壓力容器安全技術簡述

壓力容器平安技術簡述2021-5-20.定義&分類設計制造破壞形式平安附件維護保養(yǎng)事故調(diào)查目錄.壓力容器定義：容器器壁兩邊存在著一定壓力差的所有密閉容器，均可稱作壓力容器；目前完全納入?壓力容器平安技術監(jiān)察規(guī)程?適用范圍的壓力容器應同時具備以下三個條件；高工作壓力Pw≥0.1MPa〔不含液體靜壓〕；內(nèi)直徑〔非圓形截面指其最大尺寸〕不小于0.15m,且容積V≥0.025m3；盛裝介質為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于或等于標準沸點的液體。定義&分類.界定：壓力載荷：壓力容器器壁兩邊〔內(nèi)、外〕所存在的壓力差稱作壓力載荷，由于壓力容器器壁承受壓力載荷，所以壓力容器也稱作受壓容器。壓力容器所承受的這種壓力載荷等于人為的將能量進行提升、積蓄，使壓力容器具備了能量隨時釋放的可能性和危險性，也就是會泄露的爆炸。工作介質：指容器所盛裝的，或在容器中參與反響的物質。工作壓力：指容其在正常使用過程中，所承受的最高載荷。一般來說工作壓力越高，或者容器的容積越大那么容器爆炸時氣體膨脹所釋放的能量越大，事故的危害性越嚴重。應用：壓力容器的主要作用是儲存、運輸有壓力的氣體或液化氣體，或者是為這些流體的傳熱、傳質反響提供一個密閉的空間。定義&分類.壓縮空氣是一種實用的較為普遍的動力能源，被廣泛用于機械制造、交通運輸、建筑、裝修、采礦、化工、冶金及國防工業(yè)等各個領域部門。壓縮空氣的主要來源是空氣壓縮機，壓縮機的附屬設別主要有：氣體冷卻器、油水別離器、儲氣罐、枯燥過濾裝等都是壓力容器。定義&分類.分類依據(jù)承壓方式：內(nèi)壓容器、外壓容器；幾何形狀：球形容器、圓筒形容器和其他特殊形狀容器；制造方法：焊接容器、鍛造容器、鉚接容器、鑄造容器；材料：有色金屬容器和非金屬容器；安放形式：立式容器、臥室容器等；壁厚：薄壁容器Ｄo／ＤＩ＜1.2和厚壁容器溫度：高溫容器、常溫容器和低溫容器；定義&分類.壓力容器的使用特點和平安管理方面考慮，壓力容器一般分為固定式和移動式兩大類固定式壓力容器是指除了用于運輸儲存氣體的盛裝容器以外的所有容器。特點：固定的安裝和使用地點；工藝條件和適用操作人員也比較固定，容器一般不是單獨裝設，而是用管道與其他設備相連接。固定式壓力容器按壓力分類：定義&分類.定義&分類超高壓.定義&分類..就單臺壓力容器的設計而言，主要包括兩局部內(nèi)容：工藝設計：根據(jù)要進行設計的壓力容器的原始數(shù)據(jù)和工藝要求，確定容器的主要尺寸，如形狀、容積、直徑、高度等。機械設計：根據(jù)工藝設計的結果，分析壓力容器的使用要求和操作條件。對容器進行受力分析，結合選擇材料，確定合理的結構形式，制定制造工藝和質量要求。按容器可能發(fā)生的實效破壞新式，通過強度計算決定出最正確結構尺寸，使容器各部位均能滿足所需的強度、剛度或不致引起斷裂等要求。代表性：ＧＢ１５０—１９９８?鋼制壓力容器?、?壓力容器平安技術監(jiān)察規(guī)程?和?特種設備事故報告和調(diào)查處理規(guī)定?等；考慮材料的物理性能、力學性能、耐腐蝕性能、制造工藝性能、價格和來源。壓力容器設計、制造、安裝、驗收、使用、修理、改造、報廢等都需要相關部門的批準或注冊，才能進行壓力容器的地各項工作。設計制造.相關概念應力：物體在外力作用下，單位截面上產(chǎn)生的內(nèi)力；應力集中：物體在形狀發(fā)生突變時局部應力急劇升高的現(xiàn)象；強度：金屬材料在外力作用下對變形和斷裂的抗力。塑性：金屬材料在斷裂前發(fā)生塑性變形的能力；〔斷面收縮率、伸長率〕韌性：金屬材料抵抗沖擊負荷的能力。硬度：衡量材料軟硬程度的一個性能指標。