Úvod do režimov zlyhania tlakových nádob

Porucha tlakovej nádoby je stav, v ktorom sa poškodenie do určitej miery nahromadilo a pevnosť, tuhosť alebo funkcia nádoby nemôže spĺňať požiadavky na používanie. Ako teda dochádza k poškodeniu? V skutočnosti je poškodenie proces. Pôsobením vonkajšej mechanickej sily, prostredia prostredia, tepelného pôsobenia a pod. samostatne alebo v kombinácii sa vlastnosti materiálu znižujú, štruktúra je nesúvislá alebo sa znižuje únosnosť, čo je poškodenie. Keď dôjde k poškodeniu, nemusí nevyhnutne zlyhať a keď dôjde k poruche, musí dôjsť k poškodeniu.

Poruchový režim je konštrukčným základom tlakovej nádoby. Metóda návrhu (kritériá) je zameraná na spôsob poruchy. Prvým krokom pri návrhu tlakovej nádoby by malo byť určenie možného spôsobu poruchy nádoby; Správa o hodnotení rizík o hlavných poruchových režimoch, kontrole rizík atď. Okrem toho je vyhodnotenie výsledkov kontroly tlakovej nádoby založené aj na poruchovom režime.

2 Klasifikácia režimov porúch podľa normy ISO 16528

Vyvíjaná medzinárodná norma ISO 16528 Kotly a tlakové nádoby integruje technické normy veľkých priemyselných krajín sveta a odkazuje na obsah európskych noriem. Pre bežné poruchové stavy kotlov a tlakových nádob sú poruchové režimy v norme zhrnuté do troch kategórií: 14 typov, objasňujúce koncepciu pre poruchové režimy.

2.1 Prvá kategória: krátkodobé poruchy

(Krátkodobé režimy zlyhania)

1) Krehký lom

Nádoba nemá žiadnu zjavnú plastickú deformáciu a hodnota napätia v stene je oveľa nižšia ako medza pevnosti materiálu.

Zlomeniny, ktoré sa vyskytujú aj pod hranicou klzu materiálu. Hlavnými príčinami krehkého lomu sú krehnutie materiálu (nevhodný výber materiálu, nevhodná technológia spracovania materiálu, starnutie v dôsledku deformácie, drsné prevádzkové prostredie) a chyby samotného materiálu.

2) Tvárna prietrž

Pôsobením tlaku a iných zaťažení sa vygenerovaná hodnota napätia dostane alebo sa blíži k hranici pevnosti materiálu steny a dôjde k lomu. Zvyčajne sú hlavnými dôvodmi tvárneho lomu tlakových nádob z uhlíkovej ocele príliš tenká hrúbka steny (nedostatočná konštrukčná hrúbka steny a stenčenie v dôsledku korózie), vysoký vnútorný tlak alebo nesprávny výber materiálu a inštalácia, ktorá nespĺňa bezpečnostné požiadavky.

3) Netesnosť v spojoch v dôsledku nadmerných deformácií

Porucha tesniacich plôch rôznych rozhraní nádoby alebo netesnosť spojov dilatačných rúrok je spôsobená poruchou. Unikajúce médium môže spôsobiť horenie, výbuch a otravu a spôsobiť vážne znečistenie životného prostredia.

4) Tvorba trhlín alebo tvárne trhliny v dôsledku nadmerného lokálneho namáhania

5) Nestabilita-elastická, plastická alebo elasticko-plastová

Pri pôsobení tlakového napätia sa porucha spôsobená náhlou stratou jej pôvodnej pravidelnej geometrie tlakovej nádoby nazýva vybočením. Dôležitým znakom elastickej nestability nádoby je, že elastická deformácia nie je úmerná zaťaženiu a kritický tlak nemá nič spoločné s pevnosťou materiálu, ktorá závisí najmä od veľkosti nádoby a elastických vlastností. materiálu, ale keď úroveň napätia v nádobe presiahne medzu klzu materiálu a Kritický tlak tiež súvisí s pevnosťou materiálu, keď dôjde k nepružnej nestabilite.

2.2 Druhá kategória: režimy dlhodobého zlyhania

(Režimy dlhodobého zlyhania)

1) Pretrhnutie pri tečení

Tlaková nádoba je vystavená dlhodobému zaťaženiu pri vysokej teplote a materiál s pribúdajúcim časom podlieha pomalej plastickej deformácii a plastická deformácia sa dlhodobo akumuluje, čo vedie k výraznému zníženiu hrúbky alebo vydutej deformácii, čo nakoniec vedie k prasknutie cievy. Keď sa tlaková nádoba dotvaruje, teplota steny vo všeobecnosti dosiahne alebo prekročí 25 percent až 35 percent teploty topenia materiálu. Veľkosť deformácie pri tečení závisí od húževnatosti materiálu a hodnota napätia pri pretrhnutí je nižšia ako medza pevnosti materiálu pri prevádzkovej teplote.

2) Nadmerné dotvarovanie v mechanických spojoch alebo spôsobujúce neprijateľný prenos zaťaženia

3) Plazivá nestabilita

Postupne nahromadená deformácia je deformácia tečenia a nestabilita tečenia nastane, keď sa deformácia dotvarovania vyvinie do určitej miery.

