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1、第六章 压力容器安全技术,压力容器由于危险性大，政府设有专门机构进行监督，压力容器的设计、制造、安装、维修、改造、检验或使用都必须遵照执行原劳动部颁发的压力容器安全技术监察规程，这些部门并都应有政府颁发的生产许可证，才可从事这些工作。,第一节：压力容器的概述,一、何谓压力容器 一般指在工业生产中盛装用于完成反应、传质、传热、分离和贮存等生产工艺过程的气体、液体，并能承载一定压力的密闭容器。 它广泛用于化工、石油、能源、冶金、机械、医药、轻纺、国防等工业领域。,一般指具备下列条件的容器：（下述三个条件需同时符合）,最高工作压力大于或等于0.1MPa（不含液体静压力，下同） 内直径（非圆形截面指断
2、面最大尺寸）大于或等于0.15m，且容积（V）大于或等于0.025m。 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。,二、压力容器的分类 1、按工作压力分类 按压力容器的设计，压力分为低压、中压、高压、超高压4个等级 低压（代号L） 0.1MPaP1.6MPa 中压（代号M） 1.6MPaP10MPa 高压（代号H） 10MPaP100MPa 超高压（代号U） 100MPaP1000MPa,2、按用途分类,反应容器(代号R)：主要用于完成介质的物理、化学反应的压力容器。 如：反应釜、分解锅、分解塔、蒸压锅等 换热容器（代号E）：主要用于完成介质的热交换的压力容器。 如：冷凝器、
3、热交换器、蒸发皿、加热器、蒸脱机等 分离容器（代号S）：主要用于完成介质的液体压力平衡和气体净化分离等的压力容器。 如：分离器、过滤器、吸收塔、干燥塔、汽提塔等 贮存容器（代号C，其中球罐代号B）：主要盛装生产用的原料气体、液体、液化气体等的压力容器，如各类贮罐。 如具备两个以上作用，应按主要作用划分。,3、按危险性和危害性分类：,一类压力容器：非易燃或无毒介质的低压容器。易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。 二类压力容器： 任何介质的中压容器 易燃介质或毒性强度为中度危害介质的低压反应容器和贮存容器 毒性程度为极度和高度危害介质的低压反应容器 低压管壳式余热锅炉 搪瓷玻璃压力容器,三类压
4、力容器：,毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和PV（设计压力容积）0.2MPam的低压容器 易燃或毒性程度为中度危害介质且PV0.5MPam的中压反应容器 PV10MPam的中压贮存容器 高压、中压管壳式余热锅炉 高压容器 具体可见教科书P197 表66,三、压力容器的设计、制定和安装,1、设计： 有许可证才能设计 压力容器设计过程中直接影响容器安全运行的三个方面：壁厚的确定、材料的选用、合理的结构 壁厚确定：要求它的承压部件具有足够的强度，以抵抗外力的作用。 材料选用：钢材选用是否合适是设计的一个关键问题。如选材不当，即使壁很厚，有可能在使用条件下，或者由于材料韧性降低而发生脆性断裂，或
5、由于材料的受腐蚀裂开等等 选用钢材应符合钢制压力容器的规定 注意：含碳量大于0.24的材料不得用于焊制容器（原因太脆）,几种常用材料介绍：,A3钢（Q235A）：特点：含硅量多，脱氧完全，因而质量较好 使用范围：设计压力1.0MPs，设计温度0350，用于制造壳件时，钢板厚度不得大于16mm，不得用于盛装液化石油气体，毒性程度为极度、高度危害介质及直接受火焰加热的压力容器。 20g：20g锅炉钢板与一般20号优质钢相同，含硫量比Q235A钢低，具有较高的强度，b402MPa，s=225255MPa,使用温度范围为20475，常用于制造温度较高的中压容器。 16MnR：普通低合金容器钢板，含碳量
