【文章內(nèi)容簡介】 工設備的失效類型是根據(jù)失效時表現(xiàn)出的性態(tài)(韌性與脆性)或失效的現(xiàn)象(微孔聚集、解理、疲勞、腐蝕、蠕變及磨損等)來綜合考慮的。通常分為：韌性失效(或破斷)、脆性破斷、疲勞失效、腐蝕失效和蠕變失效五種基本失效類型。除此之外，還有復合型的交互失效(如腐蝕疲勞、蠕變疲勞等)，以及密封失效和磨損失效等。要鑒別以上各種失效類型，除必須按運行工況的可能性作為基本依據(jù)之外，更主要的是按失效后的變形性態(tài)，形貌特征，斷口特征，材料分析與金相分析等各種技術鑒定的結(jié)果進行綜合性的評判。 產(chǎn)生失效事故的原因主要可以歸結(jié)為材料、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)制造過程和運行管理等方面。可以分為如下幾個主要因素： 材料因素 設備的失效經(jīng)常與材料自身的特性有關，如材料的塑性、強度、韌性。此外，還與其他一些因素，如材料的可焊性差，耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫氧化特性不良，或者因選材不當，誘發(fā)工作過程中材料發(fā)生應力腐蝕開裂等，這既可能是源于設計考慮不周，也可能是制定的工藝措施有誤。此外，材料使用前未進行嚴格的檢驗，導致因冶金質(zhì)量存在的問題，如夾雜物超標，氣孔、疏松縮孔等缺陷嚴重，或者成分偏析等造成設備提前失效；還可能與制造過程中未嚴格執(zhí)行操作工藝有關，如焊接不當導致材料的局部淬硬、晶粒粗大、白點、出現(xiàn)不正常金相組織、高殘余應力、甚至出現(xiàn)裂紋等。上述這些，都可以歸類于材料因素導致的設備失效。 結(jié)構(gòu)因素 設計時采用了不適應實際工況的結(jié)構(gòu)。例如，雖然選擇了耐腐蝕材料，但結(jié)構(gòu)設計中沒有注意到死角或縫隙，從而引起縫隙腐蝕；加熱爐內(nèi)的燒嘴布置不合理造成爐管局部過熱而發(fā)生鼓脹或爆破失效；存在較大溫差應力時沒有采用具有足夠吸收熱變形能力的補償結(jié)構(gòu)而導致過度變形或斷裂失效。這些都可能是設計者在設計階段考慮不周造成失效的結(jié)構(gòu)因素。 載荷因素 載荷影響主要表現(xiàn)在設備在各種力的作用下所產(chǎn)生的變形，主要包括如下一些因素： (1)壓力。包括化工設備所承受的內(nèi)壓與外壓，這些壓力作用于器壁上，局部內(nèi)壓過大可能使設備產(chǎn)生過度變形甚至爆破，而外壓過大則可能導致局部被壓癟或設備失穩(wěn)。 (2)溫度。通常設備在常溫下制造，在高溫或低溫環(huán)境下使用，若設備各部分之間存在溫差，加上工作過程中變形因素的影響，就可能在局部產(chǎn)生溫差應力。過大的溫差應力可能引起零部件甚至整機產(chǎn)生過度變形乃至失效。 (3)其他載荷。包括重力載荷、風載荷、地震載荷、加工過程中動力施加的載荷等。各種載荷在零件內(nèi)產(chǎn)生的應力一般可以分解為拉伸、壓縮、彎曲和切應力四種。而作用在零件各個載面上的實際應力往往是組合應力。這些載荷與應力對設備失效的影響往往還與應力應變受約束的狀態(tài)以及材料本身的特性有關。 環(huán)境因素 廣義的環(huán)境因素是指工作的介質(zhì)環(huán)境和溫度環(huán)境?；C械所接觸的介質(zhì)環(huán)境與大氣環(huán)境或海水環(huán)境等有關。