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压力容器安全基础知识


2016 年压力容器安全操作工
基础知识培训教案
湖南省湘维有限公司 盛永武 目录 第 一 章 第 二 章 第 三 章 第 四 章 第 五 章 第 六 章 第 七 章 第 八 章 第 九 章 第 十 章 第十一章 压力容器定义 压力容器术语 压力容器的分类 压力容器结构 压力容器设计 压力容器制造 压力容器的安全附件 压力容器使用管理 压力容器安全使用常识 压

力容器的介质 压力容器制造过程事故

第一章

压力容器的定义

广义的压力容器的定义: 压力容器,是指盛装气体或者液体,承载一定压力的密闭设备。 《特种设备安全监察条例》中压力容器的定义: 压力容器, 是指盛装气体或者液体, 承载一定压力的密闭设备, 其范围规定为最高工作压力大于或者等于 0.1MPa(表压) ,且压力与 容积的乘积大于或者等于 2.5MPa· L 的气体、液化气体和最高工作温 度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器。 注: 《固定容规》监察范围已经完全符合《条例》的规定,但不包含 移动式压力容器。 《条例》中压力容器监察的范围 同时具备以下条件的压力容器:

1.最高工作压力 P≥0.1MPa, 2.压力与容积的乘积值 PV≥2.5MPa·L, 3.介质:气体、液化气体、气体与液体的混合体。 表压:gauge pressure 以大气压为基准的流体指示压力,可用压力计 测得,称为表压, 即:绝对压力-大气压力=表压力。 《特种设备安全监察条例》所规定的压力容器安全监察的范围 各类容规适用范围 《固定容规》适用于同时具备下列条件的压力容器: (1)工作压力大于或者等于 0.1MPa(注 1-2) ; (2)工作压力与容积的乘积大于或者等于 2.5MPa· L (注 1-3); (3)盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于 其标准沸点的液体 (超高压容器应当符合《超高压容器安全技术监察 规程》的规定; 非金属压力容器应当符合《非金属压力容器安全技术监察规程》的规 定; 简单压力容器应当符合《简单压力容器安全技术监察规程》的规定。 液化石油气储罐 举例:气体缓冲罐 压力供水罐(气体+液体) 低温绝热储罐

第二章

压力容器术语

1、压力(物体单位面积上所承受的力) (1)工作压力 Pw:在正常工作情况下,容器顶部可能达到的最高压 力。 (2)设计压力 P:指设定的容器顶部的最高压力,与相应的设计温 度一起作为设计载荷条件,其值不低于工作压力。 (3) 计算压力 PC: 指在相应设计温度下, 用以确定元件厚度的压力, 其中包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于 5%设计压力 时,可忽略不计。 (4)试验压力 PT:在压力试验时,容器顶部的压力。 (5)最大允许工作压力[Pw]:指在设计温度下,容器顶部所允许承受 的最大表压力。该压力是根据容器壳体的有效厚度计算所得,且取最 小值。 最大允许工作压力可作为确定保护容器的安全泄放装置动作 压力(安全阀开启压力或爆破片设计爆破压力)的依据。 (6)安全阀的开启压力 PZ:安全阀阀瓣开始离开阀座,介质呈连续 排出状态时,在安全阀进口测得的压力。 (7)爆破片的标定爆破压力 Pb:爆破片铭牌上标明的爆破压力。 2、温度 (1)温度 金属温度:容器元件沿截面厚度的温度平均值。 工作温度:容器在正常工作情况下介质温度。 (2)最高、最低工作温度:容器在正常工作情况下可能出现介质最

高、最低温度。 (3)设计温度:压力容器在正常工作情况,设定的元件的金属温度 (沿元件金属截面的温度平均值) 。设计温度与设计压力一起作为压 力容器的设计载荷条件。 (4)试验温度:系指压力试验时容器壳体的金属温度。 设计常温储存压力容器时,应当充分考虑在正常工作状态下大气 环境温度条件对容器壳体金属温度的影响, 其最低设计金属温度不得 高于历年来月平均最低气温 (是指当月各天的最低气温值相加后除以 当月的天数)的最低值。 3、厚度 (1)计算厚度 δ:容器受压元件为满足强度及稳定性要求,按相应 公式计算得到的不包括厚度附加量的厚度。 (2)设计厚度 δd:计算厚度与腐蚀裕量之和。 (3)名义厚度 δn(即图样标注厚度) :设计厚度加上钢材厚度负偏差 后,向上圆整至钢材(钢板或钢管)标准规格的厚度。 (4)有效厚度 δe:名义厚度减去厚度附加量(腐蚀裕量与钢材厚度 负偏差之和) 。 (5)最小实测厚度:实际测量的容器壳体厚度的最小值。 (6)厚度附加量:设计容器受压元件时所必须考虑的附加厚度,包 括钢板(或钢管)厚度负偏差 C1 及腐蚀裕量 C2。<制造减薄量 C3> 注意:容器壳体加工成型后不包括腐蚀裕量的最小厚度 δmin: 对碳素钢、低合金钢,不小于 3mm

对高合金钢,不小于 2mm 常见压力容器介质 压缩气体:空气、氮气、氧气、氩气、氢气、一氧化碳、甲烷等 液化气体:液化石油气、丙烷、丁烷、丙烯、液氨、液氯、二氧化碳 等 超低温液化气体:液氧、液氮、液氩、液化天然气等。 超过标准沸点的液体:高温水等。 介质对容器带来的危害 1、压力:爆炸、开裂、泄漏、失稳等 2、温度:高温强度下降、蠕变,低温脆断等。 3、腐蚀:壁厚减薄、材质劣化等。 4、冲击:增加冲击载荷。 5、磨损:壁厚减薄。 6、振动:附加应力,疲劳。 常见介质爆炸当量对比 相关参数对容器安全的影响 超压会导致承载容器发生开裂或者爆炸而失效, 负压会导致大容积薄 壁容器失稳(瘪了) 。 高温会导致材料强度下降, 失去承载能力; 低温会使材料失去延性 (塑 性) ,产生无预变的破坏。 壁厚不足或者减少会使容器承载能力下降可能导致失效。 过厚导致浪 费。

第三章 分类的目的

压力容器的分类

划分类别、品种目的; 便于分级进行安全技术管理和监察,实施有目的性的分类监管 按不同类别对压力容器材料选用、设计、制造、使用管理分别提出不 同要求;便于上报、统计。 压力等级划分 压力容器的设计压力(p)划分为低压、中压、高压和超高压四个压 力等级: (1)低压(代号 L),0.1MPa≤p<1.6MPa; (2)中压(代号 M),1.6MPa≤p<10.0MPa; (3)高压(代号 H),10.0MPa≤p<100.0MPa; (4)超高压(代号 U),p≥100.0MPa。 压力容器品种划分 压力容器按照在生产工艺过程中的作用原理,划分为反应压力容器、 换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。具体划分如下: (1)反应压力容器(代号 R) ,主要是用于完成介质的物理、化学 反应的压力容器,例如各种反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换 炉、煤气发生炉等; (2)换热压力容器(代号 E) ,主要是用于完成介质的热量交换的 压力容器,例如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等; (3)分离压力容器(代号 S) ,主要是用于完成介质的流体压力平

衡缓冲和气体净化分离的压力容器,例如各种分离器、过滤器、集油 器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等; (4)储存压力容器(代号 C,其中球罐代号 B) ,主要是用于储存、 盛装气体、 液体、 液化气体等介质的压力容器, 例如各种型式的储罐、 缓冲罐、消毒锅、印染机、烘缸、蒸锅等。 在一种压力容器中,如同时具备两个以上的工艺作用原理时,应 当按照工艺过程中的主要作用来划分品种。 板翅式换热器 板式换热器 硫化罐 丙烯球罐 低温绝热容器 过滤分离器 加氢反应器 介质分组 压力容器的介质分为以下两组,包括气体、液化气体以及最高工作温 度高于或者等于标准沸点的液体: (1)第一组介质,毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质,易 爆介质,液化气体。 (2)第二组介质,除第一组以外的介质。 常见气体属性表 固定容规中压力容器类别划分

第一组介质 第二组介质 第一组介质 第二组介质分类 容器分类举例 设计压力 1.8MPa,介质为液化石油气,容积分别为 25 立方米、30 立方米,应当各自划成几类容器? 答:1、PV=1.8X25000=45000MPa*L 查表 1,因 P>1.6,PV<50000,在 II 类区内,定为 II 类。 2、PV=1.8X30000=54000MPa*L 查表 1、因 P>1.6,PV>50000,在 III 类区内,定为 III 类。 分界点:27.78 立方米。老容规:5.56 立方米。 液氨的分界点:25 立方米。老容规:5.0 立方米

第四章

压力容器结构 压力容器一般是由筒体(又称壳体) 、封头(又称端盖) 、法

兰、接管、人孔、支座、密封元件、安全附件等组成。它们统称为过 程设备零部件,这些零部件大都有标准。其典型过程设备有换热器、 反应器、塔式容器、储存容器等。 压力容器的结构形状主要有圆筒形、球形、和组合形。圆筒 形容器是由圆柱形筒体和各种成型封头(半球形、椭圆形、碟形、锥

形)所组成。球形容器由数块球瓣板拼焊成。承压能力很好,但由于 安置内件不便和制造稍难,故一般用作贮罐。压力容器的筒体、封头 (端盖) 、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨胀节、开孔补强圈、设 备法兰;球罐的球壳板;换热器的管板和换热管;M36 以上的主螺栓 及公称直径大于 250mm 的接管和管法兰均作为主要受压元件。 压力容器结构——典型结构 压力容器结构——典型结构 压力容器结构——典型结构 丙烯球罐 压力容器结构——典型结构 压力容器结构——典型结构 压力容器结构——典型结构 压力容器结构——零部件 1. 筒体 圆柱形筒体是压力容器主要形式,制造容易、安装内件方 便、而且承压能力较好,因此应用最广。圆筒形容器又可以分为立式 容器和卧式容器。 由于容器的筒体不但存在与容器封头、法兰相配的问题,而且卧 式容器的支座标准也是按照容器的公称直径系列制定的, 所以不但管 子有公称直径,筒体也制定了公称直径系列。 对于用钢板卷焊的筒体,用筒体的内径作为它的公称直径,其 系列尺寸有 300、 400、 500、 600…等, 如果筒体是用无缝钢管制作的,

