压力容器安全技术.ppt

1 第六章压力容器安全技术 第一节压力容器概述第二节压力容器的定期检验第三节压力容器的安全附件第四节压力容器的安全使用第五节气瓶的安全技术第六节工业锅炉安全技术 2 第一节压力容器概述 压力容器的定义为了与一般容器 常压容器 相区别 只有同时满足下列三个条件的容器 才称之为压力容器 1 最高工作压力 0 1MPa2 内直径 0 15m 且容积 0 025m 3 介质为气体 液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体 3 1 按工作压力分类压力的级别有低压 中压 高压和超高压四种低压 代号L 0 1MPa P 1 6MPa中压 代号M 1 6MPa P 10MPa 高压 代号H 10MPa P 100MPa 超高压 代号U 100MPa P 1000MPa 一 压力容器的分类 4 2 按用途分类反应容器 如发生器 聚合釜 合成塔换热容器 如热交换器 冷却器分离容器 如分离器 过滤器 集油器储运容器 如储槽 储罐 槽车 5 3 按危险性和危害性分类一类容器非易燃或无毒介质的低压容器及易燃或有毒介质的低压传热容器和分离容器属于一类容器 二类容器任何介质的中压容器 剧毒介质的低压容器 易燃或有毒介质的低压反应容器和储运容器属于二类容器 三类容器高压 超高压容器 pV 0 2MPa m 的剧毒介质低压容器和剧毒介质的中压容器 pV 0 5MPa m 的易燃或有毒介质的中压反应容器 pV 10MPa m 的中压储运容器以及中压废热锅炉和内径大于1m的低压废热锅炉 6 4 按压缩器内的介质分类国家劳动总局颁发的 压力容器安全监察规程 的规定 压力容器按介质的有毒 剧毒和易燃的界限划分如下 剧毒介质是指进入人体的量 50g即会引起肌体严重损伤或致死作用的介质 如氟 氢氟酸 光气 碳酰氟等 有毒介质是指进入人体量 50g即会引起人体正常功能损伤的物质 如CO2 NH3 CO 氯乙烯 甲醇 环氧乙烷 CS2 H2S等 易燃介质是指与空气混合时 其爆炸极限的下限小于10 或其上 下限之差大于20 的介质 如乙烷 乙烯 氢 一甲胺 甲烷 氯甲烷 环丙烷 丁烷 丁二烯等 7 1 压力容器的设计 1 强度确定 2 材料选用 3 合理的结构 二 压力容器的设计 制造 安装 常用 碳钢 普通低合金钢 特殊用钢 原则 1 防止结构上的突变2 避免局部应力叠加3 特殊条件下使用的容器用钢4 对开孔的形状 大小及位置的限制 8 2 压力容器的制造为了确保压力容器制造质量 国家规定凡制造和现场组焊压力容器的单位必须持有劳动部颁发的制造许可证 制造单位必须按批准的范围制造或组焊 无制造许可证的单位不得制造或组焊压力容器 压力容器质量优劣取决于材料质量 焊接质量和检验质量 压力容器的制造质量除钢材本身质量外 主要取决于焊接质量 为保证焊接质量 必须做好焊工的培训考试工作 保证良好的焊接环境 认真进行焊接工艺评定 严格焊前预热和焊后热处理 压力容器制成后必须进行压力试验 包括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 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 9 3 压力容器的安装压力容器的专业安装单位必须经劳动部门审核批准才可以从事承压设备的安装工作 安装作业必须执行国家有关安装的规范 安装过程中应对安装质量实行分段验收和总体验收 验收由使用单位和安装单位共同进行 总体验收时 应有上级主管部门参加 压力容器安装竣工后 施工单位应将竣工图 安装及复验记录等技术资料及安装质量证明书等移交给使用单位 10 压力容器是一种特殊设备 其工作条件差 在运行和使用中损坏的可能性比较大 因压力容器内部的介质具有很高的压力 有一定的温度和程度不同的腐蚀性等等 并且在不停地运动 不停地对压力容器产生各种物理的 化学的作用 因而使容器产生腐蚀 变形 裂纹 渗漏等缺陷 因此 即使压力容器的设计合理 制造质量很好 在使用过程中也会产生缺陷 无论是原有缺陷还是在使用过程中产生的的缺陷 如不及时发现并消除 势必在使用过程中导致严重爆炸事故 因此 压力容器的定期检验 是保证压力容器安全运行的重要的必不可少的措施 第二节压力容器的定期检验 11 压力容器的使用单位 必须认真安排压力容器的定期检验工作 按照 压力容器定期检验规程 的规定 劳动部为了实行在用压力容器定期检验制度 保证在用压力容器的安全运行 于2004年8月颁发的技术法规 是检验和确定在用压力容器安全状况等级的基本要求 由取得检验资格的单位和人员进行检验 并将年检计划报主管部门和当地的锅炉压力容器安全监察机构 锅炉压力容器安全监察机构负责监督检查 一 定期检验的要求 12 1 外部检验2 内外部检验3 全面检验4 耐压试验 二 定期检验的内容 13 三 定期检验的周期 外部检验期限 每年至少一次 内外部检验期限分为 安全状况等级为1 3级的 每隔6年至少一次 安全状况等级为3 4级的 每隔3年至少一次 注意 