化工機械中失效比例較高的是介質(zhì)環(huán)境引起材料的腐蝕造成的。 化工機械的溫度環(huán)境多變和復雜。低溫下材料向脆性轉(zhuǎn)變是導致設備發(fā)生脆斷失效的主要因素之一。而高溫下材料則可能產(chǎn)生蠕變以至發(fā)生蠕變失效。此外，高溫下材料因氧化導致組織狀態(tài)發(fā)生變化而呈現(xiàn)脆性，也是造成設備高溫斷裂失效的重要原因之一。另外，高溫可能加速介質(zhì)對材料的腐蝕，還可能引起特殊腐蝕(如高溫氫腐蝕)的發(fā)生。 使用、維修和管理因素 再好的設備投用后，如疏于維護與管理也會造成失效。使用中經(jīng)?？赡芤驗榍鍧嵡芳?、潤滑不良、腐蝕生銹、表面損傷、超溫超壓、違反操作規(guī)程、不定期檢驗檢測等而使設備過早出現(xiàn)故障，以致發(fā)生失效。但設計者與使用者必須注意，有時材料在高溫下的蠕變或材質(zhì)的劣化往往是難以避免的，對此應有充分的認識。 8?事故預防和控制的基本原則 事故預防是指通過采用技術和管理手段，避免事故的發(fā)生；事故控制則是通過采取技術和管理手段，盡量防止事故發(fā)生后造成嚴重后果，或使后果盡可能減小。對于事故的預防和控制，應從安全技術、安全教育和安全管理入手，采取相應的對策。 安全技術著重解決物的不安全狀態(tài)，包括直接安全技術措施(生產(chǎn)設備本身具備的本質(zhì)安全性能)、間接安全技術措施(生產(chǎn)設備必備的安全防護裝置)、指示性安全技術措施(檢測報警裝置、警示標志)和強制措施(安全操作規(guī)程、安全教育、培訓、個人防護用品)四個方面。安全教育對策和安全管理對策則主要著眼于人的不安全行為問題。安全教育對策主要目的是使人們知道哪里存在危險源、導致事故發(fā)生的原因、事故發(fā)生的可能性、事故發(fā)生后可能造成的嚴重程度、針對可能發(fā)生的危險應該采取哪些措施加以應對或預防。安全管理措施則要求事故發(fā)生后必須采取哪些措施加以正確應對，并盡可能減少事故造成的危害嚴重程度。 事故預防的基本原則 事故預防的基本原則是消除，預防，減弱，隔離，連鎖，警告。 (1)設計過程中，當事故預防對策與經(jīng)濟效益發(fā)生矛盾時，應優(yōu)先考慮事故預防對策要求，并應按下列事故預防對策等級順序選擇技術措施。 ①直接安全技術措施。應保證生產(chǎn)設備本身具有本質(zhì)安全的性能，從而避免事故的發(fā)生和危害； ②間接安全技術措施。當難以保證實現(xiàn)直接安全技術措施時，必須為生產(chǎn)設備設計出一種或多種安全防護裝置，最大限度地預防、控制事故或危害的發(fā)生； ③指示性安全技術措施。當間接安全技術措施也難以保證時，須采用檢測報警裝置、警示標志等措施，警告、提醒作業(yè)人員注意，以便采取相應的對策或緊急撤離危險場所； ④若間接、指示性安全技術措施。仍然不能避免事故或危害發(fā)生時，則應通過采用安全操作規(guī)程、安全教育、培訓和個人防護用品等來預防、減弱系統(tǒng)的危險、危害程度。 (2)按事故預防對策等級順序的要求，設計時應遵循如下一些基本原則。 ①消除。通過合理的設計和科學的管理，盡可能從根本上消除危險、危害因素，如采用無害工藝技術、生產(chǎn)中以無害物質(zhì)代替危害物質(zhì)、實現(xiàn)自動化作業(yè)、遙控技術等； ②預防。當消除危險、危害因素有困難時，可采取預防性技術措施，預防危險、危害發(fā)生，如使用安全閥、安全屏護、漏電保護裝置、安全熔斷器、防爆膜、排風裝置等； ③減弱。