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1、固定式压力容器风险评估报告容器名称：2000m3 液氨球罐图 号：SJS104010容器类别：III类编制阳期：校核/日期：审核/日期：批准/日期：固定式压力容器风险评估报告容器名称2000m3液氨球罐容器类别III类图号SJS10-4010结构型式赤道正切式球罐品种反应（搅拌）换热分离储存设计方法规则设计口分析设计主要设计标准：GB 150 ； GB 12337失效准则弹性失效 口弹塑性失效爆破失效A.适用范围1. 本风险评估报告仅适用本设备；2. 本风险评估报告列出了本设备可能发生的失效模式及危害，就设计、建造、使用过程中的风险控制进行 了说明，并介绍了介质的性质及事故时的应急处理措施；3
2、. 本评估报告中所提到的失效模式，虽然在设计中已采取了相应的措施，但在某些特定条件下仍有可能发 生或出现，需要制造检验和验收及用户在日常操作、维护、检修、检测中予以特别对待，以保障设备的 安全运行。B.设备的主要操作、设计参数及操作工况简介设计压力（MPa）单层设计温度（C）单层2.16-19 50设计压力（MPa）1.95设计温度（C40介质名称及组分液氨（水含量0.2%）材料Q370R (正火)/16Mn20MnMoIII/16Mn III介质特性中度危害（液化气体）载荷设计内压力液柱静压力设备自重及 正常工作条件下或试验状态下罐内物料的重 力载荷附件重力载荷风载荷、雪载荷、地震力介质装量
3、系数W0.9安全阀爆破片 整定压力 2.05 MPa腐蚀裕量3.0 (mm)搅拌转向 顺逆转速r/min预期使用年限（年）25最高允许工作压力（MPa）2.18气密性试验压力（MPa）2.16操作工况简介本设备为过程储存设备。介质的性质：1. 按HG20660压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类中介质毒性危害程度分类，液氨属中 度危险介质。当空气中的氨浓度达到1625%时，遇明火可引起爆炸。2. 依据GB18218重大危险源辨别的有关规定。本储罐区属储存区重大危险源。介质的危害：1. 健康危害：1 .低浓度氨对粘膜有刺激作用，液氨可致皮肤灼伤，可造成组织溶解坏死，可引起反射性呼吸停止。
4、2 .液氨储罐如发生大量泄漏，会从周围空气中吸收大量地热量气化，从而使周围温度急剧下降，亦存在着人员冻伤的可能。2. 爆炸危害：气态氨比空气轻，蒸气与空气混合物遇明火、高热能引起燃烧爆炸，爆炸极限1625% （最 易引燃浓度17%）。遇氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。3. 环境危害：对环境有严重危害，对水体、土壤和大气可能造成污染。4. 腐蚀性：液氨本身对碳钢腐蚀性很小，但液氨与空气、水三者混合后具有很强的腐蚀性。备注：1. 设备投入使用前,在充装、排料及检修等过程中，应采取一定的措施避免带进任何空气。2. 液氨应添加（大于或等于0.2%的）水作缓蚀剂处理后进入储罐，储罐安全附件设置（数量、