根据具体情况需适当缩短或延长内外部检验期限 14 第三节压力容器的安全附件 压力容器的安全附件是为防止容器超温 超压 超负荷而装设在设备上的一种安全装置 压力容器的安全附件较多 但最常用的安全附件有安全泄压装置 安全阀 爆破片 防爆帽 压力表 液位计等 15 一 安全泄压装置 安全泄压装置的功能 当容器在正常工作压力下运行时 保持严密不漏 若容器内压力一旦超过规定 则能自动地 迅速地排泄出器内的介质 使设备的压力始终保持在许用压力范围以内 一般情况下 安全泄压装置除了具有自动泄压这一主要功能外 还有自动报警的作用 16 常见安全泄压装置1 安全阀 压力容器在正常工作压力运行时 安全阀保持严密不漏 当压力超过设定值时 安全阀在压力作用下自行开启 使容器泄压 以防止容器或管线的破坏 当容器压力泄至正常值时 它又能自行关闭 停止泄放 17 2 爆破片 又称防爆膜 防爆板 是一种断裂型的安全泄压装置 具有密封性能好 反应动作快以及不易受介质中粘污物的影响等优点 但它是通过膜片的断裂来泄压的 所以泄后不能继续使用 容器也被迫停止运行 因此它只是在不宜装设安全阀的压力容器上使用 18 3 防爆帽 是一种断裂型安全泄压装置 它的样式较多 但基本作用原理一样 它的主要元件是一个一端封闭 中间具有一薄弱断面的厚壁短管 当容器的压力超过规定时 防爆帽即从薄弱断面处断裂 气体从管孔中排出 为了防止防爆帽断裂后飞出伤人 在它的外面应装有保护装置 19 二 压力表 压力表是测量压力容器中介质压力的一种计量仪表 压力表的种类较多 有液柱式 弹性元件式 活塞式和电量式四大类 压力容器大多使用弹性元件式的单弹簧管压力表 20 1 压力表的选用 应注意以下问题 量程装在锅炉 压力容器上的压力表 其最大量程 表盘上刻度极限值 应与设备的工作压力相适应 测量精度压力表的精度是以允许误差占表盘刻度极限值的百分数来表示的 表盘直径为了使操作人员能准确地看清压力值 压力表的表盘直径不应过小 21 2 压力表的安装安装压力表时 为便于操作人员观察 应将压力表安装在最醒目的地方 并要有充足的照明 同时要注意避免受辐射热 低温及震动的影响 装在高处的压力表应稍微向前倾斜 但倾斜角不要超过30 压力表接管应直接与容器本体相接 为了便于卸换的校验压力表 压力表与容器之间应装设三通旋塞 旋塞应装在垂直的管段上 并要有开启标志 以便核对与更换 蒸汽容器 在压力表与容器之间应装有存水弯管 盛装高温 强腐蚀及凝结性介质的容器 在压力表与容器之间应装有隔离缓冲装置 22 3 压力表的使用使用中的压力表 应根据设备的最高工作压力 在它的刻度盘上划明警戒红线 但不要涂画在表盘玻璃上 以免玻璃转动使操作人员产生错觉 造成事故 未经检验合格和无铅封的压力表均不准安装使用 4 压力表的维护压力表应保持洁净 表盘上玻璃要明亮透明 使表内指针指示的压力值能清楚易见 压力表的接管要定期吹洗 压力表一般每半年校验一次 校验后的压力表应加铅封 并注明下次校验日期或校验有效期 在容器运行期间 如发现压力表指示失灵 刻度不清 表盘玻璃破裂 泄压后指针不回零位 铅封损坏等情况 应立即校正或更换 23 三 液面计 液面计也是压力容器的安全附件 一般压力容器的液面显示多用玻璃板液面计 石油化工装置的压力容器 如各类液化石油气体的储存压力容器 选用各种不同作用原理 构造和性能的液位指示仪表 介质为粉体物料的压力容器 多数选用放射性同位素料位仪表 指示粉体的料位高度 24 三 液面计 注意 液面计有下列情况之一的 应停止使用 超过检验周期 玻璃板 管 有裂纹 破碎 阀件固死 经常出现假液位 25 第四节压力容器的安全使用 一 压力容器的使用管理 1 压力容器的安全技术管理 1 购置与验收 2 安装和登记 3 使用管理 4 检验 5 修理与改造 26 2 对压力容器使用单位及人员的要求 压力容器的使用单位 在压力容器投入使用前 应按劳动部颁布的 压力容器使用登记管理规则 的要求 向地 市劳动部门锅炉压力容器安全监察机构申报和办理使用登记手续 压力容器的使用单位 应在工艺操作规程中明确提出压力容器安全操作要求 压力容器的使用单位 应对其操作人员进行安全教育和考核 操作人员应持安全操作证上岗 27 二 压力容器的破坏形式和缺陷修复 1 压力容器破裂压力容器及其承压部件在使用过程中 其尺寸 形状或材料性能发生改变 完全失去或不能良好实现原定功能 继续使用会失去可靠性和安全性 需要立即停用修复或更换 把这称作压力容器及其承压部件的失效 28 1 韧性破裂韧性破裂是容器壳体承受过高的应力 以致超过或远远超过其屈服极限和强度极限 使壳体产生较大的塑性变形 最终导致破裂 2 脆性破裂脆性破裂从压力容器的宏观变形观察 并不表现出明显的塑性变形 常发生在截面不连续处 并伴有表面缺陷或内部缺陷 即常发生在严重的应力集中处 因此 把容器未发生明显塑性变形就破坏的破裂形式称为脆性破裂 29 3 疲劳破裂压力容器长期在交变载荷作用下运行 其承压部件发生破裂或泄漏 与脆性破裂一样 容器外观没有明显的塑性变形 而且也是突发性的 4 