反映材料的彈性、塑性、強度和韌性等的一種綜合性能指標。破壞形式.延性破裂：在內(nèi)部壓力作用下，器壁上產(chǎn)生的應力到達器壁的強度極限，從而發(fā)生斷裂破壞的形式。三個階段：彈性變形階段、彈塑性變形階段和斷裂階段。特征：①器壁上有明顯的伸長變形；環(huán)向應力比軸向應力大一倍，容器直徑增大，容積增大、器壁減薄，而軸向增長較小，產(chǎn)生“腰鼓形〞變形。圓周長的最大增長率和容積變化率可達10﹪～20﹪。②端口呈暗灰色纖維狀；③容器一般不是碎裂。塑性和延性較好。④容器實際爆破壓力接近計算爆破壓力。破壞形式.原因：①過量充裝，應按規(guī)定的充裝系數(shù)進行充裝。②使用中的壓力容器超溫超壓運行。③容器殼體選材不當或容器安裝不符合平安要求。④維護保養(yǎng)不當。壓力容器器壁發(fā)生大面積腐蝕，壁厚減薄。預防：①設計制造壓力容器時，要選用有足夠強度和厚度的材料。②壓力容器應按規(guī)定的工藝參數(shù)運行，平安附件應安裝齊全、正確，并保證靈敏可靠。③使用中加強巡回檢查，嚴格按照工藝參數(shù)進行操作，嚴禁壓力容器超溫、超壓、超負荷運行，防止過量充裝。④加強維護保養(yǎng)工作，采取有效措施防止腐蝕性介質及大氣對壓力容器的腐蝕。破壞形式.脆性破裂：壓力容器使用溫度低于容器材料冷脆轉變溫度形成的斷裂，沒有明顯的塑性變形。機理：①鋼在低溫下其沖擊韌性顯著降低，說明溫度低時鋼對缺口的敏感性增大，這種現(xiàn)象稱為鋼的冷脆性。②低碳鋼在３００℃左右會出現(xiàn)強度升高，塑性降低的區(qū)域，這種現(xiàn)象稱為材料的藍脆性。使用和制造過程中在這個溫度，就會產(chǎn)生藍脆，導致斷裂事故發(fā)生。③某些剛剛長期停留在４００～５００℃溫度范圍內(nèi)以后冷卻至室溫，其沖擊值，明顯下降，這種現(xiàn)象稱為鋼的熱脆性，此時壓力容器經(jīng)受變形應力，也有可能導致脆性斷裂。破壞形式.特征：①容器壁沒有明顯伸長變形。②裂口齊平，斷口呈金屬光澤的結晶狀。③容器常破裂成碎塊。④事故多在溫度較低的情況下發(fā)生。原因：１、溫度因為鋼在低溫下或某一特定溫度范圍內(nèi)其沖擊韌性將急劇下降。２、裂紋性缺陷壓力容器受壓元件一旦產(chǎn)生裂紋，其尖端前緣產(chǎn)生很高的應力峰值，且應力狀態(tài)也發(fā)生變化，變?yōu)槿嗬鞈?。預防：１、提高容器制造質量，特別是焊接質量，防止容器脆性破壞的重要措施。２、容器材料在使用條件下，應由較好的韌性。材料的韌性差是造成脆性破裂的另一主要原因。３、加強壓力容器的維護保養(yǎng)和定期檢驗工作，及時消除檢驗中發(fā)現(xiàn)的裂紋性缺陷，確保容器平安運行。容器使用溫度≤－２０℃時，應按照低溫鋼制容器制材。破壞形式.疲勞破裂：壓力容器器壁在反復壓和卸壓過程中受到交變載荷的長期作用,沒有經(jīng)過岷縣的塑性變形而導致容器斷裂的一種破壞性是,發(fā)生突然,因此具有很大的危險性.壓力容器在運行中的破壞事故有75﹪以上是由疲勞引起的.機理：低壓力高周疲勞,材料循環(huán)周次十萬次以上,外在超過彈性范圍內(nèi)的應力值極限后材料就易發(fā)生斷裂.高應力低周疲勞,材料承受的應力水平較高,交變應力幅度大,但交變周次叫少,100～100000次后,材料易發(fā)生斷裂.特征:1、容器破壞時沒有明顯的塑性變形。產(chǎn)生微裂紋，突然破裂2、疲勞斷裂與脆性破壞的斷口形貌不同，疲勞端口存在兩個明顯的區(qū)域，疲勞裂紋產(chǎn)生擴展區(qū)和最終斷裂區(qū)。3、容器的疲勞破壞一般是疲勞裂紋穿透容器而泄露失效。4、疲勞破裂總是在經(jīng)過屢次的反復加壓和泄漏以后發(fā)生。破壞形式.原因：1、內(nèi)部因素壓力容器存在著局部高應力區(qū)〔如接管、開孔、轉角以及其他幾何形狀不連接處〕，具備了微裂紋向疲勞裂紋開裂的條件。2、外部因素壓力容器存在著反復交變載荷，這種載荷的形式不是對稱循環(huán)型，而是變化幅度大的非對稱循環(huán)載荷，如間歇式操作的容器，器內(nèi)壓力、溫度波動較大。

