eq情商_压力容器安全基础知识

压力容器安全基础知识 2012年5月 特种设备安全监管业务负责人培训班 压力容器安全基础知识主讲人 王威单位 大庆石化公司检测公司电话 0459 6761486手机目录一 压力容器的相关知识简介二 压力容器的定义三 压力容器的压力来源 用途及特点四 压力容器的参数五 压力容器的分类六 压力容器的基本结构七 压力容器的安全附件及保护装置八 压力容器的使用 检验与安全管理要求九 压力容器的常见事故十 压力容器安全技术规范和常用标准十一 压力容器的安全性能要求十二 压力容器的生产过程简介 压力容器的用途极为广泛 是工业生产过程中不可缺少的一种承压类特种设备 在炼油 化工 化肥 农药 有机合成等行业 压力容器是主要的生产设备 例如在年产30万吨的乙烯装置中 压力容器约占设备总量的35 压力容器目前不仅数量多 增长速度快 而且向大型化 复杂化 高参数 长周期运行方向发展 发生事故的可能性较大 一 压力容器的相关知识简介 一 压力与压强物理学中将垂直作用在物体表面的力叫压力 物理学中将单位面积上承受的压力叫压强 但在一般工程技术上或压力容器上 人们常常习惯将压强称为压力 即 P F S式中 F 压力 单位 牛顿 N 或 公斤力 S 面积 单位 平方米 m2 或 平方厘米 cm2 P 压强 单位 帕斯卡 简称 帕 Pa 二 大气压力 绝对压力 表压力 负压力容器内介质的压力高于大气压力时 介质处于正压状态 如低于大气压力时 介质处于负压状态 容器内介质的实际压力称为绝对压力 用各种压力表测量容器内介质的压力得到的压力数值称为表压力 介质的压力低于大气压力的部分称为负压力或真空 简称负压 可以看到 绝对压力 表压力 大气压力负压力 大气压力 绝对压力没有特殊说明 人们通常所说的容器压力或介质压力均指表压力 三 常用压力单位的换算1atm 1bar 1at 1kgf cm2 0 1MPa 750Torr 10mH2O 750mmHg 14Psi 二 压力容器的定义 特种设备安全监察条例 2009修订 所定义的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 盛装公称工作压力大于或者等于0 2MPa 表压 且压力与容积的乘积大于或者等于1 0MPa L的气体 液化气体和标准沸点等于或者低于60 液体的气瓶 氧舱等 只要符合上述规定的容器即为压力容器 其设计 制造 安装 使用 检验 修理改造和管理都必须接受安全监察 三 压力容器的压力来源 特点 一 压力容器的压力来源压力容器的压力来源分为来自容器外部和来自容器内部 在容器内产生或增大 两种情况 常用的压力容器中 介质压力在容器外增大的较多 在容器内增大的较少 但是后者危险性较大 对压力 温度控制的要求也更严格 1 来自容器外部 1 由各类气体 液化气体压缩机泵供给压力 2 由蒸汽锅炉 废热锅炉供给的压力 2 来自容器内部 1 气态介质由于温度升高导致体积膨胀 但受到容器内空间的限制 而产生压力或使压力增大 2 液体介质受热汽化 体积膨胀 但受到容器内空间的限制 而产生压力或使压力增大 容器的压力为该温度下的饱和蒸气压 以水为例 当工作温度为120 时 饱和蒸汽压约为0 20MPa 当工作温度为200 时 饱和蒸汽压约为1 56MPa 3 液化气体介质 以气液两相共存 例如液化气储罐 液化气钢瓶等 容器的压力就是随温度变化的饱和蒸气压 各种不同液体在不同温度下有不同饱和蒸气压 例如液氨 20 时的饱和蒸气压是0 75MPa 50 时的饱和蒸气压是1 93MPa 丙烷50 时的饱和蒸气压是1 704MPa 4 充满液态介质 由于温度升高导致液体体积膨胀 但受到容器内空间的限制而产生压力或使压力增大 容器的压力取决于液体的体积膨胀系数 例如液化石油气的体积膨胀系数是水的10 16倍 当液化石油气以液态充满整个容器时 压力随温度上升十分迅速 在没有气相空间时 温度每上升1 压力将上升2 18 3 18MPa 因此在容器内过量充装液化石油气是十分危险的 5 由于化学反应产生压力或压力增大 有些化工反应容器中 两种或两种以上的物质经过化学反应而产生压力或压力增大 如反应器 反应釜等 其容器的压力取决于参与化学反应物料的数量和进行化学反应的程度 二 压力容器的特点1 固定式压力容器的特点一般来说 固定式压力容器具有下列特点 1 具有爆炸的危险性 2 介质种类繁多 千差万别 易燃易爆介质一旦泄漏 可引起爆燃 有毒介质泄漏 能引起中毒 一些腐蚀性强的介质 会使容器很快发生腐蚀失效 3 不同容器的工作条件差别大 有的容器承受高温高压 有的容器在低温环境下工作 有的容器投入运行后要求连续运行 4 材料种类多 2 移动式压力容器的主要特点 