05第五章 压力容器安全

第五章压力容器安全主要内容压力容器概述压力容器分类压力容器缺陷评定压力容器安全监测与监控甘肃天水压力容器爆炸压力容器夺去4条人命7月20日上午8时许，记者赶到事发地点——天水方大建材有限公司，该公司门口已被警方暂时封锁，警戒线外有不少当地群众。据一名姓南的市民讲，事发时，他正和妻子在羲皇大道的路边乘凉，突然听到一声巨响，之后就看见距离他们不足500米的山脚处一片火光，他当时以为是锅炉爆炸了，十几分钟后，消防车和“120”急救车风驰电掣般赶赴现场。据了解，天水方大建材有限公司是一家生产建筑用砖的工厂，在生产车间内，安置着4个压力容器。事发时，其中一个压力容器不明原因脱离阀门，之后巨大的冲击力将该容器弹射出十余米，撞向生产车间后墙并将墙撞了个窟窿后才停了下来。由于“肇事”容器射出时磨擦力擦出火花，加之巨大的冲击力将电源震坏，因此事故现场上空火光一片。经调查，事发时，生产车间有13名工人，其中4人在事故中不幸遇难，5人受伤。据了解，此次遇难的4人全是天水本地人。河南省新乡发生压力管道爆炸事故，死亡三人2001年1月26日凌晨5时，新乡化肥总厂氮肥分厂合成车间精炼工段发生一起氮氢气体泄漏空间爆炸事故。爆炸将该工段操作间及厂房炸塌，产生的冲击波又将距该车间10米远的合成车间变压吸附提氢岗位及合成分析岗位的房屋冲塌，砸死3名职工，另有6职工和厂区附近的5名群众受轻伤。初步估算直接经济损失40余万元。经查，此次事故直接原因是由于氮肥车间精炼工段操作室的高压氮氢气体放空阀门的阀杆螺母断裂，阀门敞开，高压气体经放空管泄漏至空气中，引起空间爆炸。哈尔滨化工厂储罐起火引发爆炸1人被炸伤消防员在灭火成都化工压力容器厂故障树分析第一节压力容器概述一、范围的划定1990《压力容器安全技术监察规程》：1、最高工作压力大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；2、内直径(非圆形截面指断面最大尺寸)大于等于0.15m，且容积大于等于0.025m3；3、介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。二、压力容器的基本结构封头圆筒体接管排泄管入孔结构要求：1、承压壳体的结构形状应该连续和圆滑过渡，避免因几何形状的突变或结构上的不连续产生较高的应力；2、把器壁开孔、焊缝或转角等产生应力集中或降低部件强度的结构相互错开，防止局部应力叠加；避免采用刚性大的结构。常见的制造缺陷：1、焊接缺陷；2、残余应力；3、几何形状不连续。三、压力容器的设计应力分析：1、轴向应力分析；2、环向应力分析；3、其他。pxσxσxPσyLp容器的主要技术参数1.设计压力一般原则：(1)容器的设计压力与容器最高工作压力(指在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高压力)的含义并不等同，但设计压力一般取略高于或等于最高工作压力。(2)装设有安全泄压装置的压力容器，其设计压力不得低于安全阀的开启(整定)压力和爆破片装置的爆破压力。(3)盛装液化气体的容器，无保温装置的，设计压力(最高工作压力)不低于所装液化气体在500c时的饱和蒸气压力；有可靠的保温设施的，设计压力不低于其在试验实测的最高温度下的饱和蒸气压力。¨2.设计温度注意：(1)对常温或高温操作的容器，其设计愠度不得低于壳体金属可能达到的最高金属温度。(2)对在o℃以下操作的容器，其设计温度不得奸壳体金屑p／能达到的最低金属温度。(3)在任何情况下，容器壳体或其他受压元件金属的表面温度，不得超过材料的允许使用温度。(4)安装在室外且器壁无保温装置的容器，壁温受环境温度的影响而可能小于或等于-20℃时，其设计温度一般应按容器使用地区历年各月、日最低温度月平均值的最小值确定其最低设计温度。3.许用应力许用应力=极限应力/安全系数4.焊缝系数由于焊缝可能存在的缺陷，或者由于焊接过程的热作用，可能消弱材料的强度。5.壁厚附加量为了补偿钢板的负偏差、加工引起的减薄及腐蚀造成的减薄，设计计算的时候要考虑附加量。6.公称直径定义：压力容器的公称直径是按容器零部件标准化系列而选定的壳体直径，用符号DN及数字表示，单位为mm。注意：焊接的圆筒形容器，公称直径是指它的内径；而用无缝钢管制作的圆筒形容器，公称直径是指它的外径，因为无缝钢管的公称直径不是内径，而是接近而又小于外径的一个数值。为了方便，用无缝钢管作容器简体时，选外径作为公称直径。第二节压力容器的分类定义：《压力容器安全监察规程》中，工作介质为气体、液化气体和最高工作温度高于标准沸点(指在一个大气压力下的沸点)的液体；最高工作压力大于或等于0.1MPa(不包括液体静压力，下同)；容积大于或等于25L，且最高工作压力与容积的乘积不小于20L·MPa的容器。一、固定式容器（一）按用途分类1.