应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂是指容器材料在特定的介质环境中 在拉应力作用下 经一定时间后发生开裂或破裂的现象 5 蠕变破裂在高温下运行的压力容器 当操作温度超过一定限度 材料在应力作用下发生缓慢的塑性变形 塑性变形经长期累积 最终会导致材料破裂 30 2 压力容器缺陷修复压力容器破裂大多是由于制造质量较差所致 压力容器的制造缺陷有成型组装缺陷和焊接缺陷两个类型 确认材质无劣化或劣化甚微不影响使用 或可用焊接方法修复的压力容器 应该进行修复 1 打磨法 2 补焊和堆焊方法 3 局部挖补或部分更换法 4 层板包扎加固法 5 堵孔 31 三 压力容器的安全操作与维护 1 压力容器工艺参数原则压力容器的工艺规程 岗位操作法和容器的工艺参数应规定在压力容器结构强度允许的安全范围内 使用单位不得任意改变压力容器设计工艺参数 严防在超温 超压 过冷和强腐蚀条件下运行 操作人员必须熟知工艺规程 岗位操作法和安全技术规程 通晓容器结构和工艺流程 经理论和实际考核合格者方可上岗 32 2 压力容器操作维护压力容器的维护保养工作一般包括防止腐蚀 消除 跑 冒 滴 漏 和做好停运期间的保养 1 应从工艺操作上制定措施 保证压力容器的安全经济运行 如完善平稳操作规定 通过工艺改革 适当降低工作温度和工作压力等 2 应加强防腐蚀措施 如喷涂防腐层 加衬里 添加缓蚀剂 改进净化工艺 控制腐蚀介质含量等 3 根据存在缺陷的部位和性质 采用定期或状态监测手段 查明缺陷有无发展及发展程度 以便采取措施 4 还要注意压力容器在停运期间的保养 33 3 异常情况处理为了确保安全 压力容器在运行中 发现下列情况之一者应停止运行 1 容器工作压力 工作壁温 有害物质浓度超过操作规程规定的允许值 经采取紧急措施仍不能下降时 2 容器受压元件发生裂纹 鼓包 变形或严重泄漏等 危及安全运行时 3 安全附件失灵 无法保证容器安全运行时 4 紧固件损坏 接管断裂 难以保证安全运行时 5 容器本身 相邻容器或管道发生火灾 爆炸或有毒有害介质外逸 直接威胁容器安全运行时 在压力容器异常情况处理时 必须克服侥幸心理和短期行为 应谨慎 全面地考虑事故的潜在性和突发性 34 第五节气瓶的安全技术 气瓶是指在正常环境下 40 60 可重复充气使用的 公称工作压力为0 30MPa 表压 公称容积为0 4 1000L的盛装永久气体 液化气体或溶解气体等的移动式压力容器 35 一 气瓶的分类 永久气体气瓶1 按充装介质的性质分液化气体气瓶溶解气体气瓶钢制焊接气瓶2 按制造方法分类缠绕玻璃纤维气瓶钢制无缝气瓶 36 3 按公称工作压力分类气瓶按公称工作压力分为高压气瓶和低压气瓶 1 高压气瓶 公称工作压力有 30 20 15 12 5 8MPa 2 低压气瓶 公称工作压力有 5 3 2 1 6 1MPa 37 二 气瓶的安全附件 1 安全泄压装置气瓶的安全泄压装置 是为了防止气瓶在遇到火灾等高温时 瓶内气体受热膨胀而发生破裂爆炸 1 爆破片装在瓶阀上 其爆破压力略高于瓶内气体的最高温升压力 爆破片多用于高压气瓶上 有的气瓶不装爆破片 气瓶安全监察规程 对是否必须装设爆破片 未做明确规定 气瓶装设爆破片有利有弊 一些国家的气瓶不采用爆破片这种安全泄压装置 2 易熔塞一般装在低压气瓶的瓶肩上 当周围环境温度超过气瓶的最高使用温度时 易熔塞的易熔合金熔化 瓶内气体排出 避免气瓶爆炸 2 其它附件其它附件有 防震圈 瓶帽 瓶阀 38 三 气瓶的颜色 国家标准 气瓶颜色标记 对气瓶的颜色 字样和色环做了严格的规定 常见气瓶的颜色见下表 39 四 气瓶的管理 1 充装安全为保证气瓶在充装过程和使用过程中不因环境温度升高而处于超压状态 必须对气瓶的充装量严格控制 确定压缩气体及高压液化气体气瓶的充装量时 要求瓶内气体在最高使用温度下的压力 不超过气瓶的最高许用压力 对低压液化气瓶 则要求瓶内液体在最高使用温度下 不会膨胀至瓶内满液 在瓶内始终保留有一定气相空间 40 四 气瓶的管理 1 气瓶充装过量 是气瓶破裂爆炸的常见原因之一 2 防止不同性质气体混装属下列情况之一的 应先进行处理 否则严禁充装 钢印标记 颜色标记不符规定及无法判定瓶内气体的 改装不符合规定或用户自行改装的 附件不全 损坏或不符合规定的 瓶内无剩余压力的 超过检验期的 外观检查存在明显损伤 需进一步进行检查的 氧化或强氧化性气体气瓶沾有油脂的 易燃气体气瓶的首次充装 事先未经置换和抽空的 41 2 贮存安全 1 气瓶的储存应有专人负责管理 管理人员 操作人员 消防人员应经安全技术培训 了解气瓶 气体的安全知识 2 气瓶的储存 空瓶 实瓶应分开 分室储存 如氧气瓶 液化石油气瓶 乙炔瓶与氧气瓶 氯气瓶不能同储一室 3 气瓶库 储存间 应符合 建筑设计防火规范 应采用二级以上防火建筑 与明火或其它建筑物应有符合规定的安全距离 易燃 易爆 有毒 腐蚀性气体气瓶库的安全距离不得小于15m 4 气瓶库应通风 干燥 防止雨 雪 淋 水浸 避免阳光直射 要有便于装卸 运输的设施 库内不得有暖气 水 