用钢管的外径作为筒体的公称直径。 压力容器结构——零部件 2. 封头 (1)球形封头——壁厚最薄,用材比较节省。但封头深度大、制造 比较困难。 (2)椭圆形封头——椭圆形封头纵剖面的曲线部分是半个椭圆形, 直边段高度为 h,因此椭圆形封头是由半个椭球和一个高度为 h 的圆 筒形筒节构成。椭圆壳体周边的周向应力为压应力,应保证不失稳。 (3)碟形封头——碟形封头是由三部分组成。第一部分是以半径为 Ri 的球面部分,第二部分是以半径为 Di/2 的圆筒形部分,第三部分是 连接这两部分的过渡区,其曲率半径为 r,Ri 与 r 均以内表面为基准。 不连续过渡导致边缘应力。 压力容器结构——零部件 (4)球冠形封头——球冠形封头可用作端封头,也可以用作容器中 两独立受压室的中间封头,由于封头为一球面且无过渡区,在连接边 缘有较大边缘应力, 要求封头与筒体联接处的 T 形接头采用全焊透结 构。 (5)锥形封头——锥形封头有无折边锥形封头和折边锥形封头。 (6)平盖——弯曲应力较大,在等厚度、同直径条件下,平板内产 生的最大弯曲应力是圆筒壁薄膜应力的 20~30 倍。但结构简单,制 造方便。 压力容器结构——零部件

3. 支座 支座是用来支承容器重量和用来固定容器的位置。支座一般分为 立式容器支座、卧式容器支座。 立式容器支座分为耳式支座、 支承式支座、 腿式支座和裙式支座。 卧式容器多使用鞍式支座。 4. 法兰 法兰连接主要优点是密封可靠和足够的强度。 缺点是不能快速拆 卸、制造 成本较高。 法兰分类主要有以下方法: (1)按其被连接的部件分为压力容器法兰和管法兰。 (2)按法兰接触面的宽窄可分为窄面法兰和宽面法兰。 (3)按整体性程度分为整体法兰、松式法兰和任意式法兰。 5. 人孔与手孔 压力容器结构——开孔与补强 1 为何要进行开孔补强 通常所用的压力容器,由于各种工艺和结构的要求,需要在容 器上开孔和安装接管,由于开孔去掉了部分承压金属,不但会削弱容 器的器壁的强度, 而且还会因结构连续性受到破坏在开孔附近造成较 高的局部应力集中。这个局部应力峰值很高,达到基本薄膜应力的 3 倍,甚至 5-6 倍。再加上开孔接管处有时还会受到各种外载荷、温度 等影响,并且由于材质不同,制造上的一些缺陷、检验上的不便等原 因的综合作用,很多失效就会在开孔边缘处发生。主要表现不疲劳破

坏和脆性裂纹,所以必须进行开孔补强设计。 2 压力容器为何有时可允许不另行补强 压力容器允许可不另行补强是鉴于以下因素: 容器在设计制造中,由于用户要求,材料代用等原因,壳体厚度 往往超过实际强度的需要。厚度的增加使最大应力有所降低,实际上 容器已被整体补强了。例如:在选材时受钢板规格的限制,使壁厚有 所增加;或在计算时因焊接系数壁厚增加,而实际开孔不在焊缝上; 还有在设计时采用封头与筒体等厚或大一点, 实际上封头已被补强了。 在多数情况下,接管的壁厚多与实际需要,多余的金属起到了补强的 作用。 3 开孔补强结构

所谓开孔补强设计, 就是指采取适当增加壳体或接管壁厚的方法以降 低应力集中系数。其所涉及的有补强形式、开孔处内、外圆角的大小 以及补强金属量等。 (1) 加强圈是最常见的补强结构, 贴焊在壳体与接管连接处, 如图 a、 b、c。该补强结构简单,制造方便,但加强圈与金属间存在一层静止 的气隙,传热效果差。当两者存在温差时热膨胀差也较大,因而在局 部区域内产生较大的热应力。另外,加强圈较难与壳体形成整体,因 而抗疲劳性能较差。这种补强结构一般用于静压、常温及中、低压容 器。 (2) 接管补强, 即在壳壁与接管之间焊上一段厚壁加强管, 如图 d、 e、 f。它的特点是能使所有用来补强的金属材料都直接处在最大应力区

域内,因而能有效地降低开孔周围的应力集中程度。低合金高强度钢 制的压力容器与一般低碳钢相比有较高的缺口敏感性, 采用接管补强 为好。 (3) 整锻件补强结构如图 g、h、I,此结构的优点是补强金属集中于开 孔应力最大的部位,补强后的应力集中系数小。由于焊接接头为对接 焊,且焊接接头及热影响区可以远离最大应力点位置,所以抗疲劳性 能好。但这种结构需要锻件,且机械加工量大,所以一般只用于要求 严格的设备。

第五章

压力容器设计

1. 常用设计规范及适用的压力范围 GB150-1998《钢制压力容器》 设计压力 P:0.1~35 MPa ; 真空度:≥0.02 MPa JB4732-95《钢制压力容器-分析设计标准》 设计压力 P:0.1~100 MPa; 真空度:≥0.02 MPa GB151-1999《管壳式换热器》 设计压力 P:0.1~35 MPa ;真空度:≥0.02 MPa GB12337-1998《钢制球形储罐》 设计压力:P≤4MPa;公称容积:V≥50M3 压力容器设计 2. 设计时应考虑的载荷

GB150-1998《钢制压力容器》 : (1)内压、外压或最大压差; (2)液体静压力(≥5%P); (3)容器的自重(内件和填料) ,以及正常工作条件下或压力试验状 态下内装物料 的重力载荷; (4)附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷; (5)风载荷、地震力、雪载荷; (6)支座、座底圈、支耳及其他形式支撑件的反作用力; (7)连接管道和其他部件的作用力; (8)温度梯度或热膨胀量不同引起的作用力; (9)包括压力急剧波动的冲击载荷; (10)冲击反力,如流体冲击引起的反力等; (11)运输或吊装时的作用力。 3.失效准则:容器从承载到载荷的不断加大最后破坏经历弹性变形、 塑 性变形、爆破,因此容器强度失效准则有三种观点: (1)弹性失效——常规设计(GB150 等) 弹性失效准则认为壳体内壁产生屈服即达到材料屈服限时该 壳体即失效,将应力限制在弹性范围,按照强度理论把筒体限制在弹 性变形阶段。认为圆筒内壁面出现屈服时即为承载的最大极限。 (2)塑性失效——分析设计(JB4732) 塑性失效准则将容器的应力限制在塑性范围,认为圆筒内壁 面出现屈服而外层金属仍处于弹性状态时, 并不会导致容器发生破坏,

只有当容器内外壁面全屈服时才为承载的最大极限。 (3)爆破失效——高压、超高压设计 爆破失效准则认为容器由韧性钢材制成,有明显的应变硬化 现象,即便是容器整体屈服后仍有一定承载潜力,只有达到爆破时才 是容器承载的最大极限。 用途:设计的理论基础,指标限制,什么时候算失效,不能用。 4.弹性实效准则下的四个强度理论: 第一强度理论(最大主应力理论)——常规设计(GB150 等) 这个理论也叫做“最大正应力理论”,该理论假定材料的破坏只取决于 绝对值最大的正应力,就是说,材料不论在什么复杂的应力状态下, 只要三个主应力中有一个达到轴向拉伸或压缩中破坏应力的数值时, 材料就要发生破坏。 第二强度理论(最大变形理论) 这个理论也称为“最大线应变理论”,它认为材料的破坏取决于最大线 应变,即最大相对伸长或缩短。 第三强度理论(最大剪应力理论)——分析设计(JB4732) 此即“最大剪应力理论”。该理论认为,无论材料在什么应力状态下, 只要最大剪应力达到在轴向拉伸中破坏时的数值,材料就发生破坏。 第四强度理论(剪切变形能理论) 该理论也称作“形状改变比能理论”认为材料的破坏取决于变形比能, 把材料的破坏归结为应力与变形的综合。 用途:将复杂应力状态进行等效简化,以便建立强度条件关系式。

金属材料的强度 1、室温下的抗拉强度 Rm ,屈服强度; 2、设计温度下的屈服强度 RteL; 3、设计温度下持久强度极限平均值 RtD; 4、设计温度下蠕变极限平均值(每 1000 小时蠕变率为 0.01%的)Rtn HYW-600KN 微机控制电液伺服万能试验机 在外力作用下,材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。测定钢材强度 的主要方法是拉伸试验,钢材受拉时,在产生应力的同时,相应地产 生应变。应力和应变的关系反映出钢材地主要力学特征。从图 2-3 低 碳钢的应力-应变关系中可看出,低碳钢从受拉到拉断,经历了四个 阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。 拉伸试样 压力容器设计 许用应力的获得 许用应力=材料某种强度÷对应安全系数 取最小数值为许用应力。 一般可以在相应设计标准中查到。 7.应力分析设计的一般概念 7.1 常规设计的局限性(GB150、151、12337 等) 压力容器的常规设计经过了长期的实践考验,简便可靠, 目前仍为各国压力容器设计规范所采用。然而,常规设计也有其局限 性,主要表现在以下几方面。

? 载荷限制:常规设计将容器承受的“最大载荷”按一次施加的 静载荷处理,不涉及容器的疲劳寿命问题,不考虑热压力。 ? 计算不准确,难以发现危险点,也不经济:常规设计以材料力 学及板壳薄膜简化模型的简化计算公式为基础,确定筒体中平 均应力的大小,只要此值限制在以弹性失效设计准则所确定的 许用应力范围之内,则认为筒体是安全的。而对容器上结构不 连续区域和一些部件,只能通过经验公式或经验系数计算,同 时限制结构尺寸、形状、工作条件来保证安全。显然,这种方 法是粗略的,具有局限性。 ? 结构限制:常规设计规范中规定了具体的容器结构形式,但规 范中未作规定或限制应用的一些结构和载荷形式就无法采用, 因此,常规设计不利于新型设备和结构的开发和使用。 7.3 应力分类的基本知识 ? 按各类应力对容器安全的不同影响,将其分为一次应力、二次应 力与峰值应力. 仿真研究

第六章

压力容器制造

1. 《锅炉压力容器制造监督管理 办法》 2. 《锅炉压力容器制造许可条件》 3. 《锅 炉 压 力 容 器 产 品 安 全 性 能 监 督 检 验 规

则》 4. GB150,GB151,JB/T4732,GB713-2008.

