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压力容器破坏与事故 山东省压力容器制造单位 质保工程师培训考核班 济南市锅炉压力容器检验研究所 毛文帮 2008年3月 一.压力容器事故处理分析的目的 压力容器事故或大或小或轻或重将会造成人员伤亡、财产损失，因此在事故发生后认真的进行事故原因分析，除了追究责任，更重要的是分析造成事故的内在原因，接受教训，并针对事故原因采取相应的措施，防止事故的发生。此外，也丰富和发展安全技术，从事故教训事故中得到启发、发明、创新技术，发展新技术、新产品、新工艺。总之事故发生总是违背了客观事故的发展规律的结果，有些标准规范，规定都是通过事故总结出来的，是不得违背的。 二.失效分析基本知识 1.产品丧失规定功能的现象称为失效。从大的方面归纳，引起压力容器失效的原因有多个方面，例如：设计原因——结构不合理，工作应力太大等等；材质原因——性能不合格，存在超标缺陷等等；制造原因——工艺不合理，尺寸不合格，表面质量差，残余应力过大等等；使用原因——违章操作，工作参数控制不当，环境作用和影响等等；设备或材料老化——“老化”、“劣化”、“退化”和超期服役等等 三 失效分析的基本过程 事故的事后失效分析有多种方法，残骸分析法是其中最常用的方法， 现介绍残骸分析法。 残骸分析法基本过程包括残骸收集、失效件观测试验，失效原因分析和失效事故的综合分析。 残骸分析和失效件观察测试 残骸分析的主要内容有残骸拼凑、断口分析、裂纹分析和痕迹分析等。 对重要的失效件通过拼装将形状恢复起来，进行残骸恢复有时是必要。寻找断裂源位置是诊断失效模式及分析失效原因的前提条件，关键是从首先破坏件上寻找断裂源的位置。一般地说，寻找断裂源的位置可以从放射线的“发源”地、起始疲劳弧线的“几何中心”位置、纤维区的“几何中心”位置等方面来加以判断。 对失效构件要进行全面的观察，包括肉眼观察、低倍率的放大或体视显微镜宏观检查，还有高倍率显微镜的微观观察。 测试方法 ⑴ 化学成分分析 包括对失效构件金属材料化学成分、环境介质及反应物、生成物、痕迹物等的化学成分的分析。 ⑵力学性能测试 力学性能包括构件金属材料的强度指标、塑性指标和韧性指标及硬度等； ⑶化学性能测试 化学性能包括金属材料在所处环境介质中的电极电位、极化曲线及腐蚀速率等；物理性能如环境介质在所处工艺条件下的反应热、燃烧热等。 ⑷无损检测 采用物理的方法，在不改变材料或构件的性能和形状的条件下，迅速而可靠地确定构件表面或内部裂纹和其他缺陷的大小、数量和位置。金属构件表面裂纹及缺陷常用渗透法及磁粉检测；内部缺陷则多用射线检测。 ⑸组织结构分析 包括构件金属材料表面和心部的金相组织及缺陷。常用金相法分析金属的显微组织是否正常，有否存在晶粒粗大、脱碳、过热、偏析等缺陷；夹杂物的类型、大小、数量和分布；晶界上有无析出物，裂纹的数量、分布及其附近组织有无异常，是否存在氧化或腐蚀产物等。 裂纹分析 裂纹是一种不完全断裂的缺陷，裂纹的存在不仅破坏了金属的连续性，而且裂纹尖端大多很尖锐，引起应力集中，促使构件在低应力下提前破断。 裂纹分析的目的是确定裂纹的位置及裂纹产生的原因。裂纹形成的原因往往是复杂的，如设计上的不合理、选材不当、材质不良、制造工艺不当以及维护和使用不当等均有可能导致裂纹的产生。因此，金属的裂纹分析是一项十分复杂而细致的工作。它往往需要从原材料的冶金质量、材料的力学性能、构件成形的工艺流程和每道工序的工艺参数、构件的形状及其工作条件以及裂纹宏观和微观的特征等方面做综合的分析。它牵涉到多种技术方法和专门知识，如无损探伤、化学成分分析、力学性能试验、金相分析、X射线微区分析等。 压力容器失效综合分析初步 失效分析的实施步骤 保护失效现场 侦察失效现场和收集背景材料 制订失效分析计划 执行失效分析计划 综合评定分析结果 研究补救措施和预防措施 提出失效分析报告 反馈系统 压力容器失效综合分析初步 失效分析的常用分析思路 按分析检验项目分类的失效分析思路 以服役条件为主线 以失效抗力为指标 以断口分析为主线 按失效原因分类的失效分析思路 特性因素图法——因果图法 主次图法 直方图法 按失效模式的影响分类的失效分析思路 失效模式的致命度分析（FMECA） 故障树思路（FTA） 压力容器失效综合分析初步 失效分析的分类 技术层面——失效模式、失效机理 发展过程——浴盆曲线 早期失效 偶然失效 磨损失效 压力容器失效综合分析初步 延性断裂 宏观判据 塑性变形 断口与主应力方向（拉伸试样杯锥形断口） 断口表面纤维状 暗灰色断口 微观判据 蛇行滑移和延伸——涟波花样 韧窝 压力容器失效综合分析初步 脆性断裂 宏观判据 无塑性变形、颈缩，表面平齐，与拉应力垂直 颜色光亮 放射状线条，人形花样 闪光小