化工设备失效分析课件(第5章)
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化工设备的失效分析1、失效的定义一件产品失去了原有的使用效能,就称为失效。
2、化工设备失效的后果特点1)设备报废2)停工、停产3)易燃易爆介质泄漏造成爆炸和火灾造成生命和财产损失4)有毒气体泄漏造成人员伤亡和环境污染3、失效分析的主要目的1)找出导致失效发生的主要原因2)提出具有明确针对性的技术改进措施和建议,避免失效的再次发生3)提升制造、使用及管理水平4、失效分析的一般程序1)现场调研与取样查阅设计图纸、制造资料、检验资料等,了解实际工艺条件、实际操作情况(温度、压力及稳定性)、失效现场情况,根据可能需要进行的分析项目确定取样部位及大小等(针对开裂失效),对发生爆炸的要进行仔细的现场碎片收集工作,判断起爆点2)无损检测确定取样部位缺陷分布情况(磁粉、渗透(含有氯,会对断口造成污染,尽量不用)、超声等)3)理化检验-判定原材料质量及材质劣化情况化学成分分析、力学性能试验(拉伸、冲击、弯曲、硬度等)、金相分析(夹杂物、晶粒度、金相组织、裂纹金相等)、4)断口分析(断口保护)宏观断口——用肉眼、放大镜、立体显微镜等对断口宏观形貌进行观察与分析,确定断口宏观特征(脆断或塑性断裂),确定启裂点(变形最小部位)微观断口——用扫描或透射电子显微镜确定断口不同区域的微观断裂机理及特征(韧窝、准解里、解理、沿晶、疲劳、腐蚀疲劳等)5)腐蚀产物分析(主要针对可能是应力腐蚀失效的断口)分析设备器壁和断口上腐蚀产物的元素组成或物相结构,确定最有可能导致应力腐蚀的阴离子性质。
6)综合技术分析根据前面所有的试验分析结果进行综合技术分析,确定失效原因(分清主次)7)根据分析结果提出改进措施5、化工设备失效的主要原因1)设计不当(选材、结构不合理—应力集中等)2)制造质量问题(冷、热加工及检验)3)操作不当(超温、超压、频繁开停车、介质波动等)6、化工容器及管道的缺陷主要类型1)制造缺陷a、钢板原材料冶金缺陷——分层、折叠、表面裂纹等锻件内部缺陷——疏松、脱碳、过热过烧、折叠、裂纹等b、加工不当(成型、焊接、热处理等)成型——温度过高(金相组织及性能变化)、机械损伤焊接缺欠——气孔、夹渣、未熔合、未焊透、咬边、裂纹、未焊满等焊接裂纹——冷裂纹:400℃出现,主要是氢致延迟开裂(三个条件:扩散氢、拉应力、敏感的淬硬组织),强度越高越容易产生(Pcm、Ceq),一般出现在焊接热影响区的过热区、偶见于焊缝金属中,穿晶特征热裂纹:焊接过程中在高温阶段产生的开裂现象,多在固相线附近发生,主要有凝固裂纹、液化裂纹、高温失延裂纹。