Pengenalan kepada Mod Kegagalan Kapal Tekanan

Kegagalan kapal tekanan adalah keadaan di mana kerosakan telah terkumpul pada tahap tertentu, dan kekuatan, kekakuan atau fungsi kapal tidak dapat memenuhi keperluan untuk digunakan. Jadi bagaimana kerosakan itu berlaku? Sebenarnya, kerosakan adalah satu proses. Di bawah tindakan daya mekanikal luaran, persekitaran sederhana, tindakan terma, dan lain-lain secara bersendirian atau dalam gabungan, prestasi bahan berkurangan, struktur tidak berterusan atau kapasiti galas berkurangan, iaitu kerosakan. Selepas kerosakan berlaku, ia tidak semestinya gagal, dan apabila kegagalan berlaku, mesti ada kerosakan.

Mod kegagalan adalah asas reka bentuk kapal tekanan. Kaedah reka bentuk (kriteria) ditujukan kepada mod kegagalan. Langkah pertama dalam reka bentuk kapal tekanan adalah untuk menentukan kemungkinan mod kegagalan kapal; Laporan penilaian risiko mengenai mod kegagalan utama, kawalan risiko, dsb. Di samping itu, penilaian hasil pemeriksaan kapal tekanan juga berdasarkan mod kegagalan.

2 Pengelasan mod kegagalan ISO 16528

Dandang dan bejana tekanan ISO 16528 standard antarabangsa, yang sedang dibangunkan, menyepadukan piawaian teknikal negara perindustrian utama dunia, dan merujuk kepada kandungan piawaian Eropah. Untuk mod kegagalan biasa dandang dan bekas tekanan, mod kegagalan diringkaskan kepada tiga kategori dalam standard: 14 jenis, menjelaskan konsep reka bentuk untuk mod kegagalan.

2.1 Kategori pertama: mod kegagalan jangka pendek

(Mod kegagalan jangka pendek)

1) Patah rapuh

Bekas tidak mempunyai ubah bentuk plastik yang jelas, dan nilai tegasan di dinding jauh lebih rendah daripada had kekuatan bahan.

Keretakan yang berlaku walaupun di bawah had hasil bahan. Sebab utama keretakan rapuh ialah kerosakkan bahan (pemilihan bahan yang tidak betul, teknologi pemprosesan bahan yang tidak betul, penuaan terikan, persekitaran operasi yang keras) dan kecacatan bahan itu sendiri.

2) Pecah mulur

Di bawah tindakan tekanan dan beban lain, nilai tegasan yang dihasilkan mencapai atau hampir dengan had kekuatan bahan dinding dan keretakan berlaku. Biasanya, sebab utama keretakan mulur kapal tekanan keluli karbon adalah ketebalan dinding yang terlalu nipis (ketebalan dinding reka bentuk yang tidak mencukupi dan penipisan akibat kakisan), tekanan dalaman yang tinggi atau pemilihan bahan yang tidak betul, dan pemasangan yang tidak memenuhi keperluan keselamatan.

3) Kebocoran pada sendi akibat ubah bentuk yang berlebihan

Kegagalan permukaan pengedap pelbagai antara muka bekas atau kebocoran sambungan paip pengembangan disebabkan oleh kegagalan. Medium yang bocor boleh menyebabkan kemalangan pembakaran, letupan dan keracunan, dan menyebabkan pencemaran alam sekitar yang serius.

4) Pembentukan retak atau koyakan mulur akibat terikan tempatan yang berlebihan

5) Ketidakstabilan-anjal, plastik atau anjal-plastik

Di bawah tindakan tegasan mampatan, kegagalan yang disebabkan oleh kehilangan geometri biasa asalnya secara tiba-tiba bagi bekas tekanan dipanggil kegagalan lengkok. Ciri penting ketidakstabilan elastik bekas ialah pesongan elastik tidak berkadar dengan beban, dan tekanan kritikal tidak ada kaitan dengan kekuatan bahan, yang bergantung terutamanya pada saiz bekas dan sifat elastik. daripada bahan, tetapi apabila paras tegasan dalam bekas melebihi titik hasil bahan dan Tekanan kritikal juga berkaitan dengan kekuatan bahan apabila ketidakstabilan tak kenyal berlaku.

2.2 Kategori kedua: mod kegagalan jangka panjang

(Mod kegagalan jangka panjang)

1) Pecah rayapan

Kapal tekanan tertakluk kepada beban jangka panjang pada suhu tinggi, dan bahan mengalami ubah bentuk plastik perlahan apabila masa meningkat, dan ubah bentuk plastik terkumpul untuk masa yang lama, mengakibatkan pengurangan ketara dalam ketebalan atau ubah bentuk membonjol, yang akhirnya membawa kepada pecahnya kapal. Apabila bejana tekanan menjalar, suhu dinding secara amnya mencapai atau melebihi 25 peratus hingga 35 peratus daripada suhu lebur bahan. Jumlah ubah bentuk pecah rayapan bergantung pada keliatan bahan, dan nilai tegasan pada patah adalah lebih rendah daripada had kekuatan bahan pada suhu perkhidmatan.

2) Merayap-ubah bentuk yang berlebihan pada sendi mekanikal atau mengakibatkan pemindahan beban yang tidak boleh diterima

3) Ketidakstabilan rayapan

Ubah bentuk yang terkumpul secara beransur-ansur dari semasa ke semasa ialah ubah bentuk rayapan, dan ketidakstabilan rayapan akan berlaku apabila ubah bentuk rayapan berkembang pada tahap tertentu.