1 活动范围大 运行环境条件复杂 在运输和装卸过程中易受冲击 振动 有时还可能发生碰撞 倾翻 2 介质绝大多数是易燃 易爆以及有毒等液化气体 一旦发生事故 造成的损失大 社会影响大 3 活动场所不固定 监督管理难度大 3 气瓶的特点 1 容积小 结构相对简单 数量多 流动性大 2 事故多数发生在充装环节 主要是超装 混装造成的 3 充装单位 检验机构数量多 使用单位也多 还涉及千家万户 监督管理难度大 四 压力容器的参数 压力容器的主要工艺参数为压力 温度 介质 此外 容积 直径 壁厚也是重要的特性指标 一 压力压力容器所承受的压力 主要来自介质 确切的说是介质和周围环境的压力差 介质的压力是压力容器在工作时所承受的主要外力 压力容器所承受的压力可细分分工作压力 最高工作压力 设计压力 试验压力 实际最高工作压力 公称压力等 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 二 温度压力容器涉及环境温度 介质温度 金属温度 工作温度和试验温度等概念 压力容器的壁温由环境温度和介质温度共同决定 容器壁厚截面上的温度是不均匀的 沿元件金属截面的温度平均值被定义为金属温度 利用金属温度来定义设计温度 试验温度以及实际工作温度 1 金属温度 容器元件沿截面厚度的温度平均值 2 工作温度 容器在正常工作情况下介质温度 3 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 4 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 5 试验温度 系指压力试验时容器壳体的金属温度 三 介质压力容器的介质 对压力容器的安全与寿命有较大的影响 压力容器盛装的介质要符合其设计允许的范围 介质对压力容器的主要损害是腐蚀和结垢 为防止介质腐蚀造成压力容器失效 在压力容器使用时 应控制介质有害杂质的含量 以水为介质 直接受火焰加热连续操作的压力容器 包括管壳式余热锅炉 其水质应当符合GB1576 12008 工业锅炉水质 的规定 压力容器的介质按物态可分为液态 气态和气液共存三种 按化学特性分为不燃 可燃 易爆介质等 按毒性程度分为极度危害 高度危害 中度危害和轻度危害 介质特性对压力容器安全有很大影响 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 四 容积压力容器的大小 通常用其容积来表示 固定式压力容器安全技术监察规程 TSGR0004 2009 规定 压力容器的容积指的是压力容器的几何容积 即由设计图标注的尺寸计算 不考虑制造公差 并圆整 一般应扣除永久连接在压力容器内部内件的体积 五 直径压力容器的直径分为内径 外径 公称直径等概念 公称直径是经标准化后的直径尺寸 它是按容器的直径尺寸大小排列的一系列数值 对用钢板卷制的容器 其公称直径指内径 而对于采用无缝钢管所制造的容器壳体 其公称直径指的是外径 在材料 壁厚等其他条件不变的情况下 直径越大 容器所能承受的压力越低 反之 直径越小 所能承受的压力越大 六 厚度 1 计算厚度 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 d 计算厚度与腐蚀裕量之和 3 名义厚度 n 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 e 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 注意 容器壳体加工成型后不包括腐蚀裕量的最小厚度 min 对碳素钢 低合金钢 不小于3mm对高合金钢 不小于2mm 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 五 压力容器的分类 压力容器的分类方法很多 根据不同压力容器可有许多分类方法 常见的有按压力 制造方法 材料 外形 安装方式等数种 一 按与地面固定或相对移动分类固定式压力容器和移动式压力容器 二 按设计压力分类低压容器 代号L 0 1MPa p 1 6MPa 中压容器 代号M 1 6MPa p 10MPa 高压容器 代号H 10MPa p 100MPa 超高压容器 代号U p 100MPa 三 按承压方式分类内压容器和外压容器 四 按外形分类圆筒形容器 球形容器 圆锥形容器和组合形容器 五 按制造方式分类焊接容器 锻造容器 铸造容器 铆接容器及采用组合方式制造的容器 六 按制造容器所用的材料分类金属容器和非金属容器 七 按容器承受压力时所处的应力状态分类薄壁容器和厚壁容器 一般以容器外径与内径比值K的大小来划分厚壁与薄壁容器 