煤气等管道通过 也不准有地下管道或暗沟 照明灯具及电器设备应是防爆的 5 地下室或半地下室不能储存气瓶 6 瓶库有明显的 禁止烟火 当心爆炸 等各类必要的安全标志 42 7 瓶库应有运输和消防通道 设置消防栓和消防水池 在固定地点备有专用灭火器 灭火工具和防毒用具 8 储气的气瓶应戴好瓶帽 最好戴固定瓶帽 9 实瓶一般应立放贮存 卧放时 应防止滚动 瓶头 有阀端 应朝向一方 垛放不得超过5层 妥善固定 气瓶排放应整齐 固定牢靠 数量 号位的标志要明显 要留有通道 10 实瓶的贮存数量应有限制 在满足当天使用量和周转量的情况下 应尽量减少贮存量 11 容易起聚合反应气体的气瓶 必须规定储存期限 12 瓶库账目清楚 数量准确 按时盘点 账物相符 13 建立并执行气瓶进出库制度 43 3 使用安全 1 使用气瓶者应学习气体与气瓶的安全技术知识 在技术熟练人员的指导监督下进行操作练习 合格后才能独立使用 2 使用前应对气瓶进行检查 确认气瓶和瓶内气体质量完好 方可使用 如发现气瓶颜色 钢印等辨别不清 检验超期 气瓶损伤 变形 划伤 腐蚀 气体质量与标准规定不符等现象 应拒绝使用并做妥善处理 3 按照规定 正确 可靠地连接调压器 回火防止器 输气 橡胶软管 缓冲器 气化器 焊割炬等 检查 确认没有漏气现象 连接上述器具前 应微开瓶阀吹除瓶阀出口的灰尘 杂物 4 气瓶使用时 一般应立放 乙炔瓶严禁卧放使用 不得靠近热源 与明火距离 可燃与助燃气体气瓶之间距离 不得小于10m 44 5 使用易起聚合反应气体气瓶 应远离射线 电磁波 振动源 6 防止日光曝晒 雨淋 水浸 7 移动气瓶应手搬瓶肩转动瓶底 移动距离较远时可用轻便小车运送 严禁抛 滚 滑 翻和肩扛 脚踹 8 禁止敲击 碰撞气瓶 绝对禁止在气瓶上焊接 引弧 不准用气瓶做支架和铁砧 9 注意操作顺序 开启瓶阀应轻缓 操作者应站在阀出口的侧后 关闭瓶阀应轻而严 不能用力过大 避免关得太紧 太死 10 瓶阀冻结时 不准用火烤 可把瓶移人室内或温度较高的地方或用40 以下的温水浇淋解冻 45 11 注意保持气瓶及附件清洁 干燥 禁止沾染油脂 腐蚀性介质 灰尘等 12 瓶内气体不得用光用尽 应留有剩余压力 余压 余压不应低于0 05MPa 13 要保护瓶外油漆防护层 既可防止瓶体腐蚀 也是识别标记 可以防止误用和混装 瓶帽 防震圈 瓶阀等附件都要妥善维护 合理使用 14 气瓶使用完毕 要送回瓶库或妥善保管 46 五 气瓶的检验 气瓶的定期检验 由取得检验资格的专门单位负责进行 未取得资格的单位和个人不得从事气瓶的定期检验各类气瓶的检验周期为 1 盛装腐蚀性气体的气瓶 每两年检验一次 2 盛装一般气体的气瓶 每三年检验一次 3 液化石油气气瓶 使用未超过20年的 每五年检验一次 超过20年的 每两年检验一次 盛装惰性气体的气瓶 每五年检验一次 47 第六节工业锅炉的安全技术 锅炉是使燃烧产生的热能把水加热或变成蒸汽的热力设备 锅炉的种类虽繁多 但都是由 锅 和 炉 以及保证 锅 和 炉 正常运行所必需的附件 仪表及附属设备三大部分组成 锅 是指锅炉中盛放水和蒸气的密封受压部分 是锅炉的吸热部分 主要包括汽包 对流管 水冷壁 联箱 过热器 省煤器等 炉 是指锅炉中燃料进行燃烧 放出热能的部分 是锅炉的放热部分 主要包括燃烧设备 炉墙 炉拱 钢架和烟道及排烟除尘设备等 48 一 锅炉的安全附件 1 安全阀安全阀是锅炉的重要安全附件之一 它能自动防止锅炉的蒸汽压力超过预定的允许范围 保证锅炉安全运行 2 压力表压力表用以测量锅炉运行时锅内的压力 有了压力表 工作人员才能正确操作锅炉 保证锅炉安全运行 工业锅炉常用的压力表是弹簧管式压力表 它具有结构简单 使用方便和准确可靠等优点 压力表必须准确 灵敏 可靠 符合国家锅炉安全监察规程的要求 并严格监视 严防超压事故的发生 3 水位表水位表是用来监视锅筒内水位的重要安全装置 用水位表内显示的水位 表示锅筒内锅水的水位 司炉人中依此进行正确操作 保证锅炉安全运行 水位是按照 连通器内水面高度相等 的原理制成的 因此 运行时水位表必须与锅炉保持畅通 49 二 锅炉的水质处理 1 锅炉给水处理的重要性2 水质标准水质指标是表示水的质量好坏的技术指标 根据用水要求和杂质的特性制定 悬浮物硬度水质指标PH值碱度含盐量 50 3 水处理方法 炉内水处理 通过向锅炉给水投加一定量的软水剂 防垢剂 使锅炉给水中的结垢物质软化 成为泥垢 水渣 通过排污把泥垢从锅炉内排出 从而达到减缓或防止水垢结生的目的 炉外水处理 指对进入锅炉之前的给水预先进行的各种处理 是锅炉水质处理的主要方式 51 三 锅炉运行的安全管理 1 锅炉启动的安全要点 1 全面检查 2 上水 3 烘炉和煮炉 4 点火与升压 5 暖管与并气 52 2 锅炉运行中的安全要点 1 锅炉运行中 保护装置与联锁不得停用 需要检验或维修时 应经有关主要领导批准 2 锅炉运行中 安全阀每天人为排汽试验一次 电磁安全阀电气回路试验每月应进行一次 安全阀排汽试验后 其起座压力 回座压力 阀瓣开启高度应符合规定 并作记录 