5、规格型号、 安全阀整定压力等）按工艺系统要求。3. 为防超温，储罐应设置防止温度升高的设施，为防液位超高，应在充装随时观察液位。C设计中的风险控制1.设计遵循的标准规范GB150-1998钢制压力容器GB12337-1998钢制球形储罐TSG R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程2.选材板材为 Q370R，锻件为 20MnMoIII/16MnIII,管材为 16Mn。对材料化学成分、力学性能、检验方法及合格指标提出了较严格的要求，详 见本设备施工图3强度设计按 GB150-1998、GB12337-1998 相关章节4结构设计按 GB150-1998、GB12337-1998 相
6、关章节5设计对制造、检验、验收的要求提出了较严格的要求，详见本设备施工图。设计中载荷和安全系数的考虑：考虑了压力、温度、自重、地震、风和雪载荷等，其中安全系数已按照TSG R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程选取（这已在SW6过程设备强度计算软件体现）。设计工况条件可能产生的失效模式（三类十四种） 短 期 失 效 模 式韧性断裂脆性断裂超量局部应变引起的减薄、裂纹形成或韧性撕裂超量变形引起的接头泄漏弹性、塑性或弹塑性失稳（垮塌）长 期 失 效 模 式蠕变断裂蠕变在机械连接处的超量变形或导致不允许的 载荷传递蠕变失稳冲蚀、腐蚀环境助长开裂应力腐蚀开裂、氢致开裂 循 环 失 效 模
7、式扩展性塑性变形交替塑性弹性应变疲劳 （中周和咼周疲 劳）或弹-塑性应 变疲劳（低周疲劳）环境助长疲劳D.设计工况条件失效模式可能发生的危害1：泄漏爆炸2：破损变形减薄D.I. 泄漏：容器在正常工况条件下，介质从已穿透的缺陷中漏出或喷出。事故原因1. 局部腐蚀穿孔；2. 垫片损坏等。危害1. 从缺陷处漏出或喷出的液化气介质，对人体造成伤害；2. 遇明火引发火灾或爆炸。D.2. 爆炸：容器在火灾、工艺超压或其他人为情况下，因容器内部介质温度、压力升高，使容器达到材 料强度的极限值所引起物理性爆炸事故。事故原因1. 容器本身存在缺陷，如材料内部有裂纹，焊缝有虚焊和漏焊现象；2. 容器受压元件超过设
8、计承压，安全附件显示失灵，安全阀校验设置压力有误 或无法正常起跳。3. 容器腐蚀严重，承压能力下降；4. 操作失误。危害1. 冲击波及其破坏作用：冲击波超压会造成人贝伤亡和建筑物的破坏；2. 爆破碎片的破坏作用：致人重伤或死亡，损坏设备的附件和管道，并引起继 发事故；3. 介质危害：皮肤灼伤，组织溶解坏死，反射性呼吸停止及可能的冻伤。E.失效模式分析及预防措施在运行过程中，可能发生的失效模式有：韧性断裂；脆性断裂；超量局部应变引起的减薄、裂纹形成或韧性撕裂；超量变形引起的接头泄漏； 冲蚀；腐蚀；环境助长开裂。E.I. 韧性断裂容器的韧性断裂主要是由于容器中应力（薄膜应力）达到材料 的抗拉强度而
9、发生的断裂。变形减薄破裂损伤的表象、形态明显的塑性变形塑性断裂的容器是经历了大量的塑性变形之后发生的破裂：1. 容器本体有明显的鼓胀；2. 周长有明显的伸长；3. 容积有明显的增大；4. 器壁有明显的减薄；5. 爆裂时一般不产生碎片：容器韧性破坏时，由于材料具有优良的塑性与韧 性，只产生一条较长的裂缝，而无碎片。影响损伤的关键因素容器在韧性破坏时均以发生了显著的塑性变形，说明发生这种韧性破坏时 容器的薄膜应力超过了材料的屈服点。只有当材料的塑性变形能力全部耗 尽完以后才会发生韧性断裂。容器的韧性断裂总是从那些存在不连续应力 的地方开始。1. 容器韧性断裂破坏的决定性应力为时一次性薄膜应力；2.
