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压力容器与管道失效 压力容器与管道失效 分析和安全评价 分析和安全评价 李鹤林院士报告 李鹤林 张平生 路民旭 1、压力容器和管道主要失效模式和原因 1、压力容器和管道主要失效模式和原因 1.1 主要失效模式 • 失效模式是失效的表现形式。 • 一般认为压力容器与管道的失效模式 主要包括：断裂、变形、表面损伤和 材料性能退化四大类。 • 考虑到压力容器与管道的特殊性，添 加了爆炸和泄漏两种。 • 爆炸和断裂两种失效模式的后果是灾 难性的。 物理爆炸：物理原因（温度、内压）使应力超过强度 爆炸 化学爆炸：异常化学反应使压力急剧增加超过强度 脆性断裂：应力腐蚀、氢致开裂、持久（蠕变）断裂、低温脆断 压 断裂 韧性断裂 力 疲劳断裂：应力疲劳、应变疲劳、高温疲劳、热疲劳、腐蚀疲劳、蠕变疲劳 容 密封泄漏：充装过量（冒顶） 器 泄漏 与 腐蚀穿孔、穿透的裂纹或冶金、焊接缺陷（满足LBB条件） 管 过量变形 过热、过载引起的鼓胀、屈曲、伸长、凹坑（dent） 道 蠕变、亚稳定相的相变 主 电化学腐蚀：均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、沉积物下腐蚀、溶解 氧腐蚀、碱腐蚀、硫化物腐蚀、氯化物腐蚀、硝酸盐腐蚀 要 失 表面损伤、 冲蚀、气蚀 效 金属损失 高温氧化腐蚀、金属尘化或灾难性渗碳腐蚀、环烷酸腐蚀 模 外来机械损伤：油气长输管线的主要失效模式之一 式 辐照损伤脆化 材料性能 金相组织变化：珠光体球化、石墨化、S相析出长大、渗碳、渗氮、脱碳、回 火脆化与敏化、应变时效 退化 氢致损伤：氢腐蚀、氢脆（微裂纹）、堆焊层的氢致剥离 1.2 主要失效原因 • 大量统计资料表明，压力容器与管道 的主要失效原因包括运行操作、管理、 设计制造、检测维修和外来损伤等方 面。 • 重大事故可定性为：责任事故或设备 事故。 运行操作：违反操作规程、介质超标 责 任 事 压 管理：缺少现代安全管理体系、职工素质教育差 故 力 容 器 与 管 检测维修：严重损伤未能被检测发现或缺少科学评价、 道 不合理的维修工艺（尤其是停工状态的维修） 主 要 失 效 设计制造：设计缺陷、选材不当、用材错误、存在超标 设 原 焊接或冶金缺陷、焊接或组装残余应力过大