压力容器安全技术简述.ppt

1、压力容器安全技术简述,2011-5-20,定义&分类 设计制造 破坏形式 安全附件 维护保养 事故调查,目录,压力容器定义：容器器壁两边存在着一定压力差的所有密闭容器，均可称作压力容器； 目前完全纳入压力容器安全技术监察规程适用范围的压力容器应同时具备下列三个条件； 高工作压力Pw0.1MPa（不含液体静压）； 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）不小于0.15m,且容积V0.025m； 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体。,定义&分类,界定： 压力载荷：压力容器器壁两边（内、外）所存在的压力差称作压力载荷，由于压力容器器壁承受压力载荷，所以压力容器也称作受压容器。压力

2、容器所承受的这种压力载荷等于人为的将能量进行提升、积蓄，使压力容器具备了能量随时释放的可能性和危险性，也就是会泄露的爆炸。 工作介质：指容器所盛装的，或在容器中参与反应的物质。 工作压力：指容其在正常使用过程中，所承受的最高载荷。一般来说工作压力越高，或者容器的容积越大则容器爆炸时气体膨胀所释放的能量越大，事故的危害性越严重。 应用：压力容器的主要作用是储存、运输有压力的气体或液化气体，或者是为这些流体的传热、传质反应提供一个密闭的空间。,定义&分类,压缩空气是一种实用的较为普遍的动力能源，被广泛用于机械制造、交通运输、建筑、装修、采矿、化工、冶金及国防工业等各个领域部门。 压缩空气的主要来源

3、是空气压缩机，压缩机的附属设别主要有：气体冷却器、油水分离器、储气罐、干燥过滤装等都是压力容器。,定义&分类,分类依据 承压方式：内压容器、外压容器； 几何形状：球形容器、圆筒形容器和其他特殊形状容器； 制造方法：焊接容器、锻造容器、铆接容器、铸造容器； 材料：有色金属容器和非金属容器； 安放形式：立式容器、卧室容器等； 壁厚：薄壁容器o1.2和厚壁容器 温度：高温容器、常温容器和低温容器；,定义&分类,压力容器的使用特点和安全管理方面考虑，压力容器一般分为固定式和移动式两大类 固定式压力容器是指除了用于运输储存气体的盛装容器以外的所有容器。 特点：固定的安装和使用地点；工艺条件和适用操作人员

4、也比较固定，容器一般不是单独装设，而是用管道与其他设备相连接。 固定式压力容器按压力分类：,定义&分类,定义&分类,超高压,定义&分类,就单台压力容器的设计而言，主要包括两部分内容： 工艺设计：根据要进行设计的压力容器的原始数据和工艺要求，确定容器的主要尺寸，如形状、容积、直径、高度等。 机械设计：根据工艺设计的结果，分析压力容器的使用要求和操作条件。对容器进行受力分析，结合选择材料，确定合理的结构形式，制定制造工艺和质量要求。按容器可能发生的实效破坏新式，通过强度计算决定出最佳结构尺寸，使容器各部位均能满足所需的强度、刚度或不致引起断裂等要求。 代表性：钢制压力容器、压力容器安全技术监察规程

5、和特种设备事故报告和调查处理规定等；考虑材料的物理性能、力学性能、耐腐蚀性能、制造工艺性能、价格和来源。 压力容器设计、制造、安装、验收、使用、修理、改造、报废等都需要相关部门的批准或注册，才能进行压力容器的地各项工作。,设计制造,相关概念 应力：物体在外力作用下，单位截面上产生的内力； 应力集中：物体在形状发生突变时局部应力急剧升高的现象； 强度：金属材料在外力作用下对变形和断裂的抗力。 塑性：金属材料在断裂前发生塑性变形的能力； （断面收缩率、伸长率） 韧性：金属材料抵抗冲击负荷的能力。 硬度：衡量材料软硬程度的一个性能指标。反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。,破坏形式

