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1、第第 五五 章章 压力容器安全压力容器安全主要内容：主要内容：I.压力容器概述压力容器概述II.压力容器分类压力容器分类III.压力容器缺陷评定压力容器缺陷评定IV.压力容器安全监测与监控压力容器安全监测与监控1压力容器压力容器27 7 7 7月月月月20202020日上午天水方大建材有限公司某生产车间内的日上午天水方大建材有限公司某生产车间内的日上午天水方大建材有限公司某生产车间内的日上午天水方大建材有限公司某生产车间内的4 4 4 4个压个压个压个压力容器中一个不明原因脱离阀门，巨大的冲击力将该容器弹力容器中一个不明原因脱离阀门，巨大的冲击力将该容器弹力容器中一个不明原因脱离阀门，巨大的冲
2、击力将该容器弹力容器中一个不明原因脱离阀门，巨大的冲击力将该容器弹射出十余米，撞向生产车间后墙并将墙撞了个窟窿后才停了射出十余米，撞向生产车间后墙并将墙撞了个窟窿后才停了射出十余米，撞向生产车间后墙并将墙撞了个窟窿后才停了射出十余米，撞向生产车间后墙并将墙撞了个窟窿后才停了下来。由于下来。由于下来。由于下来。由于“肇事肇事肇事肇事”容器射出时磨擦力擦出火花，加之巨大容器射出时磨擦力擦出火花，加之巨大容器射出时磨擦力擦出火花，加之巨大容器射出时磨擦力擦出火花，加之巨大的冲击力将电源震坏，因此事故现场上空火光一片。经查，的冲击力将电源震坏，因此事故现场上空火光一片。经查，的冲击力将电源震坏，因此事
3、故现场上空火光一片。经查，的冲击力将电源震坏，因此事故现场上空火光一片。经查，事发时，生产车间有事发时，生产车间有事发时，生产车间有事发时，生产车间有13131313名工人，其中名工人，其中名工人，其中名工人，其中4 4 4 4人不幸遇难，人不幸遇难，人不幸遇难，人不幸遇难，5 5 5 5人受伤。人受伤。人受伤。人受伤。压压压压力力力力容容容容器器器器事事事事故故故故 一一一一甘甘甘甘肃肃肃肃天天天天水水水水压压压压力力力力容容容容器器器器爆爆爆爆炸炸炸炸3山山山山西西西西嘉嘉嘉嘉宝宝宝宝酒酒酒酒业业业业锅锅锅锅炉炉炉炉爆爆爆爆炸炸炸炸压压压压力力力力容容容容器器器器事事事事故故故故 二二二二
4、事故经过：事故经过：事故经过：事故经过：2000200020002000年年年年11111111月月月月28282828日，宁波北仑发电厂发生锅日，宁波北仑发电厂发生锅日，宁波北仑发电厂发生锅日，宁波北仑发电厂发生锅炉爆炸，造成炉爆炸，造成炉爆炸，造成炉爆炸，造成2 2 2 2人死亡，人死亡，人死亡，人死亡， 2 2 2 2人重伤，人重伤，人重伤，人重伤， 2 2 2 2人轻伤，直接经济人轻伤，直接经济人轻伤，直接经济人轻伤，直接经济损失损失损失损失30303030万元，间接损失万元，间接损失万元，间接损失万元，间接损失20202020万元。万元。万元。万元。事故原因：私自制造锅炉，自行安装投
5、入使用，制造事故原因：私自制造锅炉，自行安装投入使用，制造事故原因：私自制造锅炉，自行安装投入使用，制造事故原因：私自制造锅炉，自行安装投入使用，制造安装人员均没有专业方面的知识。安装人员均没有专业方面的知识。安装人员均没有专业方面的知识。安装人员均没有专业方面的知识。4压压压压力力力力容容容容器器器器事事事事故故故故 二二二二宁宁宁宁波波波波北北北北仑仑仑仑港港港港电电电电厂厂厂厂锅锅锅锅炉炉炉炉爆爆爆爆炸炸炸炸事故经过：事故经过：事故经过：事故经过：1993199319931993年年年年3 3 3 3月月月月10101010日，宁波北仑发电厂发生锅日，宁波北仑发电厂发生锅日，宁波北仑发电
6、厂发生锅日，宁波北仑发电厂发生锅炉爆炸，死亡炉爆炸，死亡炉爆炸，死亡炉爆炸，死亡23232323人，伤人，伤人，伤人，伤24242424人，直接经济损失人，直接经济损失人，直接经济损失人，直接经济损失778778778778万元，万元，万元，万元，修复修复修复修复132132132132天少发电近天少发电近天少发电近天少发电近14141414亿度。亿度。亿度。亿度。事故原因：主要可能因为锅炉严重结渣，落渣进入水事故原因：主要可能因为锅炉严重结渣，落渣进入水事故原因：主要可能因为锅炉严重结渣，落渣进入水事故原因：主要可能因为锅炉严重结渣，落渣进入水产生蒸汽，蒸汽进入炉膛，造成压力升高。产生蒸汽，