3 锅炉运行中 应定期进行排污试验 53 三 锅炉运行的安全管理 3 锅炉停炉时保养 1 干法保养干法保养只用于长期停用的锅炉 正常停炉后 水放净 清除锅炉受热面及锅筒内外的水垢 铁锈和烟灰 用微火将锅炉烘干 放入干燥剂 而后关闭所有的门 孔 保持严密 一月之后打开人孔 手孔检查 若干燥剂成粉状 失去吸潮能力 则更换新干燥剂 视检查情况决定缩短或延长下次检查时间 若停用时间超过三个月 则在内外部清扫后 受热面内部涂以防锈漆 锅炉附件也应维修检查 涂油保护 再按上述方法保养 2 湿法保养湿法保养也适用于长期停用的锅炉 停用后清扫内外表面 然后进水 最好是软水 将适量氢氧化钠或磷酸钠溶于水后加入锅炉 生小火加热使锅炉外壁面干燥 内部由于对流使各部位碱浓度均匀 锅内水温达80 100 时即可熄火 每隔5天对锅内水化验一次 控制其碱度在5 12mg L范围 3 热法保养停用时间在10天左右宜用热法保养 停炉后关闭所有风 烟道闸门 使炉温缓慢下降 保持锅炉汽压在大气压以上 即水温在100 以上 即可 若汽压保持不住 可生小火或用运行锅炉的蒸汽加热 54 总结压力容器的特点 压力容器的特点 应用广泛操作条件复杂对安全要求高压力容器的安全问题 量大面广事故率高危害性大 55 应用的广泛性 压力容器不仅被广泛用于化学 石油化工 医药 冶金 机械 采矿 电力 航天航空 交通运输等工业生产部门 其中尤以石油化学工业应用最为普遍 石油化工企业中的塔 釜 槽 罐无一不是贮器或作为设备的外壳 而且绝大多数是在压力温度下运行 如一个年产30万吨的乙烯装置 约有793台设备 其中压力容器281台 占了35 4 蒸汽锅炉也属于压力容器 但它是用直接火焰加热的特种受压容器 至于民用或工厂用的液化石油气瓶 更是到处可见 56 操作的复杂性 压力容器的操作条件十分复杂 压力可从1 2 10 5Pa的真空到高压 超高压 如石油加氢为10 5 21 0MPa 高压聚乙烯为100 200MPa 合成氨为10 100MPa 人造水晶高达140MPa 温度从 200 C低温到超过一千摄氏度的高温 而处理介质则包括爆 燃 毒 辐 照 腐 蚀 磨 损 等数千个品种 操作条件的复杂性使压力容器从设计 制造 安裝到使用 维护都不同于一般机械设备 而成为一类特殊设备 57 安全的高要求 压力容器因其承受各种静 动载荷或交变载荷 还有附加的机械或温度载荷 大多数容器容纳压缩气体或饱和液体 若容器破裂 导致介质突然卸压膨胀 瞬间释放出来的破坏能量极大压力容器极大多数系焊接制造 容易产生各种焊接缺陷 一旦检验 操作失误容易发生爆炸破裂 器内易爆 易燃 有毒的介质将向外泄漏 势必造成极具灾难性的后果 因此 对压力容器要求很高的安全可靠性 58 当前压力容器向大容量 高参数发展 如核电站一个1500MW压水堆压力壳 工作压力为14 16MPa 工作温度为250 330 C 容器内直径7800mm 壁厚317mm 重650吨 如煤气化液化装置中的压力容器工作压力为17 5 25MPa 工作温度为450 550 C 内直径为3000 5000mm 壁厚为200 400mm 重400 2600吨 对这类容器的工艺要求和运行可靠性要求更高 显然比一般压力容器又有更高更严格的安全性要求 59 压力容器的安全特征量大面广 统计资料表明 国内在用固定式压力容器多达122 22万台 移动式压力容器中罐车16910辆 在用气瓶5498 7571万只 锅炉总台数也高达51 57万台 全国持有压力容器制造许可证的企业合计2432个 设计单位1380个 如此庞大且潜在隐患容器的存在 以及地域广泛的制造设计部门 自然成为国内外政府部门特别重视其安全管理和监察检查的原因 60 事故率高 锅炉 压力容器 气瓶的爆炸事故率分别为1 07次 万台 0 28次 万台 0 65次 万台 61 危害性大 灾难性事故指灾难性破坏事故或无法修复的容器 损伤事故指有潜在危险的事故 事故发生率 发生事故数 设备台数 运行年 锅炉压力容器压力管道焊工考试规则 63 第一十三条 焊接操作技能考试应从焊接方法 试件材料 焊接材料及试件形式等方面进行考核 焊接方法及代号见表1 焊条类别代号及适用范围见表2 试件钢号分类及代号见表3 各种试件形式 位置及代号见表4 焊接要素及代号见表5 64 表1焊接方法及代号 65 一 2002年考规 对八种焊接方法的焊工考试作出规定 除此以外的焊接方法都按四十三条规定进行考试 药芯焊丝电弧焊考试规定与熔化极气体保护焊相同 常用半自动与自动焊方式 实质上是手工焊与机械焊 堆焊不能称为焊接方法 只是焊接方法的运用 各种焊接方法焊接操作技能考试规定也适用于堆焊的运用 对于焊接方法按 2002年考规 分为手工焊接和机械化焊接两种方法 66 对焊工操作技能 2002年考规 分为手工和焊机操作技能两种 对试件对接形式分为板材对接焊缝 管材对接焊缝和管板角接头试件三种 焊接不锈钢复合钢之间焊缝及过渡焊缝的焊工 应取得耐蚀堆焊资格 67 表2焊条类别 代号及范围 68 二 锅炉 压力容器和压力管道使用国产焊条所执行的国家标准有三个 