化工安全与环境

1、5.1压力容器的安全问题压力容器的安全问题 根据 2002 年 6 月 29 日发布的特种设备安全监察条例(代替 1982 年颁布的锅炉压力容器安全监察暂行条例）， 将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划归为安全监察范围。压力容器固定式压力容器移动式容器1、按使用位置分2、按设计压力分类别类别压力范围压力范围低压容器0.1p1.6MPa中压容器1.6p10MPa高压容器10p100MPa超高压容器p100MPa压力容器反应容器换热容器分离容器储存容器

2、3、按使工艺作用分4、按安全监察管理分 表5.25.4压力容器的失效形式压力容器的失效形式压力容器最重要的一种腐蚀形式，单位截面上的内力t 4/pDc1（5.5）t 2/pDc2（5.6）1.压力容器中的应力 1）内压薄壁圆筒体中的薄膜应力2i1rp2crt（5.1）1.压力容器中的应力 1）内压薄壁圆筒体中的薄膜应力trc2/p1（5.2）5.5.2压力容器的强度1.压力容器中的应力 1）内压薄壁圆筒体中的薄膜应力如图 5. 15(c) ，使作用在圆筒上内压力的合力(可以推导出其值为压力与承压曲面沿合力方向的投影面积的乘积）与作用在圆筒横截面上的力相等则可求得环向应力:若以圆筒平均直径 Dc

3、 代替平均半径 rc ，式(5.2) 和式(5. 4)可改写为式(5. 5)和式(5. 6)。推导完毕。1.压力容器中的应力 1）内压薄壁圆筒体中的薄膜应力ltlccp2r2 （5.3）t /prcc（5.4）1.压力容器中的应力 2）标准椭球形封头中的薄膜应力承受内压的标准椭球形封头中:封头的顶端（极点) ，经向应力与环向应力相等，为5.5.2压力容器的强度t 2/pDc21（5.7）1.压力容器中的应力 2）标准椭球形封头中的薄膜应力承受内压的标准椭球形封头中:封头的底部(赤道）处，经向应力为在赤道处的环向应力（压缩应力）5.5.2压力容器的强度t 4/pDc1（5.8）t 2/pDc2（

4、5.9）5.5.2压力容器的强度 1.压力容器中的应力 3）不连续应力的基本概念当容器受到内压作用时，不连续部位由于受相邻部分材料的约束或结构自身的约束，将产生局部的弯曲，这样在接合处受到附加的弯矩和剪力的作用，也称边缘弯矩和边缘剪力。这些矩和剪力在其附近的器壁内产生附加应力，为不连续应力或边缘应力。特点：可能达到较大数值，但作用范围是非常 局部，且有自限性。5.5.2压力容器的强度仅与温度差和材料的物理性质(E、 ) 有关1.压力容器中的应力 4）热应力 产生条件： 温度的改变使结构发生膨胀或收缩变形； 变形受到自身内部或相邻部件的约束。表达式：T=-ET措施：采用挠性结构、避免刚性约束等。

5、5.5.2压力容器的强度 确定设计载荷选用设计公式、曲线或图表，并对材料取一个安全应力，最终给出容器的基本厚度根据规范许可的构造细则及有关制造检验要求进行制造2、设计方法简介 （1）按规则设计 GB 150钢制压力容器 （2）按分析设计5.5.2压力容器的强度 mm.厚度 圆度圆整; ，mm 腐蚀蚀裕量mm钢材厚度负偏差，tt2121n；计算厚度；名义厚度tCCtCCt再考虑钢材厚度负偏差和由于腐蚀、机械磨损而导致厚度减薄等因素，实际制造容器的符合钢材标准规格的厚度或称名义厚度 tn：2、设计方法简介5.6.1压力容器的制造缺陷建立质量保证体系编制压力容器质量保证手册 制定企业标准对产品安全性

6、能的项目进行全面监督检查压力容器制造质量管理压力容器制造质量管理目的：及时查清设备的安全状况，及时发现设备的缺陷和隐患，及时排除险情或采取监控措施，确保压力容器在检验周期内连续的安全运行。按照 TSG R 7001-2004(压力容器定期检验规则(以下简称规则)进行。安全状况等级为 1、2 级的，一般每 6 年一次。 安全状况等级为 3 级的，一般 36 年一次。 安全状况等级为 4 级的，其检验周期由检验 机构确定。检验的方法：以宏观检查、壁厚测定、表面无损检测为主，必要时可以采用超声检测、射线检测、金相检验、化学分析或者光谱分析、强度校核或者应力测定等其他方法。5.8.2压力容器安全装置的

7、基本要求p选用的安全装置要满足设备的工艺操作要求 ；p安全装置的结构要能及时迅速排放器内介质，泄压反应快，动作及时，无明显的滞后现象。1、类型p 安全阀p 爆破片装置p 安全阀与爆破片装置的组合形式2、安全泄放量的计算压力容器安全泄放量指为保证容器出现超压时，器内压力不再继续升高，安全泄放装置在单位时间内所必须的最低泄放（介质)量。1、类型2、安全阀排放能力的计算安全阀的排放能力，指在在排放压力下，阅全部开启时，单位时间内安全阀的理论气体排量；安全阀的排放能力应不小于压力容器的安全泄放量。3、安全阀的选用ZTMKCpWAsS/106 . 7/6（5.20）式中。K -额定排放系数， K =0.

8、62；其余符号见式（5.19）(1)下列情况应优先选用爆破片： 存在压力有可能迅速上升；泄放介质含有颗粒、易结晶、易沉淀、易聚合、黏度较大;泄放介质有强腐蚀性，采用安全阀价格过高;需要泄放面积较大。(2) 为增加异常情况(如火灾）下的泄放面积，可并联使用爆破片装置或与安全阀并联使用。(3) 无特殊要求下，超高、高、中低压场合一般选用正拱型爆破装置(超高、高压可选用爆破帽) ;低压、大直径或真空、有循环压力或脉冲压力场合优先选用反拱型爆破片装置。液体介质不选用反拱型爆破片装置。；气体爆炸能量，31m容器的容积器VMPa;, )绝对压力(气体爆炸前的压体气体 绝体绝热k)/1013.0(1)1/(

9、PMJUpkPVUgkkg绝热膨胀过程5.9.1容器的爆炸和爆炸能量；时的的压缩气体：对于3gm的函数,P 为 ，压缩气体爆炸能量系数4 .1k4 .1kMJCVCUgg；系数，也为；：对于3ssssm函数, 的P 干 饱饱和蒸汽爆炸能干 饱饱和蒸汽爆炸能135) 1.=(k干 饱饱和蒸MJCUVCU5.9.1容器的爆炸和爆炸能量）（式）（24. 5)(2121llTssiiU爆沸5.9.1容器的爆炸和爆炸能量水的容积。；（绝）系数，也为水的；水的）（式可简化为下式：对于饱和水，式饱和m函数, 的P 爆炸能量饱和爆炸能量饱和25. 524. 53wwwwVMJCUVCU5.9.1容器的爆炸和爆炸能量现场的事故情况和