摘　要:隨著科學技術和工業生產的發展,壓力容器使用范圍日益廣泛,作為多個工業行業的重要設備,對壓力容器設備的安全評估與檢測越來越受到重視。本文針對壓力容器安全評估與檢測,介紹了國內外在該領域的研究現狀,提出了壓力容器失效的主要原因及在該方面的檢測方法。
關鍵詞:壓力容器;安全評估;失效;檢測

壓力容器是內部或外部承受氣體或液體壓力,并對安全性有較高要求的密封容器或管道。壓力容器早期主要應用于化學工業,壓力多在10MPa 以下。隨著科學技術和工業生產的發展,壓力容器的使用范圍日益廣泛。目前,壓力容器已經成為化工、石油工業、冶金、原子能、宇航、海洋工程、輕工、紡織、食品、城建等各個行業中的重要設備,對國民經濟的發展有著重要的影響。各類壓力容器越來越多地在高溫、高壓、高真空、強腐蝕、輻射等各種苛刻的條件下操作,且現代化工業裝置正逐漸向系統化、綜合化方向發展。
因此,對壓力容器設備結構技術上的要求越來越高,其完整性維護、安全評定工作的地位和作用越來越受到重視。加強壓力容器安全與檢測具有十分重要的意義,一直是從事安全工作的人員研究的重點課題。
1 　國內外研究現狀
國內外科學家對各種金屬構件在腐蝕環境下的斷裂失效進行了多方面的研究,取得了豐碩的成果。早在20 世紀30 - 40 年代,國際上就開始了對概率安全評定(PSA) 的研究,在建立模型中考慮了參數的實際離散性。1980 年代后期,我國也開展了一些這方面的研究工作,取得了良好效果。
駱紅云[1 ] 等選取了Q420 、Q345 、Q235 和ICrl8Ni9 等材料進行了國產壓力容器用鋼的概率失效評定曲線的研究。1971 年,美國公布了第一部以斷裂力學為基礎的壓力容器缺陷評定規范。目前世界上已經有近十部壓力容器缺陷評定規范或指導性文件。1980 年代以前,裂紋尖端位移量(COD) 設計曲線在壓力容器缺陷評定標準中占有統治地位,但是COD 法本身有其固有的缺點,定義不嚴格,無力學解釋,各國在應變測量時所取的標距也不一致,同一斷裂試驗所得的COD 設計曲線差別很大。
彈塑性分析中還有另一種方法J 積分,在數學、力學上都有非常嚴格的斷裂力學參量,有著明確的物理意義,隨著計算機技術的發展,各種基本的含缺陷結構的J 積分都可以計算。美國電力研究學會( EPRI) 提出的彈塑性斷裂分析的工程方法,提供了各種含缺陷結構J 積分全塑性解的韌性斷裂手冊,解決了J 積分的工程計算題。
1980 年代后期,英國中央電力局(CEGB) 研究人員提出了利用R6 失效評定曲線來計算結構失效概率的方法,美國EPRI 的新R6 失效評定曲線是在英國老R6 失效評定曲線的基礎上發展起來的,反過來又促進了老R6 曲線的發展。目前世界各國的缺陷評定標準均向R6 方法靠攏,相繼采用失效評定圖技術。
1999 年,歐洲委員會完成了歐洲工業結構性完整評定方法( FIN TAP) 。2000 年,美國石油學會頒布了針對在役石油化工設備的合乎使用的評定標準(APl579) 。一般產品的檢維修周期是根據預測壽命確定的,但是壓力容器和管道這樣的特種設備,其檢驗計劃是根據法規制定的。在這種按照事先規定的檢驗周期進行檢修的情況下,簡單的壽命預測已經無法保證壓力容器的安全。對于石化行業里面的封閉的且打開和拆卸比較麻煩的結構部位,要求檢修周期盡可能長一些,檢測手段可以復雜一些。傅惠民[2 ] 等通過計算出指定壽命下允許的最大初始的裂紋尺寸,制定相應的最佳檢測方案,防止超標裂紋出現和漏檢的方案來保證壓力容器安全。
目前,國內外主要針對特定的裝置進行風險評估,或者對材料在某種介質下的特殊行為進行實驗研究。基于彈塑性力學和斷裂力學的含缺陷壓力容器安全評估研究已經比較深入,在《壓力容器安全技術監察規程》中也允許開展缺陷評定來處理一些存在難以消除的嚴重缺陷但又有使用價值的壓力容器,但這是以犧牲安全為前提條件的,國內還有爭議,西方國家官方也未認可,目前在國內尚處于控制使用,僅限于在大型關鍵和確需的前提下開展。