在無法消除危險、危害因素或難以預防的情況下，可采取如下措施減少危險、危害的發(fā)生或發(fā)展，如安裝局部通風排毒裝置、生產(chǎn)中以低毒性物質(zhì)代替高毒性物質(zhì)、采取降溫、安裝避雷、消除靜電、減振、消聲裝置等； ④隔離。在無法消除、預防、減弱危險、危害因素時，應將人員與危險、危害因素隔開和將不能共存的物質(zhì)分開，如遙控作業(yè)、安全罩、防護屏、隔離操作室、安全距離、事故發(fā)生時的自救裝置(如防毒服、各類防護面具)等； ⑤連鎖。當因操作者失誤或一旦設備運行達到危險狀態(tài)時，應通過連鎖裝置終止危險、危害事故的發(fā)生； ⑥警告。在易發(fā)生故障和危險性較大的地方，配置醒目的安全色、安全標志，必要時，設置聲、光或聲光組合報警裝置。 (3)提出的勞動安全衛(wèi)生對策應具有針對性、可操作性和經(jīng)濟合理性。針對性是指針對行業(yè)的特點和辨識評價出的主要危險、危害因素及其產(chǎn)生危險、危害后果的條件，提出對策?？刹僮餍允侵杆岢龅膶Σ邞诮?jīng)濟、技術和時間上是可行的，能夠落實、實施的。經(jīng)濟合理性則是指不應超越項目的經(jīng)濟、技術水平，按過高的勞動安全衛(wèi)生指標提出事故預防對策。 事故預防和控制的要求 事故預防和控制的基本要求包括五個方面，即：預防—排除—處置—減少失誤、失靈—提供自救。采取預防對策時，應能夠： (1)預防生產(chǎn)過程中產(chǎn)生危險、危害因素； (2)排除工作場所的危險、危害因素； (3)處置危險、危害物并減低到國家規(guī)定的限度內(nèi)； (4)預防生產(chǎn)裝置失靈和操作失誤產(chǎn)生的危險、危害因素； (5)發(fā)生意外事故時能為遇險人員提供自救條件的要求。 運用預防原理的原則 安全生產(chǎn)管理工作應該做到預防為主，通過有效的管理和技術手段，減少和防止人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，這就是預防原理。運用預防原理的基本原則包括以下幾個。 (1)偶然損失原則。事故后果以及后果的嚴重程度，都是隨機的、難以預測的。反復發(fā)生的同類事故，并不一定產(chǎn)生完全相同的后果，這就是事故損失的偶然性。偶然損失原則告訴我們，無論事故損失的大小，都必須做好預防工作。 (2)因果關系原則。事故的發(fā)生是許多因素互為因果，連續(xù)發(fā)生的最終結(jié)果，只要誘發(fā)事故的因素存在，發(fā)生事故是必然的，只是發(fā)生時間的遲早而已，這就是因果關系原則。 (3)3E原則。造成人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)的原因可歸結(jié)為四個方面：技術原因、教育原因、身體和態(tài)度原因以及管理原因。針對這四方面的原因，可以采取三種防止對策，即工程技術(Engineering)對策、教育(Education)對策和法制(Enforcement)對策，即所謂3E原則。 (4)本質(zhì)安全化原則。本質(zhì)安全化原則是指從一開始和從本質(zhì)上實現(xiàn)安全化，從根本上消除事故發(fā)生的可能性，從而達到預防事故發(fā)生的目的。本質(zhì)安全化原則不僅可以應用于設備、設施，還可以應用于建設項目。 9?事故預防的基本方法 事故預防的基本方法包括：危險源辨識、危險控制、強制原理和事故的應急救援四方面的內(nèi)容。 