石油化工裝置安全生產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)峻，全球工業(yè)火災(zāi)爆炸的頻率和經(jīng)濟(jì)損失，一直呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)：石油化工裝置事故占近60％，統(tǒng)計(jì)事故中35％是由于管道系統(tǒng)引發(fā)的，這足以引起人們對(duì)管道安全屏障作用的關(guān)注。管道器材防護(hù)失效造成泄漏的原因，不外乎機(jī)械破壞、腐蝕和密封失效，這正是管道設(shè)計(jì)安全的要害，了解并處理好這些問題是管道設(shè)計(jì)者的責(zé)任。

一、低溫脆性斷裂

  材料溫度低于其脆性轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，其沖擊韌性急劇下降，造成脆性斷裂。操作溫度等于或低于-20℃時(shí)，按規(guī)范要求選用低溫材料是無疑的。由于地區(qū)環(huán)境溫度的影響，或如液化氣體急劇汽化，管道金屬溫度可能等于或低于-20℃時(shí)。亦應(yīng)按相當(dāng)?shù)蜏夭牧线x用，并要求按設(shè)計(jì)最低溫度做沖擊試驗(yàn)。

二、高溫破壞

  金屬材料在高溫下組織和性能惡化，常見的有蠕變、珠光體球化、石墨化、回火脆化等導(dǎo)致金屬材料弱化和脆化。

 1. 蠕變失效

    金屬材料在（0.3～0.5）Tm（熔點(diǎn)）溫度時(shí)，在恒應(yīng)力作用下發(fā)生應(yīng)變，隨著時(shí)間的推移，應(yīng)變?cè)黾?，繼而出現(xiàn)塑性變形，以穩(wěn)定蠕變發(fā)展到快速蠕變甚至斷裂。蠕變失效形式有：過量變形，如爐管“鼓肚”；彈性應(yīng)用松弛，如螺栓緊固力降低、斷裂。

 2. 碳鋼、珠光體耐熱鋼的珠光體球化

    鋼的珠光體中的片狀碳化物球化的速度和程度。主要決定于溫度和時(shí)間，碳鋼在溫度為400℃完全球化約需2x106h，510℃時(shí)則只需2.9x10th。球化后的鋼材，室溫強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度和持久強(qiáng)度均降低。

 3. 碳鋼和碳鉬鋼的石墨化

    碳鋼和0.5Mo鋼長(zhǎng)期在高溫下工作，組織中過飽和碳原子發(fā)生遷移和聚集，轉(zhuǎn)化為石墨，使材料強(qiáng)度降低。石墨化最容易發(fā)生于焊接熱影響區(qū)。美國某電站，505℃的主蒸汽管道采用0.5Mo鋼管，在運(yùn)行5年后斷裂，造成嚴(yán)重?fù)p失。0.5Mo鋼在468℃溫度下長(zhǎng)期工作就有石墨化傾向，發(fā)生事故是遲早的事。

    GB 150《壓力容器》強(qiáng)調(diào)“碳素鋼和碳錳鋼在高于425℃溫度下長(zhǎng)期使用時(shí)，應(yīng)考慮鋼中碳化物相的石墨化傾向”。

 4. 回火脆化

    臨氫環(huán)境，鉻鉬鋼長(zhǎng)期在375～575℃溫度下工作，可能出現(xiàn)可逆性回火脆化，表現(xiàn)為脆化轉(zhuǎn)變溫度升高，如某2.25Cr1Mo鋼脫硫反應(yīng)器在332～432℃運(yùn)行30000h后，脆化轉(zhuǎn)變溫度由-37℃升至60℃。因而，回火脆化被認(rèn)為是2.25CrlMo鋼脆性破壞的主要危險(xiǎn)。為防止脆斷，找到設(shè)備管道安全升（降）壓溫度是重要的。應(yīng)指出的是：臨氫鉻鉬鋼脆裂，常是回火脆化和氫脆共同作用的結(jié)果。金屬材料高溫破壞，還有如。相析出脆化、強(qiáng)化合金析出相脆化都會(huì)致使基體弱化導(dǎo)致破壞。

三、疲勞破壞

   金屬材料在交變載荷或溫度周期變化的情況下，出現(xiàn)變形損傷甚至斷裂的現(xiàn)象。其危險(xiǎn)性在于：沒有明顯的塑性變形就突然斷裂。制氫裝置的變壓吸附操作，約每8min升降壓一次，在設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)，升降壓循環(huán)次數(shù)超過百萬次，管道若不按疲勞設(shè)計(jì)考慮，疲勞破壞在所難免。某有機(jī)合成廠，引進(jìn)的0.30萬噸／年合成酒精裝置中，乙烯罐高位放空管只因?yàn)楣┴浄轿窗丛O(shè)計(jì)要求設(shè)防震拉筋，1981年管線焊縫處發(fā)生斷裂，乙烯噴出起火爆炸。事故分析發(fā)現(xiàn)：斷口上有兩個(gè)對(duì)稱的疲勞區(qū)，疲勞擴(kuò)展斷口面積占4／5，結(jié)論是疲勞破壞。

   經(jīng)過費(fèi)用比較后，選用耐蝕材料（含復(fù)合材料）或增加管道的腐蝕裕量；對(duì)管道壁厚實(shí)施在役檢測(cè)，或?qū)鶆蚋g實(shí)行監(jiān)控。復(fù)合材料有金屬復(fù)合和非金屬復(fù)合兩種，都是以碳鋼管為基材，用機(jī)械方法將耐蝕材料復(fù)合于管道表面。前者最緊要的是復(fù)合界面結(jié)合剪切強(qiáng)度和結(jié)合率應(yīng)符合要求；后者最緊要的是抗真空性能。