7、蒸汽进入炉膛，造成压力升高。产生蒸汽，蒸汽进入炉膛，造成压力升高。产生蒸汽，蒸汽进入炉膛，造成压力升高。5一、压力容器界定一、压力容器界定二、压力容器主要技术参数二、压力容器主要技术参数三、应用三、应用第一节第一节 压力容器概述压力容器概述6压力容器界定压力容器界定压力容器是指内部或外部承受气体或液体压力，并压力容器是指内部或外部承受气体或液体压力，并对安全性有较高要求的密闭容器。对安全性有较高要求的密闭容器。广义上说，容器壁两边存在着一定压力差的所有密广义上说，容器壁两边存在着一定压力差的所有密闭容器均可称为压力容器；闭容器均可称为压力容器；通常所说的压力容器是通常所说的压力容器是通常所说的
8、压力容器是通常所说的压力容器是指那些容易发生事故，特别是事故危害比较大的特指那些容易发生事故，特别是事故危害比较大的特指那些容易发生事故，特别是事故危害比较大的特指那些容易发生事故，特别是事故危害比较大的特殊设备殊设备殊设备殊设备。压力容器发生事故时，其危害的严重程度与容器的压力容器发生事故时，其危害的严重程度与容器的工作介质工作介质、工作压力工作压力以及以及容积容积有关系。有关系。7我国目前完全纳入我国目前完全纳入压力容器安全技术监察压力容器安全技术监察规程规程适用范围的压力容器必须同时具备下适用范围的压力容器必须同时具备下列三个条件：列三个条件：1.1.1.1.最高工作压力大于等于最高工作
9、压力大于等于最高工作压力大于等于最高工作压力大于等于0.1MPa0.1MPa0.1MPa0.1MPa（不含液体（不含液体（不含液体（不含液体静压力）；静压力）；静压力）；静压力）；2.2.2.2.内直径内直径内直径内直径( ( ( (非圆形截面指断面最大尺寸非圆形截面指断面最大尺寸非圆形截面指断面最大尺寸非圆形截面指断面最大尺寸) ) ) )大于大于大于大于等于等于等于等于0.15m0.15m0.15m0.15m，且容积大于等于，且容积大于等于，且容积大于等于，且容积大于等于0.0250.0250.0250.025立方米；立方米；立方米；立方米； 3.3.3.3.介质为气体、液化气体或最高工作
10、温度高介质为气体、液化气体或最高工作温度高介质为气体、液化气体或最高工作温度高介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。于等于标准沸点的液体。于等于标准沸点的液体。于等于标准沸点的液体。8压力容器的基本结构压力容器的基本结构封头封头圆筒体圆筒体接管接管排泄管排泄管入入孔孔91 1、设计压力、设计压力 设计压力是指设定的容器顶部的最高压力与相应设计压力是指设定的容器顶部的最高压力与相应的设计温度一起作为载荷条件，其值不低于工作的设计温度一起作为载荷条件，其值不低于工作压力。压力。 设计压力一般原则：设计压力一般原则：a)a)容器的设计压力与容器最高工作压力的含义并不等同，容器的设
11、计压力与容器最高工作压力的含义并不等同，但设计压力一般取略高于或等于最高工作压力。但设计压力一般取略高于或等于最高工作压力。 b)b)装设有安全泄压装置的压力容器，其设计压力不得低于装设有安全泄压装置的压力容器，其设计压力不得低于安全阀的开启安全阀的开启( (整定整定) )压力和爆破片装置的爆破压力。压力和爆破片装置的爆破压力。 c)c)盛装液化气体的容器，无保温装置的，设计压力盛装液化气体的容器，无保温装置的，设计压力( (最高最高工作压力工作压力) )不低于所装液化气体在不低于所装液化气体在5050时的饱和蒸气压时的饱和蒸气压力；有可靠的保温设施的，设计压力不低于其在试验实力；有可靠的保温
12、设施的，设计压力不低于其在试验实测的最高温度下的饱和蒸气压力。测的最高温度下的饱和蒸气压力。主要技术参数主要技术参数102 2、设计温度、设计温度 指容器在正常操作条件下，在相应设计温度下，指容器在正常操作条件下，在相应设计温度下，设定的壳体的金属温度。设定的壳体的金属温度。 设计温度注意：设计温度注意：a)a)对常温或高温操作的容器，其设计愠度不得低于壳体金对常温或高温操作的容器，其设计愠度不得低于壳体金属可能达到的最高金属温度。属可能达到的最高金属温度。 b)b)对在对在00以下操作的容器，其设计温度不得高于壳体金以下操作的容器，其设计温度不得高于壳体金属可能达到的最低金属温度。属可能达到