压力容器制造质量控制环节 锅 炉 压 力 容 器 制 造 许 可 条 件: 压 力 容 器 制 造 企 业 具 有 与 所 制 造 压 力 容 器 产 品 相 适 应 的 , 具 备 相关 专 业 知 识 和 一 定 资 历 的 下 列 质 量 控 制 系 统 ( 以 下 简 称 : 质 控 系 统 ) 责任 人 员 : ( 一 ) 设 计 、 工 艺 质 控 系 统 责 任 人 员 。 ( 二 ) 材 料 质 控 系 统 责 任 人 员 。 ( 三 ) 焊 接 质 控 系 统 责 任 人 员 。 ( 四 ) 理 化 质 控 系 统 责 任 人 员 。 ( 五 ) 热 处 理 质 控 系 统 责 任 人 员 。 ( 六 ) 无 损 检 测 质 控 系 统 责 任 人 员 。 ( 七 ) 压 力 试 验 质 控 系 统 责 任 人 员 。 ( 八 ) 最 终 检 验 质 控 系 统 责 任 人 员 。 制造程序 1、设计及设计审查 2、工艺编制 3、材料及零部件入厂检查,材料复验。 4、下料及钢板材料标记移植。

5、卷板、焊接,无损检测,成型。 6、热处理,压力试验,最终检验。 生产过程要接受检验机构的产品安全性能监督检验。 焊接试板 4.3.1 需要制备产品焊接试件的条件 (1)碳钢、低合金钢制低温压力容器; (2)材料标准抗拉强度下限值大于或者等于 540MPa 的低合金钢制 压力容器; (3)需经过热处理改善或者恢复材料力学性能的钢制压力容器; (4)设计图样注明盛装毒性为极度或者高度危害介质的压力容器; (5)设计图样和本规程引用标准要求制备产品焊接试件的压力容器。 1. 产品焊接试板 1.5 不合格处理 ? 允许重新取样复验 ? 允许重新热处理 ? 如仍不合格且无试板,则代表的产品焊缝为不合格 1.6 应注意的问题 ? 试板焊缝应探伤,但无合格级别且不需返修,目的在于避开缺 陷处取样,防止缺陷造成试验结果不合格。 ? 环缝不做,需要时做鉴证环。 2. 焊后(消除应力)热处理 2.1 目的

消除过大焊接应力 2.2 焊接应力产生的原因、特点及危害 ? 焊接应力因焊接过程中变形协调产生 ? 焊接应力的特点:量值高,可能≥屈服极限;一直存在; ? 属二次应力有“自限性”;测量困难(x 光衍射、小孔) 。 ? 对容器的主要危害为应力腐蚀。 2. 焊后(消除应力)热处理 2.3 需进行焊后热处理的条件 ? 通用条件---依据材质、厚度、预热温度的不同组合判定; ? 必需条件---图样注明应力腐蚀、盛装极度、高度危害介质; ? 免做条件---奥氏体不锈钢; ? 关注应力腐蚀的复杂性(介质、温度、酸碱度、材质、 残余应力等) 2. 焊后(消除应力)热处理 2.4 焊后热处理 整体进炉、分段进炉、局部、现场热处理 2.5 热处理工艺要求 进、出炉炉温;升、降温速度;保温时温差;炉内气氛。目 的在于热透;避免过大温差应力造成的损害. 3. 耐压试验与气密性试验 3.1 耐压试验的目的 ? 内压—竣工后出厂前全面考核(验证)强度;检漏

3.2 液压试验 ? 试验压力的确定--试验压力计算公式中的系数与安全系数有关, 试验前的应力校核是基于弹性失效准则。 3. 耐压试验与气密性试验 3.3 气压试验 ? 气压试验的危险性远高于液压,气体会高速恢复被压缩的体积 形成冲击波; ? 允许气压试验的条件:因承重等原因无法液压;液体无法吹干 排净生产中不允许残留液体。 3. 耐压试验与气密性试验 3.4 气密试验 ? 目的---检漏 ? 条件---极度高度危害介质;生产工艺过程中不允许泄漏; ? 试验介质---空气、氨、惰性气体等,气压试验后是否再做气密 与介质有关 ? 试验合格指标与检漏方法 4. 压力容器的改造与维修 4.1 应充分关注改造与维修的难度和质量 在使用现场对在役容器进行维修、改造,尤其是动火(焊接)维 修、改造在技术上是件十分困难的事,主要难点在于: ? 缺陷的去除、坡口加工、开孔等由于位置、工具等原因,难度 大于制造厂;

? 焊接修复由于位置、施焊环境、预热条件、拘束度等原因,难 度大于制造厂。 ? 在役产品的材料可能早被淘汰,在长期使用过程中因老化、腐 蚀等原因可能造成材料性能质量的改变,均会加大维修、改造 的难度。 4. 压力容器的改造与维修 4.2 对提高维修改造的建议措施 ? 提高对维修改造单位、人员的市场准入标准。 ? 焊补前一定要严格进行无损检测确保缺陷除净,并应进行必要 的焊接工艺评定。 ? 对 Cr-Mo 低合金钢及高强钢的维修改造应慎之又慎,最好由原 制造厂或其他经验丰富的单位实施。 ? 是否值得维修改造要充分考虑容器的使用年限与价值。 5. 管子与管板的胀接 5.1 胀接的分类 ? 贴胀。贴胀在管板孔内表面可不开槽。贴胀一定要与强度焊联 合使用,其目的在于减少管子与管板间的间隙,防止震动。 ? 强度胀。强度胀管板孔内表面应开矩形槽,并应达到全厚度胀 接。强度胀可单独使用,亦可与密封焊联合使用,对重要场合 亦可与强度焊联合使用。 5. 管子与管板的胀接 5.2 胀接方法

一般分为柔性胀(如液压胀、橡胶胀、液袋式液胀等)和机 械胀。 5.3 胀接质量控制要求 ? 严格检查管端与管板孔内表面的尺寸精度、清洁度、硬度、粗 糙度,尤其不应有纵向或螺旋状刻痕。 ? 胀接前应计算胀接压力并进行试胀,测试胀接接头的拉脱力。 ? 胀后应进行耐压试验,检查胀口严密性。 6.锻钢、铸铁、不锈钢及有色金属制压力容器 6.1 锻钢容器 ? 主要有(整体)锻造容器(主要用于超高压) 、锻焊容器(主要 用于大型重要产品)以及其他容器所用的锻件(如平盖、平底 封头、筒体端部等) 。 ? 关键是锻件质量,基本要求为 JB4726—4728. ? 锻焊容器环缝焊接缺乏经验时,应于施焊前做鉴证环. 压力容器制造 6.锻钢、铸铁、不锈钢及有色金属制压力容器 6.2 铸铁容器 ? 因其质量只能用于小型、非重要场合。 ? 表面缺陷只能用加装螺塞方法修补,但对塞头深度与直径有限 制。 ? 首次试制产品应进行爆破试验。 6.锻钢、铸铁、不锈钢及有色金属制压力容器

6.3 不锈钢及有色金属制容器 ? 有色金属制容器包括铝、钛、镍、锆及其合金。 ? 材料堆放、制造、吊装、运输全过程中应保持清洁,避免与钢 等金属直接接触,防有害离子污染。 ? 下料切割、坡口加工宜采用机械法,热切割多用离子切割,加 工边缘应打磨去除污染区。 ? 焊接是质量关键,包括坡口表面及附近的清洁要求,焊接方法 多采用气体保护焊、等离子焊等。

第七章

压力容器的安全附件

? 安全附件 ? 压力容器由于使用特点及其内部介质的化学、 工艺特 性、需要装设一些安全装置和测试、控制仪表来监控,以保证 压力容器的使用安全和生产工艺过程的正常进行。压力容器用 的安全附件,如安全阀、爆破片、压力表、液面计和测温仪表 等, 应符合 《压力容器安全技术监察规程》 和相应标准的规定。 每个容器操作人员必须熟悉并正确使用这些安全装置。 ? 安全装置的分类 ? 压力容器的安全装置按其功能大致可分为三类:

? (1)显示装置:用以显示介质的实际状况,如各类温度计、液 面计、压力表等。 ? (2)控制或显示控制装置:能依照设定的工艺参数自行调节,

保证该工艺参数稳定在一定范围的装置,如减压阀、调节阀、 电接点压力表、自动液面计等。 ? 安全装置的分类 ? (3) 安全泄压装置: 当容器或系统内介质的压力超过所定压力 时,该装置自动泄放部分或全部气体,以防止压力增高而造成 破坏,如安全阀、爆破片等。 ? 压力容器安全装置设置的原则 ? 在用压力容器,均应装设安全阀,但若压力来源于压力容 器外部且得到可靠控制时,可以不直接安装在压力容器上。如 压力来源于压缩机的空气储罐或蒸汽锅炉的分汽缸等。 ? 安全装置设置的原则 若安装安全阀后不能可靠地工作, 应装设爆破片或采用爆 破片装置与安全阀组合共用结构。 采用组合共用结构时应符合 GB150 的有关要求。 凡串联在组合结构中的爆破片在动作时不允许产生碎片。 ? 安全装置设置的原则 压力容器最高工作压力低于压力源压力时,在通向压力容 器进口的管道上必须装设减压阀; 如因介质条件影响减压阀可靠地工 作,可用调节阀代替减压阀。在减压阀或调节阀的低压侧,必须装安 全阀和压力表。 ? 安全装置设置的原则 压力容器液面计应根据压力容器的介质、 最高工作压力和 温度正确选用。

超高压容器安全装置的设置,应符合《超高压容器安全监 察规程》的要求 ? 选用要求 压力容器用的安全附件的设计、制造应符合《压力容器安 全技术监察规程》和相应国家标准、行业标准的规定,而且必须选用 有制造许可证单位生产的产品。 如设计压力容器时采用最大允许工作 压力作为安全阀、爆破片的调整依据,应在设计图样上和压力容器铭 牌上注明。 ? 安全阀的分类 ? 1、按结构和加载形式分类 ? (1)杠杆式安全阀:结构简单,调整容易,受环境温度的影响 小,能用于较高的工作温度,缺点是笨重,受振动后易泄漏, 不能用于高压及移动式容器。 ? (2)弹簧式安全阀:结构紧凑,调整灵活,灵敏度高,安装位 置不受严格限制,是压力容器最常用的一种安全阀。 ? (3)脉冲式安全阀:结构比较复杂,通常只用于压力较高和安 全泄放量很大的容器。 ? (4)特殊结构形式的安全阀:包括带隔膜或波纹管的安全阀、 平衡式安全阀等。 ? 安全阀的分类 ? 2、按照气体排放方式分类 ? (1)全封闭式:泄放气体全部经排放管排放,不向外泄漏,主