4) Erózia, korózia

Pri pôsobení korozívneho média materiál tlakovej nádoby, ako je nádrž z uhlíkovej ocele, zníži hrúbku steny v dôsledku rovnomernej korózie

A jamky spôsobené zmenou štruktúry materiálu alebo lokálnou koróziou sa znižujú mechanické vlastnosti materiálu a dochádza k lomu v dôsledku nedostatočnej únosnosti nádoby. Korózne mechanizmy tlakových nádob zahŕňajú chemickú koróziu a elektrochemickú koróziu. Formy korózie zahŕňajú rovnomernú koróziu, jamkovú koróziu, medzikryštalickú koróziu, koróziu pod napätím, štrbinovú koróziu, vodíkovú koróziu, bimetalickú koróziu atď.

5) Praskanie podporované prostredím, ako je praskanie spôsobené koróziou pod napätím, praskanie vodíkom atď.

2.3 Tretia kategória: cyklické poruchy

(režimy cyklického zlyhania)

1) Progresívna plastická deformácia

2) Striedavá plasticita

3) Únava pri elastickom namáhaní (únava pri strednom a vysokom cykle) alebo pri elasticko-plastickom namáhaní (únava pri nízkom cykle)

4) Environmentálne podporovaná únava

3 GB150-2011 Zohľadnenie režimov zlyhania

Po rokoch času a odvolávajúc sa na technický obsah podobných medzinárodných noriem, GB150-2011 „Tlaková nádoba“ priamo a nepriamo zohľadnila v technickom obsahu nasledujúce spôsoby zlyhania a určila zodpovedajúce konštrukčné kritériá a teóriu pevnosti pre považované za spôsoby zlyhania. :

Krehký lom: zabráňte výskytu krehkého lomu prostredníctvom požiadaviek na výber materiálu, požiadaviek na húževnatosť materiálu, požiadaviek na výrobu a kontrolu a požiadaviek na konštrukčný tvar;

Tvárna prietrž: zabránenie výskytu tvárnej prietrže prostredníctvom požiadaviek na výber materiálu, metód navrhovania konštrukčnej pevnosti a predpisov o prípustnom namáhaní;

Netesnosť v spojoch: Prostredníctvom metódy návrhu príruby a špeciálnej metódy návrhu tesniacej konštrukcie, konštrukčných požiadaviek a požiadaviek na tesnenie, svorníky a matice sa zabráni vzniku netesnosti spoja;

Elastická alebo plastická nestabilita (elastická alebo plastická nestabilita): zabráňte celkovej nestabilite pomocou metód konštrukčného návrhu vonkajšieho tlaku; kontrolovať lokálnu plastickú nestabilitu prostredníctvom analýzy a hodnotenia lokálneho napätia;

Pretrhnutie pri tečení: Kontrola výskytu prietrže pri tečení obmedzením teplotného rozsahu materiálu.

Korózia je bežným spôsobom poruchy tlakových nádob, ale v rôznych technických aplikáciách sa značne líši a nemôže byť špecifikovaná v norme. Preto GB150 stanovuje, že projektant by mal zvážiť spôsob zlyhania korózie a zvoliť materiály, konštrukčný návrh, ochranu proti korózii atď. Prijať opatrenia na zabezpečenie projektovanej životnosti kontajnera.

4 Chybové režimy zahrnuté v iných normách

Pre režim poškodenia tlakových zariadení v zahraničí sú stanovené príslušné normy. Napríklad API 571, API 579, API 580 a API 581 American Petroleum Institute všetky obsahujú relevantný obsah o spôsobe poškodenia tlakových nádob. V štandarde API 571 sú zavedené štyri hlavné kategórie a 44 režimov poškodenia vo všeobecnom priemysle a zavedené sú tri hlavné kategórie a 18 režimov poškodenia v rafinérskom priemysle. V norme NB23 USA, smernici PED Európskej únie, norme BS7910 Spojeného kráľovstva a norme NACE Spojených štátov amerických sú zahrnuté aj režimy poškodenia tlakových zariadení.

moja krajina v súčasnosti formuluje normu „Uznávanie spôsobov poškodenia tlakového zariadenia“ a plánuje navrhnúť relatívne úplný súbor spôsobov poškodenia a metód identifikácie vhodných pre súčasnú situáciu tlakových zariadení v mojej krajine. Obsahom je najmä teória hlavných spôsobov poškodenia a mechanizmov porúch tlakových zariadení. Popis, tvar, ovplyvňujúce faktory, citlivé materiály, vybavenie alebo komponenty, ktoré môžu zlyhať, skúšobné metódy atď. typy, vrátane 25 druhov korózneho stenčovania, 13 typov praskania vplyvom prostredia, 15 typov praskania materiálu, 11 typov mechanického poškodenia a iného poškodenia. 9 druhov. Už zverejnená GB/T 26610.1-2011 „Implementačné pokyny pre inšpekciu systémov tlakových zariadení založenú na riziku, časť 1: Základné požiadavky a implementačné postupy“ sa tiež týkajú metódy klasifikácie poškodenia v návrhu normy.