压力容器安全技术简述

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1、 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。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。压力容器所承受的这种压力载荷等于人 为的将能量进行提升、

2、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。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

3、离器、储气罐、 干燥过滤装等都是压力容器。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；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

4、力 分类：超高 压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。

5、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。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。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

6、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10 20 。 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。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：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

7、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。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，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

8、压力容器经受变形应力，也有可 能导致脆性断裂。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

9、运行。容器使用温度时，应按照低温钢制容器制材。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

10、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 。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

11、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。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

12、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。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蠕变破裂：指压力容器的壁温高

13、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25 35 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，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

14、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。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。爆