6、0.120.20，含碳量为1.21.6，强度极度b470510MPa,屈服极限s284343MPa，用这种钢制造时，低压容器可减轻温度较高的容器重量，使用温度范围20475。,低温容器材料（指20下使用）。要求：较好的韧性防脆裂。一般的在使用温度下的冲击值k作为依据。 深冷容器用高合金钢（如OCr18Ni9,OCr18Ni9Ti等使用温度，下限为196） 一般低温容器用钢多采用锰钒钢（16MnR、09Mn2VR） 高温容器用钢： 温度小于400可用普通碳钢（沸腾钢为250） 使用温度400500可用15MnVR、14MnMoVg 使用温度500600可采用OCr13Ni9.OCr18Ni9Ti
7、.1Cr18Ni9Ti等高合金钢。,合理的结构,目的：防止局部受力过高，导致容器的疲劳破裂或脆性破裂。 结构一般要符合下列原则： 防止结构的形状突变 方法：采用平滑过渡的结构形式、防止突变，以免产生过高的压力。 避免局部压力增加 由于受压元件中总是不可避免地存在一些局部受力集中或部件强度受到削弱的结构。如开孔、转角、焊缝等部位。设计时应使这些结构相互错开，以防局部压力增加，产生更高的压力。 如壳体开孔不能布置在焊缝上。,避免产生过大焊接压力或附加压力的刚性结构 刚性结构，即可能因焊接时胀缩受到约束而引起较大的焊接压力，也可能使壳体在压力或温度变化时，因变形受到过分约束而产生附加弯曲应力。,对开
8、孔的形状、大小及位置的限制,a、受压壳体（包括封头与筒体）上的开孔应为圆形、椭圆形或长圆形。 b、开孔直径或长短径之比要符合设计规定。 c、开孔的位置应避免焊缝和凸形封头的过渡区，筒体上两个或两个以上开孔中心一般不应在同一轴线上。 d、为了减小开孔对筒体强度的削弱，椭圆形或长圆形孔的短径一般应设计在筒体的轴向。 e、为了降低壳体开孔边缘的局部应力，在开孔处应进行补强。 f、为了便于对容器内外检验，设计时要考虑到人孔、观察孔的设置。,2、制造：需有省级（及以上）劳动部门颁发的制造许可证,压力容器制造的优劣取决于三个方面：材料质量、焊接质量、检验质量 注意：焊接及其热影响区的缺陷处往往是容器破裂的
9、断裂源 检验：压力检验 压力试验指耐压试验和气密性试验 包括液压试验和气压试验，气压试验不能代替液压试验，只有设计图纸另有规定除外。 特别注意：只有液压试验合格后，才能进行气密性试验,3、安装：,、经劳动部门审批才可进行安装作业 、安装质量验收实行分段验收和总体验收 、验收三方参加：使用单位、安装单位、上级主管部门。,第二节：压力容器的定期检验,压力容器的定期检验是指在压力容器的使用过程中，每隔一定的时期采用各种适当而有效的方法，对容器的各个承压部件和安全装置进行检查和必要的试验。 定期检验，是及时发现缺陷、清除隐患、保证压力容器安全运行的重要必不可少的措施。,一、定期检验要求：,1、按在用压
10、力容器检验规程的规定进行 2、检验单位和人员需取得检验资格证，有专业检验人员。 3、由锅炉压力容器安全检查机构负责监督检查,二、定期检验内容：,1、外部检查 2、内部检查 3、全面检查：包括焊缝无损探伤和耐压试验,定期检验和检验周期分为：,1、外部检查：是指在用压力容器运行中的定期在线检查，每年到少一次。外部检查可由检验单位有资格的压力容器检验员进行，也可由经安全监察机构认可的使用单位压力容器专业人员进行。,2、内部检验：是指在用压力容器停机时的检验。内部检验应由检验单位有资格的压力容器检验员进行。其检验周期分为： （1） 安全等级为1、2级的，每六年至少一次； （2） 安全等级为3级的，每3
11、年至少一次。,3、耐压试验：是指压力容器停机检验时，所进行的超过最高工作压力的液压试验或气压试验。以固定式压力容器，每两次内部检验期间内，至少进行一次耐压试验，对移动式压力容器，每6年至少进行一次耐压试验。外部检查和内部检验内容及安全等级的规定，按在用压力容器检验规程执行。,其它规定：,投用首次内外部检验周期一般为3年。以后的内外部检验周期，由检验单位要根据前次内外部检验情况与使用单位协商确定后报当地安全监察机构备案。有下列情况之一的压力容器，内外部检验周期应适当缩短： 1、介质对压力容器材料的腐蚀情况不明或介质对材料的腐蚀速率大于0.25mm/年，以及设计者所确定的腐蚀数据与实际不符的。 2
