圆管及内充压力介质管道撞击大变形与破坏
压力容器和压力管道的失效(破坏)与事故分析
压力容器和压力管道的失效（破坏）1．失效的定义：完全失去原定功能；虽还能运行，但已失去原有功能或不能达到原有功能；虽还能运行，但已严重损伤而危及安全，使可靠性降低。
2．失效的方式：1）从广义上分类：过度变形失效：由于超过变形限度而失效。
断裂失效：由于出现裂口而失效。
表面损伤失效；因表面腐蚀而导至失效。
2）一般分类：可分为a)过度变形失效：失效后存在较大的变形。
b)断裂失效：失效是由于存在缺陷如裂纹、腐蚀等缺陷而引起的。
c)表面损伤失效：因腐蚀、表面损伤、材料表面损伤等原因引起的失效。
3．失效的原因1）韧性失效：容器所受应力超过材料的屈服强度发生较大的变形而导致失效，原因为设计不当、腐蚀减薄、材质劣化强度下降、超压、超温。
断口有纤维区、放射纹区、剪切唇区。
2）脆性失效：容器在无明显变形情况下出现断裂导致失效，开裂部位存在较大的缺陷（主要是裂缝），材质劣化变脆、应力腐蚀、晶间腐蚀、疲劳、蠕变开裂。
断口平齐，有金属光泽，断口和最大主应力方向垂直。
3）疲劳失效：容器长期受交变载荷引起的疲劳开裂导致疲劳失效。
原因为容器长期受交变载荷、开裂点应力集中、开裂点上有小缺陷。
断口比较平齐光整，有三个区萌生区、疲劳扩展区和瞬断区。
其中扩展区有明显的贝壳样条纹。
4）腐蚀失效：因腐蚀原因导致失效。
均匀腐蚀减薄导致强度不够；应力腐蚀导致断裂；晶间腐蚀导致开裂；氢蚀导致开裂、点蚀造成的泄漏；缝隙腐蚀造成的泄漏或开裂；冲蚀造成局部减薄，泄漏；双金属腐蚀造成局部减薄。
晶间腐蚀：金属材料均属多晶材料，晶粒间存在晶界，晶间腐蚀是指晶界发生腐蚀。
应力腐蚀：金属材料的材质、介质、和拉应力三个因素共同作用下发生的裂纹不断扩大。
裂纹的发展可以是沿晶的也可以是串晶的。
氢蚀：在高温下氢气常形成原子状态氢极易渗透到钢材内部，进入钢材的氢与渗碳体中的碳生成甲烷，使渗碳体脱碳材料变软，生成的甲烷在金属中体积增大，使金属内压力增大金属表面形成鼓包。
腐蚀失效的形式：韧性失效、脆性失效、局部鼓胀、爆破、泄漏、裂纹泄漏、低应力脆断、材质劣化。
压力管道故障与失效
压力管道常见故障
7.2.4 裂纹
裂纹是金属材料在应力或环境（或两者同时）作用下产生的裂隙。
压力管道在运行过程中由于各种原因产生不同程度的裂纹，从而影响系 统的安全。裂纹是压力管道最危险的一种故障，是导致脆性破坏的主要 原因。裂纹的扩展很快，如不及时采取措施就会发生爆管。
裂纹主要来源于下列两种情况：一是管材制造和管道安装过程中产生的 裂纹，二是系统使用过程中产生或扩展的裂纹。前者是管材扎制裂纹、 焊接裂纹和应力裂纹，后者是疲劳裂纹和腐蚀裂纹。要根据裂纹的分类 采取相应的预防措施。
习惯上往往采用混合分类方法，即以宏观分类法为主，再结合一些 断裂特征可分为：韧性破坏、脆性破坏、腐蚀破坏、疲劳破坏、蠕变破 坏，其他型式破坏。
压力管道常见故障
7.2.2腐蚀
金属材料表面由于受到周围介质的作用而发生状态变化，从而使金属材 料遭受破坏的现象称为腐蚀。金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧 化。
腐蚀会使管道整体或局部壁厚减薄，承载能力下降、造成破裂。腐蚀也 会造成危害性极大的裂纹，造成管道的裂穿泄漏、严重时会造成突然破 裂或爆炸。
压力管道常见故障
7.2.3 冲刷
冲刷是管道内的介质对管壁的长期冲刷，造成了管壁壁厚的减薄，当管 壁的厚度不能满足强度要求时，就会在管道冲刷部位产生冲刷磨损破坏。 管道直径越小，造成介质流速加大、冲蚀严重，引起的局部磨损会成倍 增加。严重磨损一般多发生在流速大，而且流动方向不断改变的区域， 如回弯头、T字型接头。冲刷是机械磨损。
