2.确定失效类型
压力容器的失效类型是根据失效时表现出的性态(韧性与脆性)或失效的机理(微孔聚集、原理、疲劳、腐蚀、蠕变及磨损)未综合考虑。按习惯分:韧性失效(或破断)、脆性破断、疲劳失效、腐蚀失效、蠕变失效等五种基本失效类型。除此还有复合型的交互失效(如腐蚀疲劳、蠕变疲劳等),以及密封失效和磨损失效。
要鉴别以上各种失效类型,除必需按运行工况的可能性作为基本依据之外,更主要的是按失效后的变形形态、形貌特征、断口特征、材料分析与金相分析等各种技术鉴定的结果进行综合性的鉴别。
3.确定失效事故的原因
失效事故的原因主要为结构设计、材料、制造和运行管理四大方面。
(1)材料因素:设备的失效经常会因材料的原因导致发生,如材料的力学性能低、可焊性差、不耐磨、抗腐蚀性不好、高温下抗氧化性差。材料中存在冶金缺陷、制造中存在工艺缺陷,甚至用错材料。使用中材料劣化(在高温下长期运行逐步发生珠光体球化)等,这些因素均能导致压力容器或压力管道失效。
(2)结构因素:设计时选用了不适应实际工况的结构。如存在交变载荷的容器,在结构中没有采用周到的防止应力集中和降低应力集中系数的措施。虽然选用了耐蚀材料,但在结构上存在缝隙和死角,运行后出现缝隙腐蚀。
(3)受力因素:压力容器或压力管道在运行中它受的载荷有三类,压力载荷、温度载荷和机械载荷。各种载荷在容器或管道内产生的应力可以分成四类,拉伸、压缩、弯曲和剪切应力。在容器或管道上任何一个部位上均受到上述四种力的组合作用。
(4)环境因素:广义环境因素对压力容器或压力管道耒讲是指介质环境和温度环境。压力容器和压力管道的温度环境是极其多样的,低温下材料会变脆。高温下会发生蠕变失效。还会加速腐蚀等。
(5)使用、维修和管理因素:再好的容器在投入使用后疏于管理也会造成失效,如润滑不好、腐蚀生锈、表面碰伤、超温超压违反操作规程、不进行定期检验检测,这些都会使设备过早地出现问题,或出现问题后不能及时发现。
三.综合诊断方法
1.综合诊断的基本原则和基本方法
(1)基本原则
①整体性原则:任何失效必然涉及到构件自身、工作环境与工作条件、操作人员和管理等各个环节,在分析 问题时必须统一分析考虑。
②从现象到本质原则:事故的表观现象,只是分析问题的向导,重要的是找到产生现象的原因,这才是失效的本质。
③动态原则:在分析问题时既要注意事故发生的瞬间,还要注意事故前的设备、介质、压力、温度、人员变动情况,串接起耒综合考虑。
(2)具体方法
①系统方法:将失效容器或管道从设计、制造、安装、使用管理、维修、检验、操作等因素作为一个统一研究系统,从整体上予以思考和分析,以便寻找失效原因。
②逻辑方法:将调研与技术鉴定得到的种种信息逐一进行分析、比较、归纳和综合按逻辑思维或逻辑运算的思路,理出各种信息中的因果关系,必然或或然关系,从而作出严密的判断和推论,得到失效的可能原因。
2.综合诊断方法
(1)经验分析法:对于一些不涉及复杂大系统的事故,经过一系列的周密调查、取证和技术分析后一般凭借失效分析专家的经验可以得到较为客观的科学结论。这种思维判断过程虽然很难用严格的数理模型和逻辑运算的显式表示出耒,但其思维中严密的逻辑性是显而易见的。
(2)特征-因素图法:它就是我们常用的“鱼骨图”。
(3)事故树分析方法:这种方法原耒是为评价安全性和可靠性而发展起耒的,它对失效事故分析所要求的多种故障事件的搜寻和分析程序是基本相同的,事故树分析方法就是分析发生的各种事件之间的逻辑关系,区分正常事件和失效事件,从而寻求失效主要影响因素。