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压力容器安全技术

信息来源:plantb2b.com  时间:2010-08-12  浏览次数:70

  一、压力容器概念
  压力容器亦称受压容器,指内部盛装工作介质(气体或液体)且承受压力的密闭容器,并同时具备下列三个条件:1.最高工作压力(Pw)≥0.1MPa(Pw不包括液体静压力);2.内直径(非圆形截面指最大尺寸)≥0.15m,且容积≥0.025m3;3.介质为气体、液化气体和最高工作温度高于等于标准沸点的液体。
  二、压力容器分类
  1.按用途分类
  (1) 反应容器 主要用来完成介质的物理或化学反应的容器。如反应器、聚合釜、合成塔、变换炉等。
  (2) 换热容器 主要用来完成介质热量交换的容器。如热交换器、蒸发器、消毒锅等。
  (3) 分离容器 主要用来完成介质的流体压力平衡、净化、分离等的容器。如缓冲器、干燥器、过滤器、吸收塔等。
  (4) 贮运容器 主要用来盛装生产和生活用的原料气体、液体、液化气体的容器。如贮罐、槽车等。
  2.按压力分类
  压力容器按其工作压力的大小可分为低压(0.1MPa≤P<1.6MPa)、中压(1.6MPa≤P<10MPa)、高压(10MPa≤P<100MPa)、超高压(P≥100MPa)四类
  3.从安全监察角度分类
  一类容器、二类容器、三类容器
  三、压力容器的断裂形式及原因
  1.塑性断裂 是压力容器在内部压力作用下,器壁上产生的应力达到材料的强度极限而发生的。在塑性断裂前,器壁产生较大的塑性变形,若此时内部压力继续增高,容器的变形就会不断增大,器壁的厚度将进一步减薄。当器壁上的应力达到材料的断裂强度时,容器即发生破裂。塑性断裂的容器一般不产生碎片,只是裂开一个破口。
  2.脆性断裂 发生脆性断裂的容器,破裂后经检查并没有发现有可见的变形现象,而且根据破裂时的压力进行应力计算,器壁上的应力水平远远低于材料的强度极限,有的甚至还低于屈服极限。造成脆性断裂的主要因素,一是容器存在缺陷;二是材料的韧性差。由于金属材料的韧性随着温度的降低而下降,所以脆性断裂一般都发生在温度较低的情况下。脆性断裂的过程是器壁裂纹迅速扩展的过程,预先没有明显的变形迹象,断裂往往在一瞬间发生,且容器承受的压力在正常的工作压力范围内,所以这是一种非常危险的破坏形式。
  3.疲劳断裂 金属构件在经过一定次数的反复交变应力作用下,会在远低于材料强度极限的应力下发生破坏。这种破坏通常都要经过一定时间,所以称之为疲劳破坏。压力容器疲劳断裂的特点是承受较高的交变应力,而应力交变的次数并不太多。这主要是由于容器的接管、开孔、转角、焊缝附近、钢材存有严重缺陷的区域等处都有程度不同的应力集中。如果容器频繁地加载或卸载,就会在这些局部应力较高的部位产生裂纹,随着应力的周期变化,裂纹不断缓慢地扩展,最后导致容器的破裂。
  4.应力腐蚀断裂 应力腐蚀断裂是容器在腐蚀性介质和拉伸应力的共同作用下产生的一种破坏形式。发生应力腐蚀时,腐蚀和应力这两个因素是相互促进的。一方面,腐蚀使金属材料的有效承压面积减小,表面形成缺口,产生应力集中;另一方面,应力加速腐蚀的进展,使表面缺口向深处扩展,最后导致断裂。应力腐蚀破坏比其他的腐蚀形式(如均匀腐蚀、点腐蚀)更具危险性,因为它不在构件表面预先留下宏观的破坏痕迹,也不减小壁厚的尺寸,只是在容器内壁的纵深方向形成裂纹,所以往往在未被发现的情况下突然腐蚀损坏。
  四、压力容器安全技术要求
  1.对容器本体的安全技术要求
  (1) 压力容器的设计压力不得低于最高工作压力。装有安全泄放装置(如安全阀、爆破片)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压力。压力容器的设计温度不得低于元件金属可能达到的最高金属温度。
  (2) 制造压力容器的金属材料,应是容器专用的碳素钢或低合金钢,以保证容器在使用条件下(如温度、压力、介质特性等),具有规定的力学性能和耐腐蚀性能。
  (3) 压力容器的壳体和封头的厚度,应按现行的国家标准(GB150-89《钢制压力容器》)进行计算,并根据容器的使用寿命和介质的腐蚀速率留有足够的腐蚀裕量。
  (4) 压力容器的结构设计应符合下列原则:防止结构上的形状突变;引起应力集中或削弱强度的结构应相互错开;避免产生较大的焊接应力或附加应力的刚性结构;防止部件的热胀冷缩受约束。