6、,延性破裂：在内部压力作用下，器壁上产生的应力达到器壁的强度极限，从而发生断裂破坏的形式。 三个阶段：弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和断裂阶段。 特征：器壁上有明显的伸长变形；环向应力比轴向应力大一倍，容器直径增大，容积增大、器壁减薄，而轴向增长较小，产生“腰鼓形”变形。圆周长的最大增长率和容积变化率可达1020。 端口呈暗灰色纤维状； 容器一般不是碎裂。塑性和延性较好。 容器实际爆破压力接近计算爆破压力。,破坏形式,原因：过量充装，应按规定的充装系数进行充装。 使用中的压力容器超温超压运行。 容器壳体选材不当或容器安装不符合安全要求。 维护保养不当。压力容器器壁发生大面积腐蚀，壁厚减薄。 预防

7、：设计制造压力容器时，要选用有足够强度和厚度的材料。 压力容器应按规定的工艺参数运行，安全附件应安装齐全、正确，并保证灵敏可靠。 使用中加强巡回检查，严格按照工艺参数进行操作，严禁压力容器超温、超压、超负荷运行，防止过量充装。 加强维护保养工作，采取有效措施防止腐蚀性介质及大气对压力容器的腐蚀。,破坏形式,脆性破裂：压力容器使用温度低于容器材料冷脆转变温度形成的断裂，没有明显的塑性变形。 机理：钢在低温下其冲击韧性显著降低，表明温度低时钢对缺口的敏感性增大，这种现象称为钢的冷脆性。 低碳钢在左右会出现强度升高，塑性降低的区域，这种现象称为材料的蓝脆性。使用和制造过程中在这个温度，就会产生蓝脆，

8、导致断裂事故发生。 某些刚才长期停留在温度范围内以后冷却至室温，其冲击值，明显下降，这种现象称为钢的热脆性，此时压力容器经受变形应力，也有可能导致脆性断裂。,破坏形式,特征：容器壁没有明显伸长变形。 裂口齐平，断口呈金属光泽的结晶状。 容器常破裂成碎块。 事故多在温度较低的情况下发生。 原因：、温度因为钢在低温下或某一特定温度范围内其冲击韧性将急剧下降。 、裂纹性缺陷压力容器受压元件一旦产生裂纹，其尖端前缘产生很高的应力峰值，且应力状态也发生变化，变为三相拉伸应力。 预防：、提高容器制造质量，特别是焊接质量，防止容器脆性破坏的重要措施。 、容器材料在使用条件下，应由较好的韧性。材料的韧性差是造

9、成脆性破裂的另一主要原因。 、加强压力容器的维护保养和定期检验工作，及时消除检验中发现的裂纹性缺陷，确保容器安全运行。 容器使用温度时，应按照低温钢制容器制材。,破坏形式,疲劳破裂：压力容器器壁在反复压和卸压过程中受到交变载荷的长期作用,没有经过岷县的塑性变形而导致容器断裂的一种破坏性是,发生突然,因此具有很大的危险性.压力容器在运行中的破坏事故有75以上是由疲劳引起的. 机理：低压力高周疲劳,材料循环周次十万次以上,外在超过弹性范围内的应力值极限后材料就易发生断裂. 高应力低周疲劳,材料承受的应力水平较高,交变应力幅度大,但交变周次叫少,100100000次后,材料易发生断裂. 特征:1、容

10、器破坏时没有明显的塑性变形。产生微裂纹，突然破裂 2、疲劳断裂与脆性破坏的断口形貌不同，疲劳端口存在两个明显的区域，疲劳裂纹产生扩展区和最终断裂区。 3、容器的疲劳破坏一般是疲劳裂纹穿透容器而泄露失效。 4、疲劳破裂总是在经过多次的反复加压和泄漏以后发生。,破坏形式,原因：1、内部因素 压力容器存在着局部高应力区（如接管、开孔、转角以及其他几何形状不连接处），具备了微裂纹向疲劳裂纹开裂的条件。 2、外部因素 压力容器存在着反复交变载荷，这种载荷的形式不是对称循环型，而是变化幅度大的非对称循环载荷，如间歇式操作的容器，器内压力、温度波动较大。 事故预防： 压力容器的制造质量符合要求，避免先天性缺

