石油化工裝置安全生產形勢嚴峻，全球工業火災爆炸的頻率和經濟損失，一直呈增長趨勢。據資料統計：石油化工裝置事故占近60％，統計事故中35％是由于管道系統引發的，這足以引起人們對管道安全屏障作用的關注。管道器材防護失效造成泄漏的原因，不外乎機械破壞、腐蝕和密封失效，這正是管道設計安全的要害，了解并處理好這些問題是管道設計者的責任。
一、低溫脆性斷裂(lie)
材(cai)料溫(wen)度(du)低于其脆性(xing)轉變(bian)溫(wen)度(du)時(shi)，其沖(chong)(chong)擊韌性(xing)急(ji)劇下降，造成脆性(xing)斷(duan)裂。操(cao)作溫(wen)度(du)等(deng)于或低于-20℃時(shi)，按規范(fan)要求選用(yong)低溫(wen)材(cai)料是無疑的(de)。由于地區環境溫(wen)度(du)的(de)影響，或如液化(hua)氣(qi)體急(ji)劇汽化(hua)，管道金屬溫(wen)度(du)可能(neng)等(deng)于或低于-20℃時(shi)。亦(yi)應按相(xiang)當(dang)低溫(wen)材(cai)料選用(yong)，并要求按設(she)計最(zui)低溫(wen)度(du)做沖(chong)(chong)擊試驗。
二、高溫破(po)壞
金(jin)屬材(cai)料(liao)在高(gao)溫下組(zu)織和(he)性能惡化，常見(jian)的有蠕變、珠光體球化、石墨(mo)化、回火脆化等導致金(jin)屬材(cai)料(liao)弱化和(he)脆化。
1. 蠕(ru)變失效
金屬材料在(zai)（0.3～0.5）Tm（熔點）溫度時，在(zai)恒應(ying)力作用下發生應(ying)變，隨著時間的推移(yi)，應(ying)變增加，繼(ji)而出現塑性(xing)變形，以穩定(ding)蠕變發展(zhan)到(dao)快速(su)蠕變甚(shen)至(zhi)斷裂(lie)(lie)。蠕變失(shi)效(xiao)形式有(you)：過量變形，如爐管(guan)“鼓肚”；彈(dan)性(xing)應(ying)用松弛(chi)，如螺栓緊固力降(jiang)低(di)、斷裂(lie)(lie)。
2. 碳鋼、珠光(guang)體耐熱鋼的珠光(guang)體球化
鋼的(de)珠光體(ti)中的(de)片狀碳化物球(qiu)化的(de)速度(du)和程度(du)。主要(yao)決定于溫度(du)和時間，碳鋼在溫度(du)為400℃完全球(qiu)化約(yue)需(xu)2x106h，510℃時則(ze)只需(xu)2.9x10th。球(qiu)化后的(de)鋼材，室溫強(qiang)度(du)、高(gao)溫強(qiang)度(du)和持久強(qiang)度(du)均降低(di)。
3. 碳(tan)鋼和碳(tan)鉬鋼的(de)石墨化
碳(tan)鋼(gang)(gang)和(he)0.5Mo鋼(gang)(gang)長(chang)期(qi)在(zai)高溫下(xia)工作，組織(zhi)中(zhong)過飽和(he)碳(tan)原子發(fa)生遷(qian)移和(he)聚集，轉化為石墨(mo)，使材料強度降低。石墨(mo)化最容易發(fa)生于焊(han)接熱影(ying)響(xiang)區。美(mei)國某(mou)電站，505℃的主(zhu)蒸(zheng)汽管道采用(yong)0.5Mo鋼(gang)(gang)管，在(zai)運行5年(nian)后斷裂(lie)，造成嚴重損失(shi)。0.5Mo鋼(gang)(gang)在(zai)468℃溫度下(xia)長(chang)期(qi)工作就(jiu)有石墨(mo)化傾向(xiang)，發(fa)生事(shi)故(gu)是遲(chi)早的事(shi)。
GB 150《壓力容(rong)器》強調(diao)“碳素(su)鋼(gang)和碳錳鋼(gang)在(zai)高于425℃溫度下長(chang)期使用(yong)時，應考(kao)慮(lv)鋼(gang)中碳化(hua)物相的石墨化(hua)傾向”。
4. 回(hui)火(huo)脆化