  (5) 焊缝的布置和焊接质量应符合《压力容器安全技术监察规程》的规定。焊缝或热影响区表面不允许有裂纹、气孔、弧坑和肉眼可见的夹渣等缺陷,焊缝与母材应圆滑过渡。
  (6) 压力容器制成后必须进行水压试验,必要时还进行气密试验。水压试验的压力为容器设计压力的1.25倍;气密试验的压力与容器设计压力相同。
  2.对压力容器安全附件的要求
  (1)压力容器必须按规定装设安全阀、爆破片、压力表、液面计、温度计及紧急切断阀等安全附件。对安全附件要加强维护和定期校验,经常保持齐全、灵敏、可靠。
  (2) 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。安全阀的开启压力及爆破片的爆破压力均不得大于容器的设计压力。
  (3) 对易燃、有毒介质的压力容器,应在安全阀或爆破片的排出口装设导管,将排放介质引至安全地点。对盛装有毒、易燃、腐蚀、黏性介质或贵重介质的压力容器,为便于安全阀的清洗与更换,可在安全阀(爆破片)与容器之间装设截止阀门。
  (4) 安全阀有下列情况之一时,应停止使用并更换:
  1) 安全阀的阀芯与阀座密封不严且无法修复;
  2) 安全阀的阀芯与阀座粘死或弹簧严重腐蚀、生锈;
  3) 安全阀选型错误。
  (5) 安全阀一般每年至少应校验一次;在苛刻条件下使用的爆破片应每年更换,一般爆破片应在2~3年内更换。
  (6) 压力表的选用必须与容器内的介质相适应,装设位置应便于操作人员观察和清洗。压力表与容器之间应装设三通旋塞或针形阀,并有开启标志。盛装蒸汽介质的容器,在压力表与容器之间应装有存水弯管;盛装腐蚀性或高黏性介质的容器,在压力表与容器之间应装设能隔离介质的缓冲装置。
  (7) 液面计应安装在便于观察的位置。液面计上最高和最低安全液位,应作出明显的标志。当液面计的玻璃板(管)有裂纹、碎裂,或液面计指示模糊不清,或阀件固死时,应停止使用并更换。
  五、压力容器安全运行与管理
  1.压力容器的使用单位,在压力容器投入使用前,应到安全监察机构办理使用登记手续。
  2.压力容器使用单位的安全管理工作主要包括:贯彻执行《压力容器安全技术监察规程》和有关的压力容器安全技术规范、规章;制定压力容器的安全管理规章制度;检查压力容器的运行、维修和安全附件校验情况;压力容器的检验、修理、改造和报废等技术审查;编制压力容器的年度定期检验计划;压力容器技术资料的管理。
  3.压力容器的操作人员应持证上岗。容器的使用单位应定期对操作人员进行培训与安全教育。
  4.压力容器的使用单位,应根据生产工艺要求和容器的技术性能,制定安全操作规程,其内容至少应包括:容器的操作工艺指标,如最高工作压力、最高或最低工作温度;容器的操作方法,如开、停车的操作程序和注意事项;容器运行中应重点检查的项目和部位,运行中可能出现的异常现象和防止措施,以及紧急情况的处置和报告程序。
  5.压力容器发生下列异常现象之一时,操作人员应立即采取紧急措施,并及时向有关部门报告:
  ⑴ 压力容器工作压力、介质温度或壁温超过规定值,采取措施仍不能得到有效控制;
  ⑵ 安全附件失效; ⑶ 接管、紧固件损坏,难以保证安全运行;
  ⑷ 发生火灾等直接威胁到压力容器安全运行; ⑸ 过量充装;
  ⑹ 压力容器液位超过规定,采取措施仍不能得到有效控制;
  ⑺ 压力容器与管道发生严重振动,危及安全运行。
  6.压力容器内部有压力时,不得进行任何修理。进入容器内部进行检验、修理前,必须做好清理、置换等准备工作。达不到要求时,严禁人员进入。
  7.压力容器运行中,每年至少进行一次外部检查;安全状况等级为1、2级的容器,每六年至少进行一次内外部检验(在停机状态下进行),安全状况等级为3级的容器,每三年至少进行一次内外部检验;固定式压力容器,每两次内外部检验期间内,至少进行一次耐压试验。移动式压力容器,每六年至少进行一次耐压试验。
  六、压力容器安全操作方法
  1.精心操作,动作平稳;     2.禁止超温、超压、超负荷;
  3.巡迴检查,及时发现和消除缺陷;  4.紧急停止运行。
  容器运行中出现严重威胁安全的紧急情况时,应立即停止运行。紧急停止运行操作要做到:及时开放泄压装置,泄放容器内气体或其它物料,使容器压力下降。停止向容器内进气或投料。对连续性生产系统的容器,紧急停止运行时,必须和前后操作岗位取得联系。随时注意防止意外情况产生,紧急情况时应立即采取措施。

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