13、的最低金属温度。 c)c)在任何情况下，容器壳体或其他受压元件金属的表面温在任何情况下，容器壳体或其他受压元件金属的表面温度，不得超过材料的允许使用温度。度，不得超过材料的允许使用温度。d)d)安装在室外且器壁无保温装置的容器，壁温受环境温度安装在室外且器壁无保温装置的容器，壁温受环境温度的影响而可能小于或等于的影响而可能小于或等于-20-20时，其设计温度一般应时，其设计温度一般应按容器使用地区历年各月、日最低温度月平均值的最小按容器使用地区历年各月、日最低温度月平均值的最小值确定其最低设计温度。值确定其最低设计温度。113 3、公称直径、公称直径定义定义：压力容器的公称直径是按容器零部件标
14、准化压力容器的公称直径是按容器零部件标准化系列而选定的壳体直径，用符号系列而选定的壳体直径，用符号DNDN及数字表示，及数字表示，单位为单位为mmmm。注意注意：焊接的圆筒形容器，公称直径是指它的内径；焊接的圆筒形容器，公称直径是指它的内径；而用无缝钢管制作的圆筒形容器，公称直径是指而用无缝钢管制作的圆筒形容器，公称直径是指它的外径，因为无缝钢管的公称直径不是内径，它的外径，因为无缝钢管的公称直径不是内径，而是接近而又小于外径的一个数值。为了方便，而是接近而又小于外径的一个数值。为了方便，用无缝钢管作容器简体时，选外径作为公称直径。用无缝钢管作容器简体时，选外径作为公称直径。12压力容器的应用
15、压力容器的应用 在工业生产中，压力容器的主要作用是储存、在工业生产中，压力容器的主要作用是储存、运输有压力气体或液化气体，或者是为这些流体的运输有压力气体或液化气体，或者是为这些流体的传热、传质反应提供一个密闭的空间。传热、传质反应提供一个密闭的空间。a)压缩气体作为动力源；压缩气体作为动力源；b)压缩气体作为原料或辅助材料；压缩气体作为原料或辅助材料；c)制冷装置制冷装置d)高温反应装置高温反应装置e)化工反应设备化工反应设备f)石油化学工业高分子反应等石油化学工业高分子反应等13第二节第二节 压力容器的分类压力容器的分类一、分类一、分类二、代号标记法二、代号标记法14固定式容器固定式容器移
16、动式容器移动式容器按用途分按用途分按压力分按压力分反应容器：如聚合釜、氨合成塔反应容器：如聚合釜、氨合成塔盛装容器盛装容器换热容器：如冷却器、蒸发器换热容器：如冷却器、蒸发器分离容器：如分馏塔、吸收塔分离容器：如分馏塔、吸收塔低压容器低压容器 O.1MPapO.1MPap1.57MPa1.57MPa中压容器中压容器 1.57MPap1.57MPap9.807MPa9.807MPa高压容器高压容器 9.807MPa p9.807MPa p98.07MPa98.07MPa超高压容器超高压容器 p98.07MPap98.07MPa气瓶和槽车气瓶和槽车压力容器分类压力容器分类一、按使用特点和安全管理方
17、面考虑一、按使用特点和安全管理方面考虑15二、管理与安全监察权限划分二、管理与安全监察权限划分1、三类压力容器、三类压力容器 一类容器一类容器a)非易燃或无毒介质的低压容器；非易燃或无毒介质的低压容器；b)易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。 二类容器二类容器a)中压容器；中压容器；b)剧毒介质的低压容器；剧毒介质的低压容器；c)易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器；易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器；d)内径小于内径小于1m的低压废热锅炉。的低压废热锅炉。16三类容器三类容器a)a)高压、超高压容器；高压、超高压容器；b)b)剧毒介质且压力与
