压力容器在正常压力范围内,无塑性变形的情况下突然发生的爆炸称为脆性破裂。
(一)产生脆性破裂的原因
产生脆性破裂的主要原因是:
(1)低温使材料的韧性降低或材料的脆性转变,温度升高使材料变脆。
(2)设备存在制造缺陷,造成局部压力过高。
(二)脆性破裂的特征
脆性破裂有如下特征:
(1)没有明显的塑性变形。容器发生脆性破裂时没有明显的外观变化,因而往往是在没有外观预兆的情况下突然破裂。
(2)断口齐平,呈金属光泽。作为脆性破裂的断裂源,往往是材料内部所存在的缺陷处或结构几何形状不连续处的应力集中部位。当容器壁厚较大时,出现人字形纹路,其尖端指向断裂源。
(3)一般产生碎片。由于脆性破裂的过程是裂纹迅速扩展的过程,材料的韧性又差,所以脆性破裂的容器常裂成碎片,且有碎片在容器破裂时飞出。
(4)破裂事故多在温度较低的情况下发生。因金属材料的断裂韧性随温度的降低而减小,所以有裂纹缺陷的容器常在温度较低的情况下发生脆性破裂。
(三)防止脆性事故发生的措施
防止脆性事故发生的措施有以下几点:
(1)确保材料具有较高的韧性。材料的韧性是至关重要的,因此从设计时就必须考虑选择具有良好韧性的材料来制造压力容器,必要时甚至可以放弃追求过高的强度。
(2)避免或降低容器的应力集中。如结构不良,开孔等,造成局部应力过高。在设计时,尤其是对低温容器应尽可能采用降低应力集中的补强结构,制造时应严格按设计要求施工。
(3)提高焊接质量,热处理消除容器的残余应力。消除残余应力的热处理主要是退火处理。
(4)按规定定期对容器进行检验,重点对裂纹性缺陷进行检验和无损探伤。
(5)操作时应注意容器是否出现异常泄露,即裂纹源。