压力容器安全操作技术(陈维凤)

压力容器安全操作技术前言压力容器的重要法规--《固定式压力容器安全技术监察规程》，简称《固定容规》我国锅炉、压力容器、压力管道等特种设备安全管理的法规标准体系大致按其性质可以分成两大类，五个层次。我国特种设备安全管理的法规标准体系的分类两大类第一类是法规性规定另一类是安全技术性标准。五个层次最高层次----法律我国目前没有专门的特种设备的法律，《中华人民共和国安全生产法》是与压力容器相关的法律。第二层----行政法规《特种设备安全监察条例》是行政法规，是目前我国特种设备安全使用管理的最高法规。第三层----行政规章《国务院关于特大安全事故行政责任追究的规定》《锅炉压力容器压力管道特种设备事故处理规定》第四层----安全技术规范《锅炉压力容器制造监督管理办法》《特种设备作业人员监督管理办法》《压力容器安全技术监察规程》《锅炉压力容器使用登记管理办法》《压力容器定期检验规则》《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》第五层----安全技术性标准。部分压力容器法规简介《特种设备安全监察条例》《特种设备事故报告和调查处理规定》《锅炉压力容器使用登记管理办法》《压力容器定期检验规则》特种设备安全监察条例（国务院第549号令）2009年5月1日实施2009版2003版第一章总则（共9条）第一章总则（共9条）第二章特种设备的生产（共13条）第二章特种设备的生产（共13条）第三章特种设备的使用（共18条）第三章特种设备的使用（共19条）第四章检验检测（共9条）第四章检验检测（共9条）第五章监督检查（共11条）第五章监督检查（共13条）第六章事故预防和调查处理（共11条）第六章法律责任（共24条）第七章法律责任（共17条）第七章附则（共4条）第八章附则（共5条）总共8章103条总共7章91条《国务院关于修改〈特种设备安全监察条例〉的决定》已经2009年1月14日国务院第46次常务会议通过，现予公布，自2009年5月1日起施行。总理温家宝二○○九年一月二十四日1.1压力容器的基本概念压力容器的定义:压力容器又称受压容器。从广义上讲，所有承受压力载荷的密闭容器都是压力容器。但只有其中一部分比较容易发生事故或存在较大危害性的容器才作为特种设备管理。压力容器的案例监察范围工作压力越高或者容器的容积越大，则容器爆破时气体膨胀所释放的能量也越大，即事故的危害性也越大。在相同的容积内，工作介质是气体的要比工作介质为液体（非液化气体）的爆炸能量大数百倍至数万倍。第一章压力容器的基础知识满足三个条件只有同时具备下列三个条件的压力容器才属于《容规》的压力容器监察范围：最高工作压力（Pw）≥0.1MPa（不含液体静压力）；内直径（非圆形截面积指其最大尺寸）≥0.15m，且容积（V)≥0.025m3；盛装介质为气体、液化气体和最高工作温度高于或等于标准沸点的液体压力容器的参数压力用“P”表示。单位是“牛顿/米2（N/m2）”，又称为帕斯卡，简称帕。标准大气压与工程大气压：1标准大气压=760毫米汞柱（mmHg）=1.0332kgf/cm2表压力和绝对压力：表压力是指压力表上直接指示的压力值，是指容器内的压力与周围大气压的差值。绝对压力是指容器内介质的实际压力。关系如下：P绝≈P表+0.1MPa临界压力：物质在临界状态时的压力，即液体在临界温度时的饱和蒸汽压。工作压力：即操作压力，是指在正常操作时容器顶部的最高压力。最高工作压力：对承受内压的容器，最高工作压力是指在正常使用过程中，容器顶部可能出现的最大表压力；对承受外压的容器，最高工作压力是指在正常使用过程中，可能出现的最大压力差值；对夹套容器是指在正常使用过程中，夹套可能出现的最大压力差值。最高工作压力在容器出厂时已做了规定，在出厂的《压力容器产品质量证明书》中已明确，产品铭牌和注册铭牌中也有注明。压力容器操作人员操作压力容器时，不得高于最高工作压力。设计压力：指设计时设定的容器顶部的最高压力，即在相应的设计温度下用以确定容器计算壁厚及其元件尺寸的压力。