危險源辨識 事故預防的前提是對可能造成事故的危險源進行辨識。危險源辨識主要涉及如下方面，包括：廠址、廠區(qū)平面布置、建筑物、生產(chǎn)工藝過程、生產(chǎn)設備裝置、危險部位(粉塵、毒物、噪聲、振動、高溫、低溫、輻射)、工時制度、女職工勞動保護、體力勞動強度、管理設施、事故應急搶救設施、輔助生產(chǎn)生活衛(wèi)生設施。 究竟應該選用哪種辨識方法，需要根據(jù)分析對象的性質(zhì)、特點、壽命的不同階段和分析人員的知識、經(jīng)驗和習慣來決定。常用的危險、有害因素辨識方法有直觀經(jīng)驗分析方法和系統(tǒng)安全分析方法。 (1)直觀經(jīng)驗分析法。直觀經(jīng)驗分析方法適用于有可供參考的先例、有根據(jù)以往經(jīng)驗可以借鑒的系統(tǒng)，而不能在沒有可供參考先例的新開發(fā)系統(tǒng)上應用。常用的直觀經(jīng)驗分析法有對照、經(jīng)驗法和類比法。 ①對照、經(jīng)驗法。是對照有關標準、法規(guī)、檢查表或依靠分析人員的觀察分析能力，借助于經(jīng)驗和判斷能力對評價對象的危險、有害因素進行分析的方法。 ②類比法。是利用相同或相似工程系統(tǒng)或作業(yè)條件的經(jīng)驗和勞動安全衛(wèi)生的統(tǒng)計資料來類推、分析評價對象的危險、有害因素。 (2)系統(tǒng)安全分析法。系統(tǒng)安全分析法是應用系統(tǒng)安全工程評價方法中的某些方法進行危險、有害因素的辨識。系統(tǒng)安全分析法常用于復雜、沒有事故經(jīng)驗的新開發(fā)系統(tǒng)。常用的系統(tǒng)安全分析法有事件樹、事故樹法等。 危險控制 控制、消除、預防和減弱危險、危害因素的技術措施和管理措施是事故預防對策中非常重要的一環(huán)，實質(zhì)上是保障整個生產(chǎn)、勞動過程安全生產(chǎn)的對策措施。 根據(jù)預防事故發(fā)生的原理，現(xiàn)將幾項基本的、行之有效的控制危險、危害因素的對策分析如下。 (1)改進生產(chǎn)工藝過程，實行機械化、自動化生產(chǎn)。機械化、自動化生產(chǎn)不僅是發(fā)展生產(chǎn)的重要手段，同時也是安全技術措施的根本途徑。機械化，可以減輕工人的勞動強度；自動化，則可能避免人身傷害的危險性。 (2)設置安全裝置。安全裝置包括防護裝置、保險裝置、信號裝置及危險牌示和識別標志等。 (3)機械強度試驗。為了保證生產(chǎn)安全，機械設備、裝置及其主要部件必須具有必要的機械強度。如果所試驗的對象在強度試驗時間內(nèi)沒有破損，也沒有發(fā)生剩余變形或其他不符合安全要求的問題，就認為是合格，可以準許運行。 (4)電氣安全對策。電氣安全對策通常包括防觸電、防電氣火花爆炸和防靜電等。 (5)設備的維護保養(yǎng)和檢修。設備是生產(chǎn)的主要工具，它在運轉(zhuǎn)過程中不可避免地造成機器零部件的磨損或過早損壞，以致引起設備上的事故，其結(jié)果不但使生產(chǎn)停頓，還可能使操作工人受到傷害。因此，要使設備經(jīng)常保持良好狀態(tài)以延長使用期限、充分發(fā)揮效用、預防設備事故和人身事故的發(fā)生，必須對它們進行經(jīng)常的維護保養(yǎng)和檢修。 (6)工作地點的布置與整潔。工作地點就是工人使用機器設備、工具及其他輔助設備對原材料或半成品進行加工的地點。