要用于有毒、易燃介质的容器。 ? (2)半封闭式:排放气体部分经排放管,部分外泄,多用于介 质对环境不会污染的容器上。 ? (3)敞开式:直接排入周围空间,多用于压缩空气、蒸汽等介 质的容器。 ? 安全阀的分类 ? 3、按阀瓣开启最大高度与阀孔直径之比分类 ? (1)微启式:这种安全阀开启度较小,一般都小于 d1/20 的要 求,一般可在阀座上装设一个简单的调节圈。微启式安全阀的 密封面结构简单,调试维修容易,适用于排量不大,压力不高 的场合。 ? (2)全启式:h≥d1/4,对同样的排气量,全启式比微启式的体 积小得多, 但调试较复杂, 回座压力低, 是使用较广泛的一种。 ? 压力容器的安全附件 压力容器的安全附件包括: 安全阀、爆破片、压力表、液位计、温度计和快开门式压力容器的 安全连锁装置。 ? 安 全 阀

种类: 杠杆式、弹簧式,脉冲式。 。 结构: 以弹簧式安全阀为例,结构分为: 盖、阀杆、弹 手柄、阀体 阀座、阀芯、阀

簧、弹簧压盖、调整螺丝、销子、阀帽、提升

? 安





原理:是利用弹簧压缩的弹力来平衡气体作用在阀芯上的力。 它的动作过程分为,密封过程、前泄过程、开启和排放过程及回 座过程 安全阀的主要名词术语:开启压力、开启高度、回座压力 安全阀的规格型号 ? 安 全 阀

安全阀安装的要求: (1)安全阀应垂直安装,并应装设在压力容器液面以上气相空间部 分,或装设在与压力容器气相空间相连的管道上。 (2)压力容器与安全阀之间的连接管和管件的通孔,其截面积不得 小于安全阀的进口截面积,其接管应尽量短而直。 (3)压力容器一个连接口上装设两个或两个以上的安全阀时,则该 连接口入口的截面积,应至少等于这些安全阀的进口截面积总和。 (4)安全阀与压力容器之间一般不宜装设截止阀门。 (5)安全阀装设位置,应便于检查和维修。 ? 安 全 阀

安全阀使用要求:安全阀在安装前应进行校验,一般每年应至 少校验一次,对拆卸进行校验有困难时,应采取现场校验。安 全阀校验所用的压力表的精度应不低于 1 级 。 安全阀的选用: 必须是国家定点的生产厂家,有制造许可证的单位。

安全阀上应有标牌。 安全阀的排量要大于等于压力容器的安全泄放量。 ? 安 全 阀

? 安全阀的维护与保养:应经常保持清洁,防止阀体弹簧等被油 垢、赃物所粘满或被锈蚀,检查铅封是否完好,对使用温度过 低时,检查有无冻结,有无泄漏. ? 弹簧式安全阀 ? 1、结构 ? 弹簧式安全阀有单弹簧式和双弹簧式两种, 主要由阀体、 阀芯、 阀杆、 、弹簧和调整螺丝等构件组成。 ? 2、工作原理 ? 弹簧式安全阀是利用弹簧的弹力将阀芯压在阀座上,根据压力 容器的最高工作压力,可通过拧紧或旋松调整螺丝来调节弹簧 的压紧力。当气(汽)体压力作用于阀芯上的托力大于弹簧作 用在阀芯上部的压力时, 弹簧就被压缩, 阀芯被顶起离开阀座, 使气(汽)体外泄;当作用于阀芯的托力小于弹簧弹力时,弹 簧就伸和使阀芯下压,与阀痤重新紧密贴合,气(汽)体就停 止向外排泄。 ? 杠杆式安全阀 ? 爆 破 片

爆破片的作用:是一种断裂破坏型的一次性使用的安全泄压装置,用 来装设在那些不适宜装设安全阀的压力容器上, 当容器内的压力超过

设定压力值时,自行爆破,使容器内的气体经爆破片断裂后形成的流 出口向外排出。避免容器本体发生爆炸。 爆破片适用范围: ? 容器内的介质易于结晶、聚合,或有粘性、粉状物时. ? 容器内的介质由于化学反应或其他原因,压力迅猛上升的压力 容器. ? 容器内介质为剧毒气体或不容许微量泄漏气体. 结构形式:预拱型(拉伸型和压缩型) 、断裂型。 应定期进行更换,苛刻条件下一年更换一次,一般条件下 2-3 年更换一次。 对超压未爆破的爆破片,应立即更换。 安全阀、爆破片的排放能力必须大于或等于压力容器的安全泄 放量。 ? 防爆膜 (爆破片) 温度计也是在用压力容器的一种安全附件。 ? 一、温度计的作用 ? (1) 测量容器内工作介质温度, 使工作介质温度控制在规定的 范围内,以满足生产工艺的需要。 ? (2) 对需要控制压力容器壁温的, 装设温度计, 进行壁温测量, 防止壁温超过金属材料的允许壁温。 ? 从上述情况可以看出,在压力容器上装设温度计,为确保压力 容器安全运行,保证产品质量,提高生产率,节约能源等起着

一定作用。 ? 温度计 ? 二、温度计的分类 ? (1)膨胀式温度计 ? ①液体膨胀式(玻璃温度计) ? ②固体膨胀式(双金属温度计) ? (2)压力式温度计 ? ①气体式 ? ②蒸汽式 ? ③液体式 ? (3)电阻温度计 ? (4)热电偶温度计 ? (5)辐射式高温计 ? ①光学式 ? ②辐射式 ? 三、温度计基本工作原理 ? (1) 膨胀式温度计是利用物质受热后膨胀的原理为基础, 当测 温敏感元件在受热后尺寸或体积发生变化来直接显示温度的变 化。 ? (2)压力式温度计也是利用物质受热后膨胀这一原理为基础, 即利用介质(一般为气体或液体)受热后,体积膨胀而引起封 闭系统中压力变化,通过压力大小而间接测量温度的。

? (3) 电阻式温度计是利用热电效应原理, 即利用导体和半导体 的电阻与温度之间存在着一定的函数关系, 利用这一函数关系, 可以将温度变化转换为相应的电阻变化。 ? (4) 热电偶温度计是利用两根不同材料的导体两个连接处的温 度不同产生热电势的现象制成的。 ? (5) 辐射式高温计是利用物质的热辐射特性来测量温度的。 由 于是测量热辐射,因而测温元件不需要与被测介质相接触,这 种测量称为非接触式测量,测量仪表称为辐射式高温计。这种 温度计因为是利用光的辐射特性,所以可以实现快速测量。 ? 四、温度计的选用 ? (1)膨胀式温度计:测温范围为-200~7000C,常用于轴承、定 子等处的温度作现场指示。 ? (2)压力温度计:测温范围为 0~3000C,常用于测量易爆、有 震动处的温度,传示距离不很远。 ? (3) 电阻温度计: 测温范围为-200~3000C, 常用于液体、 气体、 蒸汽的中、低温测量,能远距离传送。 ? 温度计 ? (4)热电偶温度计:测温范围为 0~16000C,常用于液体、气 体、蒸汽的中、高温测量,能远距离传送。 ? (5)辐射式温度计:测温范围为 600~20000C,常用于测量火 焰、钢水等不能直接测量的高温场合。 ? 五、温度计的检验

? 温度计在使用中应不断进行检查,防止损坏、失灵,并按计量 部门的规定进行定期校验。 ? 压力表 ? 压 力 表

压力表的选用要求 : ? 选用的压力表,必须与压力容器的介质相适应。 ? 低压压力容器使用的压力表精度不应低于 2.5 级;中压及高压 容器使用的压力表精度不应低于 1.5 级。 ? 压力表盘刻度极限值应为最高工作压力的 1.5~3.0 倍, 表盘直径 不应小于 100mm。 ? 压 力 表

压力表的安装要求: ? 装设位置应便于操作人员观察和清洗,且应避免受到辐射热、 冻结或震动的不利影响。 ? 压力表与压力容器之间,应装设三通旋塞或针形阀;三通旋塞 或针形阀上应有开启标记和锁紧装置; 压力表与压力容器之间, 不得连接其他用途的任何配件或接管。 ? 压 力 表

压力表的安装要求: ? 用于水蒸气介质的压力表,在压力表与压力容器之间应装有存 水弯管。 ? 用于具有腐蚀性或高粘度介质的压力表,在压力表与压力容器

之间应装设能隔离介质的缓冲装置(选用隔膜式的压力表). ? 压力表的校验和维护应符合国家计量部门的有关规定。压力表 安装前应进行校验,并在刻度盘上划出指示最高工作压力的红 线,注明下次校验日期。压力表校验后应加铅封。 ? 压 力 表

压力表有下列情况之一时应停止使用并更换 : ? 指针不回零位和限止钉处的 ? 表盘封面玻璃破裂或刻度模糊不清的 ? 铅封损坏或超过校验期的 ? 指针松动,弹簧管泄漏的 ? 指针断裂或外壳腐蚀严重的 压力表的维护与保养 ? 液面计 应符合有关标准的规定及下列要求 : ? 盛装零度以下的介质的压力容器,应选用防霜液面计 ? 寒冷地区,室外的,应选用夹套型或保温型的 ? 用于易燃的毒性程度为极度或高度危害介质的,液化气的, 应装有防漏保护装置。 ? 要求液面指示平稳的不应采用浮子式的液面计. ? 移动式的压力容器不得使用玻璃板式的液面计. 安装的要求:便于观察的位置、应标出液面计上最高和最低安 全液位。

? 液





出现下列情况之一时应停止使用 :

? 超过检修周期的 ? 玻璃板破裂的 ? 出现假液位的 ? 阀件固死的 ? 液面计指示模糊不清的 ? 液面计 ? 压力容器的安全连锁装置 适用于快开门式的压力容器,应具有如下功能: ? 当快开门达到预定关闭部位,方能升压运行的连锁 控制功能. ? 当压力容器内部压力完全释放,安全连锁装置脱开 后,方能打开快开门的连锁联动功能。 ? 具有与上述动作同步的报警功能。 ? 截流止漏装置 ? 截流止漏装置装于压力容器的进出口处,以满足容器运行时进 料和排放的需要,同时还可在非常情况下起紧急切断或快速排 放、控制流量、降低压力来源处的压力等作用,保证容器在限 定的压力下运行或降低事故的危险性。 ? 该装置主要包括紧急切断装置、减压阀、止回阀、截止阀、闸

