探析壓力容器的安全設(shè)計(jì)及運(yùn)行控制

1、探析壓力容器的平安設(shè)計(jì)及運(yùn)行控制 探析壓力容器的平安設(shè)計(jì)及運(yùn)行控制 【摘 要】鑒于壓力容器設(shè)備具有易發(fā)生爆炸或泄漏、造成人身傷害、環(huán)境污染、設(shè)備建筑物毀壞事故的危險(xiǎn)性，因此從壓力容器的平安設(shè)計(jì)、平安管理等方面，制定有效的預(yù)防和控制措施，確保壓力容器的平安運(yùn)行和系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮。 【關(guān)鍵詞】壓力容器；平安設(shè)計(jì)；平安管理 1.壓力容器平安設(shè)計(jì) 壓力容器的設(shè)計(jì)是否平安可靠，主要取決于設(shè)計(jì)過程的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和容器壁厚確定是否合理。另外還要考慮適應(yīng)生產(chǎn)能力，保證強(qiáng)度和穩(wěn)定性、密封性，以及制造、運(yùn)行、安裝、檢修的方便性和總體設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。 壓力容器的平安設(shè)計(jì)主要包括以下三個(gè)方面： 合理選用材料。合

2、理選用材料，是保證壓力容器平安運(yùn)行的一個(gè)重要措施，如果材料選擇不當(dāng)，即使具有較大的強(qiáng)度裕度，也可能在運(yùn)行中發(fā)生破壞事故。選擇壓力容器用鋼材，不僅要從操作條件和使用環(huán)境方面來考慮，即要求材料對(duì)工作介質(zhì)、壓力、溫度、載荷特性等操作條件和氣溫、濕度等使用環(huán)境具有必需的適應(yīng)能力；還要從壓力容器的制造方面來考慮，即要求所選用的材料容易加工成形，在工藝加工過程中不易產(chǎn)生缺陷。因此，在壓力容器的選材上，應(yīng)充分考慮材料的力學(xué)性能、物理性能、耐腐蝕性、制造工藝性能。壓力容器選材的一般原那么是：在保證塑性指標(biāo)和其它性能指標(biāo)的要求下，盡量選用強(qiáng)度指標(biāo)較高的材料。 選擇適宜的結(jié)構(gòu)形式。在壓力容器的破壞事故中，有相當(dāng)一

3、局部是由于結(jié)構(gòu)不合理引起的，結(jié)構(gòu)不合理，往往使得壓力容器在制造和使用過程中容易產(chǎn)生缺陷。因此首先要求結(jié)構(gòu)便于制造，以利于保證制造質(zhì)量和防止、減少制造缺陷；其次是要求結(jié)構(gòu)便于無損檢驗(yàn)，使制造和使用中產(chǎn)生的缺陷能及時(shí)、準(zhǔn)確地檢查出來；第三是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮盡量降低局部附加應(yīng)力和應(yīng)力集中。 滿足強(qiáng)度的要求。為保證壓力容器平安運(yùn)行，其承壓部件必須具有足夠的強(qiáng)度，即具有適當(dāng)?shù)谋诤褚缘挚雇饧虞d荷的作用。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除了結(jié)構(gòu)特殊、使用條件復(fù)雜或特別重要的壓力容器需要以應(yīng)力分析進(jìn)行設(shè)計(jì)外，一般的是以薄膜應(yīng)力來確定所需的壁厚。至于壓力容器結(jié)構(gòu)不連續(xù)部位的附加應(yīng)力和應(yīng)力集中，那么從結(jié)構(gòu)形式或尺寸上加以限制。 壓力

4、容器的結(jié)構(gòu)比擬簡單，根本上都是由筒體、封頭、接管、法蘭、支座等零部件組成。壓力的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下根本原那么： 結(jié)構(gòu)不連續(xù)處應(yīng)該平滑過渡。受壓器件在幾何結(jié)構(gòu)突變和不連續(xù)過渡區(qū)域會(huì)產(chǎn)生較高的不連續(xù)應(yīng)力，并可能導(dǎo)致應(yīng)力集中，致使壓力容器的疲勞破壞，因此應(yīng)該防止這種情況的出現(xiàn)。 引起應(yīng)力集中或削弱強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)應(yīng)相互錯(cuò)開，防止高應(yīng)力的疊加。 防止采用剛性過大的焊接結(jié)構(gòu)。剛性大的焊接結(jié)構(gòu)不僅使焊接構(gòu)件因施焊時(shí)的膨脹和收縮受到約束而產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，而且使殼體在操作條件波動(dòng)時(shí)的變形受到約束而產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力。 受熱系統(tǒng)及部件的脹縮不要受限制。受熱部件的熱膨脹如果受到外部或自身的限制，在部件內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生

