Các thiết bị chịu áp lực bị nổ vỡ khi độ bền của nĩ khơng chịu nổi tác dụng của áp suất mơi chất tác dụng lên. Vì vậy khi thiết kế cần căn cứ vào trị số áp suất tác dụng lên thành bình để xác định bề dày cho thành bình đủ bền khi làm việc. Thành bình hình trụ các bình, bao hơi, ống gĩp được xác định như sau: [ ]D C mm p S t , 200 . + = ϕ σ Trong đĩ :
p – Aùp suất làm việc cho phép của thiết bị , kG/cm2; Dt – Đường kính trong của phần hình trụ, mm;
[ ]σ - Ứng suất cho phép của vật liệu ở nhiệt độ làm viếc kG/cm2;
ϕ - Hệ số làm giảm độ bền do bình bị khoan lỗ hay do hàn; C – Hệ số hiệu chỉnh, kể đến ảnh hưởng của cơng nghệ chế tạo, của các điều kiện chuyên chở bảo quản đến bề dày bình. Nĩ chỉ thường được kể đến khi bình cĩ bề dày dưới 20mm.
Khi ứng suất cho phép của vật liệu giảm đi hay bề dày của thành bình thay đổi thì phải giảm áp suất làm việc cho phép của bình. Khi này áp suất làm việc cho phép của bình sẽ là :
[ ]. .( ), / 2200 200 cm kG D C S p t − = σ ϕ
Như vậy các trị số S, ϕ,[ ]σ là những trị số xác định được trên thiết bị thực tế sau một quá trình làm việc lâu dài hay sau những sự cố đã bị hư hỏng.
Từ những vấn đề trên ta thấy nguyên nhân gây nên hư hỏng, nổ vỡ thiết bị chịu áp lực là :
- Do bề dày của thành bình khơng chịu nổi được áp suất tác dụng lên. (Do tính tốn thiết kế, hoặc do vận hành).
- Do ứng suất cho phép của vật liệu đã giảm đi khiến cho vật liệu khơng chịu đựng nổi ngay cả khi ở áp suất làm việc cho phép.
Ngồi ra đối với những thiết bị đốt nĩng trực tiếp thì cịn nổ vỡ do một số nguyên nhân sau:
- Bề mặt kim loại bị đĩng cặn quá nhiều, lớp cặn này cĩ hệ số truyền nhiệt bé, vì thế nhiệt truyền từ lửa hoặc khĩi tới mơi chất giảm đi, mặc dù mơi chất chuyển động liên tục qua lớp kim loại nhưng kim loại vẫm bị đốt nĩng cao và gây ra nổ.
- Bề mặt kim loại do trực tiếp xúc với ngọn lửa hoặc khĩi cĩ nhiệt độ cao nhưng đã khơng cĩ dịng mơi chất lưu động với tốc độ đủ lớn để làm mát kim loại. Trong kĩ thuật lị hơi, hiện tượng dịng mơi chất khơng chuyển động hay chuyển động với tốc độ quá bé gọi là phá huỷ tuần hồn.
- Ở những nơi tuần hồn bị phá huỷ, một mặt khơng cĩ mơi chất làm mát, mặt khác tất cả các chất hồ tan trong nước sẽ bị kết tủa thành cặn bám trên bề mặt tiếp nhiệt do nước bị bốc hơi hết, làm cho nhiệt độ kim loại tăng lên nhanh, cĩ thể xấp xỉ bằng nhiệt độ của ngọn lửa hoặc khĩi gây ra nổ vỡ.
-Trong quá trình làm việc, vật liệu phải tiếp xúc với mơi chất cĩ tính ăn mịn, trong đĩ chủ yếu là các dạng ăn mịn điện hố học, là dạng ăn mịn gây nên do tác dụng điện hố của các dung dịch điện phân. Hiện tượng này gây ra ăn mịn đồng đều trên tồn bộ bề mặt kim loại hoặc ăn mịn thành những hố riêng biệt, ăn mịn theo biên giới của các tinh thể, ăn mịn xuyên qua tinh thể. Trong đĩ dạng ăn mịn đồng đều là ít nguy hiểm nhất.
- Dưới tác dụng của những dao động nhịêt, kim loại sẽ bị giịn, độ bền của kim loại sẽ giảm đi rất nhiều.
- Các chi tiết của thiết bị chịu áp lực cĩ thể bị giản nở nhiệt khơng đều, gây ra xì hở tai các chỗ nối, hay tạo ra các kẽ nứt trong kim loại, làm giảm ứng suất cho phép của kim loại. Đối với các bình khí nén, nhiệt độ của khơng khí tăng lên khi tăng áp suất nén. Quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất khơng khí nén được biểu thị bỡi đẳng thức sau :
m m p p T T 1 1 2 1 2 − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =
Trong đĩ :
T1, T2 – Nhiệt độ tuyệt đối của khí trước và sau khi nén, oK. P1, p2 – Aùp suất tuyệt đối của khí trước và sau khi nén, kG/cm2.
m – Là hệ số.