摘要：文章根据现有研究资料和自身在压力容器检验检测工作中的经验，在研究中针对压力容器的检验检测进行了分析。首先阐述了压力容器的概念，以及压力容器失效模式的内涵；其次阐述了压力容器失效模式的类型及其对应的检测方式；最后以固定式真空绝热压力容器作为具体研究对象，阐述了具体的检验检测过程及其内容。

　　关键词：压力容器；失效模式；检验检测

　　0引言

　　压力容器是现代工业生产中的一种重要设备，广泛应用于化工、医学、矿产等行业的实验及生产工作。其中，化工行业是压力容器的重要应用领域之一，压力容器在化工生产中的应用，其质量会直接影响生产效率和质量。在化工生产中，做好压力容器的检验工作就显得尤为重要。失效模式是压力容器使用过程中经常遇到的问题，需要对在役压力容器进行检验。因受外界压力、温度和介质等因素的影响和制约比较明显，在检验的过程中技术人员必须制定科学合理的检验方案和流程，最大程度确保检验结果的准确性和可靠性。

　　1压力容器及失效模式概述

　　1.1压力容器概述

　　所谓的压力容器是指可以承载气体或液体，并且内部具有一定压力的密封设备。压力容器的类型是多种多样的，从压力容器的应用领域存在很大的差异，具体的设计和生产制造标准以及具体的检验项目也有明显的不同。压力容器根据其构成不同和内部压力的不同，其应用的领域也有明显不同，其中化学工业和石油化学工业应用最多。在化学生产和石油化工生产当中，主要用于传热、传质和反应等工艺过程，也可以用于存储运输有压力的气体或液化气体。压力容器的失效模式对其应用效果有极大的影响。所以在使用的过程中，相关单位和企业必须重视和加强压力容器的检验检测，确保压力容器处于良好的使用状态。

　　1.2压力容器的失效模式

　　压力容器的失效是指在使用过程中损伤积累到一定的程度以后，压力容器的强度、刚度和功能不能满足化工生产等实际应用要求的状态。因为损伤积累到一定的程度，压力容器在使用的过程中就会存在一定的安全隐患，这种安全隐患不仅会影响化工生产等重要领域生产活动的顺利进行，也会影响生产过程中的安全性。在役压力容器是指正在使用的压力容器，所谓的压力容器失效模式是指正在使用的压力容器的损伤过程，导致其失去原有的使用能力。压力容器失效模式产生的原因比较复杂，多数情况下是因为外部环境尤其是热作用或者是介质环境变化等导致的，常见的包括塑性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀和冲蚀等。考虑到压力容器在失效模式之下，可能会产生巨大的安全隐患，引发严重的安全事故。在压力容器使用的过程中，必须重视和加强压力容器的检验检测工作，如果发现潜在的安全隐患，或者是正处在失效模式，需要对压力容器进行维修维护，如果不能进行维修维护，则只能更换新的压力容器。当然压力容器在失效模式之下有明确的使用寿命，不同类型的压力容器的使用寿命，受环境因素等方面的影响，可能存在一定的差异。

　　2损伤模式及失效后果

　　根据GB/T 30579—2014《承载设备损伤模式识别》中规定的标准，可以将损伤模式分为以下几种。

　　2.1绝热性能不符合标准

　　真空压力容器的绝热性能是其正常使用的重要条件，但是其绝热性能并非一成不变的，实际上在使用的过程中，受各种损伤、材料性能下降等诸多因素的影响，也会出现绝热性能下降不符合要求的情况[1]。真空绝热压力容器的损伤模式主要是其绝热性能不符合要求时，在环境温度的影响下内胆内的低温液体会大量蒸发气化，导致压力迅速升高的超压破坏。

　　2.2内胆损坏损伤模式

　　真空绝热压力容器在结构上可以分为内外两层，也可以采用多层设计。其中，内层是具有保温性能的内胆，同时有一定的承载压力的作用。但是内胆在长期使用的过程中受压力作用或其他因素的影响，可能会出现裂纹，进而导致低温液体泄漏至夹套，致使夹套产生低温脆断发生爆炸。