阀、节流阀等。 ? 一、紧急切断装置 ? 1、紧急切断装置的作用和设置原则 ? (1)紧急切断装置的作用。当系统内管路或附件突然破裂、其 他阀门密封失效,装卸物料时流速过快、环境发生火灾等情况 出现时,紧急切断装置能迅速切断通路,防止储运容器内物料 大量外泄,避免或缩小事故的发展。 ? (2) 紧急切断装置的设置原则。 在下列情况下一般应考虑设置 紧急切断装置; ? ①在液化石油气储罐及可燃性液化气体的低温储罐的液体入口 及出口处应设置紧急切断装置。 ? ②流体入口开孔的球型储罐的气相部分,当事故发生时,储罐 内的液体一般不会通过流体入口流出,但为防止万一,也可以 在该液体入口处安装紧急切断装置。 ? (3) 为防止负荷阀不能完全切断液体的流入和排出, 因此它不 能单独作紧急切断阀,但可将此阀与紧急切断阀同时并用。 ? 2、紧急切断阀的分类 ? 紧急切断阀按形式可分为角式和直通式,从结构上又可分为有 过流保护与无过流保护;按操纵方式可分为机械(手动)牵引 式、油压操纵式、气动操纵式和电动操纵式等。 ? 3、紧急切断装置的工作原理 ? 目前,液化石油气罐车及储罐等设备都使用紧急切断装置,而

且多为机械(手动)牵引式或油压操纵式。现就其工作原理简 介于下: ? (1)机械(手动)牵引紧急切断阀工作原理:机械(手动)牵 引式紧急切断阀(图 3—8 略)常用于液化石油气汽车罐车上。 该装置通常安装在罐体底部的液相和气相接管凸缘处,通过软 钢索与近程和远程操纵机构连接。 ? 开始装卸时, 利用近程操纵机构使软钢索牵动紧急切断阀杠杆, 凸轮把阀杆向上顶起后,先导阀首先开户,此时通过先导阀作 用于主阀(过流阀)上的大弹簧弹力消失,罐内介质穿过阀杆 与主阀座之间的间隙,流入阀腔并逐渐汽化,充满主阀以下的 低压腔和管路。当其压力升至接近主阀上部压力时,主阀下部 的流体作用力加上小弹簧压力向上推开主阀,紧急切断阀处于 全启状态。这时即可缓缓打开其后的截止阀,进行装卸作业。 ? 介质装卸完毕后,再利用近程操纵机构。使杠杆在拉簧作用下 带动凸轮离开先导阀杆,由于大弹簧弹力大于小弹簧弹力,大 弹簧将推动先导阀与主阀阀瓣回复到关闭状态,保持密封。 ? 如因管道破裂,介质大量外泄而无法接近阀门进行操作时,可 利用远程操纵机构牵动紧急切断阀上的杠杆,使阀门关闭。 ? 紧急切断与软钢索用易熔合金接头连接,在火灾事故中,如遇 温度骤升至 70±50C 时, 易熔合金熔化, 使软钢索与紧急切断阀 脱开,在拉簧作用下杠杆复位,从而使阀门关闭。 ? (2)油压式紧急切断阀工作原理:油压式紧急切断阀(图 3—9

略)常用于液化石油气储罐,与手摇油泵配套使用,在紧急情 况时能远距离控制该阀的启闭。 ? 油压式紧急切断阀工作原理基本与机械(手动)牵引式紧急切 断阀相似,所不同的是开启时利用手摇油泵将油压入油缸,油 推动活塞,活塞杆推动凸轮顶起阀杆。关闭时油缸内高压油泄 压,靠拉簧使凸轮复位。 ? 该油路系统中设有易熔塞,当火灾造成高温时,易熔塞熔化, 油缸泄压,使紧急切断阀关闭。 ? 4、对紧急切断装置的要求 ? (1)每个紧急切断阀在出厂前必须进行耐压、密封、动作时间 及过流闭止等试验,并具有合格证书,试验或检验报告。 ? (2)紧急切断装置(包括紧急切断阀、远控系统以及易熔塞、 自动切断装置等) ,要求动作灵活、性能可靠且便于维修。 ? (3)易熔塞的易熔合金熔融温度应为 70±50C。 ? (4) 油压式或气压式紧急切断阀应保证在工作压力下全开, 并 持续放置 48 小时不至引起自然闭止。 ? (5)紧急切断阀自关闭时起,应在 10 秒内闭止。 ? (6)紧急切断装置不得兼作阀门使用。 ? (7) 紧急切断装置在使用过程中应进行定期检验和试验, 以保 证灵敏可靠。 ? 二、减压阀 ? 1、减压阀的作用及原理

? (1)减压阀的作用:主要有两种作用,一是较高的气(汽)压 自动降低到所需的低气(汽)压;二是当高压侧的气(汽)压 波动时,能起自动调节作用,使低压侧的气(汽)压稳定。 ? (2)减压阀的作用原理:减压阀主要是依靠膜片、弹簧等敏感 元件来改变阀芯与阀座之间的间隙,使流体通过时产生节流, 从而达到对压力自动调节的目的。 ? 2、常用减压阀结构简介 ? 常用的减压阀有弹簧薄膜式、活塞式、波纹管式等。 ? (1) 弹簧薄膜式减压阀 (图 3—10 略) : 主要由弹簧 5、 薄膜 4、 阀杆 3、 阀芯 2、 调节螺栓 6 等部分组成。 当薄膜上侧的气 (汽) 体压力高于薄膜下侧的弹簧压力时, 薄膜向下移动, 压缩弹簧, 阀杆随即带动阀芯向下移动,使阀芯的开启度减小,于是由高 压端进入的气(汽)流量随之减少,从而使出口压力降低到规 定的范围内。当薄膜上侧的气(汽)压力小于下侧的弹簧压力 时,弹簧伸长,顶着薄膜向上移动,阀杆随即带动阀芯向上移 动,使阀芯的开启度增大,于是由高压端进入气(汽)流量随 之增多,从而使出口处的压力升高到规定的范围内。 ? (2)活塞式减压阀(图 3—11 略) :主要由调节弹簧 1、金属 薄膜 2、辅阀瓣 3、活塞 4、主阀瓣 5、主阀弹簧 6、调整螺栓 7 等部分组成。活塞式减压阀主要通过活塞来平衡压力。当调节 弹簧在自由状态时,主阀瓣 5 和畏阀瓣 3 由于阀前压力的作用 和下边的主阀弹簧 6 顶着,而处于关闭状态。拧动调整螺栓 7

顶开辅阀瓣, 介质由进口通道 α 经辅阀通道 γ 进入活塞 4 上方。 由于活塞面积比主阀瓣大, 而受力后向下移动, 使主阀瓣开启, 介质流向出口;同时介质经过通道 β 进入薄膜 2 下部,逐渐使 压力与调节弹簧压力平衡,使阀后压力保持在一定的误差范围 内。如阀后压力过高,膜下压力大于调节弹簧压力,膜片即向 上移动,移动辅阀关小使使流入活塞上方介质减少,引起活塞 及主阀上移,减小主阀瓣开启程度,出口压力随之下降,达到 新的平衡。 ? (3)波纹管式减压阀(图 3—12 略) :主要由调整螺栓 1、调 节弹簧 2、波纹管 3、压力通道 4、阀瓣 5、顶紧弹簧 6 等部分 组成。波纹管式减压阀主要通过波纹管来平衡压力,当调节弹 簧 2 在自然状态时,阀瓣 5 在进口压力和顶紧弹簧 6 的作用下 处于关闭状态,拧动调整螺栓 1 使调节弹簧 2 顶开阀瓣 5,介 质流向出口,阀后压力逐渐上升至所需压力。阀后压力经通道 4 作用于波纹管 3 外侧,使波纹管向下的压力与调整弹簧向上 的压力平衡,从而使阀后的压力稳定在需要的范围内。如阀后 压力过大, 则波纹管向下压力大于调节弹簧压力, 使阀瓣关小, 阀后压力降低,直到要求的压力。 ? 3、减压阀的选用 ? (1)弹簧薄膜式减压阀的灵敏度较高,而且调节比较方便,只 需旋转手轮来调节弹簧的松紧即可。但是,薄膜行程大时,橡 胶薄膜容易损坏,同时承受温度和压力亦不能太高。因此,弹

簧薄膜式减压阀普遍使用在温度和压力不太高的蒸汽和空气介 质管道上。 ? (2)活塞式减压阀。由于活塞在汽缸中的摩擦较大,因此灵敏 度比弹簧薄膜式减压阀差,制造工艺要求亦严格,所以它适用 于温度、压力较高的蒸汽和空气等介质管道和设备上。 ? (3) 波纹管式减压阀, 适用于介质参数不高的蒸汽和空气管路 上。 第八章 压力容器使用管理

压力容器安全相关要素 本质安全 狭义的本质安全: 一般是指机器、设备本身所具有的安全性

能,是指机器、设备等物的方面和物质条件能够自动防止操作 失误或引发事故。在这种条件下,即使一般水平的操作人员发 生人为的失误或操作不当等不安全行为,也能够保障人、设备 和财产的安全。 广义的本质安全: 指包括“人—机—环境—管理”这一系统

表现出的安全性能,通过优化资源配置和提高其完整性,使整个 系统安全可靠。基于这一系统和安全管理体系的本质安全理念认 为,所有事故都是可以预防和避免的。 本质安全具有如下特征:一是人的安全可靠性。二是物的安全可靠性。
三是系统的安全可靠性。四是管理规范和持续改进。 压力容器操作要求 一、对压力容器操作人员的有关规定 1、年满 18 周岁,身体健康,无妨碍本工种作业的疾病和生理缺陷。