GB T983 1995 GB T5117 1995 GB T5118 1995 行业标准一个 JB T4747 2002 表2焊条代号 类别及适用范围 F1钛钙型EXX03F1 J422 J502 GB T5117这类焊条为钛钙型 药皮中含30 以上的氧化钛和20 以下的钙或镁的碳酸盐 69 矿 熔渣流动性良好 脱渣容易 电弧稳定熔池适中 飞溅少 焊波整齐 这类焊条适用于全位置焊接 焊接电流为交流或直流正 反接 主要焊接较重要的碳钢结构 F2纤维素型EXX10 EXX11 GB T5117 EXX10 X EXX11 X GB T5118 EXX10 EXX10 X型焊条为高纤维素钠型药皮中纤维素含量较高 电弧稳定 焊接时有机物在电弧区分解产生大量的气体 保护熔敷金属 电弧吹力大 熔深较深 70 熔化速度快 熔渣少 脱渣容易 熔渣覆盖较差 通常限制采用大电流焊接 这类焊条适用于全位置焊接 特别适用于立焊 仰焊的多道焊和有较高射线检测要求的焊缝 也可用于向下立焊 焊接电流为直流反接 如J505GX GB T5118 适用焊件的焊条范围 F1 F2 71 F3钛型 钛钙型型号 GB T983 EXXX X 16型焊条 G202 药皮可以是碱性的 也可以是钛型或钛钙型 适用于交流或直流焊接 为了在交流施焊时获得良好的电弧稳定性 这类焊条药皮中一般都含有易电离元素如钾 直径不大于4 0mm的焊条可用于全位置焊接 适用焊件的焊条范围 F1 F3 72 F3J低氢型 碱性GB T5117J426 J506 J507GB T5118J427 J507 J507RHGB T983G207 73 EXX15 EXX15 X型焊条 这类焊条为低氢钠型 药皮主要组成物是碳酸盐矿和萤石 碱度较高 熔渣流动性好 焊接工艺性能一般 焊波较粗 角焊缝略凸 熔深适中 脱渣性能好 焊接时要求焊条干燥 并采用短弧焊 这类焊条可全位置焊接 焊接电流为直流反接 这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性能和力学性能 74 EXX16 EXX18 X型焊条 这类焊条为低氢钾型药皮 在与EXX15 EXX15 X型焊条药皮基本相似的基础上添加了稳弧剂 如钾水玻璃等 电弧稳定 工艺性能 焊接位置与EXX15型焊条相似 焊接电流为交流或直流反接 这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性能和力学性能 适用焊件的焊条范围 F1 F3 F3J 75 F4钛型 钛钙型GB T983EXXX X 15EXXX X 17 A132 A302 GB T983 F4JGB T983EXXX X 15EXXX X 17 A137 A307 76 上述三个焊条国家标准都是等效采用美国国家标准 所谓等效采用则是将国外标准的技术内容全部照搬 只是计量单位从英制改为中国习惯采用的公制 当焊工考试时若采用了美国焊条 便可直接按 2002考规 表2的规定将美国焊条划入相应的类别中 GB T983 1995等效ANSI AWSA5 4 1992 不锈钢手工电弧焊焊条 GB T5117 1995等效ANSI AWSA5 1 1991 77 碳钢药皮电焊条规程 GB T5118 1995等效ANSI AWSA5 5 1981 低合金钢药皮电焊条规程 三 试件母材钢号及代号见表3焊工焊接操作技能考试是要求焊工按照评定合格的焊接工艺施焊出没有超标缺陷的焊缝 从焊接缺陷角度出发 焊工焊接操作技能与母材钢号没有关系 对于焊条电弧焊 焊工焊接操作技能与药皮类别密切相关 但因钢材合金成分不同造成焊接性能不同 施焊时所采取的焊接工艺措施 78 不一样 从焊接工艺复杂程度出发而将试件母材钢号进行分类 并制定出替代规则 手工焊焊工焊接操作技能也相应分成四个等级 79 表3试件钢号分类及代号表 80 表3中钢号都是锅炉 压力容器 压力管道和气瓶现行标准中所列钢号 GB6653 1994 焊接气瓶用钢板 中所列气瓶用钢的牌号都用 HP 打头 例如HP245 HP365 245 表示钢材屈服点 s下限值 气瓶用钢的化学成分都有控制范围 81 SY5297 1991 石油天然气输送管道用直缝电阻焊钢管 中所列的钢种等级都用 S 打头 例如S240 S480 240 表示该等级钢种的 t0 5下限值 规定总伸长应力即试样标距长度上产生0 5 的总伸长所需的拉应力 对于每个等级钢种化学成分都有控制范围 82 GB T9711 1999 石油天然气输送钢管交货技术条件 中所列的钢种等级都用 L 打头 例如L175 L155 155 表示该等级钢种的Rt0 5下限值 对于每个等级钢种化学成分都有控制范围 碳素钢 类 焊接性能良好 大多数情况下焊前不要求预热 焊后不要求后热 部分钢号因为没有冲击要求 因而也不需要控制线能量 低合金钢 类 这类钢号焊前要求预热 焊后要求后热 而且有冲击 83 试验要求 因而要求控制线能量上限 马氏体钢 铁素体不锈钢 类 这类钢焊接裂纹倾向较大 焊前不要求预热 