K 1 1 1 2者为薄壁容器 超过这个范围的为厚壁容器 八 按壁温分类低温容器 常温容器和高温容器 设计温度低于或等于 20 条件下 即t 20 工作的容器为低温容器 设计温度高于 20 且低于450 条件下 即 20 t 450 工作的容器为常温容器 设计温度高于或等于450 条件下 即t 450 工作的容器为高温容器 九 按受热方式分类直接受火加热容器 不直接受火加热容器 十 按结构形式分类单层容器 多层容器 衬里容器 复合容器 夹套容器等 十一 按在生产工艺过程中的作用原理来分类反应压力容器 R 换热压力容器 E 分离压力容器 S 和储存压力容器 C 十二 按容器的安放形式分类立式容器 卧式容器 十三 固定式压力容器安全技术监察规程 TSGR0004 2009 的分类按照PV积及危险程度分三类 I II III类容器 十四 从压力容器中区分出简单压力容器简单压力容器是一个新增加的概念 纳入简单压力容器管理的压力容器 其材料 设计 制造 检验检测和使用均应符合 简单压力容器安全技术监察规程 的要求 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 该反应器高35 9米 直径4米 总重680吨安庆石化重点工程220万吨蜡油 气体缓冲罐 压力供水罐 气体 液体 低温绝热储罐 六 压力容器的基本结构 压力容器的结构形式多种多样 它是根据容器的作用 工艺要求 加工设备 制造方法等因素确定的 压力容器一般由壳体 接管和法兰 支座 内件和安全附件等几部分组成 除这几部分外 容器部件采用可拆连接时 如设备法兰的连接 螺纹连接等 还需有密封件 一 压力容器的基本结构1 固定式压力容器的基本结构 1 薄壁圆筒形卧式容器 2 立式高压容器 3 绕带式高压容器 4 超高压容器 5 塔式容器 6 球形储罐 7 卧式硫化罐 8 夹套式压力容器 9 管壳式换热器 10 铸铁烘缸 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 典型结构 压力容器结构 典型结构 压力容器结构 典型结构 2 移动式压力容器的基本结构 1 液化石油气汽车罐车 2 液化气体铁路罐车 3 医用氧舱的基本结构 液化石油气储罐 二 压力容器的零部件压力容器的零部件可分为受压元件和非受压力元件 其中受压元件又分为主要受压力元件和非主要受压元件 固定式压力容器安全技术监察规程 定义的主要受压元件为壳体 封头 端盖 膨胀节 设备法兰 球罐的球壳板 换热器的管板和换热管 M36以上 含M36 的设备主螺栓以及公称直径大于等于250mm的接管和管法兰 这些主要受压元件不一定在同一台设备上同时出现 压力容器的零部件是压力容器不可缺少的组成部分 压力容器的常用零部件有筒体 封头 法兰 支座 人孔 手孔 开孔补强等 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 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 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 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 压力容器结构 开孔与补强 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 压力容器结构 开孔与补强 图补强结构 七 压力容器的安全附件及保护装置 一 概述1 压力容器常用的安全附件及保护装置固定式压力容器常用的安全附件及保护装置有安全阀 爆破片装置 紧急切断装置 压力表 液面计 测温仪表 快开门式压力容器的安全联锁装置以及减压阀 或者调节阀 移动式压力容器的安全附件包括安全泄放装置 内置全启式安全阀 爆破片装置 易熔塞 带易熔塞的爆破片装置等 紧急切断装置 液面指示装置 导静电装置 温度计和压力表 装卸阀门等 压力容器的安全附件 安全阀爆破片压力表液面计测温仪表紧急切断装置快开门式压力容器安全连锁装置 2 对安全附件及保护装置产品的通用要求 1 制造安全阀 爆破片装置的单位应当持有相应的特种设备制造许可证 2 安全阀 爆破片 紧急切断阀等需要型式试验的安全附件 应当经过国家质检总局核准的型式试验机构进行型式试验并且取得型式试验证明文件 3 安全附件的设计 制造 应当符合相关安全技术规范的规定 4 安全附件出厂时应当随带产品质量证明 并且在产品上装设牢固的金属铭牌 5 安全附件实行定期检验制度 安全附件的定期检验按照TSGR7001 2004 压力容器定期检验规则 