臨氫(qing)環境(jing)，鉻鉬(mu)鋼(gang)長期在(zai)(zai)375～575℃溫(wen)度(du)(du)下工作，可能出(chu)現(xian)可逆性回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)化(hua)，表現(xian)為(wei)脆(cui)(cui)化(hua)轉變溫(wen)度(du)(du)升(sheng)高(gao)，如某2.25Cr1Mo鋼(gang)脫硫反應器在(zai)(zai)332～432℃運行30000h后，脆(cui)(cui)化(hua)轉變溫(wen)度(du)(du)由-37℃升(sheng)至60℃。因而，回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)化(hua)被認為(wei)是(shi)(shi)2.25CrlMo鋼(gang)脆(cui)(cui)性破(po)壞(huai)的(de)(de)主要(yao)危險。為(wei)防止(zhi)脆(cui)(cui)斷，找到設備管道(dao)安(an)全升(sheng)（降(jiang)）壓溫(wen)度(du)(du)是(shi)(shi)重(zhong)要(yao)的(de)(de)。應指(zhi)出(chu)的(de)(de)是(shi)(shi)：臨氫(qing)鉻鉬(mu)鋼(gang)脆(cui)(cui)裂，常是(shi)(shi)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)化(hua)和(he)氫(qing)脆(cui)(cui)共同(tong)作用的(de)(de)結果(guo)。金(jin)屬材(cai)料高(gao)溫(wen)破(po)壞(huai)，還有(you)如。相析(xi)(xi)出(chu)脆(cui)(cui)化(hua)、強化(hua)合金(jin)析(xi)(xi)出(chu)相脆(cui)(cui)化(hua)都會致(zhi)使(shi)基體弱(ruo)化(hua)導(dao)致(zhi)破(po)壞(huai)。
三、疲勞破壞
金屬材料在(zai)交變(bian)(bian)載荷(he)或溫度周期(qi)變(bian)(bian)化的(de)情況下，出(chu)現(xian)變(bian)(bian)形損傷(shang)甚(shen)至(zhi)斷裂的(de)現(xian)象。其危險性(xing)在(zai)于：沒(mei)有(you)明顯的(de)塑性(xing)變(bian)(bian)形就突(tu)然斷裂。制氫裝置(zhi)的(de)變(bian)(bian)壓(ya)吸附操作，約(yue)每8min升降壓(ya)一次，在(zai)設計壽命期(qi)內，升降壓(ya)循環(huan)次數超過百萬次，管(guan)道(dao)若(ruo)不按疲(pi)(pi)(pi)勞設計考慮，疲(pi)(pi)(pi)勞破壞(huai)在(zai)所難免。某有(you)機(ji)合(he)成(cheng)廠(chang)，引進的(de)0.30萬噸／年合(he)成(cheng)酒精裝置(zhi)中，乙(yi)烯罐高位放空管(guan)只因為供(gong)貨方未按原設計要求設防震拉筋(jin)，1981年管(guan)線焊縫(feng)處發(fa)生斷裂，乙(yi)烯噴(pen)出(chu)起(qi)火爆炸。事故分析發(fa)現(xian)：斷口上有(you)兩個對(dui)稱的(de)疲(pi)(pi)(pi)勞區，疲(pi)(pi)(pi)勞擴展(zhan)斷口面積(ji)占4／5，結(jie)論是疲(pi)(pi)(pi)勞破壞(huai)。
經過費用(yong)比較后，選用(yong)耐蝕材(cai)料（含復(fu)(fu)合(he)(he)(he)材(cai)料）或(huo)增加管道的腐蝕裕量；對管道壁厚(hou)實(shi)(shi)施(shi)在役(yi)檢測，或(huo)對均(jun)勻腐蝕實(shi)(shi)行監(jian)控。復(fu)(fu)合(he)(he)(he)材(cai)料有(you)金屬復(fu)(fu)合(he)(he)(he)和非(fei)金屬復(fu)(fu)合(he)(he)(he)兩種，都是以碳(tan)鋼管為基材(cai)，用(yong)機械方法將耐蝕材(cai)料復(fu)(fu)合(he)(he)(he)于管道表面。前者最緊要(yao)的是復(fu)(fu)合(he)(he)(he)界面結(jie)合(he)(he)(he)剪切強(qiang)度和結(jie)合(he)(he)(he)率應符合(he)(he)(he)要(yao)求；后者最緊要(yao)的是抗真(zhen)空性能(neng)。