事故預防：壓力容器的制造質量符合要求，防止先天性缺陷，以減少過高的局部應力。在壓力容器安裝中應注意防止外來載荷源影響，以減少壓力容器本體的交變載荷。運行中要注意操作正確性，盡量減少外壓、卸壓得次數(shù)，操作中要防止溫度壓力波動過大。對無法防止的外來載荷、無法減少開停次數(shù)的壓力容器，制造前應作疲設計，以保證壓力容器不致發(fā)生疲勞破裂。破壞形式.腐蝕破裂：指壓力容器材料在腐蝕性介質作用下，引起容器器壁由厚變薄或材料組織結構改變、力學性能降低，使壓力容器承載能力不夠而發(fā)生的破壞形式。腐蝕類別：1均勻腐蝕2局部腐蝕3晶間腐蝕4斷裂腐蝕5氫損傷原因：1、壓力容器維護保養(yǎng)不當。2、選材不當或未采取有效防腐措施。3、結構不合理，或焊接不符合標準要求。4、介質中雜質的影響。預防：1、根據(jù)介質選用適宜厚度的防腐蝕材料的容器。2、控制易造成腐蝕介質含量，防止在敏感溫度下使用3、選擇有腐蝕隔離措施的容器以防止腐蝕介質對容器殼體產(chǎn)生腐蝕。4、選用結構合理、設計制造質量符合國家標準和要求得容器。5、采取適當?shù)墓に嚧胧┙档透g速度。破壞形式.壓力沖擊破裂：指容器內(nèi)的壓力由于各種原因而急劇升高，使殼體受到高壓力的突然沖擊而造成的破裂爆炸。產(chǎn)生機理：1、可燃氣體與助燃氣體反響爆炸2、聚合釜的爆炸，聚合大都是放熱反響。3、壓力容器內(nèi)反響失控4、液化氣體的“爆沸〞特征：殼體碎裂殼體內(nèi)壁附有化學反響產(chǎn)物和痕跡斷裂時常伴有高溫產(chǎn)生斷口形貌類似脆性斷裂容器釋放的能量較大事故預防1、完善規(guī)程和管理制度2、加強現(xiàn)場的管理和作業(yè)人員培訓破壞形式.蠕變破裂：指壓力容器的壁溫高于某一限度時，即使應力低于屈服跡象，容器材料也會發(fā)生緩慢的塑性變形，長期積累，最終導致壓力容器的破壞特征：1、蠕變破壞往往發(fā)生在容器溫度到達或超過了其材料溶化25﹪～35﹪的時候，一般碳素鋼的蠕變溫度界限為350～400℃，局部低合金鋼的界限大于450℃。2、蠕變破壞是高溫及拉盈利長期作用的結果。原因：1、壓力容器發(fā)生蠕變破壞往往是由于容器長期在某一高溫下運行,即使其盈利低于材料屈服極限,材料也能發(fā)生緩慢塑性變形.2、壓力容器因選材不當結構不合理，造成蠕變破壞。3、容器由于結垢、結碳、結疤等影響傳熱，造成局部過熱。事故預防：1、選擇滿足高溫力學性能要求的合金鋼材料制造壓力容器。2、選用結構合理制造質量符合標準的壓力容器。3、在使用中防止容器局部過熱。經(jīng)常維護保養(yǎng)，消除積垢、結碳、可有效防止容器破壞事故的發(fā)生。破壞形式.壓力容器的平安附件包括平安閥、爆破片、緊急防空閥、液位計、壓力表、單向閥、限流閥、溫度計、噴淋裝置、緊急迫斷裝置、防雷擊裝置等。泄方裝置平安閥爆破片易溶合金塞平安閥：壓力容器平安閥是取等于或略高于容器在正常工作過程中可能產(chǎn)生的最高壓力進行設計的。是一種平安泄放裝置，其目的就是為了容器超壓時，能把壓力介質及時排出。平安閥按照加載機構分為三類：靜重式杠桿式彈簧式壓力容器平安附件.壓力容器平安附件