与相关安全技术规范的规定进行 3 压力容器安全附件装设要求 1 固定式压力容器安全技术监察规程 TSGR0004 2009 适用范围内的压力容器 应当根据设计要求装设超压泄放装置 安全阀或者爆破片装置 压力源来自压力容器外部 并且得到可靠控制时 超压泄放装置可以不直接安装在压力容器上 2 采用爆破片装置与安全阀装置组合结构时 应当符合 压力容器 GB150 2011 的有关规定 凡串联在组合结构中的爆破片在动作时不允许产生碎片 3 对易爆介质或者毒性程度为极度 高度或者中度危害介质的压力容器 应当在安全阀或者爆破片的排出口装设导管 将排放介质引至安全地点 并且进行妥善处理 不得直接排入大气 4 压力容器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应当装设减压阀 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 在减压阀或者调节阀的低压侧 应当装设安全阀和压力表 二 安全阀1 概述安全阀出厂必须随带产品质量证明书 并在产品上装设牢固的金属铭牌 2 安全阀的排放能力安全阀的排放能力 应当大于或者等于压力容器的安全泄放量 排放能力和安全泄放量按GB150的有关规定进行计算 3 安全阀的整定压力安全阀的整定压力一般不大于该压力容器的设计压力 设计图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力的 也可以采用最高允许工作压力确定安全阀的整定压力 4 安全阀的动作机构杠杆式安全阀应当有防止重锤自由移动的装置和限制杠杆越出的导架 弹簧式安全阀应当有防止随便拧动调整螺钉的铅封装置 静重式安全阀应当有防止重片飞脱的装置 5 安全阀的安装要求 1 安全阀应当铅直安装在压力容器液面以上的气相空间部分 或者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 其接管应当尽量短而直 3 压力容器一个连接口上装设两个或者两个以上的安全阀时 则该连接口入口的截面积 应当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 为实现安全阀的在线校验 可在安全阀与压力容器之间装设爆破片装置 对于盛装毒性程度为极度 高度 中度危害介质 易爆介质 腐蚀 粘性介质或者贵重介质的压力容器 为便于安全阀的清洗与更换 经过使用单位主管压力容器安全技术负责人批准 并且制定可靠的防范措施 方可在安全阀 爆破片装置 与压力容器之间装设截止阀门 压力容器正常运行期间截止阀门必须保证全开 加铅封或者锁定 截止阀门的结构和通径不得妨碍安全阀的安全泄放 5 新安全阀应当校验合格后才能安装使用 6 安全阀的校验周期安全阀一般每年至少校验一次 对于弹簧直接载荷式安全阀 TSGR7001 压力容器定期检验规则 对其延长校验周期的情况给予规定 即 当满足以下条件时 经过使用单位技术负责人批准可以适当延长校验周期 1 满足以下全部条件的弹簧直接载荷式安全阀 其校验周期最长可以延长至3年 安全阀制造企业已取得国家质检部门颁发的制造许可证 安全阀制造企业能提供证明 证明其所用弹簧按GB T12243 1989 弹簧直接载荷式安全阀 标准进行了强压处理或者加温强压处理 并且同一热处理炉同规格的弹簧取10 但不得少于2个 测定规定负荷下的变形量或者刚度 其变形量或者刚度的偏差不大于15 安全阀内件的材料耐介质腐蚀 安全阀在使用过程中未发生过开启 压力容器及安全阀阀体在使用时无明显锈蚀 压力容器内盛装非粘性及毒性程度中度及中度以下的介质 2 使用单位建立 实施了健全的设备使用 管理与维修保养制度 并且能满足以下各项条件也可以延长3年 在连续2次的运行检查中 所用的安全阀未发现选型错误 超过校验有效期 铅封损坏 泄漏等任一问题 使用单位建立了符合TSGZF001 安全阀安全技术监察规程 要求的安全阀校验站 自行进行安全阀校验 使用单位建有可靠的压力控制与调节装置或者超压报警装置 3 满足以上 1 中 和 2 要求的弹簧直接载荷式安全阀 如果同时满足以下各项条件 其校验周期最长可以延长至5年 安全阀制造企业能提供证明 证明其所用弹簧按GB T12243 1989 弹簧直接载荷式安全阀 标准进行了强压处理或者加温强压处理 并且同一热处理炉同规格的弹簧取20 但不得少于4个 测定规定负荷下的变形量和刚度 其变形量或者刚度的偏差不大于10 压力容器内盛装毒性程度低度以及低度以下的气体介质 工作温度不大于200 4 凡是校验周期延长的安全阀 使用单位应当将延期校验情况书面告知发证机构 7 安全阀的校验单位安全阀校验单位应当具有与校验工作相适应的校验技术人员 