反应容器2.盛装容器3.换热容器4.容器分离（二）按压力分类低压容器O．1MPa≤p＜1．57MPa中压容器1．57MPa≤p＜9．807MPa高压容器9．807MPa≤p＜98．07MPa超高压容器p≥98.07MPa二、移动式容器三、按管理与安全监察权限划分的压力容器（一）三类压力容器1．一类容器(1)非易燃或无毒介质的低压容器；(2)易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。2．二类容器屑于下列‘隋况之一者为二类容器。(1)中压容器；(2)剧毒介质的低压容器；(3)易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器；(4)内径小于1m的低压废热锅炉。3．三类容器(1)高压、超高压容器；(2)剧毒介质且压力与容积的乘积等于或大于196.1L·MPa的低压容器或剧毒介质的中压容器；(3)易燃或有毒介质且压力与容积的乘积等于或大于4903.3L．MPa的中压反应容器，或压力与容积的乘积等于或大于4903.3L·MPa的中压贮运容器；(4)中压废热锅炉或内径大于1m的低压废热锅炉。（二）剧毒、有毒、易燃介质（三）压力容器的设计和制造评定第三节压力容器的缺陷评定一、安全评定的基础1.材料性能参量；2.体积型缺陷；3.疲劳评定方法1）简易评定法；2）断裂力学分析法。二、安全评定概述（一）无损探伤技术包括超声波探伤、x射线探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流检测、声发射检测，等等，虽各有千秋，但均不能达到理想的自动化水平。因而探伤结果往往与操作人员的主观判断有很大关系，而且在设备的难检部位常常发生漏检现象。合乎使用原则的缺陷评定要求设备在任何焊后热处理或验证试验之后，进行彻底的无损检测，其方法必须能够确定重要区域内的缺陷位置和尺寸。因为这是安全评定的基本依据，但因无损探伤方法固有的局限性，必然会带来一定的不确定性，因此必须给予一定的安全裕度，以确保评定的可靠性。（二）断裂力学的理论（三）应力分析方法应力分析是安全评定的基本步骤。随着计算机技术的发展和安全评定的需要，应力分析方法得到了深入的研究和不断的发展。但由于压力容器的应力状态比较复杂，特别是球形容器，瓣片数达数十至数百片，每一片的安装误差又是随机的，故应力分析十分复杂。而且要测定球形容器的瓣片曲率中心偏离球心的距离，也是极困难的，所以球罐应力的精确解，在目前条件下几乎不可能得到。由于这类应力分析引起的不确定性，就要求安全评定有充分的安全裕度。另外，在检查的间隔周期内，由于疲劳或腐蚀会使裂纹产生或增长，也要考虑一定的安全裕度，同时还要考虑结构的用途以及在使用中会碰到的特殊服役条件。三、主要规范与指导文件(1)英国WEE／37“焊接缺陷验收标准若千方法指南”。(2)国际焊接学会IIW“按脆断破坏观点建议的缺陷评定方法”。(3)日本WES一2085K“按脆断评定的焊接缺陷验收标准”。(4)英国BSIPD6493“焊接缺陷验收标准若干方法指南”。(5)美国ASME“锅炉及压力容器规范”第Ⅱ篇附录G防止非延性破坏。(6)美国ASME“锅炉及压力容器规范”第1x篇附录A防止非延性破坏。(7)美国R／H／R6“有缺陷结构完整性的评定”。(8)我国“压力容器评定规范CVDA--1984”。第四节压力容器安全监测与监控一、压力容器的危险隐患二、压力容器运行期间的安全监测与监控1.主要工作范围(1)在用锅炉压力容器、压力管道、医用氧舱的定期监测与监控。1）额定蒸汽压力≤2．45MPa的在用蒸汽锅炉和在用承压热水锅炉监测与监控。2）额定蒸汽压力2．45MPa的在用蒸汽锅炉监测与监控。3）第一、二类在用压力容器定期监测与监控。4）第三类在用压力容器定期监测与监控。5）在用汽车罐车定期监测与监控6）在用铁路罐车定期监测与监控。7）在用医用氧舱定期监测与监控。8）在用压力管道监测与监控，(2)锅炉压力容器、压力管道(含医用氧舱、气瓶)安全质量监督检验。1）额定蒸汽压力≤2.45MPa的蒸汽锅炉和在用承压热水锅炉安装安全质量监督检验。2）额定蒸汽压力2.45MPa的蒸汽锅炉安装安全质量监督检验。3）CDE级锅炉制造厂产品安全质量监督检验。4）AB级锅炉制造厂产品安全质量监督检验。5）第一、二类压力容器制造厂产品(含现场组装)安全质量监督检验。6）第三类压力容器制造厂产品(含现场组装)安全质量监督检验。7）气瓶制造厂产品安全质量监督检验。8）压力管道安装安全质量监督检验。9）医用氧舱监督检验和定期检验。(3)进出口锅炉压力容器安全性能监督检验。(4)安全阀校验。(5)水质监测。(6)有关锅炉压力容器压力管道方面的技术咨询、技术服务、拄术转让、技术开发。2.监测与监控内容（1）工艺条件方面（2）设备状况方面（3）安全装置方面