电站压力容器常见缺陷分析

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1、您现在的位置：失效分析>压力容器及管道失效分析　电站压力容器常见缺陷分析华北电力科学研究院有限责任公司(北京100045)　　蔡文河　赵卫东 摘　要:对电站压力容器常见缺陷进行了分类和描述,并分析了各种缺陷产生的原因,及其对安全生产的危害性。列举了一些实际生产中遇到的实例,并提出了控制缺陷出现的原则性建议。关键词:压力容器;缺陷;分析 随着电站装机容量的增大,压力容器作为电站特种设备,其运行参数也随之提高,容器的健康状况对企业的安全生产影响越来越大。因此,加强压力容器的检验、消除缺陷隐患,对保证其安全运行,防止出现意外事故,具有非常重要的意义。

2、压力容器作为机械制造产品,又在高温、高压的条件下工作,不可能不出现缺陷。压力容器在设计、制造、安装、运行和维护等各个环节中都会产生缺陷,但不管来源于那个环节,都将影响其安全使用。近几年来,我们在压力容器的检验中,对其常见缺陷有了一个比较清晰的认识,也积累了一定的消缺经验。在此对电站压力容器的常见缺陷进行归纳总结,以利于今后更好地开展工作。1　压力容器常见缺陷种类虽然压力容器从设计到投入使用的各个环节中都会出现缺陷,但我们在实际检验中发现,有些缺陷在各个电站普遍存在,下面就一些主要的常见缺陷进行归类,见表1所示。 2　常见缺陷和问题的产生原因及其

3、危害2.1　技术资料国家、行业等标准对压力容器生产使用过程中的文字记载做了详细的规定,它记录了压力容器设计、制造、安装、使用、检修的全过程中的具体情况。完整的技术资料档案是合理使用压力容器的重要依据,它可以指导技术人员更合理地分析和处理压力容器出现的各种问题,以保证其安全运行。正是由于技术资料在压力容器管理中的重要性,它参与着压力容器安全状况等级的评定,直接影响其安全健康状况。但就目前情况而言,技术资料短缺是压力容器管理中最大的问题之一。　　在实际工作中经常出现,当压力容器出现缺陷后,技术人员因缺乏必要的技术资料,而难以决定处理方案,由于举棋不

4、定,而错过消缺时机,使压力容器带缺陷投入使用,给安全生产带来隐患。这种局面主要是由于过去对压力容器造成的危害认识不足,过去的国家或行业的标准对技术资料的要求不够,用户与供货方的技术协议中有关提供技术资料的条款不明确等历史原因造成的。　2.2　设计和结构缺陷2.2.1　封头形式不合理电站压力容器的封头一般为半球形、椭圆形、碟形、锥形和平盖形。不同形式的封头钢板的曲率半径不同,其受力情况也不同,其顺序是半球形、椭圆形、碟形、锥形封头依次变差,且以平盖形封头为最差。一般,因封头与筒体连接处存在较大的应力,因而在封头处需要有一段约25～40mm的直边,

5、直边的作用是使封头到筒体呈圆滑过渡,缓解和释放由于曲率变化而造成的突变应力。因此,直边不够或无直边都会造成局部应力过大,而在封头焊缝处开裂。2.2.2　焊缝布置不合理焊接是压力容器设计、制造过程中不可避免的连接方式。压力容器筒体的周向应力是轴向应力的2倍,因此,在制造过程中,对纵向焊缝的质量要求要比环向焊缝要高。对于容器,焊缝是一个薄弱区域。因此,对焊缝的布置从设计上有一定的要求。焊缝的交叉、重叠或距离太近都将增加焊接应力,恶化焊缝区域的组织和性能,从而容易形成裂纹等缺陷。所以,在容器组焊时,应尽量避免十字焊缝;相邻两筒节纵缝、封头拼缝与相邻筒

6、节的纵缝应错开,其焊缝中心间距应大于筒壁厚度的3倍,且不小于100mm;封头各种不相交的拼接焊缝中心线间距至少应为钢板厚度的3倍,且不小于100mm;封头由成形瓣片和顶圆板拼成时,焊缝方向只允许是径向和环向的。在实际中,可见到容器上存在十字缝,或在修复处理中增加焊缝等现象,这在规程中虽未被不允许,但考虑到其应力问题,应对此部位加强检验。2.2.3　开孔和接管问题在容器上开孔如人孔、手孔、视孔和各种仪表孔是不可避免的。由于开孔本身中断了钢板的连续性,使筒体整体强度被削弱,而且在开孔边缘及周围的应力集中部位形成局部高应力。设计时,应根据强度是否满足

7、要求,对开孔进行补强。如以上第21212节所述,圆筒壳体的周向应力是轴向应力的2倍,在开设椭圆孔时,必须使短轴在纵向、长轴在环向,以尽量减少开孔对壳体强度的削弱程度。对于开孔2接管本身来讲,该部位是一个应力突变区域,再加上相连管子在运行中如膨胀、变形等因素造成的应力,使接管处的应力分布最为复杂。因此,接管座的焊接宜采用全焊透结构。接管座焊缝的失效就是上述两方面因素造成的。如某厂高压加热器的疏水管的管座焊缝周圈开裂,其原因就是相连的管子上方的支吊架失灵使角焊缝处应力过大造成的。2.2.4　支座支座的设计,除了应满足强度要求外,还应考虑支座能滑动这

8、一因素。因为,电站压力容器一般都在一定温度下工作,运行中会产生膨胀。如果设计不合理,会造成膨胀受阻,在支座与容器的连接处,产生过大的应力,从而出现开裂