校验装置 仪器和场地 并且建立必要的规章制度 校验人员应当取得安全阀维修作业人员资格 校验合格后 校验单位应当出具校验报告书并且对校验合格的安全阀加装铅封 8 安全阀的停止使用并更换的情况安全阀有下列情况之一时 应停止使用并更换 1 安全阀的阀芯和阀座密封不严且无法修复 2 安全阀的阀芯和阀座粘死或弹簧严重腐蚀 生锈 3 安全阀选型错误 常见安全阀及选用原则 定义 用以防止锅炉 压力容器 压力管道等承压设备因超压而发生损坏的阀门 当被保护体内的流体压力达到略高于正常工作压力的某一规定值 即阀门开启压力 时 安全阀自动开启 排放部分流体 使压力下降 当压力下降到略低于正常工作压力的某一值 即阀门回座压力 时 安全阀自动关闭 停止排放流体并保持密封 安全阀按结构形式来分 垂锤式 杠杆式 弹簧式和先导式 脉冲式 垂锤式和弹簧式 杠杆式和先导式 先导式安全阀 先导式安全阀是由一个主阀 安全阀 和一个先导阀 直接作用式安全阀 组成 主阀是真正的安全阀 而先导阀是用来感受受压系统的压力并使主阀开启和关闭 全启式与微启式 全启式 开启调度 1 4D 喉径 流通面积 喉径面积一般用于气体 微启式 开启调度 1 20D 喉径 流通面积 1 5喉径面积 一般用于液体 安全阀选用原则 1 蒸汽锅炉安全阀 一般选用敞开全启式弹簧安全阀 2 液体介质用安全阀 一般选用微启式弹簧安全阀 3 空气或其他气体介质用安全阀 一般选用封闭全启式弹簧安全阀 4 液化石油气汽车槽车或液化石油气铁路罐车用安全阀 一般选用全启式内装安全阀 5 采油井出口用安全阀 一般选用先导式安全阀 6 蒸汽发电设备的高压旁路安全阀 一般选用具有安全和控制双重功能的先导式安全阀7 若要求对安全阀做定期开启试验时 应选用带提升扳手的安全阀 当介质压力达到开启压力的75 以上时 可利用提升扳手将阀瓣从阀座上略为提起 以检查安全阀开启的灵活性 8 若介质温度较高时 为了降低弹簧腔室的温度 一般当封闭式安全阀使用温度超过300 及敞开式安全阀使用温度超过350 时 应选用带散热器的安全阀 9 若安全阀出口背压是变动的 其变化量超过开启压力的10 时 应选用波纹管安全阀 10 若介质具有腐蚀性时 应选用波纹管安全阀 防止重要零件因受介质腐蚀而失效 三 爆破片装置1 爆破片装置的排放能力爆破片装置的排放能力 应当大于或等于压力容器的安全泄放量 排放能力和安全泄放量按GB150的有关规定进行计算 对于充装处于饱和状态或者过热状态的气液混合介质的压力容器 设计爆破片装置应当计算泄放口径 确保不产生空间爆炸 2 爆破片的爆破压力压力容器上装有爆破片装置时 爆破片的设计爆破压力不得大于该容器的设计压力 并且爆破片的最小设计爆破压力不得小于该容器的工作压力 当设计图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力时 爆破片的设计爆破压力不得大于压力容器的最高允许工作压力 3 爆破片的更换爆破片装置应进行定期更换 在苛刻条件下使用的爆破片装置应每年更换 一般爆破片装置应在2 3年内更换 制造单位明确可延长使用寿命的除外 具有以下情况的 使用单位应当更换爆破片装置 1 爆破片超过规定使用期限的 2 爆破片安装方向错误的 3 爆破片装置标定的爆破压力 温度和运行要求不符的 4 使用中超过标定爆破压力而未爆破的 5 爆破片装在安全阀进口侧与安全阀串联使用时 爆破片和安全阀之间的压力表有压力显示或者截止阀打开后有气体漏出的 6 爆破片装置泄漏的 四 减压阀压力容器最高工作压力低于压力源时 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 五 压力表1 压力表的选用要求关于压力表的选用 固定式压力容器安全技术监察规程 及 定检规 对此都做了要求 具体要求如下 1 选用的压力表 应当与压力容器内的介质及使用工况相适应 2 设计压力小于1 6MPa压力容器使用的压力表的精度不得低于2 5级 设计压力大于等于1 6MPa压力容器使用的压力表的精度不得低于1 5级 3 压力表盘刻度极限值应当为设计压力的1 5 3 0倍 表盘直径不得小于100mm 2 压力表的安装要求压力表的安装要求如下 1 压力表的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 2 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 3 用于水蒸汽介质的压力表 在压力表与压力容器之间应装有存水弯管 4 用于具有腐蚀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 