第八章锅炉压力容器断裂及预防分析.ppt

中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 (二)冲击波超压的破坏作用 表9-5 冲击波超压对建筑物的破坏作用 超压△p0/MPa 破坏情况 0.005~0.006 门窗玻璃部分破碎 0.006~0.01 受压面的门窗玻璃大部分破碎 0.015~0.02 窗框损坏 0.02~0.03 墙裂缝 0.04~0.05 墙大裂缝，屋瓦倒塌 0.06~0.07 森建筑厂房屋柱折断，房架松动 0.07~0.10 砖墙倒塌 0.10~0.20 防震钢筋混凝土破坏，小房倒塌 0.20~0.30 大型钢架结构破坏 中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 (二)冲击波超压的破坏作用 锅炉压力容器因严重超压而爆炸时，其爆炸能量远大于按工作压力估算的爆炸能量，破坏和伤害情况也严重得多。必要时可根据现场建筑物破坏情况反向估算爆炸前的器内超压.步骤是： 根据现场的破坏情况，按表9-5查得相应的超压值； 由现场测得此破坏物距爆炸中心的距离R； 由(1)确定的超压值查表9-4，查出相应的R0； 依式(9-13)算出及q； 由进而估算爆前器内压力。 中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 五、爆炸产生的其他危害 (一)碎片打击 锅炉压力容器破裂爆炸时，高速喷出的气流可将壳体反向推出，有些壳体破裂成块或片向四周飞散。这些具有较高速度或较大质量的碎片，在飞出过程中具有较大的动能，也可以造成较大的危害。 碎片对人的伤害程度取决于其动能；碎片的动能正比于其质量及速度的平方。碎片在脱离壳体时常具有80~120m/s的初速，即使飞离爆炸中心较远时也常有20~30m/s的速度。在此速度下，质量为1kg的碎片动能即可达200~450J，足可致人重伤或死亡。 碎片还可能损坏附近的设备和管道，引起连续爆炸或火灾，造成更大的危害。 中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 (二)介质伤害 主要是有毒介质的毒害和高温水汽的烫伤。 在压力容器所盛装的液化气体中，有很多是毒性介质，如液氨、液氯、二氧化硫、二氧化氮、氢氰酸等。盛装这些介质的容器破裂时，大量液体瞬间气化并向周围大气中扩散，会造成大面积的毒害，不但造成人员中毒，致死致病，也严重破坏生态环境，危及中毒区的动植物。 有毒介质由容器泄放气化后，体积约增大100～250倍。所形成毒害区的大小及毒害程度，取决于容器内有毒介质的质量、容器破裂前的介质温度、压力及介质毒性。 锅炉爆炸释放的高温汽水混合物，会使爆炸中心附近的人员烫伤。其他高温介质泄放气化也会灼烫伤害现场人员。 中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 (三)二次爆炸及燃烧 当容器所盛装的介质为可燃液化气体时，容器破裂爆炸在现场形成大量可燃蒸气，并迅即与空气混合形成可爆性混合气，在扩散中遇明火即形成二次爆炸。 可燃液化气体容器的这种燃烧爆炸常使现场附近变成一片火海，造成重大危害。以液化石油气贮罐为例，其介质燃烧爆炸所形成的火球半径R可按下式估算： 中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 (二)应力腐蚀断裂的特征 1、应力腐蚀断裂属于脆性断裂，断口平齐，没有明显的塑性变形，断裂方向与主应力垂直。 2、应力腐蚀是一种局部腐蚀，其断口一般可分出裂纹扩展区和瞬断区两部分，前者颜色较深，有腐蚀产物伴随，后者颜色较浅且洁净。 3、应力腐蚀断裂既可能是穿晶断裂，也可能是沿晶断裂，或者是穿晶沿晶混合型断裂，没有明显规律。但应力腐蚀裂纹扩展过程中均会发生裂纹分叉现象，即有一主裂纹扩展得最快，其余是扩展得较慢的支裂纹。 4、引起断裂的因素中均有特定介质及拉伸应力。 中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 (三)应力腐蚀断裂的预防 由于在学术上对应力腐蚀的机理尚缺乏深入的了解和一致的看法，因而在工程技术实践中，常以控制应力腐蚀产生的特点和条件作为预防应力腐蚀的主要措施，其中常见的有： 选用合适的材料，尽量避开材料与敏感介质的匹配，比如不以奥氏体不锈钢作接触海水及氯化物的容器； 在结构设计中避免过大的局部应力； 采用涂层或衬里，把腐蚀性介质与容器承压壳体隔离； 在制造中采用成熟合理的焊接工艺及装配成形工艺，并进行必要合理的热处理，消除焊接残余应力及其他内应力； 应力腐蚀常对水分及潮湿气氛敏感，使用中应注意防湿防潮，对设备加强管理和检验。 中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 (四)氢脆断裂与应力腐蚀 在介绍钢材的脆性与脆化时，我们曾提到氢脆。失效分析中常把氢脆与应力腐蚀联系起来，认为氢脆断裂是一种广义的应力腐蚀断裂，它与一般应力腐蚀断裂既有共同之处，也有显著区别。 共同之处：二者都由介质及拉伸应力共同作用引起；都是脆性断裂，裂纹及断口与主应力垂直。 区别： ①氢脆断裂