快开门式压力容器典型缺陷及检验重点

周涛

化工设计

快开门式压力容器典型缺陷及检验重点

周涛

（浙江建业化工股份有限公司，浙江建德311604）

快开门式压力容器在长期循环工况下会产生内部损伤，通过工况分析及无损检测可判定检验的重点部位及典型的缺陷类型，只有把握检验重点,才能有效地控制安全质量,防止事故的发生,确保压力容器的安全经济运行。

快开门；压力容器；循环载荷

0 前言

快开门式压力容器由于开关时间短、装卸方便等特点在建材，制鞋行业等领域广泛使用。鉴于长时间的高温升压，降温降压的循环载荷，设备不断的热胀冷缩，易在薄弱环节发生失效损失。开关次数频繁容易导致事故，据文献[1]介绍,快开压力容器事故约占我国压力容器爆炸事故的1/3，且后果相当严重。《中华人民共和国特种设备安全法》、《压力容器使用管理规则》[2]中明确了使用单位对压力容器的安全性能负主要责任及开展每年一次安全检查的必要性。但是很多技术人员缺少相关专业知识，对快开门式压力容器的重点检验部位、检验方法及失效机理很难弄清，本文希望通过工程案例给出正确的检验方法及检验重点，达到事半功倍的效果。

1 典型缺陷案例及成因分析

1.1 啮合齿根部疲劳裂纹

啮合齿（如图1所示）是在盖法兰和端部法兰的圆周方向加工出均匀分布的齿块，也是快开门式压力容器的重要承压部件，通过将门盖法兰旋转某一角度，可实现门盖顶盖法兰齿和端部法兰齿之间的啮合和错开，从而达到齿啮式结构快速开关门盖的目的。

图1 筒体啮合齿示意图

啮合齿作为重点检查部位，由于污物等覆盖很难通过宏观检测发现，必须打磨表面至金属光泽，借助磁粉检测手段才能够发现微观裂纹，图2为典型的根部贯穿裂纹，借助磁粉检测可很清晰地看到裂纹走向及扩展方向，经现场打磨1.5 mm后裂纹消除，属于浅表面疲劳裂纹。

图2 啮合齿根部裂纹分布图

杭州地区100多台快开门式压力容器的啮合齿块均出现过浅表面疲劳裂纹，该类型疲劳裂纹主要因为啮合齿呈间断性对称分布四周，其剪切应力为环焊缝应力的2倍。并且啮合齿不仅承受轴向的剪切力，而且其根部还存在弯矩作用，所以啮合齿根部受力载荷最大，为快开门式压力容器的薄弱环节。产生裂纹容器一般服役10年以上，且经常处于满负荷运行状态。所以在高频循环载荷作用下，啮合齿根部不可避免地最先产生疲劳，裂纹沿剪切力方向扩展延伸，最终整个齿根部表面呈开裂状（如图2所示）。若不及时发现裂纹会向深度方向扩展，最终贯穿整个啮合齿，从而导致啮合齿强度降低、脱落，最终导致门盖弹开，容器内高能量气体迅速释放，导致人员伤亡[3]。

1.2 支座根部撕裂

支座是用来支撑容器重量和固定容器位置。鉴于快开门式压力容器经常升温降温，容器会不断地热胀冷缩，所以会设置若干滑动支座来释放膨胀量。可是由于安装错误或者支座卡住等原因，滑动支座很难与地面发生相对滑动，这会导致滑动支座根部存在巨大的轴向推力，形成巨大的弯矩和撕裂力。在这种循环加载工况下，容器要不断地热胀冷缩，在滑动支架处不间断地产生推力、拉力，从而导致支座根部逐渐撕裂。裂纹从最初的萌生状态逐渐发展到整体撕裂断开，如图3所示。整个支撑根部周围全部被撕裂开，与筒体分离，严重时撕裂裂纹会扩展延伸到筒体母材，大大降低了整个容器的承压能力。根部裂纹在萌生期很难通过肉眼检查到，必须借助磁粉、超声波等无损检测手段来及时发现。

2 小结

（1）啮合齿是快开门式压力容器的薄弱部位，承受循环载荷的齿根部容易出现疲劳裂纹，属于典型的疲劳失效模式。严重时裂纹会贯穿整个齿块，导致齿块脱落，是安全检查的重点部位。

（2）滑动支座易被地面卡死，容器的热胀冷缩会对支座产生巨大的拉扯及弯矩，在根部易出现撕裂裂纹，严重时裂纹会导致支座脱落，裂纹继续扩展到容器本体上，这大大降低了容器的强度，是安全检查的重点部位。

（3）宏观检测无法发现初期的疲劳裂纹及撕裂裂纹，必须借助磁粉、超声波检测技术及时发现并消除，只有把握重点才能真正消除事故隐患,确保压力容器的安全经济运行。

[1]胡晶忠，快开门式压力容器使用管理与定期检验[J].价值工程，2014,33（30）:35-36.

[2]TSG R5002-2013，压力容器使用管理规则[S].2014.

[3]韩树新，快开门式压力容器余压开门爆炸危害研究[J].压力容器，2010，27（2）：50-53.

Key Testing Position and Typical Defect Types of Quick Actuating Pressure Vessel

ZHOU Tao
(Zhejiang Jianye Chemical Co.,Ltd.,Jiande,Zhejiang 311604,China)

s:Internal damage is easy to occur for quick actuating pressure vessel under long cycle load，key positionsandtypical defect types could been confirmed throughperformance analysis and non-destructive testing.It is only through grasping the key points that safety and quality could been effective controlled and preventing accidents,which could ensure the safety and economic operation of pressure vessel.

quick open-die processes;pressure vessel;cycle load

1006-4184（2015）5-0052-03

2015-01-09

周涛（1973-），湖北天门市人，本科，从事化工设计工作。E-mail：596902958@qq.com。