焊后要进行热处理 焊接工艺要求严格 要求控制焊接线能量范围 1Co5Mo与1Co9Mo1是代表这一类别钢号 1Co5Mo钢供货状态的金相组织与热处理状态有关 即便退火供货时为珠光体 在焊后其焊缝与热影响区将出现马氏体组织 所以将它列入 类 84 奥氏体不锈钢 双相不锈钢 类 这类钢材用相应的焊条施焊时熔池不易摊开 熔滴过渡不暢特点与碳钢 低合金钢很不同 故另列一类 表3内所列钢号只是典型钢号示例 包含了锅炉 压力容器 压力管道标准中所列钢号 对于没有列入表3的钢号 例如新钢号 国外钢号 可根据第四十四条规定由焊工考委会将其列入相应类别中 对焊机操作工来讲 焊接操作技能考试是考核焊工掌握焊机能力 焊接过程 自动 85 完成与钢号无关 焊机操作工用某一钢号经焊接操作技能考试合格后 则焊接所有钢号都可免除考试 表4试件形式 位置及代号见图 86 表4试件形式 位置及代号 87 88 89 第十四条焊接操作技能考试合格的焊工 当试件钢号或焊材变化时 属下列情况之一的不需重新进行焊接操作技能考试 一 手工焊焊工采用某类别钢号经焊接操作技能考试合格后 焊接该类别其它钢号时 二 手工焊焊工采用任一钢号 经焊接操作技能考试合格后 焊接该 90 类别钢号与类别代号较低钢号所组成的异种钢号焊接接头时 三 除 类外 手工焊焊工采用某类别任一钢号 经焊接操作技能考试合格后 焊接较低类别钢号时 四 焊机操作工采用某类别任一钢号 经焊接操作技能考试合格后 焊接其它类别钢号时 五 变更焊丝钢号 或型号 91 药芯焊丝类型 焊剂型号 保护气体种类和钨极种类时 第十五条经焊接操作技能考试合格的焊工 属下列情况之一的 需重新进行焊接操作技能考试 改变焊接方法 在同一焊接方法中 手工焊考试合格 从事焊机操作工时 在同一种焊接方法中 焊机操作 92 考试合格 从事手工焊工作时 表五中焊接要素 代号 01 02 03 04 06和08之一改变时 焊件焊接位置超出表11规定的适用范围时 93 表5焊接要素及代号 94 焊接要素实际上是影响焊工焊接操作技能的工艺因素和条件 增加表5焊接要素及代号是 2002年考规 特点 从表5可见 分两种情况 一是手工焊 只对钨极气体保护焊填充金属规定了三种情况 无焊丝 实芯 药芯焊丝 二是机械化焊对钨极气体保护焊的自动稳压系统和其他焊接方法的自动跟踪系统及单道焊 多道焊重新考试规定 表5中焊接要素 代号 01 02 03 04 06和08之一改变时 这一句话中说明 95 表5中共有9个焊接要素 只有上述6个焊接要素改变时 需要重新进行焊接操作技能考试 要素改变的含义是 01改变含义 手工钨极气体保护焊增加或取消填充金属焊丝 02改变含义 手工钨极气体保护焊从实芯填充金属焊丝变为药芯填充金属焊丝 或取消填充金属焊丝 03改变含义 手工钨极气体保护焊从药芯填充金属焊丝变为实芯填充金属焊丝 或取消填充金属焊丝 96 04改变含义 自动钨极气体保护焊取消自动稳压系统 06改变含义 所有机械化焊接方法取消自动跟踪系统 08改变含义 所有机械化焊接方法在每面坡口内从单道焊变为多道焊 焊缝金属中的焊层与焊道是两个概念 其定义可看GB T3375 1994 焊接术语 在图A所示焊缝中有四个焊层6条焊道 在图B所示焊缝中有两个焊层2个焊道 97 图B 表5中 08 和 09 是指 每面坡口内焊道 如图C所示双面坡口的焊缝内 正面为单道 而背面为多道 图A 图C 98 第十六条焊接操作技能考试可以由一名焊工在同一试件上采用一种焊接方法进行 也可以由一名焊工在同一试件上采用不同焊接方法进行组合考试 或由两名 或以上 焊工在同一试件上采用相同或不同焊接方法进行组合考试 由三名 含三名 以上焊工的组合考试试件 厚度不得小于20mm 99 例一 如16MnR 板厚12mm 平焊对接 一焊工用实芯焊丝 钨极气体保护焊打底2mm 焊条电弧焊用低氢型焊条盖面10mm 考试合格后 他即具有两个项目 GTAW 1G 2 02SMAW 1G K 10 F3J 100 例二 一管板角接头试件 管外径为 57 材质为20号钢 壁厚4mm 板厚12mm 材质为16MnR 垂直固定 一焊工用实芯焊丝钨极气体保护焊打底2mm 再用低氢型焊条电弧焊焊完 考试合格后 他即具有两个项目 GTAW 2FG 2 57 02SMAW 2FG K 10 57 F3J 101 手工焊焊工进行焊接操作技能考试合格时 焊条熔敷金属成分和组织应与试件母材类同 不得用奥氏体不锈钢焊条或双相钢焊条焊接 类钢号 当使用GB T983中的焊条进行耐蚀堆焊时 手工焊焊工采用某类别任一钢号作基层经操作技能考试合格后 在较低类别钢号上堆焊时不需重新进行焊接操作技能考试 手工焊焊工采用 类中任一钢号经焊接操作技能考试合格后 当使用奥氏体不锈钢焊条或双相钢焊条焊接 类钢焊件时不需重新进行焊接操作技能考试 102 第十七条考试试件试件形式各种试件形式如图所示 包括 对接焊缝试件 管板角接头试件 堆焊试件 管板角接头形式见图4 对接焊缝试件 管板角接头试件分带衬垫和不带衬垫两种 双面焊 部分焊透的对接焊缝和部分焊透的管板角接头均视为带衬垫 