12、、材料表面质量差或内部有缺陷、材料焊接性能不好、制造时曾多次返修的。,3、使用条件恶劣或介质中硫化氢及硫元素含量较高的（一般指大于100mg /L时）。 4、使用已超过20年，经技术鉴定后或由检验员确认按正常检验周期不能保证安全使用的。 5、停止使用时间超过两或三年的。 6、有缺陷经安全评定合格后继续使用的。 7、经常改变使用介质的（如印染机）。,8、搪玻璃设备。 9、球形储罐（使用b540Mpa材料制造的，投用一年后应开罐检验）。 10、介质为液化石油气且有氢鼓包应力腐蚀倾向的，每年或根据需要进行内外部检验。 11、采用亚铵法造纸工艺，且无防腐措施的蒸球每年至少一次或根据实际情况需要缩短内外
13、部检验周期。,安全等级为1、2级的压力容器有下列情况之一时，内外部检验周期可以适当处长：,1、非金属衬里层完好的，其检验周期可延长，但不超过9年。 2、介质对材料腐蚀速率低于0.1mm/年（实测数据）、有可靠的耐腐蚀金属衬里（复合钢板）或热喷涂金属（铝粉或不锈钢粉（涂层的压力容器，通过一至二次内外部检验确认腐蚀轻微或衬里完好的，检验周期可处长，但不超过12年。 3、装有触媒的反应容器以及装有充填物的大型压力容器，其检验周期根据设计图样和实际使用情况由使用单位、设计单位和检验单位协商确定，报当地安全监察机构备案。,有下列情况之一的压力容器，内外部检验合格后应进行耐压试验：,1、用焊接方法修理改造
14、，更换主要受压元件 2、改变使用条件，且超过原设计参数。3、需要更换衬里的。 4、停止使用二、三年后重新复用的。 5、使用单位从外单位拆来新安装的或本单位内部移装的。 6、使用单位对压力容器的安全有怀疑的。,低温液体（绝热）压力容器定期检验项目至少应包括：,1、用户使用情况调查： （1）运行记录包括使用频率和工况、有无异常情况发生等； （2）日蒸发率变化情况，外壳体有无结霜等情况发生。 2、外部检验及外壳体结构检查和腐蚀情况检验。 3、压力表、安全阀、液面计、内胆爆破片装置的检验与校验。 4、管路系统和阀门的检验。 5、必要时，利用合适的介质进行内胆气压试验。,第三节：压力容器的安全附件,安全
15、附件是承压设备安全、经济运行不可缺少的一个组成部分。 有安全阀、爆破片装置、紧急切断装置、压力表、液位计、测温仪表、快开门式压力容器的安全联锁装置 。,一、安全泄压装置,：为了防止容器内压力超过设计压力，确保安全运行。以自动、迅速地排出容器内的介质的装置。 主要有：安全阀和爆破片,1、安全阀,作用原理：它正常使用时，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。 安全阀选用： 制造单位有制造许可证 应根据器皿的工艺条件及工作介质的特性从安全阀的安全泄放量、加载机构、封闭机构、气体排放方式、工作压力
16、范围等方面来考虑 安全阀工作压力范围，要与压力容器的工作压力范围相匹配。安全阀要定期检查，每年至少检查一次。定期检查工作包括清洗、研磨、试验和校正。,2、防爆片：,防爆片又称防爆膜、防爆板，时一钟断裂型的安全泄压装置。 特点：密封性好，反应动作快，以及不易受介质中粘污物的影响等优点。但泄压后不会恢复，不能再使用，容器也被迫停止。 它只安装在不宜装安全阀的压力容器上 如：易存在突爆 有可能剧毒物泄漏 易产生大量沉淀或粉状黏附物，妨碍安全阀动作 设计压力为工作压力的1.25倍，但爆破压力都不得大于容器设计压力。,三、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 压力表种类：液柱式、弹性元件式、活塞式、电