冲刷一般伴随着冲刷腐蚀，冲刷腐蚀也称磨损腐蚀，介质流向突然发生 改变，对金属及金属表面的钝化膜或腐蚀产物层产生机械冲刷破坏作用， 同时又对不断露出的金属新鲜表面发生激烈的化学或电化学腐蚀，从而 造成比其他部位更为严重的腐蚀损伤，故腐蚀速度较快。这种损伤是金 属以其离子或腐蚀产物从金属表面脱离，而不是像纯粹的机械磨损那样 以固体金属粉末脱落。如果流体中夹有汽泡或固体悬浮物时，则最易发 生磨损腐蚀。
简述压力管道的破坏原因,破坏型式及预防措施
简述压力管道的破坏原因，破坏型式及预防措施【摘要】压力管道的应用极其广泛，化工、石油、制药、能源、航空、环保、钢铁、公用工程等各类工业企业都不同程度地用到压力管道。
同时压力管道地域分布很广。
多年来，由于对压力管道的安全管理认识不足，其安全管理与锅炉、压力容器相比在法律、法规、标准规范的建设方面均不够完善。
但是由于压力管道的事故造成的经济损失的比例在不断上升。
压力管道的安全问题已经逐步引起各方面注意。
【关键词】压力管道破坏型式预防措施1 压力管道在实际使用过程中，由于在设计、制造、安装及运行管理中存在各类问题，管道的破坏性事故时有发生压力管道一般应用在连续性的生产过程之中，除常温常压外，更多为高温高压或低温高真空度的场合，工作介质比较复杂，对压力管道的运行带来一定的威胁。
2 压力管道的破坏事故原因压力管道的破坏事故的原因一般有以下几类：因为超压造成过度的变形；因存在原始缺陷而造成的低应力脆断；因环境或介质影响造成的腐蚀破坏；因交变载荷而导致发生的疲劳破坏；因高温高压造成的蠕变破坏等。
3 压力管道破坏的型式压力管道破坏型式的分类方法很多种。
按照破坏时宏观变形量的大小可分为韧性破坏和脆性破坏两大类。
按照破坏时材料的微观断裂机制分类，可分为韧窝断裂、解理断裂、沿晶脆性断裂和疲劳断裂等，实际工作中，往往采用一种习惯的混合分类方法，即以宏观分类法为主，在结合一些断裂特征。
通常分为：韧性破坏、脆性破坏、腐蚀破坏、疲劳破坏、蠕变破坏，其他型式破坏。
（1）韧性破坏时管道在压力的作用下管壁上产生的应力达到材料的强度极限，因而发生断裂的一种破坏型式。
发生韧性破坏的管道，其材料本身的韧性一般非常好，而破坏往往是由于超压而引起的。
破坏的特征：发生明显的变形，一般不产生碎片，实际爆破压力与理论值相近等。
（2）脆性破坏是指管道破坏时没有发生宏观变形，破坏时的管壁应力也远未达到材料的强度极限，有的甚至还低于屈服极限。
脆性破坏往往在一瞬间发生，并以极快的速度扩展。
压力管道元件变形的几种基本形式
管道元件变形的几种基本形式管道元件变形的基本形式有拉伸(压缩)、剪切、扭转和弯曲共四种，受多种载荷作用的管子变形都可视为这四种基本变形形式的组合。
因此可以说，管道元件的基本变形形式是解决复杂应力状态问题的基础。
在了解复杂应力状态下的管道应力分析之前，有必要先了解一下四种基本变形形式。
(一)拉伸和压缩管子的拉伸和压缩是由大小相等、方向相反、作用线与管道中心轴线重合的一对外力引起的管子变形形式。
其变形特点是管子沿中心轴线方向被拉伸或被压缩，如图6-1所示：图6-1 管子的拉伸与压缩变形根据圣维南原理可知，管子的两端部沿截面上的力不一定均匀分布，但远离端部的任一横截面上的内力是均匀分布的。
假想将管道元件在m-m处切开，那么m-m截面上的内力是均匀的。
根据力的平衡法则可知此时N=F。
根据应力的定义可以得到m-m 截面上内力N与应力的关系为：平面假设认为，对于各向同性材料，此时截面上的应力是均匀分布的，实验证明也如此。
故有：N=σ.A由于此时N=F，故有：F=σ.A，或者……………………………………………(a)一般情况下，管道元件受拉时，其外力F和应力σ为正，受压时，F和σ为负。
对管子来说，设管子外径为D，内径为d，故其横截面积为：…………………………………………(b)将式(b)代入式(a)可得：……………………………………………………(6-1)式6-1即为管道元件受拉压时的强度校核公式。