　　2.3安全附件导致的损伤

　　真空压力容器在使用的过程中，需要配合一些安全附件才能正常使用，安全附件的选择和应用，需要与真空压力容器型号结合起来，两者必须符合规定标准和要求。安全附件选型错误、失灵、损坏都会造成内胆压力骤升时无法及时动作而保障容器的安全。

　　2.4蒸发能力不足导致的损伤

　　当低压气化器的蒸发能力不足时，储槽内的液态气体介质会有部分未经蒸发而直接通过低压气化器进入到缓冲罐中，会导致脆性转变温度较低的材料(如碳钢)制造的缓冲罐及连接的管道发生低温脆性断裂而发生事故。

　　3基于失效模式压力容器检验检测分析—以固定式真空绝热压力容器为例

　　3.1固定式真空绝热压力容器概述

　　固定式真空绝热压力容器相对比较常见，主要用于各种化工产品的生产和存储等，包括液氧、液氮、液氩、液态二氧化碳等。作为一种高压低温介质的存储设备，具有良好的真空隔绝性能，所处采用的双腔结构设计。一些先进的甚至采用三腔结构设计，内胆多为不锈钢，压力标准比较高的，还会对不锈钢内胆进行应变强化处理。外层使用的是碳钢材料，中间使用膨胀珍珠岩或者多层缠绕的方式填充，经过抽真空的方式进行绝热。其中，压力为低压或者中压，适应的温度在-40℃~196℃之间。由于此种的压力容器主要存储一些液相产品的存储，为了满足产品进出管口的需要，对内筒安全附件接口的要求比较高，包括安全阀、爆破片接口；内筒仪表接口包括压力表、液位针接口等。在使用的过程中，夹套真空度对整个容器的使用安全有着决定性的影响，并且在检验的时候内胆检验的难度相对比较大，需要使用特殊的仪器设备进行检测。

　　3.2固定式真空绝热压力容器检测方案

　　3.2.1资料审查

　　资料审查是固定式真空绝热压力容器，正式检验检测之前的一项非常重要的准备工作，也是检验检测方法选择的重要依据。资料审查的内容主要包括以下几点：

　　(1)设计资料，也就是压力容器设计单位的相关资质证明，压力容器的设计安装使用说明书，设计图样以及其他相关的设计资料等。

　　(2)制造资料，是指压力容器制造单位的相关资质证明，产品的合格证书或者是质量检验合格证，安全性能监督检验报告和监检证书等资料。

　　(3)安装竣工文件，也就是正在使用的压力容器，安装竣工的相关资料。

　　(4)改造或重大维修质量。压力容器在使用过程中，使用单位所进行的改造或重大维修方案及监督检验证书等。

　　(5)使用管理材料，压力容器使用单位在使用过程中的相关记录，包括开行车记录，运行条件变化等，其中运行过程中的异常情况记录是查阅的重点。

　　(6)检查检验资料，指的是压力容器在使用过程中使用单位在检验检测周期之内的相关报告或结果等资料，尤其是检验当中的问题及其处理情况。

　　上述内容均可以采用查阅的方式进行，针对压力容器检验检测工作的需要，可以对相关内容进行摘抄记录。

　　3.2.2宏观检查

　　对真空绝热压力容器定期检验时进行的宏观检验应包括：

　　(1)检查外壳外表面的腐蚀情况，对腐蚀严重部位应采用超声测厚仪进行测厚。

　　(2)检查外壳外表面有无裂纹、变形、鼓包。

　　(3)检查外壳外表面有无机械接触损伤，基础有无下沉。

　　(4)检查外壳外表面有无结冰、结霜、冒汗，使用中真空度有无下降。

　　(5)检查压力表、安全阀、爆破片的选型是否正确、是否在校验有效期内、安装是否正确、是否存在破损等。安全阀常安装在罐底部的管路中，液相和气相管路中均有安全阀，一般共有3～4只，应注意其整定压力是否正确。应注意安全阀排放管道面积是否符合设计图纸要求。