完善的組織與合理的布置工作地點，關系到工作環(huán)境的人性化問題；工作環(huán)境的整潔則直接關系到生產(chǎn)環(huán)境的安全性、舒適性問題。 (7)個人防護用品。采取各種措施后，還不能完全保證作業(yè)人員的安全時，作為補充對策，必須根據(jù)危險、危害因素和危險、危害作業(yè)類別，配備具有相應防護功能的個人防護用品。 強制原理 (1)強制原理的含義。采取強制管理的手段控制人的意愿和行為，使個人的活動、行為等受到安全生產(chǎn)管理要求的約束，從而實現(xiàn)有效的安全生產(chǎn)管理，這就是強制原理。所謂強制就是絕對服從，不必經(jīng)被管理者同意便可采取控制行動。 (2)基本原則。 ①安全第一原則。就是要求在進行生產(chǎn)和其他工作時把安全工作放在一切工作的首要位置。當生產(chǎn)和其他工作與安全發(fā)生矛盾時，要以安全為主，生產(chǎn)和其他工作要服從于安全，這就是安全第一原則。 ②監(jiān)督原則。是指在安全工作中，為了使安全生產(chǎn)法律法規(guī)得到落實，必須設立安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門，隨時對企業(yè)生產(chǎn)中的守法和執(zhí)法情況進行監(jiān)督。 10?化工過程設備常見事故的類型 為了提高化工設備運轉(zhuǎn)的可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，推動化工機械的科學管理，減少和避免事故發(fā)生，國內(nèi)外有關技術部門及技術人員對化工機械的安全事故進行了大量的研究。統(tǒng)計資料表明，化工機械運轉(zhuǎn)中發(fā)生的故障基本上包括兩大類： 一類是化工機械的性能故障。主要表現(xiàn)在化工機械的性能顯著下降，比如活塞式壓縮機的排氣量不足、排氣溫度過高，透平壓縮機的喘振和離心泵的揚程下降及汽蝕現(xiàn)象等。 另一類是化工機械本身的機械故障。主要表現(xiàn)在機器的軸功率過大、燃燒爆炸、磨損與疲勞可能引起的機件損傷和斷裂破壞、腐蝕與污染、噪聲與振動將會導致的環(huán)境污染和使機件過早地損壞。 根據(jù)化工機械所發(fā)生的事故大致可分為如下五種類型。 燃燒與爆炸 燃燒是一種放熱發(fā)光的化學反應，也是化學能轉(zhuǎn)變成熱能的過程。 爆炸的重要特征是爆炸點周圍介質(zhì)發(fā)生急劇的壓力突破。按照物質(zhì)產(chǎn)生爆炸的原因和性質(zhì)不同，與化工設備一樣，化工機械爆炸現(xiàn)象有化學與物理爆炸之分，包括物質(zhì)在發(fā)生極迅速的化學反應過程中形成高溫高壓和新的反應產(chǎn)物而引起的化學爆炸；或者因氣體壓力過高，超過管道與儲氣罐材料的強度極限時而引起的物理爆炸。 腐蝕與污染 腐蝕不但對人有不同程度的化學性灼傷作用，而且對金屬設備也有較強的腐蝕性，同時還會使機器性能急劇下降。腐蝕將會使零部件減薄、變脆造成機件破壞，甚至承受不了原設計壓力而引起斷裂、泄漏、著火爆炸事故。泄漏則會造成對環(huán)境的污染。 磨損與疲勞 在化工機械試車、運行過程中，其機械作用引起的常見事故原因是運動副的磨損、材料的塑性變形和疲勞破壞。 按照磨損造成化工機械摩擦表面破壞的機理，主要可分為粘著磨損、磨料磨損和腐蝕磨損等類型。 其中，壓縮機、風機、泵和離心機的主軸與軸承之間、活塞與活塞環(huán)之間的磨損為粘著磨損。外界硬顆粒或者對表面上的