Отказы сосуда давления: общие причины и как их предотвратить

Суда давления являются критическими компонентами в таких отраслях, как нефть и газ, химическая обработка, выработка электроэнергии, фармацевтические препараты и производство продуктов питания. Несмотря на их значение, сосуды под давлением могут представлять серьезные опасности безопасности, если они потерпят неудачу. Катастрофические неудачи не только приводят к простоям производства, но также могут привести к экологическим бедствиям и потере человеческой жизни.

1. Общие причины сбоев сосудов давления
1.1 Коррозия и эрозия
Коррозия - это химическое или электрохимическое ухудшение материалов, часто из -за воздействия влаги, химических веществ или агрессивных сред. Внутренняя коррозия распространена в сосудах, которые обрабатывают коррозионные жидкости или газы, в то время как внешняя коррозия может происходить при изоляционных ловушках влаги.

Эрозия, с другой стороны, является результатом высокоскоростной жидкости или твердых частиц, физически носящих стены сосуда, особенно на изгибах, суставах и точках входа/выхода.

Примечательные риски:

Коррозия при изоляции (CUI)

Гальваническая коррозия из -за разнородных металлов

Коррозия ячеек и расщелину в застойных зонах

Последствия:

Прореживание стены

Утечки или разрыв

Полный структурный сбой

1,2 усталость и трещины стресса
Сосуды под давлением часто работают при циклической нагрузке - регулярной давлении и снижении, что может привести к усталости с течением времени. Даже небольшие дефекты в материалах или сварных швах могут вырасти в трещины при повторном напряжении.

Коррозионное растрескивание напряжения (SCC) может происходить, когда растягиваемая напряжение и коррозионная среда объединяются. Этот тип растрескивания часто трудно обнаружить, но может привести к внезапным неудачам.

Факторы риска:

Колеблющее давление и температура

Несовместимые материалы

Остаточные напряжения от сварки

Профилактика требует:

Точный анализ усталости во время дизайна

Использование сплавов устойчивых к SCC

Тепловая обработка после пособия (PWHT) для снятия напряжений

1.3 Производственные дефекты
Неправильные производственные процессы могут представлять недостатки, такие как:

Неполное проникновение сварного шва

Включения шлака

Неправильная термообработка

Размерные отклонения

Эти дефекты, если не обнаружены во время изготовления или ввода в эксплуатацию, могут распространяться под давлением и стрессом во время обслуживания.

Примеры реального мира:

Трещины, происходящие из недостатков сварки

Расслоение в композитных сосудах

Смещение фланцев или сопла

Обеспечение качества и неразрушающего тестирования (NDT) во время производства необходимы.

1.4 Дизайн недостатков
Даже когда производство идеально подходит, ошибки проектирования могут сделать сосуд под давлением уязвимым. Это включает в себя:

Нижняя толщина стены

Неадекватные факторы безопасности

Плохое размещение насадков или дизайн поддержки

Игнорирование динамических нагрузок или термического расширения

Использование устаревших кодов дизайна или пропуск на реальные условия работы часто приводит к преждевременным сбоям.

1.5 События избыточного давления
Распространенной причиной разрыва сосуда является избыточная даптуризация, которая может быть результатом:

Заблокированные розетки

Неудачные управляющие клапаны

Беглые химические реакции

Ошибка оператора

Если система снятия давления выходит из строя или неправильно размером, сосуд может не выдерживать избыточное давление.

Последствия:

Взрывы

Пожарные опасности

Летающая шрапнель

Правильные устройства снятия давления и сбои сбои имеют решающее значение.

1.6 Плохое обслуживание и проверка
Со временем материалы разлагаются, и незначительные проблемы могут обостриться, если их не контролировать. Пропуск рутинных проверок или отсутствие графика профилактического обслуживания является одной из наиболее распространенных причин обнаруженного ухудшения сосудов.

Предупреждающие знаки часто пропускают включают в себя:

Протекающие фланцы или клапаны

Необычные вибрации

Обесцвечивание или полосы ржавчины

Пренебрежение может привести к:

Внезапные утечки

Загрязнение окружающей среды

Опасности безопасности персонала

2. Стратегии профилактики
2.1 Регулярный осмотр и тестирование
Обычные проверки помогают обнаружить повреждение на ранней стадии, прежде чем он станет критическим. Методы включают:

Ультразвуковое тестирование (UT): измеряет толщину стенки и обнаруживает внутренние недостатки

Рентгенографическое тестирование (RT): идентифицирует скрытые трещины или включения

Инспекция магнитных частиц (MPI): полезно для поверхностных трещин в ферромагнитных материалах

Гидростатические испытания: давление на сосуд с водой для проверки утечек или слабостей

Рекомендация: Следуйте интервалы проверки, установленные ASME, API 510 или местными правилами.

2.2 Правильный выбор материала
Выбор материала жизненно важен. Различные приложения требуют разных свойств, таких как:

Нержавеющая сталь: отличная коррозионная устойчивость, хорошо для еды/фарма

Углеродная сталь: экономически эффективная, но более склонная к коррозии

Hastelloy, Inconel или Titanium: для высоко коррозийных или высокотемпературных средств

Неспособность выбрать совместимые материалы может привести к преждевременному деградации.

2.3 Качественное производство
Партнер с производителями, которые соответствуют:

Код котла и сосуда давления ASME

ISO 9001 Системы управления качеством

Сертифицированные сварщики и процедуры (WPS/PQR)

Советы:

Настаивать на сторонних проверках

Обзор отчетов о тестировании материалов (MTRS) и рисунки изготовления

2.4 Дизайн в соответствии со стандартами
Дизайн должен основываться на комплексных стандартах, таких как:

ASME Раздел VIII (Div 1 и 2)

PED (Директива по оборудованию под давлением) для Европы

API 650/620 для конкретных приложений для хранения

Коэффициенты проектирования включают:

Поля безопасности

Анализ усталости

Пособие на коррозию

Сейсмические и ветряные нагрузки, если применимо

2.5 Установите безопасные устройства
Каждый сосуд под давлением должен быть защищен:

Клапаны с снятиями давления (PRV): автоматически выпустить избыточное давление

Разобточные диски: безопасное устройство, которое ломается под критическим давлением

Датчики давления и температуры: подключены к системам тревоги или выключения

Периодическое тестирование и повторная калибровка этих устройств безопасности необходимы.

2.6 Обучение и стандартные рабочие процедуры (СОП)
Операторы являются первой линией защиты. Предоставлять:

Продолжающаяся техническая подготовка

Аварийные упражнения

Четкие, доступные SOP для нормальных и ненормальных условий

Человеческая ошибка является основным фактором отказа суда - подготовка к минимуму сводит к минимуму этот риск.

3. Тематические исследования сбоев сосудов под давлением
Случай 1: BP Texas City Speccinion (2005)
Причина: избыточное давление в башне из -за неисправных показателей уровня и тревоги.

Следствие: 15 смертей, 180 травм.

Урок: Всегда проверяйте приборы и устанавливайте избыточные системы безопасности.

Случай 2: взрыв зернового силоса
Причина: накопление пыли привело к всплеску давления и зажиганию.

Следствие: полная потеря объекта.

Урок: игнорирование небольших вопросов проверки может привести к огромным потерям.