《压力容器安全技术监察规程》规定：设计压力不低于最高工作压力。对装有安全泄放装置的压力容器，其设计压力不得低于安全泄放装置的开启压力或爆破片的爆破压力。计算压力：是指在相应的设计温度下用以确定容器元件尺寸的压力，包括设计压力和液柱静压力。当液柱静压力小于设计压力的5%时，忽略不计。试验压力：指压力容器在压力试验时，容器顶部的表压力。温度表示物体冷热程度的物理量，通常用摄氏度表示，用符号“℃”表示。另外还有华氏温标和绝对温标。以下列举了常用的温度的概念：临界温度：临界温度是指当某气体的温度降到某一温度以下时，对其施加压力能使其液化。即气体以液体状态出现的最高温度。在此温度以上，只能是气体状态，不能用压缩气体的方法使其液化。工作温度：即操作温度，是指在正常操作时容器内介质的温度。设计温度：是指容器在正常操作情况和在相应设计压力下，容器表壁或受压元件可能达到的最高或最低的温度。容器设计温度也标注在其出厂铭牌上。试验温度：指压力容器在压力试验时，容器壳体的金属温度。压力容器的常用介质及其特征容器内盛装各种各样的介质，许多介质往往都具有毒性和易燃、易爆的特性，且多以液体或气体状态存在，所以极易发生泄漏和挥发，若操作不当，极易发生中毒和火灾爆炸事故。具有毒性的介质：凡作用于人体产生有毒作用的物质称为毒物。•工业毒物：在工业生产过程中产生的毒物；•职业中毒：在作业过程中工业毒物引起的中毒。操作环境中毒性介质允许的最高允许浓度是指操作人员工作地点空气中有害物质所不应超过的数值。工作地点系指工人为观察和管理生产过程而经常或定时停留的地点。根据介质的毒性程度分类，介质分为剧毒、高毒、中毒、低毒、微毒和基本无毒六种类型。按照国家标准GB5044《职业接触毒物危害程度分级》，将介质分为I级（极度危害），II级（高度危害），III级（中度危害），IV级（轻度危害）共四个级别。P5石油和化学工业局行业标准HG20660按介质的毒性危害程度分类（级）极度危害（Ｉ）最高容许浓度＜0.1mg/m3；如汞，氰化氢（氢氰酸）高度危害（II）最高容许浓度0.1～＜1mg/m3；如臭氧，敌敌畏，氯，甲醛中度危害（III）最高容许浓度1～＜10mg/m3；如ＣＯ，甲醇，乐果，H2S轻度危害（IV）最高容许浓度＞10mg/m3。具有易燃性的介质：燃烧和燃烧的三个条件：可燃物，助燃物，着火源。爆炸极限：可燃气体、可燃液体的蒸汽或可燃粉尘与空气混合达到一定浓度时，遇到火源就会爆炸，这个遇到火源能够发生爆炸的浓度范围，称为爆炸极限。爆炸上限：可燃气体或可燃液体蒸汽在空气中刚刚达到可以使火焰曼延的最低浓度；爆炸下限：可燃气体或可燃液体蒸汽在空气中刚刚达到可以使火焰曼延的最高浓度；爆炸范围：爆炸上限与下限之间的范围。易燃介质：也称爆炸危险介质，是指其气体或液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成爆炸混合物，且其爆炸下限＜10%，或者爆炸上限和下限之差≥20%介质。闪点指标准条件下液体挥发的蒸气与空气混合物可被点燃（闪燃）的最低温度。可燃液体：是指闪点高于45℃的液体。如轻柴油、重柴油、甘油等。易燃液体：是闪点低于或等于45℃的液体。如液化石油气、汽油等。介质的火灾危险性分类：国家标准GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性介质如下：•可燃气体的火灾危险性分类：•液化烃／可燃液体的火灾危险性分类：类别可燃气体与空气混合物的爆炸下限甲＜10%（体积）乙≥10%（体积）类别名称特征甲A液化烃15℃时蒸气压力＞0.1MPa的烃类液体及其它类似液体B可燃液体甲Ａ类以外，闪点＜28℃乙A闪点≥28℃至≤48℃B闪点＞45℃至60℃丙A闪点≥60℃至≤120℃B闪点＞120℃常用介质及特性按气体的燃烧性分类易燃气体、助燃气体、不可燃气体按气体的毒性分类剧毒气体、有毒气体、无毒气体按气体的临界温度分类压缩气体、高压液化气体、低压液化气体压缩气体：是指临界温度低于-10℃的气体，由于临界温度低在冲装、运输、使用过程中均为气态，其压力的高低取决于气体的压缩程度。