2、热爱本职工作。遵章守纪。 3、一般应有初中以上文化程度。 4、具有一定的本职工作所需的安全知识和操作技能。 5、经锅炉压力容器安全监察机构的专业安全技术培训考核合格(每两年 复审 1 次) ,持证上岗作业。 压力容器操作的主要工艺参数 有压力、温度、液位、流量和物料配比等。 压力容器安全操作规程的基本内容 根据生产工艺要求和容器的技术性能制订容器工艺、 安全操作规程并严格 执行。对压力容器的工艺、安全操作规程至少包括: (1)操作工艺指标(规定使用最高工作压力、最高工作温度等) 。 (2)岗位操作法(含开、停车的操作程序和注意事项) 。 (3)运行中应重点检查的项目和部位。 (4)运行中可能出现的异常现象和防范措施,以及紧急情况的报告程序 压力容器安全操作要点 (1)压力容器严禁超温超压运行。 (2)操作人员应精心操作,严格遵守压力容器安全操作规程或工艺操作 规程。 (3)压力容器应做到平稳操作。 (4)不带压拆卸压紧螺栓。 (5)有关换热容器的操作,操作这类容器时,应防设备内外冷热不均而 产生圈套的温差应力,造成容器变形发生泄漏和损坏。 压力容器安全操作要点 (6)要坚守岗位。 (7)坚持压力容器运行期间的巡回检查。 (8)认真填写操作记录。 (9)跑、冒、滴、漏处理。 (10)压力容器的紧急停止运行。 压力容器操作人员的责职责 (1)严格执行各项规章制度,精心操作,认真填写操作运行记录或生产 工艺记录,确保生产安全运行。 (2)发现压力容器有异常现象,危及安全时,应紧急采取停机措施并及 时向上级报告。 (3)对任何有害压力容器的违章指挥,应拒绝执行。 (4)努力学习业务知识,不断提高操作技能。 压力容器安全操作规程的基本内容 (1)压力容器开机前的检查: a、准备工作,水、汽、阀门 b、安全附件检查 c、正常运行 (2)压力容器运行中的工艺参数控制: a、温度控制 b、投料控制(反应容器) c、充装量控制(液化气)

d、压力、温度控制 压力容器安全操作规程的基本内容 (3)压力容器的停止运行程序 a、停工方案审定 b、停中降温速度 c、降温方法 d、剩余物料清除 e、杜绝火源 国家对特种设备实施安全监督管理的“三落实,有两证” 三落实: (1)落实安全生产责任制; (2)落实安全管理机构, 人员和各 项管理制度及操作规程; (3)落实定期检验 两证: (1)特种设备凭证使用; (2)特种设备作业人员持证上岗。 压力容器停工检修前应注意哪些事项 (1)压力容器的任何检修工作都必须在无压力的情况下进行,受压部件 修理工作须由压力容器制造厂或专业修理单位承担。 并且由从事锅炉压力 容器焊接的合格焊工进行施焊,压力容器的重大修理应制订修理方案,并 报特种设备安全监察机构审查备案。 (2)检修人员进入检修现场前,应学习有关安全制度,进行安全教育, 严格执行规章制度,进入现场要着装整齐,穿戴好劳保用品,以防发生事 故。 ? 压力容器停工检修前应注意哪些事项 ? (3)压力容器检修前应按规定要求进行吹扫置换、增设管板隔离等准备 工作,检修施工用火,应按规定要求办理审批手续,并且要有相应的安全 防范措施。 ? (4)进入容器内部进行检修作业,应按规定要求进行处理,并办理好容 器内部作业许可证后方可入内,同时容器外应有人配合和监护。 ? 压力容器停工检修前应注意哪些事项 ? (5)加强检修现场的氧气瓶,溶解乙炔气瓶,照明电气安全、起重、机 械的管理。 ? (6)检修中登高作业要有保护措施,防止高处坠落事故发生。 ? 压力容器停工检修前应注意哪些事项 ? (7)容器装置经过检修后需进行耐压试验和气密性试验的,应按规程要 求进行,如使用油品进行液压试验或用气体试压的,应经领导批准,采取 安全措施。 ? 压力容器停工检修前应注意哪些事项 ? (8)检修后应清理压力容器内的杂物和是否遗留工具等,特别是要防止 遗留能与工作介质发生化学反应或引起腐蚀的残留物。 ? (9)经重大修理的压力容器,必须进行全面检验,检验合格方准投入使 用。 ? 压力容器事故及处理

一、事故分类 压力容器事故,按照所造成的人员伤亡和破坏程度,分为特别重大事故、特大事 故、重大事故、和一般事故。 压力容器事故及处理 特别重大事故: (一) 特种设备事故造成 30 人以上死亡,或者 100 人以上重伤(包括急性工业中 毒,下同),或者 1 亿元 上直接经济损失的; (二)600 兆瓦以上锅炉爆炸的; (三)压力容器、压力管道有毒介质泄漏,造成 15 万人以上转移 压力容器属危险性大的生产设备, 为了确保压力容器安全运行, 2003 年 3 月 11 日朱镕基签署国务院第 373 号令公布,并颁发的《特种设备安全监察 条例》(以下简称《条例》于 2003 年 6 月 1 日起施行),质量技术监督局颁发的 《压力容器安全技术监察规程》(以下简称《容规》) 。 《条例》和《容规》都是强制执行的压力容器管理法规,凡是从事各种压力 容器的设计、制造、安装、使用、检验、修理、改造的单位,都必须贯彻执行。 压力容器使用管理 《条例》与《容规》的主要规定有: (一)压力容器的设计 压力容器的设计单位应当经国务院特种设备安全监督管理部门许可, 方可从 事压力容器的设计活动。 设计文件应当经国务院特种设备安全监督管理部门核准 的检验检测机构鉴定,方可用于制造。 压力容器的设计单位应当具备下列条件: ①有与压力容器设计相适应的设计人员、设计审核人员; ② 有与压力容器设计相适应的健全的管理制度和责任制度。 压力容器使用管理 (二)压力容器的制造、安装、改造 压力容器的制造、安装、改造单位,以及压力管道用管子、管件、阀门、法 兰、补偿器、安全保护装置等(以下简称压力管道元件)的制造单位,应当经国 务院特种设备安全监督管理部门许可,方可从事相应的活动。 压力容器使用管理 压力容器的制造、安装、改造单位应当具备下列条件: ①有与压力容器制造、安装、改造相适应的 专业技术人员和技术工人; ②有与压力容器制造、安装、改造相适应的生产 条件和检测手段; ③有健全的质量管理制度和责任制度。 压力容器使用管理 容器制成后必须进行压力试验。压力试验是指耐压试验和气密性试验,耐 压试验包括液压试验和气压试验。 除设计图样要求用气体代替液体进行耐压试验 外,不得采用气压试验。进行气压试验前,要全面复查有关技术文件,要有可靠 的安全措施,并经制造安装单位技术负责人和安全部门检查、批准后方可进行。 需要进行气密性试验的容器,要在液压试验合格后进行。 压力容器使用管理 液压试验时,容器要充满液体,排净空气,待容器壁温度与液体温度相

同时,才能缓慢升压到规定压力,根据容器大小保持 10~30min,然后将压力降 到设计压力至少保持 30min。 气压试验时, 首先缓慢升压至规定试验压力的 10%, 保持 10min,然后对所有焊缝和连接部位进行初次检查。合格后继续升压到规定 试验压力的 50%,其后按每级为规定试验压力的 10%的级差升压到试验压力, 保持 10~30min,然后再降到设计压力至少保持 30min,同时进行检查。要注意 气压试验时所用气体应为干燥的空气或氮气,气体温度不低于 15℃。压力试验 要严格按照试验的安全规定进行,防止试验中发生事故。 液压试验后检查,符合下列情况为合格: (1)无渗漏; (2)无可见异常变形; (3)试验过程中无异常响声。 压力容器出厂时,制造单位必须按照《容规》的规定向订贷单位提供有关技 术资料。 (三)压力容器的定期检验 压力容器的定期检验是指在容器使用的过程中, 每隔一定期限采用各种适当 而有效的方法, 对容器的各个承压部件和安全装置进行检查和必要的试验。通过 检验,发现容器存在的缺陷,采取措施,以防压力容器在运行中发生事故。 从事压力容器定期检验工作的检验机构和检验人员, 必须严格按照核准的 检验范围从事检验工作。 检验机构和检验人员必须接受当地质量技术监督部门的 监督,并且对压力容器定期检验结论的正确性负责。 检验前,检验机构应当制定检验方案,检验方案由检验机构授权的技术 负责人审查批准。 对于有特殊要求的压力容器的检验方案,检验机构应当征求使 用单位及原设计单位的意见,当意见不一致时,以检验机构的意见为准。检验人 员应当严格按照批准后的检验方案进行检验工作。 压力容器定期检验工作包括全面检验和耐压试验。 1、全面检验是指压力容器停机时的检验。 全面检验应当由检验机构进行。其检验周 期为: ①安全状况等级为 1、2 级的,一般每 6 年一次; ②安全状况等级为 3 级的,一般 3~6 年一次; ③安全状况等级为 4 级的,其检验周期由检验 机构确定。 2、 耐压试验是指压力容器全面检验合格后,所进行的超过最高工作压力 的液压试验或者气压试验。 每两次全面检验期间内,原则上应当进行一次耐压试 验。 3、压力容器一般应当于投用满 3 年时进行首次全面检验。下次的全 面检验周期, 由检验机构根据本次全面检验结果按照前面第 1 条的有关规定确定。 (四)压力容器安全状况等级的划分 锅炉压力容器安全状况等级应根据设备健康状况及部件检验结果进行评定, 且以其中主要部件等级最低者作为评定级别。 锅炉压力容器安全状况等级是锅炉 压力容器设备评级的依据。 锅炉压力容器安全状况共分为五个等级: 1 级--表示锅炉压力容器处于最佳安全状态。

2 级--表示锅炉压力容器处于良好安全状态。 3 级--表示锅炉压力容器安全状况一般,尚在合格范围内。 4 级--表示锅炉压力容器处于在限制条件下监督运行状态。 5 级--表示锅炉压力容器停止使用或判废。

第九章 压力容器安全使用常识
压力容器操作安全注意事项: 1.压力容器操作人员要熟悉本岗位的工艺流程、有关容器的结构、类别、 主要技术参数和技术性能,严格按操作规程操作。掌握处理一般事故的方法,认 真填写有关记录。 2.压力容器操作人员须取得质监部门统一颁发的《压力容器操作人员证》 后,方可上岗工作。对工作中发生的异常情况应及时处理并向上级汇报。 ? 第九章 压力容器安全使用常识

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3.压力容器严禁超温、超压运行。实行压力容器安全操作挂牌制度或采 用机械连锁机构防止误操作。检查减压阀失灵否。装料时避免过急过量, 液化气体严禁超量装载, 并防止意外受热等。 经常检查安全附件运行情况。 4.压力容器要平稳操作。压力容器开始加载时,速度不宜过快,要 防止压力突然上升。高温容器或工作温度低于 0℃的容器,加热或冷却都 应缓慢进行。尽量避免操作中压力的频繁和大幅度波动。