11、陷，以减少过高的局部应力。 在压力容器安装中应注意防止外来载荷源影响，以减少压力容器本体的交变载荷。 运行中要注意操作正确性，尽量减少外压、卸压得次数，操作中要防止温度压力波动过大。 对无法避免的外来载荷、无法减少开停次数的压力容器，制造前应作疲设计，以保证压力容器不致发生疲劳破裂。,破坏形式,腐蚀破裂：指压力容器材料在腐蚀性介质作用下，引起容器器壁由厚变薄或材料组织结构改变、力学性能降低，使压力容器承载能力不够而发生的破坏形式。 腐蚀类别：1 均匀腐蚀 2局部腐蚀 3晶间腐蚀4断裂腐蚀 5氢损伤 原因：1、压力容器维护保养不当。 2、选材不当或未采取有效防腐措施。 3、结构不合理，或焊接不符

12、合规范要求。 4、介质中杂质的影响。 预防：1、根据介质选用合适厚度的防腐蚀材料的容器。 2、控制易造成腐蚀介质含量，避免在敏感温度下使用 3、选择有腐蚀隔离措施的容器以避免腐蚀介质对容器壳体产生腐蚀。 4、选用结构合理、设计制造质量符合国家标准和要求得容器。 5、采取适当的工艺措施降低腐蚀速度。,破坏形式,压力冲击破裂：指容器内的压力由于各种原因而急剧升高，使壳体受到高压力的突然冲击而造成的破裂爆炸。 产生机理：1、可燃气体与助燃气体反应爆炸2、聚合釜的爆炸，聚合大都是放热反应。 3、压力容器内反应失控 4、液化气体的“爆沸” 特征：壳体碎裂 壳体内壁附有化学反应产物和痕迹 断裂时常伴有高温

13、产生 断口形貌类似脆性断裂 容器释放的能量较大 事故预防1、完善规程和管理制度 2、加强现场的管理和作业人员培训,破坏形式,蠕变破裂：指压力容器的壁温高于某一限度时，即使应力低于屈服迹象，容器材料也会发生缓慢的塑性变形，长期积累，最终导致压力容器的破坏 特征：1、蠕变破坏往往发生在容器温度达到或超过了其材料溶化2535的时候， 一般碳素钢的蠕变温度界限为350400，部分低合金钢的界限大于450。 2、蠕变破坏是高温及拉盈利长期作用的结果。 原因：1、压力容器发生蠕变破坏往往是由于容器长期在某一高温下运行,即使其盈利低于材料屈服极限,材料也能发生缓慢塑性变形. 2、压力容器因选材不当结构不合理

14、，造成蠕变破坏。 3、容器由于结垢、结碳、结疤等影响传热，造成局部过热。 事故预防：1、选择满足高温力学性能要求的合金钢材料制造压力容器。 2、选用结构合理制造质量符合标准的压力容器。 3、在使用中防止容器局部过热。经常维护保养，消除积垢、结碳、可有效防止容器破坏事故的发生。,破坏形式,压力容器的安全附件包括安全阀、爆破片、紧急防空阀、液位计、压力表、单向阀、限流阀、温度计、喷淋装置、紧急切断装置、防雷击装置等。 泄方装置 安全阀 爆破片 易溶合金塞 安全阀：压力容器安全阀是取等于或略高于容器在正常工作过程中可能产生的最高压力进行设计的。是一种安全泄放装置，其目的就是为了容器超压时，能把压力介

15、质及时排出。 安全阀按照加载机构分为三类：静重式 杠杆式 弹簧式,压力容器安全附件,压力容器安全附件,安全阀的选用 1、形式 按安全阀加载机构的形式来选，工作压力不高，温度较高的容器大多选用杠杆式，高压容器大多选用弹簧式。如果容器工作介质有毒、易燃、易爆的气体或者是制冷剂或其他会污染大气的气体，选用封闭式 2、压力范围 不应把工作压力较低的安全阀强行加在用在较高的容器上，同时也不应把工作压力较高的安全阀过分安装在压力较低的容器上。 3、额定泄放量 不论选择何种结构的安全阀，都必须具有足够的额定泄放量。压缩气体泄方量W=2.830.001ud2 安全阀校验压力起始压力 回座压力 一般气体气体在管