.平安閥的選用1、形式按平安閥加載機構的形式來選，工作壓力不高，溫度較高的容器大多項選擇用杠桿式，高壓容器大多項選擇用彈簧式。如果容器工作介質有毒、易燃、易爆的氣體或者是制冷劑或其他會污染大氣的氣體，選用封閉式2、壓力范圍不應把工作壓力較低的平安閥強行加在用在較高的容器上，同時也不應把工作壓力較高的平安閥過分安裝在壓力較低的容器上。3、額定泄放量不管選擇何種結構的平安閥，都必須具有足夠的額定泄放量。壓縮氣體泄方量W=2.83×0.001×ρud2平安閥校驗壓力起始壓力回座壓力一般氣體氣體在管內(nèi)流速10-15m/s空氣密度在壓力為0.6MPa時為8.161kg/m3平安閥的裝設1、直接相連，垂直安裝。2、保持暢通、穩(wěn)定可靠。3、防止腐蝕，平安排放。壓力容器平安附件

.爆破片金屬平板型普通正拱型開縫正拱型和反拱型石墨等適用于1、壓力急劇升高，平安閥不能及時開啟和泄放。 2、工作介質為劇毒氣體或昂貴氣體的場合，平安閥一般在正常工作時都有微量泄露。3、工作介質易于結晶、聚合、或帶有黏性，容易堵塞平安閥或使平安閥的閥瓣和閥座粘住。4、氣體排放口徑小于12mm或大于150mm，而要求全量泄放時要求毫無阻礙的場合易溶合金塞壓力容器平安附件

.壓力表按照結構和工作原理，一般可分為液柱式，彈性元件式，活塞式和電量式。彈性元件式最多單彈簧壓力表是將壓力介質通入彈簧彎管內(nèi)，利用彎管的受內(nèi)壓變形，并經(jīng)放大后讀出其壓力值。波紋平膜式壓力表，它的彈性元件是波紋形平面薄膜，當薄膜下側通入壓力介質時，薄膜受壓向上凸起，通過傳動機構，從而讀出壓力數(shù)值，中心最大撓度不能超過1.5～2mm.壓力表的選用1、量程最大量程一般為容器最高工作壓力的1.53倍，最好取兩倍。測量精度低壓容器上裝設的壓力表精度應不低于2.5級，中高壓和超高壓容器應不低于1.5級?！苍试S誤差為表盤刻度極限值的2.5﹪和1.5﹪〕。質量未經(jīng)檢驗合格、無起鉛封和逾期未校驗的壓力表均不準使用表盤直徑表盤直徑不應過小，一般情況下不小于60mm壓力容器平安附件.壓力表的裝設：壓力表的接管應直接與壓力容器的本體相連接，為蒸汽時應用彎管引出冷凝。安裝位置應使人員看清楚。為了便于拆卸，壓力表與容器的連接管中應裝有三通旋塞。盛裝高溫、強腐蝕性介質的容器，應在壓力表和容器的連接管路上裝設充填有液體的隔離緩沖裝置，或選用有抗腐蝕的波紋平膜式壓力表。每只壓力表最好固定在相同的壓力容器上，這樣可根據(jù)容器的最高許用壓力在壓力表刻度盤上劃出警戒紅線。不應劃在玻璃上，以免產(chǎn)生錯覺。壓力表的維護壓力表的表盤玻璃應保持潔凈、明亮、使指針指示的壓力值清晰可見。壓力表的連接管姚定期吹洗，以免堵塞。壓力表必須定期檢驗，每年至少一次。壓力容器平安附件.壓力容器平安附件.壓力容器應按規(guī)定登記前方可使用，對新造的壓力容器，應對其技術資料進行全面的審驗，對符合規(guī)定要求的，準予登記；在用壓力容器，必須在保證技術狀況良好的情況下，才能準予登記。對存在缺陷的不能確保平安使用的，應在去除缺陷后才能登記。使用單位必須對每臺壓力容器進行編號、登記、建立設備檔案。檔案包括合格證，質量證明書，登記卡片修理和檢驗及紀錄等。對中壓以上的反響容器，儲運容器還應由總圖和主要受壓元件圖，強度計算書和運行記錄。使用管理.壓力容器運行中，發(fā)生以下情況，操作人員應當及時向現(xiàn)場平安管理人員和單位負責人報告，同意采取緊急措施停止時方可停止工作壓力，工作溫度或容器器壁溫度超過允許值，雖采取了各種措施仍不能正常地；主要承壓元件放生裂縫、鼓包、變形、泄露且危機平安運行時；容器所在崗位發(fā)生火災或相鄰設備發(fā)生事故直接威脅容器平安運行時； 發(fā)生生產(chǎn)技術規(guī)程中不允許容器繼續(xù)運行的其他情使用管理.運行時禁止行為：嚴禁帶壓擰緊，拆卸螺栓嚴禁帶壓進行焊接等修理工作嚴禁利用容器和管線作電焊的零線、起重裝置的錨點。維護與保養(yǎng)：1、消除壓力容器的跑、冒、滴、漏2、保持完好的防腐層3、保護好保溫層容器局部溫差變化較大