5.严禁带压拆卸压紧螺栓。 ? 使用压力容器时应注意的事项: 1、经常检查安全装置、附件、辅助工设备及控制装备以确 保这些设备能发挥正常效能。 2、检查所有配件是否安装妥当及接口有无渗漏。 3、对于快开门式压力容器,当压力容器的内部压力完全释 放,安全联锁装置脱开后,方能打开快开门的联锁联动功能。 4、压力容器的使用压力不能超过压力容器的最高工作压力, 以保证压力容器的安全运行。 ? 5、经常检查安全阀、压力表有无失效,有无按规定送校验。安 全阀每年至少校验一次,压力表每半年校验一次。新安全阀在 安装之前,应根据压力容器的使用情况,送校验后,才准安装

使用。 6、压力容器最高工作压力低于压力源压力时,在通向压力 容器进口的管道上必须装设减压阀。如因介质条件减压阀无法 保证可靠工作时,可用调节阀代替减压阀。在减压阀或调节阀 的低压侧,必须装设安全阀和压力表。 ? 7、压力容器内部有压力时,不得进行任何修理。对压力容器的 受压部件进行重大修理和改造,应符合《压力容器安全技术监 察规程》和有关标准的要求,并将修理和改造方案报市局特种 设备安全监察科审查,经同意后,方可施工。

第十章

压力容器的介质 分类及特性

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压力容器的介质分类及特性

一、介质分类 1、按易燃程度分类 (1)爆炸极限 可燃气体,可燃液体蒸汽或可燃粉尘与空气组成的混合物, 并非任何混合比例下都可以爆炸,而是在固定浓度范围内,不同可燃 物有不同的固定浓度范围。 这一固定范围通常叫该物质的爆炸范围或 爆炸极限,通常用可燃气体,可燃液体蒸汽、或可燃物粉尘在空气中 的体积百分数表示。能够产生爆炸的最低浓度称为爆炸下限,最高浓 度为爆炸上限。爆炸极限的数值越宽,爆炸下限越低,爆炸危险性越

大。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? (2)最小点火能 ? 最小点火能是指能引起爆炸性混合物燃烧爆炸时所需的最小能 量。最不点火能数值愈小,说明该物质愈易被引燃。 ? (3)闪燃与闪点 ? 可燃液体饱和蒸汽与空气的混合物在火焰接触时,能闪出火花, 发生瞬间燃烧,这种现象称为闪燃,引起内燃时的温度称作闪 点。闪点愈低,该化学品愈易引起燃烧与爆炸。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? (4)燃点 ? 可燃物质在空气充足条件下,达到某一温度与火焰接触即行着 火,并在移去火焰之后仍能继续燃烧的最低温度称为该物质的 燃点或着火点。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? (5)易燃介质 ? 易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于 10%,或爆炸上限和 下限之差值大于等于 20%的气体。如一甲胺、乙烷、乙烯、氯 甲烷、环氧乙烷、环丙烷、氢、丁烷、三甲胺、丁二烯、丁烯、 丙烷、丙烯、甲烷、半水煤气、一氧化碳等均为易燃介质。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 2、按毒性程度分类

? 压力容器中化学介质毒性程度参照 HG20660《压力容器中化学 介质毒性危害和爆炸危险程度分类》的规定,无规定时,按下 述原则确定毒性程度: ? (1)极度危害(Ⅰ级)最高允许浓度<0.1mg/m3 ? (2)高度危害(Ⅱ级)最高允许浓度 0.1~1.0mg/m3 ? (3)中度危害(Ⅲ级)最高允许浓度 1.0~10mg/m3 ? (4)轻度危害(Ⅳ级)最高允许浓度≥10mg/m3 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 例如氟、氢氟酸、光气、氟化氢、碳酰氟、氯等均为极度或高 度危害介质,二氧化硫、氨、一氧化碳、氯乙烯、甲醇、氧化 乙烯、硫化乙烯、二硫化碳、乙炔、硫化氢等为中度危害介质。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 二、压力容器内常见介质的特性 ? 化工生产中压力容器内的介质种类繁多。这些介质中间不少是 具有易燃、易爆、有毒、有害的特性。尤其是化工生产一般在 高温、高压、深冷、真空等特殊条件下进行的,这些介质会随 着工艺条件或外部环境的改变而变化, 极易超温、 超压、 喷出、 泄漏等,造成火灾、爆炸事故。因此,压力容器操作人员应该 了解和熟悉本岗位压力容器内介质的特性,这对于压力容器的 安全运行和事故防范是很重要的。在此简要介绍几种常见介质 的特性。 ? 压力容器的介质分类及特性

? 1、氢气(H2) ? 沸点:-252.80C;自燃点:在空气中 5700C,在氧气中 5600C; ? 爆炸极限:空气中 4—74.5%,氧气中 4—94%。 ? 氢是无色、无嗅、无味的易燃易爆气体,是一各窒息气体,还 是一种强的还原剂,可与许多物质进行化学反应,生成各种氢 化物。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 2、氨(NH3) ? 沸点:-33.350C;自燃点:在空气中 6510C ? 爆炸极限: 空气中 15—27%, 氧气中 14—79%。 中毒浓度 0.2mg/L。 ? 氨是一种无色有强烈刺激性臭味的气体, 故泄漏时, 易于察觉。 ? 氨能刺激人的眼睛和呼吸器引起流泪、剧烈咳嗽,使呼吸道粘 膜充血发炎,对人体有较大的毒性。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 3、硫化氢(H2S) ? 沸点:-60.350C;自燃点:2600C; ? 爆炸极限:空气中 4—44% ? 硫化氢是一种具有恶臭味的有害气体,有剧毒。空气中硫化氢 含量≥1mg/L 时,可使人立即中毒,继而痉挛,失去知觉而迅 速死亡。 ? 硫化氢也是一种可燃气体。硫化氢与氧化剂会引起危险的化学 反应,甚至发生爆炸。

? 压力容器的介质分类及特性 ? 4、环氧乙烷(C2H4O) ? 沸点:10.30C;自燃点:在空气中 4300C,闪点<17.80C; ? 爆炸极限:在空气中 3—100%。 ? 环氧乙烷与空气混合能形成爆炸混合物,遇明火、高热能引起 燃烧、爆炸。环氧乙烷有毒,有对中枢神经抵制作用,对皮肤、 粘膜刺激等作用。环氧乙烷易产生静电。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 5、甲胺(CH5N) ? 沸点:-6.40C;自燃点:在空气中 4300C,闪点 00C; ? 爆炸极限:在空气中 4.95—20.75%。 ? 甲胺对眼和呼吸道的刺激强烈,经常吸入引起中枢神经麻痹, 空气中最高允许浓度为 5mg/m3。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 6、甲醇(C2H5OH) ? 沸点:64.80C;自燃点:在空气中 3850C,闪点<11.110C; ? 爆炸极限:在空气中 6.7—36.0%。 ? 甲醇有毒,误饮入可使视力丧失,甚至死亡。空气中最高允许 浓度为 50mg/m3。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 7、苯(C6H12) ? 沸点:80.10C;自燃点:在空气中 562.20C,闪点-110C;

? 爆炸极限:在空气中 1.3—7.1%。 ? 苯易挥发,有毒,空气中最高允许浓度为 80mg/m3。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 8、氯气(Cl2) ? 密度(标准状态下) :3.214Kg/m3;沸点:-34.60C;熔点:-1200C ? 氯气是一种草绿色带有刺激性嗅味且毒性强的气体。氯是活泼 的化学元素,容易和其它化学元素结合:遇水生成盐酸及次氯 酸。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 9、甲醛(CH2O) ? 沸点: -19.440C; 闪点 850C; 自燃点: 4300C, ; 爆炸极限: 7.0~7.3%。 ? 甲醛具有腐蚀性, 刺激性和窒息性, 吸入大量蒸气会急性中毒, 空气中最高允许浓度为 3mg/m3。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 10、乙醇(C2H5OH) ? 沸点:78.320C;闪点 12.780C;自燃点:4230C, ;爆炸极限: 3.3~19.0%。 ? 乙醇易燃,工业乙醇中含有其它有毒物质,一次饮用含有 50~100g 乙醇的酒会中毒,严重时可致死。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 11、一氧化碳是一种毒性很强的无色易燃气体,在标准状态下 密度为 1.25Kg/m3,在空气中的爆炸极限为 1.25%~75%,在氧气中

的爆炸极限为 15.5%~93.3%(对人体危害不易觉察)。 ? 压力容器的介质分类及特性 ? 12、液化石油气:是由丙烷、丙稀、正丁烷、异丁烷等为主要 成份组成的混合物。是一种易燃介质,气态比空气重,其密度 为空气的 1.5~2 倍。

第十一章

压力容器事故的危害及其分析和预防

? 压力容器事故的危害 ? 一、压力容器爆炸事故的危害 ? 1、冲击波的危害 ? 容器爆炸时气体爆炸的能量除很少部分消耗于进一步撕裂容器 或将碎片抛出外,大部分产生冲击波,除直接伤人外还能摧毁 波及范围内的其他设备或建筑物。 ? 2、碎片的危害 ? 压力容器爆炸后的碎片或部件以很高的速度飞出,会直接毁坏 其他设备、建筑物或者致人伤亡。据有关资料介绍,当动能在 25.5J 以上时,可致人外伤;动能达 59.5J 时,可致人骨部轻伤; 当动能达 120J 时,可致人骨部重伤;动能达 120~270J 时,可致 人重伤甚至死亡。 ? 3、介质毒性的危害 ? 盛装一定毒性程度介质的压力容器爆炸时, 因介质外泄、 扩散, 造成周围环境污染和人员中毒伤亡。

? 4、二次爆炸 ? 盛装易燃介质的压力容器爆炸时,由于介质外泄、扩散并因静 电或遇明火等会造成二次燃烧爆炸,造成恶性事故。 ? 压力容器事故分类 ? 二、压力容器爆炸事故性质分类 ? 1、物理性爆炸 ? 物理性爆炸系指压力容器 ? 因物理原 ? 因引起器内压力升高使器 ? 壁强度不足而导致破裂, ? 一般呈韧性破坏特征。例 ? 如,液化气体介质的储存 ? 容器在超装并受热或环境 ? 温度升高时,就极易发生 ? 物理性爆炸。 ? 压力容器事故分类 ? 2、化学性爆炸 ? 化学性爆炸系指压力容器内介质由于发生化学反应,且这一反 应失去控制,使容器在爆炸前器内压力迅速升高,导致积聚的 能量瞬时释放即发生容器爆炸。化学性爆炸的容器通常发生粉 碎性破坏,事故后常可发现器壁有燃烧产物或反应残留物痕迹 ? 压力容器事故分析