10、 薄膜应力过大的主要原因是超压。预防损伤的建议措施1. 严禁压力容器超量、超温、超压运行，严格执行安全操作规程；2. 按规定校验仪表与安全附件，保证状态完好与灵敏可靠；3. 定期对容器进行检验，防止因器壁腐蚀减薄而发生事故。E.2. 脆性断裂脆性断裂一般发生在高强度或低延展性、低韧性的金属和合金 上。另一方面，即使金属有较好的延展性，在下列情况下，也会发 生脆性断裂，如低温，厚截面，高应变率（如冲击），或是有缺陷。断裂（爆裂成碎片）本设备的脆性断裂主要是出现可 能的低温工况，在残余应力或外力 作用卜，在没有发生或充分发生塑 性变形时就破裂或爆炸的破坏。损伤的表象、形态变形量小容器的脆性断裂破坏
11、是由变形量大小来定义的。变形量主要指塑性变形量， 他几乎用肉眼从宏观上察觉不到：1. 容器本体无明显的鼓胀；2. 周长无明显的伸长；3. 容积无明显的增大；4. 器壁无明显的减薄；5. 可能的碎片：容器发生脆性断裂时，经常爆裂成碎片。影响损伤的关键因素1. 材料中的磷、硫含量过咼；2. 材料存在缺陷：夹渣、裂纹、热处理不当；3. 焊接区和焊缝处有缺陷：如夹渣、焊不透和焊接热影响区焊缝裂纹等；4. 制造检验工艺不当；5. 储存容器可能发生脆性断裂破坏的主要原因是操作中可能出现的低温工况、容器本身存在严重的制造缺陷，即由缺陷产生的低应力脆断。预防损伤的建议措施容器的脆性断裂主要从以下几方面着手：1
12、. 设计选用正火板，正火板的金相组织在热力学上是处于平衡状态的组织， 另要求钢板应进行-20C的冲击功实验，要求材料具有抗脆性断裂的能力；2. 钢板应逐张进行100%超声检测，合格级别不低于JB/T4730.3-2005承压 设备无损检测中II级,以避免使用有内部缺陷的原材料；3. 避免与降低容器的应力集中应力集中是促成容器发生低应力脆性破坏的主要原因，特别是遇到材料的 韧性下降的情况。容器的接管根部是应力集中比较严重的部位，设计时， 亦采用降低应力集中的整体补强结构、壳体与接管根部圆滑过度等，制造 时应严格按照设计要求制造。焊接壳体时应防止出现超标的角变形、错边、 过分的焊缝余高、咬边及未焊
13、透等缺陷，因为这些都是造成局部区域应力 集中的因素；4. 整体消除应力热处理整体消除应力热处理可以降低硬度和消除残余应力，对于防止或消除脆性 断裂是十分有效的；5. 制造中的无损检测焊接缺陷是造成设备脆性断裂破坏的重要是原因，特别是焊缝中的裂纹缺 陷。制造中应严格进仃无损检测，提高无损检测人贝的技术与素质，以确 保设备出厂时无超标的内在缺陷，有效地消除脆性断裂事故隐患。6. 使用中的无损检测设备在使用过程中由于环境、载荷等因素的影响仍会产生腐蚀裂纹、疲劳 裂纹等。亦可能是原先无损检测中难以发现的微裂纹扩大成相当尺寸的宏 观裂纹。因此，应加强在用设备的定期的检验。E.3. 超量局部应变引起的减薄
14、、裂纹形成或韧性撕裂变形 减薄裂纹撕裂损伤的表象、形态1. 局部应力集中，引起低周疲劳裂纹或使缺陷扩展；2. 构件几何尺寸、形位，因组对、焊接或碰撞等因素超标。3. 失园超标导致应力分布不均引起局部过度变形减薄。影响损伤的关键因素1. 局部结构设计突变，如支柱、接管与壳体连接等处结构设计不合理；2. 未按规定制造、吊装、运输和组装。预防损伤的建议措施1. 接管与壳体连接处进行合理结构设计（包括焊接接头型式），以控制局部 应力集中。2. 按产品的制造工艺进行制造，吊装、运输和组装。E.4. 超量变形引起的接头泄漏变形 泄漏损伤的表象、形态1.设备接管、法兰接头（焊接接头、螺纹接头）渗漏、泄漏。影响损伤的关键因素1. 运输或吊装时的作用力引起的接管连接部位的变形；2. 连接管道和其它部件的作用力引起的管口接管部位局部应力。预防损伤的建议措施1. 运输或吊时应避免引起接管连接部位的局部变形；2. 外部连接管道和其它部件与设备管口接管的连接应采取减缓其作用力的相 应技术措施。E.5. 冲蚀冲蚀是液体或固体以松散的小颗粒按一定的速度或角度对材料表面 进行冲击所造成的一种材料损耗现象或过程减薄破损损伤的表象、形态1. 物料进出管口高速物料磨损减薄。2
