国外压力容器产业情态概述和经典案例剖析

?必威动态 ????|???? ?2019-08-03 11:02


  设计案例(àn lì)合肥通用机械研究院提出压力容器应基于风险与寿命(lifetime)的设计,要全面考虑(consider)可能发生的失效模式,符合规范要求的设计并不能保证容器不失效。近年的英国机械工程师学会受压系统组组织的专题讨论会上就先容了一些这方面的案例,现取其中2个案例进行先容。
  案例(àn lì)1:钛复合板换热器SCC失效2006年2月16日英国一个海上气田平台发生大火,起因是一个换热器失效,释放出大量碳氢化合物而发生大火,幸好无人员伤亡。分气缸也叫分汽包,它是 蒸汽锅炉的主要配套设备,广泛用于发电、石油化工、钢铁、水泥、建筑等行业。不锈钢储罐有较强的耐腐性,它不受外界空气及水中余氯腐蚀。每个球罐出厂前均经受超强的压力测试和检验,在常压下使用寿命可达100 年以上。事后检查发现钛复合板完全与碳钢基层板分离,管板与筒体的焊缝完全断开。该钛复合板换热器钛管与钛复合管板的焊接方式。
  钛复合板换热器钛管与钛复合管板的焊接方式方法该换热器的管板为钛爆炸(blow up)复合板,爆炸复合强度经拉伸试验证明符合要求,复层连接处不与海水接触不应有SCC.一般管子与管板的焊接都是在管板前侧。而钛很难与钢材焊接,上述焊接方式无法采用。PD5500允许采用管子与管板在背面的焊接方式。该的管子与管板采用小直径轨道焊机焊接,焊接强度经拉伸试验也符合设计要求。如管板不是复合板,这种连接结构是可行的。但对上述钛复合板情况就不一样了。英国的CENTRICA企业对失效的原因进行了详细的分析,结论是钛复合板连接处存在电位差,少量管程残液会使复层连接处在应力的作用下产生SCC,使连接处强度减弱而局部分离,管程高压气体进入分离的连接处使复层与基层完全剥离,管程高压进而使壳体与管板完全断开,从而释放出大量易燃气体,并发生大火。可见符合标准要求的设计并不能保证容器不失效,压力容器的设计应考虑各种可能发生的失效模式。
  案例2:小管子的设计由于绝热层下端被绝热填料塞满,12m长的垂直小管的自由膨胀受到摩擦阻力的限制,迫使小管只能向上膨胀),从而使垂直小管与U型管(材质:玻璃、塑料、碳钢、合金钢 )的连接接头A处产生很大的折叠应力)。储气罐专门用来储存气体的设备,同时起稳定系统压力的作用,根据储气罐的承受压力不同可以分为高压储气罐,低压储气罐,常压储气罐。该设备没有使用多久就在该处产生裂纹并穿透壁厚。绝热层的设计是不承压的,所以绝热层顶端装有爆破片。漏入绝热层的气体压力使爆破片爆破,但爆破片口径太小,不足以快速释放(release)压力,使绝热层压力进一步升高给英国BOC企业造成很大的经济损失。这次事故后,BOC企业对所有类似设计的低温液体储罐或塔进行了普查),发现很多类似接头存在裂纹。
  结论从本文所先容的有关情况和案例,可以得出以下建议和结论:召开一些专题讨论会,请中国这方面的专家先容经验和进展,可能会起到很好的效果;受压设备设计时,应考虑所有可能出现的失效模式和风险,特别是应力腐蚀、热膨胀问题、外加载荷等;对受压设备的原材料应进行严格的质量检验;对在役设备和管道的检验应有重点,但不能放弃全面检验,对设计变更和修补应有详细的记录,对设计变更应有全面的评估。