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(wen)脆性斷裂
材料(liao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)低于(yu)(yu)其(qi)脆性轉(zhuan)變溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)時(shi)，其(qi)沖擊韌性急(ji)劇下降，造成脆性斷裂(lie)。操作溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)等于(yu)(yu)或(huo)低于(yu)(yu)-20℃時(shi)，按(an)規范要求(qiu)選(xuan)用低溫(wen)(wen)(wen)(wen)材料(liao)是無疑的(de)。由于(yu)(yu)地區環境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)影響，或(huo)如液化氣體急(ji)劇汽化，管道金屬溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)可能等于(yu)(yu)或(huo)低于(yu)(yu)-20℃時(shi)。亦(yi)應按(an)相當低溫(wen)(wen)(wen)(wen)材料(liao)選(xuan)用，并要求(qiu)按(an)設計最低溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)做沖擊試驗。
二、高溫破(po)壞(huai)
金屬(shu)(shu)材料在高溫下組織和性(xing)能(neng)惡(e)化(hua)(hua)，常見的有蠕變、珠(zhu)光體球化(hua)(hua)、石墨化(hua)(hua)、回火脆化(hua)(hua)等導致金屬(shu)(shu)材料弱化(hua)(hua)和脆化(hua)(hua)。
1. 蠕變失(shi)效(xiao)
金屬材料(liao)在(zai)（0.3～0.5）Tm（熔點）溫度時，在(zai)恒應(ying)力作(zuo)用(yong)下發(fa)生應(ying)變(bian)(bian)，隨著時間(jian)的推移，應(ying)變(bian)(bian)增加，繼(ji)而出現塑性變(bian)(bian)形(xing)，以穩定蠕變(bian)(bian)發(fa)展到快速蠕變(bian)(bian)甚至斷(duan)裂(lie)(lie)。蠕變(bian)(bian)失(shi)效形(xing)式有(you)：過量變(bian)(bian)形(xing)，如(ru)爐管“鼓肚”；彈性應(ying)用(yong)松弛，如(ru)螺(luo)栓(shuan)緊固力降低、斷(duan)裂(lie)(lie)。
2. 碳鋼、珠(zhu)光(guang)體(ti)耐熱鋼的(de)珠(zhu)光(guang)體(ti)球化
鋼的珠光體中的片狀碳化(hua)(hua)物球(qiu)化(hua)(hua)的速度(du)(du)和程(cheng)度(du)(du)。主要決定于溫(wen)(wen)度(du)(du)和時間，碳鋼在溫(wen)(wen)度(du)(du)為400℃完全球(qiu)化(hua)(hua)約需2x106h，510℃時則只需2.9x10th。球(qiu)化(hua)(hua)后(hou)的鋼材，室溫(wen)(wen)強(qiang)度(du)(du)、高溫(wen)(wen)強(qiang)度(du)(du)和持久強(qiang)度(du)(du)均降低(di)。
3. 碳鋼和碳鉬鋼的(de)石墨(mo)化
碳(tan)鋼(gang)和0.5Mo鋼(gang)長期在(zai)高(gao)溫下工(gong)作，組織中過飽和碳(tan)原子發生遷(qian)移和聚集，轉化為(wei)石墨，使材料強度降低。石墨化最容易發生于焊接熱(re)影響區(qu)。美(mei)國某電站，505℃的(de)主(zhu)蒸汽(qi)管(guan)道(dao)采用0.5Mo鋼(gang)管(guan)，在(zai)運行(xing)5年后斷裂，造成嚴重損失。0.5Mo鋼(gang)在(zai)468℃溫度下長期工(gong)作就(jiu)有(you)石墨化傾向，發生事(shi)故是遲早的(de)事(shi)。