103 104 105 106 107 焊接操作技能考试试件分为 对接焊缝试件 下分板材对接焊缝试件和管材对接焊缝试件 管板角接头试件 和堆焊试件 对接焊缝是锅炉 压力容器 压力管道中最大量使用的焊缝形式 可将角焊缝看作坡口角度为90 的对接焊缝 从焊工熔敷焊缝金属过程而言 角焊缝与对接焊缝是极其相似的 焊工采用对接焊缝试件经焊接操作技能考试合格后在一定条件下适用于焊接 108 角焊缝 2002考规 中不再设角焊缝试件 109 第十八条 手工焊焊工采用对接焊缝试件 经焊接操作技能考试合格后 适用于焊件金属厚度范围见表7 t为每名焊工 每种焊接方法在试件上的对接焊缝金属厚度 余高不计 当某焊工用一种焊接方法考试且试件截面全焊透时 t与试件母材T相等 110 表7手工焊对接焊缝适用于对接焊缝焊件焊缝金属厚度范围mm 111 注 t不得小于12mm 且焊缝不得少于3层例 SMAW 1G 8 F3J焊条电弧焊 材质 类 水平位置 焊缝金属厚度16mm 低氢型焊条施焊 如果为T 16则 GTAW 1G 3 02手工钨极气体保护焊 实芯焊丝 材质 类 水平位置 焊缝金属厚度 6mm 如果为T 6则 112 手工焊焊工采用管材对接焊缝试件 经焊接操作技能考试合格后 适用于管材对接焊缝焊件外径范围见表8 适用于焊缝金属厚度范围见表7 113 表8手工焊管材对接焊缝试件适用于对接焊缝焊件外径范围mm 114 注 管材向下焊试件例 SMAW 1G 2 25 F3J焊条电弧焊 材质 类 水平转动 焊缝金属厚度4mm 管外径 25mmn 对 24 4 5的管 GTAW 1G 2 25 02手工钨极气体保护焊 实芯焊丝 材质 类 水平转动 焊缝金属厚度4mm 管外径 25mmn 115 手工焊焊工采用管板角接头试件 经焊接操作技能考试合格后 适用于管板角接头焊件范围见表9 当某焊工用一种焊接方法考试且试件截面全焊透时 t与试件板材厚度S0相等 116 表9手工焊管板角接头试件适用于管板角接头焊件范围mm 117 注 当S0 12时 t应不小于12mm 且焊缝不得少于3层例 SMAW 2FG 8 57 F3J焊条电弧焊 类和 类材料相焊 管 57 4 管板角焊缝 焊缝金属厚度t 16mm 焊条为低氢型 如果 或板厚18mm以上 例 GTAW 2FG 3 57 02手工钨极气体保护焊 实芯焊丝 类和 类材料相焊 管板角焊缝 焊缝金属厚度 6mm 如果 焊机操作工采用对接焊缝试件或管板角接头试件考试时 母材厚度T或S0自定 经焊接操作技能考试合格后 适用于焊件焊缝金属厚度不限 例 SAW 1G K 07 08例 SAW 1G K 07 09例 GTAW 5FG K 04 06 09例 GTAW 5FG K 05 07 09 119 焊机操作工采用对接焊缝试件或管板角接头试件考试时 管外径自定 经焊接操作技能考试合格后 适用于管材对接焊缝焊件或管板角接头焊件管外径的最小值为试件外径 最大值不限 例 GTAW 5FG K 04 06 09此时已看不出管径最小值 只能从焊工考试档案中才可查出D值 120 手工焊焊工和焊机操作工采用不带衬垫对接焊缝试件或管板角接头试件 经焊接操作技能考试合格后 分别适用于带衬垫对接焊缝试件或管板角接头试件 反之不适用 例 按第十六条组合考试 材质16MnR 板厚12mm 平焊试件 用手工钨极氩弧焊打底 填充金属为实芯焊丝 焊缝金属厚度2mm 然后采用低氢型焊条手工焊填满坡口 项目代号为 121 GTAW 1G 2 02和SMAW 1G K 10 F3J则焊条电弧焊只能用于双面焊 部分焊透的对接焊缝 例 管板角接头无衬垫水平固定试件 管材壁厚2mm 25mm 材质20号钢 板材厚度12mm 材质16MnR 采用手工钨极氩弧焊打底 填充金属为实芯焊丝 焊缝金属厚度为2mm 然后采用低氢型焊条手工焊填满坡口 项目代号为 122 GTAW 2FG 2 25 02SMAW 2FG K 10 25 F3J则焊条电弧焊只能用于双面焊 部分焊透的对接焊缝 手工焊焊工和焊机操作工采用对接焊缝试件或管板角接头试件 经焊接操作技能考试合格后 除规定需要重新考试时 适用于焊件角焊缝 且母材厚度和外径不限 上述 除规定需要重新考试 的规定为 123 手工焊焊工 第十五条规定 手工焊考试合格从事焊机操作工 表5中焊接要素01 02 03 04 06和08改变时 焊条类别超出表2的规定 第十四条规定 第十九条规定 124 第十八条 中关于管外径的规定 焊机操作工 第十五条规定内容 焊机操作考试合格 从事手工焊工作时 125 耐蚀堆焊试件各种焊接方法的焊接操作技能考试规定也适用于耐蚀堆焊 手工焊焊工和焊机操作工采用堆焊试件考试合格后 适用于焊件的堆焊层厚度不限 适用于焊件母材厚度范围见表10 126 表10堆焊试件适用母材厚度范围mm 127 焊接不锈钢复合钢的复层之间焊缝及过渡焊缝的焊工 应取得耐蚀堆焊资格例 有一复合钢板 基层材质为16MnR 板厚16mm 复合层为0Gr18Ni9 板厚3mm 平板对接 采用平焊位置 低氢型和碱性焊条施焊 所需焊工