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(di)溫脆性斷裂
材(cai)料(liao)(liao)溫(wen)度(du)(du)(du)低于(yu)其(qi)脆性(xing)轉變溫(wen)度(du)(du)(du)時(shi)(shi)，其(qi)沖(chong)擊韌性(xing)急劇(ju)下降，造成(cheng)脆性(xing)斷(duan)裂(lie)。操(cao)作溫(wen)度(du)(du)(du)等(deng)于(yu)或低于(yu)-20℃時(shi)(shi)，按(an)規(gui)范要(yao)求選用低溫(wen)材(cai)料(liao)(liao)是(shi)無疑(yi)的。由于(yu)地(di)區環境溫(wen)度(du)(du)(du)的影(ying)響，或如液(ye)化氣(qi)體急劇(ju)汽化，管道金(jin)屬溫(wen)度(du)(du)(du)可能等(deng)于(yu)或低于(yu)-20℃時(shi)(shi)。亦(yi)應按(an)相當低溫(wen)材(cai)料(liao)(liao)選用，并要(yao)求按(an)設計最(zui)低溫(wen)度(du)(du)(du)做沖(chong)擊試驗。
二、高溫破(po)壞
金(jin)屬材料在高溫下組織和性能惡化，常見的有蠕(ru)變、珠光體球(qiu)化、石墨化、回火脆化等導致金(jin)屬材料弱(ruo)化和脆化。
1. 蠕變失(shi)效
金(jin)屬材料在(zai)（0.3～0.5）Tm（熔(rong)點）溫度時，在(zai)恒應(ying)力作(zuo)用下發生應(ying)變(bian)(bian)，隨著時間的推(tui)移，應(ying)變(bian)(bian)增加，繼而出現塑性變(bian)(bian)形(xing)，以穩定蠕變(bian)(bian)發展到快速(su)蠕變(bian)(bian)甚至斷裂。蠕變(bian)(bian)失效(xiao)形(xing)式有：過(guo)量變(bian)(bian)形(xing)，如爐管“鼓肚”；彈性應(ying)用松(song)弛，如螺栓(shuan)緊固力降低、斷裂。
2. 碳鋼、珠光體(ti)耐熱鋼的(de)珠光體(ti)球化
鋼的(de)(de)珠光(guang)體中的(de)(de)片(pian)狀碳化(hua)物球化(hua)的(de)(de)速度(du)(du)和(he)程度(du)(du)。主要決定于溫度(du)(du)和(he)時間，碳鋼在溫度(du)(du)為400℃完(wan)全球化(hua)約需(xu)2x106h，510℃時則只需(xu)2.9x10th。球化(hua)后的(de)(de)鋼材，室溫強度(du)(du)、高溫強度(du)(du)和(he)持(chi)久強度(du)(du)均降(jiang)低。
3. 碳(tan)鋼和碳(tan)鉬鋼的石墨化
碳鋼(gang)和(he)0.5Mo鋼(gang)長期在高溫下工作，組織中(zhong)過飽和(he)碳原子發(fa)(fa)生遷移和(he)聚集(ji)，轉(zhuan)化(hua)為石墨，使材料強度(du)降低(di)。石墨化(hua)最容易(yi)發(fa)(fa)生于焊接熱(re)影響(xiang)區。美國某電站(zhan)，505℃的主蒸汽管道采用0.5Mo鋼(gang)管，在運行5年(nian)后斷裂，造成嚴重損(sun)失。0.5Mo鋼(gang)在468℃溫度(du)下長期工作就有石墨化(hua)傾向(xiang)，發(fa)(fa)生事(shi)故是遲(chi)早的事(shi)。
GB 150《壓力容器》強(qiang)調“碳(tan)(tan)素鋼和碳(tan)(tan)錳鋼在高于425℃溫度下長期使(shi)用時，應考(kao)慮鋼中碳(tan)(tan)化(hua)物相(xiang)的石墨化(hua)傾向”。
4. 回(hui)火脆化(hua)