GB 150《壓力容器》強(qiang)調(diao)“碳素鋼和碳錳鋼在高于(yu)425℃溫度下長期使(shi)用(yong)時，應考慮鋼中碳化物相的石墨化傾(qing)向”。
4. 回火脆(cui)化
臨氫環(huan)境，鉻鉬鋼長(chang)期在375～575℃溫(wen)度(du)(du)下(xia)工作，可(ke)能出(chu)現可(ke)逆性回(hui)火脆(cui)(cui)(cui)化(hua)，表現為(wei)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)轉變溫(wen)度(du)(du)升高，如(ru)某2.25Cr1Mo鋼脫硫反應(ying)器在332～432℃運行30000h后，脆(cui)(cui)(cui)化(hua)轉變溫(wen)度(du)(du)由-37℃升至60℃。因而，回(hui)火脆(cui)(cui)(cui)化(hua)被認為(wei)是2.25CrlMo鋼脆(cui)(cui)(cui)性破(po)(po)壞的主要危(wei)險。為(wei)防止脆(cui)(cui)(cui)斷，找到設(she)備管道安全升（降）壓溫(wen)度(du)(du)是重要的。應(ying)指出(chu)的是：臨氫鉻鉬鋼脆(cui)(cui)(cui)裂，常(chang)是回(hui)火脆(cui)(cui)(cui)化(hua)和氫脆(cui)(cui)(cui)共同作用的結(jie)果。金屬(shu)材料高溫(wen)破(po)(po)壞，還(huan)有如(ru)。相(xiang)析出(chu)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)、強(qiang)化(hua)合金析出(chu)相(xiang)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)都會致使基體(ti)弱(ruo)化(hua)導致破(po)(po)壞。
三、疲勞破壞
金屬材料在(zai)交變(bian)載荷或溫度周(zhou)期變(bian)化的(de)情況下，出現變(bian)形(xing)損傷甚至(zhi)斷(duan)裂(lie)的(de)現象。其危險性在(zai)于：沒(mei)有明顯的(de)塑性變(bian)形(xing)就突然斷(duan)裂(lie)。制(zhi)氫裝置的(de)變(bian)壓吸附操作，約每8min升降壓一次(ci)，在(zai)設計壽(shou)命期內，升降壓循環次(ci)數超(chao)過百萬次(ci)，管道若不(bu)按(an)疲(pi)(pi)勞設計考慮，疲(pi)(pi)勞破(po)壞在(zai)所難(nan)免(mian)。某有機合成廠，引進(jin)的(de)0.30萬噸(dun)／年合成酒(jiu)精裝置中，乙烯罐(guan)高位放(fang)空管只因(yin)為供(gong)貨方(fang)未按(an)原設計要求設防(fang)震拉筋，1981年管線(xian)焊縫(feng)處發生斷(duan)裂(lie)，乙烯噴(pen)出起(qi)火爆炸。事故分析發現：斷(duan)口(kou)上有兩個(ge)對稱的(de)疲(pi)(pi)勞區，疲(pi)(pi)勞擴(kuo)展斷(duan)口(kou)面積占4／5，結(jie)論(lun)是疲(pi)(pi)勞破(po)壞。
經過(guo)費用(yong)比較(jiao)后，選用(yong)耐蝕(shi)(shi)材(cai)料（含復(fu)合(he)材(cai)料）或增(zeng)加管(guan)(guan)道的腐(fu)蝕(shi)(shi)裕量；對管(guan)(guan)道壁(bi)厚(hou)實(shi)施在役檢(jian)測，或對均勻腐(fu)蝕(shi)(shi)實(shi)行監控。復(fu)合(he)材(cai)料有金屬復(fu)合(he)和(he)非金屬復(fu)合(he)兩種，都是以碳(tan)鋼(gang)管(guan)(guan)為基材(cai)，用(yong)機械方法(fa)將耐蝕(shi)(shi)材(cai)料復(fu)合(he)于管(guan)(guan)道表面。前者最緊要的是復(fu)合(he)界面結(jie)合(he)剪(jian)切強度和(he)結(jie)合(he)率(lv)應符合(he)要求；后者最緊要的是抗(kang)真空性能(neng)。