5、熱效應(yīng)。 壓力容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)包括容器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)符合以下技術(shù)要求： 各受壓部件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，并裝有可靠的平安保護(hù)設(shè)施，防止超壓。 受壓元件、部件結(jié)構(gòu)的形式、開孔和焊縫的布置應(yīng)盡量防止或減小復(fù)合應(yīng)力和集中應(yīng)力。 承重結(jié)構(gòu)在承受設(shè)計(jì)荷載時(shí)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性以及防腐蝕性。 容器的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)便于安裝、檢修和清洗。 用常規(guī)的方法進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，總是把各種有關(guān)參數(shù)，如材料的強(qiáng)度指標(biāo)，零部件的尺寸，所造成的荷載看成是確定量，忽略了由于各種條件的變化而使這些參數(shù)發(fā)生變化的隨機(jī)因素，因而所設(shè)計(jì)的壓力容器及零部件結(jié)構(gòu)尺寸就不能準(zhǔn)確適應(yīng)實(shí)際工作的要求。此外，由于對(duì)設(shè)計(jì)參

6、數(shù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律缺乏了解，在確定材料系數(shù)時(shí)，為了“保險(xiǎn)起見，總是取值偏大，使所設(shè)計(jì)的壓力容器及零部件的結(jié)構(gòu)尺寸偏大，引起不必要的浪費(fèi)。運(yùn)用可靠性設(shè)計(jì)，是在設(shè)計(jì)中，考慮到各種隨機(jī)因素的影響，將全部或局部設(shè)計(jì)參數(shù)作為隨即變量處理，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并建立統(tǒng)計(jì)模型，運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算，能夠全面的描述設(shè)計(jì)對(duì)象。所得的結(jié)果更符合實(shí)際情況。壓力容器的可靠性設(shè)計(jì)可以分為兩個(gè)方面進(jìn)行：第一，根據(jù)事先給定的可靠度要求，計(jì)算壓力容器及零部件的有關(guān)尺寸或應(yīng)力；第二，根據(jù)已有的容器或零部件校核其可靠性。 2.壓力容器的制造管理 為了確保壓力容器的平安使用，制造過程應(yīng)嚴(yán)格控制制造工藝質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量。如焊工考核、材料可焊性鑒

7、定、焊接工藝評(píng)定、材料標(biāo)記及標(biāo)記移植材料、復(fù)驗(yàn)、零部件冷熱加工成型、焊接試板、筒節(jié)施焊、焊縫外觀及無損檢測、焊接返修、容器組裝、容器整體或局部熱處理、強(qiáng)度試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)、包裝等工作質(zhì)量及產(chǎn)品質(zhì)量控制等。 3.壓力容器的平安運(yùn)行 壓力容器的平安運(yùn)行管理的目的是為了到達(dá)正常，滿負(fù)荷開車，生產(chǎn)合格產(chǎn)品，是壓力容器的工藝參數(shù)、生產(chǎn)負(fù)荷、操作周期、檢修、平安等方面具有良好的技術(shù)性能，促使壓力容器處于最正確工作狀態(tài)。壓力容器的運(yùn)行首先要求其平安可靠，合理使用和嚴(yán)格管理是提高壓力容器的平安可靠性，保證其平安運(yùn)行的重要條件。 壓力容器的平安使用包括正確的操作，維護(hù)保養(yǎng)和定期檢修等方面。在具體的操作過程中，應(yīng)

8、做到以下幾點(diǎn)： 平穩(wěn)操作：在操作過程中盡量保持壓力容器的操作條件相對(duì)穩(wěn)定。 防止過載：防止壓力容器過載主要是防止超壓。 發(fā)現(xiàn)故障，立即停車：壓力容器在運(yùn)行過程中如果發(fā)生故障，嚴(yán)重威脅設(shè)備及人身平安時(shí)，操作人員應(yīng)該馬上采取緊急措施，停止容器運(yùn)行，并報(bào)告上級(jí)主管部門。 制定合理的平安操作規(guī)程：為保證壓力容器的平安運(yùn)行，切實(shí)防止盲目或誤操作引起事故，容器使用單位應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝需求和容器的技術(shù)性能制定各種容器的平安操作規(guī)程，并對(duì)操作人員進(jìn)行教育培訓(xùn)。 嚴(yán)格實(shí)行崗位責(zé)任制。 4.壓力容器的定期檢驗(yàn) 壓力容器在運(yùn)行和使用過程中，要受到反復(fù)升壓、卸壓等疲勞荷載的影響，又經(jīng)常受到外部環(huán)境的影響，還要受到有腐蝕性介質(zhì)的腐蝕，或在高溫深冷等工藝條件下工作，其力學(xué)性能會(huì)隨之發(fā)生變化，容器制造過程中的小缺陷也會(huì)隨之?dāng)U展增大，對(duì)壓力容器進(jìn)行定期的全面地技術(shù)檢驗(yàn)，是及早發(fā)現(xiàn)容器存在的缺陷，消除隱患，從而保證壓力容器平安運(yùn)行，防止發(fā)生事故的一項(xiàng)行之有效的措施。 壓力容器的定期檢驗(yàn)的主要檢驗(yàn)工程應(yīng)包括：材質(zhì)檢驗(yàn)、結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)、缺陷檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的方法主要有：宏觀檢查、測厚檢查、壁溫檢查、腐蝕介質(zhì)含量測定、外表探傷、射線探傷、超聲波探傷、硬度測定、金相檢驗(yàn)、應(yīng)力測定、聲發(fā)射檢測、耐壓試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)、強(qiáng)度校核、化學(xué)分析、光譜分析。 壓力容器經(jīng)過定期檢驗(yàn)以后，應(yīng)根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)其