? 三、压力容器爆炸的原因 ? 1、超温超压 ? 压力容器超温超压的原因主要有两种:一是操作不当、工艺不 成熟或工艺条件未得到有效控制,造成温度、压力升高,其结 果使容器所受载荷增大或材料本身强度下降;另一种是盲目提 高使用温度、压力。因为对于多种化学反应来说,提高温度、 压力可以使化学反应加速,从而提高生产率。但是,其后果是 使压力容器的寿命大大缩短或导致破坏的危险性加大。 ? 过热造成容器局部区域机械性能降低而引起爆炸也是一个原因。 例如,余热锅炉因供水不足、结垢等因素使传热系数不降,导 致局部过热,就容易发生爆炸事故。 ? 压力容器事故分析 ? 2、压力容器存在先天性缺陷 ? 压力容器存在先天性缺陷主要是指压力容器未经过设计或设计 错误、结构不合理、选材不当、强度不够、制造质量低劣或安 装组焊质量差等。 ? 3、腐蚀严重 ? 压力容器的内外表面因腐蚀而变薄,强度显著降低,就易于引 起爆炸。 ? 压力容器事故分析 ? 4、裂纹超槽 ? 压力容器在长期运行中因操作不当,开停次数多,容器骤冷骤

热或压力、负荷波动频繁等,致使钢材受到交变应力,产生疲 劳裂纹。 另外, 由于流体介质的冲刷形成沟槽, 导致强度降低。 ? 5、安全装置不全、安装不正确或失灵 ? 大量事故表明,安全装置不全或失灵未校验是造成压力容器爆 炸的主要原因之一;还有的安全阀安装错误,起不到安全阀泄 压作用; 又如, 快开门压力容器 (如蒸汽消毒器 (柜) 、 硫化罐、 蒸压釜等) 由于有的未安装联锁装置, 结果多次发生爆炸事故。 如采用联锁装置就能确保气未放清,门打不开;门不锁紧,气 不可能进入,这样就可避免由此造成的爆炸事故。按规定应严 禁使用这种无安全联锁装置的压力容器。 ? 压力容器爆炸事故的预防 ? (1)防止超温超压运行。应严格按照生产工艺规定的工艺参数 和核定的最高工作压力、最高(低)工作温度范围运行。如对 充装液化气体的压力容器应严禁过量充装;特别是对操作化学 反应的压力容器,更应严格控制反应速度。 ? (2)严格遵守劳动纪律和工艺安全操作规程、容器操作人员应 经技术培训,做到持证上岗独立操作。 ? 压力容器爆炸事故的预防 ? (3)认真做好压力容器的选购、安装或驵焊质量验收工作,防 止先天性缺陷产生。 ? (4)加强容器的维护保养,积极开展容器的定期检验(包括每 年至少一次的外部检查)工作,及时发现缺陷,及时处理。

? (5)确保安全附件齐全、灵敏、可靠、实行定期检查与校验。 对装有减压装置的管道,应定期检查减压装置是否完好,防止 压力容器超压。 ?

·压力容器事故典型案例分析

? 西安液化气爆炸事故 ? 1998 年 3 月 5 日傍晚 18:45, 随着一声惊天动地的巨响, 西 安市建国以来最大的一起事故发生了。 储罐区共有16个液化 石油气储罐(其中1000m3球罐2个 ,400m3球罐2 个 ,100m3卧罐10个 ,残液储罐2个) , 当天下午 15:45 左右,西安煤气公司液化石油气管理所的一容积为 400M3、储 存 170 吨液化气的 11 号球罐根部发生泄漏, 该站工作人员在经 过一个多小时的处置后, 仍无法堵住球罐内 20 个大气压的液化 气外泄的强大气流。泄漏越来越严重,液化所此时感觉已无力 自救。16:51 该站职工打电话向 119 报警救助。 ? 6 分钟后, 西安市消防队赶到现场, 用水枪驱散泄漏的液化气。 然而,由于液化气的气化温度很低,以致喷出的消防水变成了 水雾, 驱散液化气的效果不明显, 还降低了能见度。 与此同时, 现场指挥部还采取了切断电源、清除一切火源、禁止在现场附 近行驶车辆等措施。在用去 80 条棉被对泄漏部位加厚堵源层,

并对泄漏的储罐进行了注水后,18:40,堵漏取得了明显效果。 就在救援人员看到胜利的曙光时, 18:45, 泄漏的液化气为生了 第一次闪爆。闪爆点位于距罐区 38 米处的配电房。随着爆炸, 从罐区防护堤内火海里跑出 30 多人, 很多人身上已没有一点衣 物,全身烧伤,惨不忍睹。受伤的人员很快地被送往附近的医 院。整个抢救过程用了 5 分钟。 大约过了 10 分钟, 更为强烈的第一次燃爆发生了。 这次爆 炸点是与之相邻的另一个 40OM3 的 12 号球罐, 所幸的是人员已 后撤,没有造成伤亡。此时,大火从 11、12 号球罐顶部爆裂的 口子直冲而出,又相继发生了两次爆炸,这两次爆炸是泄漏出 的液化气发生燃爆。 指挥部决定对未爆炸的储罐实施冷却保护, 控制火势蔓延同时, 在连接管道中插入盲板以防止管道内窜火, 危及其它储罐。经过 8 个小时的激战,险情得到了控制。第二 天上午 7:00,将残液引到空地,实施了点燃。大火在控制下稳 定燃烧了 37 个小时后,于 3 月 7 日下午 7:05 完全熄灭。 整个救援行动, 共投入 300 余名消防战士, 50 多辆消防车。 7 名消防战士和 5 名液化气站工作人员牺牲,伤 32 人。直接经 济损失 480 万元,社会影响极大。 ? 二、原因剖析 ? 这起液化气泄漏事故是由于法兰的固定螺栓松紧不均匀, 使得法兰间的垫圈长时间受到不均匀的压力,而受压较高一侧 的垫圈迅速老化,因而引起泄露。

自救不力,缺乏相应的堵漏工具,未能在第一时间内采取 有效措施实施堵漏是导致事故进一步扩大的主要原因。其次是 现场指挥不当,延误了救援时机。在危险尚未完全消除的情况 下接通电源,从而导致了爆炸。缺乏专业队伍、缺乏必要的监 测仪器和没有科学的预案,也是事故未得到及时控制的原因。 ? 三、启示 ? 这是一起由化学物品泄漏而造成火灾的典型案例。化学事故救 援不同于一般事故,有其特殊性。因此,必须由受过专业训练 的队伍实施救援。并需有必要的救援器材和装备。同时必须要 有预案,科学的、可操作性强的化救预案是迅速而有效地将事 故造成的损失减至最少或将事故消灭在萌芽状态的重要保证。 ? 类似事故 1995 年初冬, 长春市煤气公司液化气厂球罐泄漏事故。 ? 法规措施 ? 《固定容规》: ? 3.17 ? 压力容器用管法兰 (1)钢制压力容器管法兰、 垫片、 紧固件的设计应当参照行 业标准 HG 20592~HG 20635-2009《钢制管法兰、垫片、紧固 件》系列标准的规定; ? (2)盛装液化石油气、 毒性程度为极度和高度危害介质以及 强渗透性中度危害介质的压力容器,其管法兰应当按照行业标 准 HG 20592~HG 20635 系列标准的规定,至少应用高颈对焊法

兰、带加强环的金属缠绕垫片和专用级高强度螺栓组合。高颈 对焊法兰、平焊法兰 ? 带加强环的金属缠绕垫片与石棉垫片,高强度螺栓组合 ? 吉林煤气公司球罐爆炸事故 ? 一、事故概况及经过 ? 1979 年 12 月 18 日 14 点 7 分, 吉林市煤气公司液化气站的 102 号 400 立方米液化石油气球罐发生破裂, 大量液化石油气喷出, 顺风向北扩散,遇明火发生燃烧,引起球罐爆炸。由于该球罐 爆炸燃烧,大火烧了 19 个小时,致使五个 400 立方米的球罐, 四个 450 立方米卧罐和 8000 多只液化石油气钢瓶(其中空瓶 3000 多只)爆炸或烧毁,罐区相邻的厂房、建筑物、机动车及 设备等被烧毁或受到不同程度的损坏,400 米远相邻的苗圃、 住宅建筑及拖拉机、车辆也受到损坏,直接经济损失约 627 万 元,死 36 人,重伤 50 人。 ? 球罐的主体材质为 15MnVR,内径 9200 毫米,壁厚 25 毫米,容 积 400 立方米,用于贮存液化石油气。 ? 二、事故原因分析 ? 1. 根据断口特征和断裂力学的估算, 该球罐的破裂是属于低应 力的脆性断裂,主断裂源在上环焊缝的内壁焊趾上,长约 65 毫米。

? 2.经宏观及无损检验,上、下环焊缝焊接质量很差,焊缝表面 及内部存在很多咬边、错边、裂纹、熔合不良、夹渣及气孔等 缺陷。 ? 3. 事故发生前在上下环焊缝内壁焊趾的一些部位已存在纵向裂 纹,这些裂纹与焊接缺陷(如咬边)有关。 ? 4.球罐投入使用后,从未进行检验,制造、安装中的先天性缺 陷未及时发现和消除,使裂纹扩展、当球罐内压力稍有波动便 造成低应力脆性断裂。 ? 国务院 1980 年曾以国发 99 号文批转《关于吉林市煤气公司液 化石油气厂恶性爆炸火灾事故》时指出:这次事故暴露出来的 压力容器组装质量差、使用管理混乱,领导干部不重视安全生 产,不认真执行安全规章制度,不懂业务,不注意技术管理以 及对设备长期不检验等问题,在不少企业、事业单位中都不同 程度的存在,应当引起各级领导的严重注意。 ? 三、防止同类事故的措施 ? 1.在球罐设计、制造、安装中要把住质量关,特别是要保证 焊接质量。 ? 2.球罐投用后,使用单位的领导要提高安全意识,重视球罐的 安全。 ? 3. 要建立健全必要的规章制度, 提高管理人员和操作人员的素 质。 ? 青岛某化工厂爆炸事故

? 图二 ? 长春市锅炉压力容器压力管道气瓶状况 ? 压力容器安全相关要素


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