、校
对、审核）签字。　
〃容器的设计应保证安全可靠、经济、合理，使设计的容器便于制造、安装、操作、检查
及维修。　
#压力容器中的焊接结构的设计，应按　
％&#年《钢制石油化工压力容器规定》附录的
有关规定。　
压力容器受压元件所采用的材料，应符合　
％&#年《钢制石油化工压力容器规定》的
第二章的有关内容。　
％容器简体的公称直径应按　
’（#　
）　
*！《
压力容器公称直径》标准选用。封头的型式及

尺寸应按　
’（#〃　
）　
*！
、＋（##　
）　
*！
、＋（#；　
）　
*！
标准选用。　


&容器及封头上开孔不得超过以下数值：

简体内径　
…！#//毫米，开孔最大直径　
0！　
1　
2…且　
0！#//毫米；

。。

简体内径　
…3　
#//毫米，开孔最大直径　
0！　
1　
！…且　
0！///毫米；　


。。


—　
#〃！　
—　
铁路运输质量安全管理与事故处理实用手册
###################################################
##

凸形封头或环形壳的开孔，最大直径　
！！〃　
#　
％&
；

锥形封头的开孔，最大直径　
！！〃　
#　
’％（&
％&
为开孔中心处的锥体内直径）；

内径　
％&！〃（（（毫米的反应容器、贮运容器，如不能利用工艺接管检查内部时，应开设

检查孔；内径　
％&〃〃（（（毫米容器，如不能利用其他可拆装置进行内部检查和清洗时，应开

设入孔、检查孔，入孔尺寸应符合有关规定。

三、压力容器安全设计规范

压力容器使用范围很广，它盛装具有压力的介质，有时还处于压力、温度、腐蚀同时