4) Hakisan, kakisan

Di bawah tindakan medium menghakis, bahan vesel tekanan, seperti tangki keluli karbon, akan mengurangkan ketebalan dinding akibat kakisan seragam

Dan lubang-lubang yang disebabkan oleh perubahan struktur bahan atau kakisan tempatan, sifat mekanikal bahan berkurangan, dan keretakan berlaku disebabkan oleh kapasiti galas bekas yang tidak mencukupi. Mekanisme kakisan salur tekanan termasuk kakisan kimia dan kakisan elektrokimia. Bentuk kakisan termasuk kakisan seragam, kakisan pitting, kakisan antara butiran, kakisan tegasan, kakisan celah, kakisan hidrogen, kakisan dwilogam, dsb.

5) Keretakan yang dibantu oleh alam sekitar, seperti retakan kakisan tegasan, keretakan hidrogen, dsb. (Retak yang dibantu oleh alam sekitar cth retakan kakisan tegasan, keretakan akibat hidrogen, dsb.)

2.3 Kategori ketiga: mod kegagalan kitaran

(Mod kegagalan kitaran)

1) Ubah bentuk plastik progresif

2) Keplastikan berselang-seli

3) Keletihan di bawah ketegangan anjal (keletihan kitaran sederhana dan tinggi) atau di bawah ketegangan plastik-anjal (keletihan kitaran rendah)

4) Keletihan yang dibantu oleh alam sekitar

3 GB150-2011 Pertimbangan Mod Kegagalan

Selepas bertahun-tahun dan merujuk kepada kandungan teknikal standard antarabangsa yang serupa, GB150-2011 "Pressure Vessel" telah mempertimbangkan secara langsung dan tidak langsung mod kegagalan berikut dalam kandungan teknikal, dan menentukan kriteria reka bentuk dan teori kekuatan yang sepadan untuk dianggap mod kegagalan. :

Fraktur rapuh: mengelakkan berlakunya patah rapuh melalui keperluan pemilihan bahan, keperluan keliatan bahan, keperluan pembuatan dan pemeriksaan, dan keperluan bentuk struktur;

Pecah mulur: mengelakkan berlakunya pecah mulur melalui keperluan pemilihan bahan, kaedah reka bentuk kekuatan struktur, dan peraturan tegasan yang dibenarkan;

Kebocoran pada sambungan: Melalui kaedah reka bentuk bebibir dan kaedah reka bentuk struktur pengedap khas, keperluan struktur dan keperluan untuk mengedap gasket, stud dan kacang, kejadian kebocoran sendi dicegah;

Ketidakstabilan elastik atau plastik (Ketidakstabilan elastik atau plastik): mengelakkan ketidakstabilan keseluruhan melalui kaedah reka bentuk struktur tekanan luaran; mengawal ketidakstabilan plastik tempatan melalui analisis dan penilaian tekanan tempatan;

Rayapan pecah: Mengawal kejadian rayapan pecah dengan mengehadkan julat suhu bahan.

Hakisan ialah mod kegagalan biasa kapal tekanan, tetapi ia sangat berbeza dalam aplikasi kejuruteraan yang berbeza dan tidak boleh dinyatakan dalam piawaian. Oleh itu, GB150 menetapkan bahawa pereka bentuk harus mempertimbangkan mod kegagalan kakisan, dan memilih bahan, reka bentuk struktur, perlindungan kakisan, dll. Ambil langkah untuk memastikan hayat reka bentuk bekas.

4 Mod kegagalan yang terlibat dalam piawaian lain

Piawaian yang sepadan telah ditetapkan untuk mod kerosakan peralatan tekanan di negara asing. Sebagai contoh, API 571, API 579, API 580 dan API 581 Institut Petroleum Amerika semuanya mengandungi kandungan yang berkaitan tentang mod kerosakan bekas tekanan. Dalam standard API 571, empat kategori utama dan 44 mod kerosakan dalam industri umum diperkenalkan, dan tiga kategori utama dan 18 mod kerosakan dalam industri penapisan diperkenalkan. Dalam piawaian NB23 Amerika Syarikat, arahan PED Kesatuan Eropah, piawaian BS7910 United Kingdom, dan piawaian NACE Amerika Syarikat, mod kerosakan peralatan tekanan juga terlibat.

negara saya sedang merumuskan piawaian "Pengiktirafan Mod Kerosakan Peralatan Tekanan", dan merancang untuk mencadangkan satu set mod kerosakan dan kaedah pengenalan yang agak lengkap yang sesuai untuk situasi semasa peralatan tekanan di negara saya. Kandungan terutamanya termasuk teori mod kerosakan utama dan mekanisme kegagalan peralatan tekanan. Penerangan, bentuk, faktor yang mempengaruhi, bahan sensitif, peralatan atau komponen yang mungkin gagal, kaedah ujian, dsb. Draf standard "Pengiktirafan Corak Kerosakan untuk Peralatan Tekanan" membahagikan corak kerosakan peralatan tekanan di negara saya kepada lima kategori dan 73 jenis, termasuk 25 jenis penipisan kakisan, 13 jenis keretakan persekitaran, 15 jenis keretakan bahan, 11 jenis kerosakan mekanikal, dan kerosakan lain. 9 jenis. GB/T 26610 yang telah pun diisytiharkan.1-2011 "Garis Panduan Pelaksanaan untuk Pemeriksaan Berasaskan Risiko Sistem Peralatan Tekanan Bahagian 1: Keperluan Asas dan Prosedur Pelaksanaan" juga merujuk kepada kaedah pengelasan mod kerosakan dalam standard draf.