3 压力表的校验和维护压力表的校验和维护应符合国家计量部门的有关规定 压力表安装前应当进行校验 在刻度盘上应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 4 压力表需停止使用并更换的情况有下列情况之一的 应停止使用并更换 1 选型错误 2 表盘封面玻璃破裂或者表盘刻度模糊不清 3 封印损坏或者超过检定有效期限 4 表内弹簧管泄漏或者压力表指针松动 5 指针扭曲断裂或者外壳腐蚀严重 6 通旋塞或者针形阀开启标记不清或者锁紧装置损坏 六 液位计1 液位计通用要求压力容器用液位计应当符合以下要求 1 根据压力容器的介质 最大允许工作压力和温度选用 2 在安装使用前 设计压力小于10MPa压力容器用液位计进行1 5倍液位计公称压力的液压试验 设计压力大于或者等于10MPa压力容器的液位计进行1 25倍液位计公称压力的液压试验 3 储存0 以下介质的压力容器 选用防霜液位计 4 寒冷地区室外使用的液位计 选用夹套型或者保温型结构的液位计 5 用于易爆 毒性程度为极度 高度危害介质的液化气体压力容器上 有防止泄漏的保护装置 6 要求液面指示平稳的 不允许采用浮子 标 式液位计 2 液位计的安装液位计应当安装在便于观察的位置 否则应当增加其他辅助设施 大型压力容器还应当有集中控制的设施和警报装置 液位计上最高和最低安全液位 应当作出明显的标志 3 液位计的校验和维护压力容器运行操作人员 应加强液位计的维护管理 保持完好和清晰 使用单位应对液位计实行定期检修制度 可根据运行实际情况 规定检修周期 但不应超过压力容器内外部检验周期 4 液位计应停止使用并更换的情况液位计有下列情况之一的 应停止使用并更换 1 超过规定的检修期限 2 玻璃板 管 有裂纹 破碎 3 阀件固死 4 出现假液位 5 液位计指示模糊不清 6 防止泄漏的保护装置损坏 七 测温仪表测温仪表的种类详见本书第四章特种设备常用安全附件或装置 测温仪表主要用来测量介质的温度 需要控制壁温的压力容器 应当装设测试壁温的测温仪表 或者温度计 测温仪表应当定期校验 八 紧急切断装置紧急切断装置通常安装在液化气体汽车罐车和铁路罐车的气 液相出口管道上 当管道及其附件发生破裂及误操作或者罐车附近发生火灾事故时 可以立刻使用紧急切断装置切断气源 从而防止事故蔓延扩大 紧急切断装置按作用原理可分为油压式 机械式 气压式和电动式 液化气体罐车上一般采用油压式 机械式紧急切断装置 油压式紧急切断装置由手摇油泵 紧急切断阀和油管路组成 紧急切断阀借助于手摇油泵给系统工作介质加压使阀开启 当发生事故或者需要关闭时 打开手摇油泵的泄压阀或者油管路上泄压阀泄掉系统压力使阀门自行关闭 九 快开门式压力容器安全联锁装置1 概述快开门式压力容器 是指进出容器通道的端盖或者封头和主体间带有相互嵌套的快速密封锁紧装置的容器 用螺栓 例如活节螺栓 连接的不属于快开门式压力容器 快开门式压力容器的设计应当考虑疲劳载荷的影响 快开门式压力容器常见的有消毒锅 医用氧舱 蒸压釜 硫化罐等 这些压力容器是间歇作业 每次操作都要快速进 出物料 医用氧舱为进出人 快开门启闭频繁 为防止出现卸压未尽打开门 端盖 或者快开门 端盖 未完全闭合而升压 快开门式压力容器必须装设安全联锁装置 2 快开门式压力容器安全联锁装置应具有的功能快开门式压力容器应当具有满足以下要求的安全联锁功能 1 当快开门达到预定关闭部位 方能升压运行 2 当压力容器的内部压力完全释放 方能打开快开门 八 压力容器的使用 检验与安全管理要求 一 概述压力容器的事故一般发生在使用过程中 用好压力容器 管好压力容器 是作好压力容器安全工作的关键 在压力容器的使用过程中 运行 维护保养 检验 修理和改造等间或进行 密切相关 本节简要介绍压力容器运行操作知识 压力容器的安全状况等级划分方法 定期检验要求以及压力容器的使用管理要求 二 压力容器运行操作知识1 概述由于工艺条件的不同 压力容器的操作内容 方法 程序与注意事项也不尽一致 通常人们把固定式压力容器及其装置的操作划分为机泵操作 罐区装卸操作 设备工艺操作三大部分 每种操作又可划分为若干小单元操作 每项小单元的操作都有一定的操作规程和操作程序 一般来说 可将压力容器的操作过程分为设备投用 运行工艺参数控制和停止运行三个阶段 以下以化工装置中的压力容器为例说明设备的投运 运行参数的控制 并介绍压力容器停止运行的相关知识 2 设备的投用 1 投用前的准备工作 设备的全面检查及验收 设备开工方案的制定及学习 操作人员的操作准备 操作人员在操作前应当做好准备工作 一是要按规定着装 带齐操作工具和劳动防护用品 二是在上岗操作前 要按照规定认真检查本岗位或本工段的压力容器 