•空气：来源方便使用安全，用于输送物料、设备吹扫、气密介质等。•氧气：能助燃；与可燃气体混合易爆炸；压缩氧气与油脂接触可自燃。氧的贮存、汽化、充装、使用场所的液氧汽化后能波及到的或至少5米内严禁明火，杜绝一切火源，应有明显的禁火标志。•氢气：爆炸范围广，常压20℃时4%～75%；渗透性强，使用中易泄漏；对钢材易产生氢致开裂、氢脆等破坏。•氮气：常作为置换或试验用气；无毒无味，但易引起窒息。•一氧化碳：毒性很强的无色乙类易燃中度危害气体；爆炸范围12.5%～75%；在日光下与氯气产生光气；空气中最高允许浓度30mg/m3。•甲烷：无色无味甲类易燃气体。液化气体：•根据临界压力和环境温度的变化，存在两种情况：低压液化气体：临界温度高于环境温度（临界温度大于70℃且60℃时的饱和蒸汽压大于0.098MPa）的气体，这些气体冲装入容器后始终保持气、液两相，其压力为相应温度下的饱和蒸汽压，如氯气、氨等；高压液化气体：临界温度处于环境温度范围内（临界温度-10至70℃）的气体，这些气体冲装入容器后可以是气、液两相或单一的气相，其压力取决于冲装和温度，如二氧化碳、乙烷等；•二氧化碳：比空气重，易沉积；空气中含量超过6%时，对人有致命危险。•氯气：有刺激性臭味、毒性强的高危害气体；化学性质活泼，遇水生成盐酸及次氯酸；盐酸对钢材有很强腐蚀性。氯、氯化氢是腐蚀性气体。•氨：无色有刺激性臭味有毒轻度高危害气体；空气中爆炸范围15%～28%；室内最高允许浓度30mg/m3。•二氧化硫：无色有刺激性毒性高中度危害气体；空气中最高允许浓度15mg/m3。•液化石油气：是由丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷等组成的混合物；是一种易燃易爆的介质；挥发性强；密度大于空气，易沉积并在达到一定浓度时发生爆炸；会使橡胶软化，石油产品溶化，输气时应采用耐油橡胶管。•硫化氢：具有恶臭味的毒性高中度危害气体；空气中最高允许浓度10mg/m3。溶解气体：只有乙炔一种气体，无毒性，临界温度为37.5℃；爆炸范围2.5%～82%。蒸汽：常用作加热介质，吹扫贯通或做动能驱动。压力容器的分类按使用位置分类：固定式和移动式。P18固定式：是指固定安装于使用地点的压力容器。特点是有固定使用单位、固定的操作人员及固定的操作条件。移动式：是指无固定使用地点的压力容器。包括气瓶、罐车等。特点是流动范围大、环境变化大、操作人员不固定、管理复杂等。按设计压力分类：由低到高分别为低压、中压、高压和超高压容器四个等级，其划分范围见下表：压力等级代号设计压力范围低压容器L0.1MPa≤P＜1.6MPa中压容器M1.6MPa≤P＜10MPa高压容器H10MPa≤P＜100MPa超高压容器UP≥100MPa按压力容器在生产工艺过程中的作用原理分类种类代号作用原理反应压力容器R主要用于完成介质的物理、化学反应。如反应器、变换炉换热压力容器E主要用于完成介质的热量交换。如废热锅炉、冷却器分离压力容器S主要用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离。如分离器、过滤器、填料塔储存压力容器C(球罐为B)主要用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质。如液化气罐、氨球罐按压力容器壁厚分类：薄壁容器与厚壁容器。按压力容器的承压方式分类：内压容器与外压容器。按设计温度分类：低温（—20℃以下）、常温（—20～200℃）、中温（200～450℃）、高温（450℃以上）。按制造方法分类：焊接、锻造、铸造、多层包扎等。按制造材料分类：钢制、铝制、钛制、铜制等金属容器；玻璃钢、搪瓷、工程塑料等非金属容器。根据危险程度分类：划分为第Ⅰ类、第Ⅱ类、第Ⅲ类容器。A。基本划分《固定容规》规定：压力容器类别划分应当根据介质特性，按照以下要求选择类别划分图，再根据设计压力P（单位MPa）和容积V（单位L）标出坐标点，确定压力容器的类别；压力容器的介质分以下两组