　　(6)检查阀门是否完好，管路在使用过程中是否有损坏和弯曲。

　　3.2.3测厚

　　由于真空绝热压力容器的外壳不承受压力，一般情况下可不进行壁厚测定，仅对腐蚀严重和表面有缺陷的部位进行重点测厚。基于失效模式的在役固定式真空绝热压力容器的壁厚与承压能力之间存在着紧密的联系，需要壁厚达到规定的标准，确保其能够到规定的承压标准，才能继续在化工生产中应用。所以，在固定式真空绝热压力容器的检验检测中，壁厚检测是一个非常重要的检测方法和项目，通过壁厚检测可以快速确定是否处于失效模式[2]。在超声波测厚的过程中需要注意以下几点：

　　(1)合理选择测点位置。测点位置的选择应该具有一定的代表性，一般都是在底部、侧部选择测点进行测试。

　　(2)固定式真空角色压力容器采用的是分层设计方式，在壁厚检测之前需要了解分层分布情况及母材的表面倾斜度，采用图示或者影像的方式记录检验过程和结果。如果因为磨损或者腐蚀出现失效，壁厚测量结果对照标准必然会减薄。另外，中间的真空区域通过超声波检测，也可以发现真空度超标，这种情况下壁厚就可以被准确测量出来，从而快速判断压力容器在使用过程中是否存在失效模式。

　　3.2.4绝热性能检验

　　固定式真空绝热压力容器的绝热性能，会极大地影响自动压力容器的安全性和实用性，一旦绝热性能下降，这种压力容器就达不到规定的使用标准和要求。而绝热性能检验主要是真空度检验，真空度越高，绝热性能也就越好，一旦绝热性能下降可能会导致低温熔体快速熔化，发生严重的化学物品泄漏事故。固定式真空绝热压力容器在绝热设计上主要有两种方式：

　　(1)在真空度检测的过程中需要区分其内部是否有介质，如果未装介质，粉末绝热其夹层的真空度应该达到6.5 Pa或以上，在装有介质的情况下真空度应该达到10.0 Pa以上。

　　(2)在检测的过程中要观察夹层上是否装有真空测试装置，如果有真空测试装置可以直接使用来测量真空度，如果没有可以使用真空度专用测量装置进行测量。

　　当然真空度达不到规定的标准，要仔细分析导致这一结果产生的原因，如果确实是厂家的问题，应该有厂家负责协商退货。一些具体的技术问题和分析判断活动可以在厂家的协助下进行。

　　3.2.5真空度检测

　　TSG-R0004—2009《固容规》规定了真空绝热压力容器除进行外部宏观检验外，还应当进行以下补充检验：

　　(1)夹层上装有真空测试装置的，检验夹层的真空度。

　　(2)夹层上未装真空测试装置的，必要时进行压力容器日蒸发率测量。真空绝热压力容器的真空测试装置一般设在容器底部封头上，由一只接管引出真空硅管，接管端头有端盖密封。测试时需要先移除端盖，打开保护罩露出真空硅管，由真空度测试仪进行测量。需要注意的是有的保护罩锈蚀严重，打开时需注意不要损坏真空硅管。不同的真空硅管型式需要采用不同型号的真空度测试仪。首先将真空度测试仪的接口插入到真空硅管中，再将真空度测试仪的电流调至真空硅管设定电流(一般为105 mA左右)，然后按键切换至真空度测量状态进行测试，待读数稳定后即可读出真空度数值。日蒸发量测量方法可按GB/T 18443.5—2010《真空绝热深冷设备性能试验方法》第5部分进行。

　　4结语

　　总之，压力容器在化学产品生产、储备等工作中已经广泛应用，在压力容器使用过程中基于失效模式检验工作必须具有针对性，要体现出压力容器的设计、结构和材料性质特点，做好检验检测工作，以便于及时发现并排除风险，保证化工生产的顺利进行。

　　参考文献：

　　[1]贺正军.基于损伤模式识别的压力容器检验[J].甘肃冶金，2019，41(5)：94-97

　　[2]贾伯早.TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的应用[J].化工管理，2019(1)：27-27.