机泵及工艺流程中的进出口管线 阀门 电器设备 安全阀 压力表 温度计 液位计等各种设备及仪表附件的完好情况 三是操作人员要在确认压力容器及设备能够投入正常运行后 才能进行开工启动系统投入 2 压力容器及其装置开工 吹扫贯通试压吹扫贯通试压时 要按照抽堵盲板图表 逐个抽检修时所加的盲板 并装好正常生产时需要加的盲板 要进行吹扫 贯通和试压 检查整体系统畅通情况和严密性 要按工艺流程逐个检查系统中的压力容器 机泵 阀门及安全附件 确认无误 确保开工时不窜物料 不窜气 不蹩压 对开工时需驱赶空气的压力容器及其装置或系统 应按规定进行置换 压力容器及装置进料进料前要关闭所有的放空阀门 按照工艺流程 经规定人员确认无误后 操作人员方可启动机泵进料 在进料过程中 操作人员要沿着工艺流程线路跟随物料进程进行检查 操作人员在操作调整工况阶段 还要特别注意阀门的开启度是否合适 操作人员应当密切注意运行中的情况 严格执行工艺规程 要做到精心 平稳操作 确保设备运行转向正常化生产 试运行中的检查在试运行的开始前和试运行过程中 要做好检查工作 一是要对压力容器及装置进行升温过程中的检查 需要热紧的 还要对压力容器及其管道 阀门 附件等按照规定程序进行热紧 二是换热器的启用 应缓慢地先引进冷流后再引进热流 以防因冷热不均而泄漏 并对是否泄漏进行检查 三是备用设备必须经过检查以保证其处于良好状态 随时能启用 四是在试运行中 检修人员与操作人员要密切配合共同加强巡回检查 3 运行工艺参数控制工艺参数一般包括温度 压力 流量 液位及物料配比等 控制的目的是确保压力容器及装置正常运行 防止出现超温 超压和物料泄漏 1 温度控制对于反应容器 反应温度是否适当对产品质量 能耗 成品率等都有很大影响 特别是温度过高 可引起压力突增导致容器变形或者爆炸 也可能引起物料着火等 温度过低 则会减缓反应速度 形成物料堆积 而从较低温度很快升到正常温度 也会引起物料的剧烈反应而导致压力剧增而爆炸 温度很低时 还可引起物料冻结 造成管路堵塞或者破裂 压力容器控制温度的能力与反应热的去除方式 防止反应中换热突然中断的措施 传热介质的种类 保温措施等有关 而在运行操作时 主要是要控制好冷热介质的流量 进物料的量 能及时发现温度的变化 并能按照操作规程的要求进行调整 2 投料控制投料控制一般要控制投料量与投料速度 投料温度 物料配比 物料成分和投料顺序 例如发生放热反应的装置 投料量与投料速度不能超过设备的传热能力 如HCl的合成应先投氢气或者投氯 但不得同时投入 3 充装量的控制盛装液化气体的压力容器 要严格控制充装量 以防止因满液而导致压力急剧增加而发生爆炸 4 温度 压力波动的控制温度 压力波动会产生交变载荷 导致压力容器的疲劳破坏 运行操作时要做到压力 温度的升降平稳 尽量避免突然的开 停车 对于高温容器或者低温容器 开 停车时要缓慢升 降温 以降低热应力 5 压力的控制温度控制 投料控制 充装量的控制等均与压力控制有关 尽管压力容器上装有超压泄放装置以防止超压发生爆炸 但是运行操作中 操作人员应当随时观察压力的变化 防止出现超压 而一旦出现超压 应能及时按照规定的程序进行处理 6 介质腐蚀的控制介质腐蚀几乎是不可避免的 压力容器在设计时 均按照正常工况考虑了一定的腐蚀裕量 但是 如果运行工况发生改变 则会对腐蚀速度产生很大影响 尤其是一些介质中的杂质含量 介质含水量对腐蚀速度影响很大 另外 如果改变温度 压力等工艺参数 有些介质的腐蚀能力会增大 为了防止介质造成腐蚀 运行操作中要注意控制杂质的含量 介质的含水量 并且要按照工艺规定的参数操作 4 停止运行 1 概述停止运行分为正常停止运行和紧急情况下的停止运行 由于压力容器及设备要按照生产规程进行定期检验 检修 技术改造 或因原料 能源供应不及时 或因设备本身要求采用间歇式操作工艺的方法等正常原因发生的停运均属正常停止运行 2 正常停止运行正常停止运行时 要制定停工方案 高温下工作的压力容器停运中应控制降温速度 低温下工作的压力容器应控制升温速度 对于储存液化气体的容器 尽量采取降温的方法降压 应清除干净剩余物料 停运操作要严格执行工艺规程和准确进行各种操作 要杜绝火源 3 紧急情况下的停止运行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 并按规定的报告程序 立即向现场管理人员和单位有关负责人报告 压力容器工作压力 介质温度或壁温超过规定值 采取措施后仍不能得到有效控制 压力容器的主要受压元件发生裂缝 鼓包 变形 泄漏等危及安全的现象 安全附件失效 接管 紧固件损坏 难以保证安全运行 发生火灾等直接威胁到压力容器安全运行 过量充装 压力容器液位超过规定 