求解该式的过程称做管道元件的强度校核过程。
在已知力F和材料许用应力的情况下，可以通过式6-1变换求解管道元件需要的截面积大小，即。
这一过程称为管子的设计过程。
同理，在已知管道元件尺寸和材料许用应力的情况下，也可以通过式6-1变换求解最大允许载荷，即F=[σ].A。
这一过程称为管道元件的载荷条件限制过程。
值得一提的是，管道元件受压缩时，在不考虑失稳的情况下，其弹性模量E和屈服极限σs与拉伸时相同，但材料屈服后，管子横截面积会不断增加，其抗压能力也将不断提高。
压力容器培训之压力管道失效分析及事故案例
培训效果评估和改进方向
培训效果评估：通过问卷调查、考试等方式评估培训效果 改进方向：根据评估结果，调整培训内容和方式，提高培训效果 加强实践操作：增加实际操作环节，提高学员实际操作能力 引入新技术和新方法：关注行业新技术和新方法，及时更新培训内容
持续推进安全培训和教育宣传工作
定期组织员工进行 安全培训，提高安 全意识
压力管道检验标准：《压力 管道检验规范》、《压力管 道检验质量控制规范》等
监管部门职责和要求
监管部门：国家质量监督检验 检疫总局
职责：负责压力管道的安全监 管工作
要求：制定压力管道安全技术 规范，监督企业执行情况
处罚措施：对违反规定的企业 进行处罚，确保压力管道安全 运行
企业主体责任落实情况
企业主体责任：企业对压力管 道安全的责任
定期检查压力管道的支 撑和固定情况
定期检查压力管道的安 全阀和泄压阀情况
定期检查压力管道的消 防和应急设备情况
定期检查压力管道的完 整性和密封性
定期检查压力管道的振 动和噪音情况
定期检查压力管道的保 温和隔热情况
定期检查压力管道的报 警和监控系统情况
定期检查压力管道的仪 表和阀门情况
相关法规标准概述
信息公开：公开压 力管道安全监管信 息，接受社会监督
培训对象和内容设计
培训对象：压力管道操作人员、管理人员、维护人员等 培训内容：压力管道基础知识、操作规程、维护保养、安全防护等 培训方式：理论教学、实践操作、案例分析、模拟演练等 培训效果评估：通过考试、实际操作、反馈等方式进行评估
教育宣传形式和渠道选择
加强员工培训， 提高操作技能和 应急处理能力
制定应急预案， 确保在紧急情况 下能够迅速响应 和处理
压力管道的破坏形式和预防措施
全的管道 ， 且在使用 中尽量 防止超压运行 。
２ 结 语
为 了保证 压力管道 的安全 运行 ． 重要 的是 最 防止它在使 用过程 中发 生破坏 。因此 ， 应该 了解 、 掌握各种破坏 形式 的机理 、 产生原 因、 主要 特征 ， 以便 有 效 防 止 压 力 管 道爆 炸 事 故 的发 生 。
时， 其机械传动不平衡 往往传递 给管道系统 ， 使之
产生疲劳裂纹及断裂 ：另一方面管路的热膨胀和 热收缩引起管路振动 ， 也会造成管道 的疲劳破坏 。 为 防止疲劳破 坏 ． 通常在 运行 中应尽 量避免 频繁 加 载 、 大 的压 力 波 动和温 度变 化 ： 过 设计 时
力 管道提 出比较 高 的要求 ， 在选材 上应 该选择 韧 性 较好 的材料 ， 提高焊 接质 量 ， 尽量 避 免焊 接 缺 陷和应力集 中部位 的产生 。
变 形 。 口一 般 都 裂 成 碎 片 。该 破 坏 主 要 是 由于 断
长， 裂纹 扩 展较 为缓 慢 ， 以有 时仍 能见 到裂 纹 所 扩展 的弧 形纹 路 。如果 断 口上 的疲 劳线 比较 清 晰 ， 可 以根据 它找到疲 劳裂 纹的策源点 。这 个 还
策源点 和断 口其 他地方 的形貌 不 同， 策源点往 往 产生在应力集中的地方 。
Ｊ Ｎ ｅ ｉ， Ａ ＧＺ ｉｉ， Ｕ Ｚ ＧＤ —ｎ Ｗ Ｎ ｈ－ｅ Ｓ ＮＸｉ Ａ ｌ ｊ ａ