臨(lin)氫(qing)(qing)環境，鉻(ge)鉬鋼(gang)(gang)長期在(zai)375～575℃溫(wen)度下工作，可能出(chu)(chu)現可逆(ni)性回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)，表現為脆(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)轉變溫(wen)度升(sheng)(sheng)(sheng)高，如某2.25Cr1Mo鋼(gang)(gang)脫硫反應(ying)(ying)器在(zai)332～432℃運行30000h后(hou)，脆(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)轉變溫(wen)度由-37℃升(sheng)(sheng)(sheng)至60℃。因而，回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)被認為是(shi)2.25CrlMo鋼(gang)(gang)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性破壞(huai)的主要危險。為防止(zhi)脆(cui)(cui)(cui)(cui)斷，找到(dao)設(she)備管道(dao)安全(quan)升(sheng)(sheng)(sheng)（降）壓溫(wen)度是(shi)重(zhong)要的。應(ying)(ying)指(zhi)出(chu)(chu)的是(shi)：臨(lin)氫(qing)(qing)鉻(ge)鉬鋼(gang)(gang)脆(cui)(cui)(cui)(cui)裂(lie)，常是(shi)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)和氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)共同(tong)作用的結果。金屬材料高溫(wen)破壞(huai)，還有如。相析出(chu)(chu)脆(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)、強(qiang)化(hua)(hua)(hua)合金析出(chu)(chu)相脆(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)都會致使基體弱化(hua)(hua)(hua)導致破壞(huai)。
三、疲勞(lao)破壞
金屬材(cai)料在(zai)交變(bian)載(zai)荷或溫度周期(qi)變(bian)化的(de)情(qing)況下，出(chu)(chu)現(xian)(xian)變(bian)形(xing)損傷甚至斷裂(lie)的(de)現(xian)(xian)象(xiang)。其危(wei)險性(xing)在(zai)于：沒有明顯(xian)的(de)塑性(xing)變(bian)形(xing)就突然斷裂(lie)。制(zhi)氫(qing)裝置的(de)變(bian)壓吸(xi)附(fu)操作，約每8min升降壓一次，在(zai)設(she)計壽命期(qi)內，升降壓循環(huan)次數超過百萬次，管(guan)道若不按疲(pi)(pi)勞(lao)設(she)計考慮，疲(pi)(pi)勞(lao)破壞在(zai)所難免。某有機合成廠，引進的(de)0.30萬噸／年合成酒(jiu)精裝置中(zhong)，乙(yi)(yi)烯罐高位放空管(guan)只(zhi)因為供貨(huo)方未按原設(she)計要求設(she)防震拉筋，1981年管(guan)線焊縫處(chu)發(fa)生斷裂(lie)，乙(yi)(yi)烯噴出(chu)(chu)起火爆(bao)炸。事故分析(xi)發(fa)現(xian)(xian)：斷口上有兩個對(dui)稱的(de)疲(pi)(pi)勞(lao)區，疲(pi)(pi)勞(lao)擴展斷口面積(ji)占4／5，結論是疲(pi)(pi)勞(lao)破壞。
經過費用比(bi)較后(hou)，選用耐蝕材料(liao)（含復(fu)(fu)合(he)(he)材料(liao)）或(huo)增加(jia)管(guan)道的(de)(de)腐蝕裕量；對管(guan)道壁厚(hou)實施(shi)在(zai)役檢測，或(huo)對均勻(yun)腐蝕實行監(jian)控。復(fu)(fu)合(he)(he)材料(liao)有金屬(shu)復(fu)(fu)合(he)(he)和非金屬(shu)復(fu)(fu)合(he)(he)兩種，都是以碳鋼(gang)管(guan)為基材，用機(ji)械(xie)方法將(jiang)耐蝕材料(liao)復(fu)(fu)合(he)(he)于管(guan)道表面。前者最緊要的(de)(de)是復(fu)(fu)合(he)(he)界面結(jie)合(he)(he)剪切強度和結(jie)合(he)(he)率應(ying)符(fu)合(he)(he)要求；后(hou)者最緊要的(de)(de)是抗真空性能。