16、内流速 10-15m/s空气密度在压力为0.6MPa时为8.161 kg/m3 安全阀的装设 1、直接相连，垂直安装。 2、保持畅通、稳定可靠。 3、防止腐蚀，安全排放。,压力容器安全附件,爆破片 金属平板型 普通正拱型 开缝正拱型和反拱型 石墨 等 适用于1、压力急剧升高，安全阀不能及时开启和泄放。 2、工作介质为剧毒气体或昂贵气体的场合，安全阀一般在正常工作时都有微量泄露。 3、工作介质易于结晶、聚合、或带有黏性，容易堵塞安全阀或使安全阀的阀瓣和阀座粘住。 4、气体排放口径小于12mm 或大于150mm，而要求全量泄放时要求毫无阻碍的场合 易溶合金塞,压力容器安全附件,压力表 按照结构和工

17、作原理，一般可分为液柱式，弹性元件式，活塞式和电量式。弹性元件式最多 单弹簧压力表是将压力介质通入弹簧弯管内，利用弯管的受内压变形，并经放大后读出其压力值。 波纹平膜式压力表，它的弹性元件是波纹形平面薄膜，当薄膜下侧通入压力介质时，薄膜受压向上凸起，通过传动机构，从而读出压力数值，中心最大挠度不能超过1.52mm. 压力表的选用 1、量程 最大量程一般为容器最高工作压力的1.53倍，最好取两倍。 测量精度 低压容器上装设的压力表精度应不低于2.5级，中高压和超高压容器应不低于1.5级。（允许误差为表盘刻度极限值的2.5 和1.5）。 质量 未经检验合格、无起铅封和逾期未校验的压力表均不准使用

18、表盘直径 表盘直径不应过小，一般情况下不小于60mm,压力容器安全附件,压力表的装设： 压力表的接管应直接与压力容器的本体相连接，为蒸汽时应用弯管引出冷凝。 安装位置应使人员看清楚。 为了便于拆卸，压力表与容器的连接管中应装有三通旋塞。 盛装高温、强腐蚀性介质的容器，应在压力表和容器的连接管路上装设充填有液体的隔离缓冲装置，或选用有抗腐蚀的波纹平膜式压力表。 每只压力表最好固定在相同的压力容器上，这样可根据容器的最高许用压力在压力表刻度盘上划出警戒红线。不应划在玻璃上，以免产生错觉。 压力表的维护 压力表的表盘玻璃应保持洁净、明亮、使指针指示的压力值清晰可见。 压力表的连接管姚定期吹洗，以免堵

19、塞。 压力表必须定期检验，每年至少一次。,压力容器安全附件,压力容器安全附件,压力容器应按规定登记后方可使用，对新造的压力容器，应对其技术资料进行全面的审验，对符合规定要求的，准予登记；在用压力容器，必须在保证技术状况良好的情况下，才能准予登记。对存在缺陷的不能确保安全使用的，应在清除缺陷后才能登记。 使用单位必须对每台压力容器进行编号、登记、建立设备档案。档案包括合格证，质量证明书，登记卡片修理和检验及纪录等。对中压以上的反应容器，储运容器还应由总图和主要受压元件图，强度计算书和运行记录。,使用管理,压力容器运行中，发生以下情况，操作人员应当及时向现场安全管理人员和单位负责人报告，同意采取紧急措施停止时方可停止 工作压力，工作温度或容器器壁温度超过允许值，虽采取了各种措施仍不能正常地； 主要承压元件放生裂缝、鼓包、变形、泄露且危机安全运行时； 容器所在岗位发生火灾或相邻设备发生事故直接威胁容器安全运行时； 发生生产技术规程中不允许容器继续运行的其他情,使用管理,运行时禁止行为：严禁带压拧紧，拆卸螺栓 严禁带压进行焊接等修理工作 严禁利用容器和管线作电焊的零线、起重装置的锚点。 维护与保养：1、消除压力容器的跑、冒、滴、漏 2、保持完好的防腐层 3、保护好保温层 容器局部温差变化较大，产生温差应力，引起局部变形。 4、减少或消除容器的