采取措施仍不能得到有效控制 压力容器与管道发生严重振动 危及安全运行 其他异常情况 三 在用压力容器的安全状况评级及应用1 概述为了简明 方便地描述压力容器的安全状况 我国采用了对压力容器安全状况评级的方法 由于我国在用的压力容器是不同时期制造的 其产品质量的高低有较大差别 而且压力容器在使用过程中 会发生腐蚀 变形 材质劣化等损伤 也不可避免的会发生安全性能的变化 所以我国采用 合乎使用 的原则来进行压力容器安全状况的评定 这种评定准则低于产品制造标准的要求 按照 锅炉压力容器使用登记管理办法 国质检锅 2003 207号 的规定 新压力容器的安全状况划分为1 2 3级三个等级 在用压力容器的安全状况划分为2 3 4 5四个等级 安全状况等级评定主要针对 固定式压力容器安全技术监察规程 TSGR0004 2009 适用范围的压力容器 但不包括需进行缺陷安全评定的大型关键性压力容器 这些压力容器应当根据安全评定的结果确定其安全状况等级 超高压容器 医用氧舱 气瓶不进行安全状况等级的评定 2 安全状况等级划分原则 使用登记管理规则 检规 及 容规 对安全状况等级的划分给予规定 压力容器安全状况等级划分原则如下 1 安全状况等级评为1级的情况新压力容器出厂技术资料齐全 设计 制造质量符合有关法规和标准的要求 在规定的定期检验周期内 在设计条件下能安全使用 可评为1级 2 安全状况等级评为2级的情况安全状况等级可评为2级的压力容器分为新压力容器和在用压力容器二种情况 新压力容器的出厂技术资料齐全 设计 制造质量基本符合有关法规和要求 但存在某些不危及安全且难以纠正的缺陷 出厂时已取得设计单位 使用单位和使用单位所在地安全监察机构同意 在规定的定期检验周期内 在设计规定的操作条件下能安全使用 可评为2级 在用压力容器的技术资料基本齐全 设计制造质量基本符合有关法规和标准的要求 根据检验报告 存在某些不危及安全且不易修复的一般性缺陷 在规定的定期检验周期内 在规定的操作条件下能安全使用 可评为2级 3 安全状况等级评为3级的情况安全状况等级可评为3级的压力容器也分为新压力容器和在用压力容器二种情况 新压力容器的出厂技术资料基本齐全 主体材料 强度 结构基本符合有关法规和标准的要求 但制造时存在的某些不符合法规和标准的问题或缺陷 出厂时已取得设计单位 使用单位和使用单位所在地安全监察机构同意 在规定的定期检验周期内 在设计规定的操作条件下能安全使用 可评为3级 在用压力容器的技术资料不够齐全 主体材料 强度 结构基本符合有关法规和标准的要求 制造时存在的某些不符合法规和标准的问题或缺陷 焊缝存在超标的体积性缺陷 根据检验报告 未发现缺陷发展或扩大 其检验报告确定在规定的定期检验周期内 在规定的操作条件下能安全使用 或评为3级 4 安全状况等级评为4级的情况在用压力容器的本体材料不符合有关规定 或材料不明 或虽属选用正确 但已有老化倾向 主体结构有较严重的不符合有关法规和标准的缺陷 强度经校核尚能满足要求 焊接质量存在线性缺陷 根据检验报告 未发现缺 陷由于使用因素而发展或扩大 使用过程中产生了腐蚀 磨损 损伤 变形等缺陷 其检验报告确定为不能在规定的操作条件下或在正常的检验周期内安全使用 应当评为4级 5 安全状况等级评为5级的情况无制造许可证的企业或无法证明原制造单位具备制造许可证的企业制造的压力容器 缺陷严重 无法修复或难于修复 无返修价值或修复后仍不能保证安全使用的压力容器 应予以判废 应当评为5级 6 安全状况等级评定要注意的几个问题安全状况等级中所述缺陷 是制造该压力容器最终存在的状态 如缺陷已消除 则以消除后的状态 确定该压力容器的安全状况等级 技术资料不全的 按有关规定由原制造单位或检验单位经过检验验证后补全技术资料 并能在检验报告中作出结论的 则可按技术资料基本齐全对待 无法确定原制造单位具备制造资格的 不得通过检验验证补充技术资料 安全状况等级中所述问题与缺陷 只要确认其具备最严重之一者 既可按其性质确定该压力容器的安全状况等级 三 安全状况等级的应用如上所述可知安全状况等级为1级的压力容器 其安全性能符合安全技术规范的要求 其出现事故的风险较小 而以下级别 则其出现事故的风险逐级提高 安全状况分级一般有如下应用 1 用于确定检验周期 级别高的检验周期较长 2 安全状况等级2级和3级均为合乎使用的级别 其中2级是在用压力容器的最高安全状况等级 使用单位应当努力保持所使用的压力容器的安全状况等级达到2级 3 安全状况等级为4级的固定式压力容器 必须采取相应措施进行修复和处理 提高安全状况等级 否则只能在限定的条件下短期监控使用 其累积监控使用的时间不得超过3年 在监控使用期间 应当对缺陷进行处理提高其安全状况等级 否则不得继