（ｓ ｓ ａ ｐ ｅ ｅ ｕｐ ｅ ｔｎｐ ｃｉ ｓ ｔｔ， ｓ ｓ ａ ６ ０ ５， ｈｎ ） Ｔ ｉｉ ｒ ｅｉ ｑ ｉｍ ｎ ｓｅｔ ｎｉ ｔｕｅ Ｔ ｉｉ ｒ １ ０ Ｃ ｉａ ｔ ｈ Ｓ Ｍ ｉ ｏ ｎｉ ｔｈ １
压力管道的破坏形式和预防措施
毒、 高温 、 高压 、 深度冷冻 、 强腐蚀性等特点， 一旦 由于管道 材料有 纹 的策源点 。这个策源点和断 口其他地方的形貌不 同 ， 策源点往 缺陷、 结构强度或致密性存在问题而发生泄漏和断裂， 则会引起火 往产生在应力集 中的地方。 灾、 爆炸 、 中毒 、 以及其他事故， 后果严重 。为保证压力管道的安全
极限， 这种破坏与脆性材料的破裂很相似 ， 故称为脆性破坏 。脆性 易产生在焊缝 热影 响区 ，是最具破坏性 和隐藏性的腐蚀性之一 ， 破坏 是在低应 力状 态下发生 的破坏 ， 与低温有直接 的关 系。破坏
一
般只能通过超声波或者是射线检测才能发现 。
往往 在一 瞬间发生 ， 没有或 只有很 小的塑性变形 ， 口一般都 裂 ４ 缝隙腐蚀是 由于缝 隙溶 液的阻碍和渗透形 成浓差 电池 而产 断 ． ３
运行 ， 防止事故发生， 必须对压力管道操作运行 中可能会 出现的事 式空压 机 、 汽轮机 、 泵等 ， 因机械本身 的构造 、 伤 、 损 安装不平衡 ，
压力管道的破坏形式归纳起来 主要有爆管事故 、 疲劳破坏 、 脆 产生疲劳裂纹及断裂 ； 另一方面管路 的热膨胀 和热收缩引起管路
压力管道在试压或运行过程 中由于种种 原因造成穿孔 、 裂 压力波动和温度变化 ， 破 设计时要注意管道局部峰值 的压力控制 。
道停输处理 。
４１ 均匀腐蚀是管道整个暴 露表面上或者 是大部分面积 上产生 ．
２ 脆性破坏及预防
程度基本相 同的化学或 电化学腐蚀 ， 是最 常见 的腐 蚀形式 ， 般 一
压力管道的用途-损伤类型及产生原因
压力管道的用途\损伤类型及产生原因【摘要】压力管道属于特种承压设备，具有爆炸的危险性。
因此，要加强对压力管道常见的事故破坏形式以及原因进行分析，做好质量检测工作，保证压力管道的运行安全。
本文将进行详细分析，以供参考。
【关键词】压力管道；事故破坏；原因；检测一、前言压力管道是常见的特种设备之一，与压力容器相比难度较大，具有管理时间短、管理不规范、执行不到位等问题。
因此，要加强对压力管道的管理。
二、压力管道现状近些年来，压力管道在实际使用过程中发生的事故呈递增趋势。
其中的原因有很多，但其中相当一部分，与设计、制作、安装过程中有着相当大的关系。
据国内某石化企业对几年的管道事故统计分析显示，管道事故次数约占全部工艺事故的43%，其中材料以及制造质量引起的占18.9%，因焊缝施工质量或失效引起的占51.4%。
由于我国对压力管道管理时间较晚，重视程度不足，在安装过程中有许多模糊的地方。
在这里，我根据近年的工作实际，对压力管道监督检验过程中的一些问题，和大家一起讨论和学习。
三、压力管道常见事故破坏形式及原因在实际使用过程中，由于在设计、制造、安装及运行管理中存在各类问题，压力容器及压力管道的爆炸、泄露、破裂等破坏性事故时有发生。
一般出现事故主要是由以下情况造成的：总的来说有设计原因、制造原因、使用原因。
具体说有设计方法、设计准则、强度计算、应力分析、安全裕度设置和材料选择原则粗制滥造、错用材料、等，尤其是焊缝质量低劣，没有执行严格的质量管理制度，安装不符合技术要求、安装附件规格不对、质量不好，以及在运行中超压、超负荷、超温，没有执行定期检验制度等。
压力容器与管道破坏事故原因大体有以下几类：因超压造成过度的变形，因存在原始缺陷而造成的低应力脆断，因环境或介质影响造成的腐蚀破坏，因交变载荷而导致发生的疲劳破坏，因高温高压环境造成的蠕变破坏等。
通常情况下压力容器的破坏主要取决于三个基本因素：应力水平、材料性能和缺陷危害度。