18、容积的乘积等于或大于剧毒介质且压力与容积的乘积等于或大于196.1L196.1LMPaMPa的低压容器或剧毒介质的中压容器；的低压容器或剧毒介质的中压容器；c)c)易燃或有毒介质且压力与容积的乘积等于或大于易燃或有毒介质且压力与容积的乘积等于或大于4 4 903.3L903.3LMPaMPa的中压反应容器，或压力与容积的乘积的中压反应容器，或压力与容积的乘积等于或大于等于或大于4 903.3L4 903.3LMPaMPa的中压贮运容器；的中压贮运容器；d)d)中压废热锅炉或内径大于中压废热锅炉或内径大于1m1m的低压废热锅炉。的低压废热锅炉。172、剧毒、有毒、易燃介质、剧毒、有毒、易燃介质n
19、剧毒介质是指进入人体量小于剧毒介质是指进入人体量小于5050克即会引起肌体严克即会引起肌体严重损伤或致死的介质；重损伤或致死的介质；n有毒介质是指进入人体量大于或等于有毒介质是指进入人体量大于或等于5050克即会引起克即会引起人体正常功能损伤的介质；人体正常功能损伤的介质；n易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于10%10%，或，或爆炸上限与下限之差大于爆炸上限与下限之差大于20%20%的介质。的介质。18代号标记法代号标记法压力容器注册编号的前三个代号分别是上述分类压力容器注册编号的前三个代号分别是上述分类法的代号，如：法的代号，如： M S分离容器分离容器
20、中压中压第二类第二类第一个代号表示类别：第一个代号表示类别： 一类压力容器；一类压力容器；二类压力容器；二类压力容器；三类压力容器三类压力容器第二个代号表示压力的等级：第二个代号表示压力的等级： I低压；低压；M中压；中压；H高压；高压；U超高压超高压第三个代号表示用途：第三个代号表示用途： R 反应容器；反应容器；E 换热容器；换热容器； S 分离容器；分离容器；C 储存容器；储存容器； B 球形容器；球形容器； LA 液化气体汽车罐车；液化气体汽车罐车； LT 液化气体铁路罐车液化气体铁路罐车19第三节第三节 压力容器缺陷评定压力容器缺陷评定一、压力容器主要缺陷一、压力容器主要缺陷二、压力
21、容器的失效形式二、压力容器的失效形式三、无损探伤技术三、无损探伤技术20主要缺陷主要缺陷焊接缺陷焊接缺陷板材中缺陷板材中缺陷锻件中缺陷锻件中缺陷外观缺陷：成形不良、表面气孔、烧穿、凹陷等外观缺陷：成形不良、表面气孔、烧穿、凹陷等埋藏缺陷：气孔、夹渣、未熔合、未焊透等埋藏缺陷：气孔、夹渣、未熔合、未焊透等非金属夹杂非金属夹杂化学成分不合格化学成分不合格裂纹裂纹热处理缺陷热处理缺陷非金属夹杂物非金属夹杂物锻造裂纹锻造裂纹夹沙夹沙龟裂龟裂21合乎使用原则合乎使用原则安全评定安全评定对于新制造的或已有的压力容器结构对于新制造的或已有的压力容器结构的焊接接头，必须用无损检验方法对其内部质量进的焊接接头，
22、必须用无损检验方法对其内部质量进行精确的检查，而且根据已建立的缺陷验收标准，行精确的检查，而且根据已建立的缺陷验收标准，对已检出的缺陷进行评定，看其是否在允许范围内，对已检出的缺陷进行评定，看其是否在允许范围内，从而判定压力容器的可靠性。这样的评定标准包括从而判定压力容器的可靠性。这样的评定标准包括两类：一是质量控制验收标准；一是合乎使用的验两类：一是质量控制验收标准；一是合乎使用的验收标准。收标准。合乎使用原则合乎使用原则由无损检测发现的焊接缺陷，经由无损检测发现的焊接缺陷，经规范中偏安全的断裂力学容限分析以后，如果确认规范中偏安全的断裂力学容限分析以后，如果确认不致发生断裂破坏，且有足够的
23、安全裕度，则这些不致发生断裂破坏，且有足够的安全裕度，则这些缺陷被认为是安全的、可接受的。缺陷被认为是安全的、可接受的。22无损探伤技术无损探伤技术n无损探伤是在不损伤被检工件的情况下无损探伤是在不损伤被检工件的情况下, 利用材料中利用材料中缺陷所具有的物理特性来检测其内部或表面是否存缺陷所具有的物理特性来检测其内部或表面是否存在缺陷的方法。常用的方法包括超声波探伤、射线在缺陷的方法。常用的方法包括超声波探伤、射线探伤、磁粉探伤、渗透探伤、声发射检测等等。探伤、磁粉探伤、渗透探伤、声发射检测等等。n无损探伤方法也有其局限性，必然带来一定的不确无损探伤方法也有其局限性，必然带来一定的不确定性，因
24、此必须给予一定的安全裕度，以确保评定定性，因此必须给予一定的安全裕度，以确保评定的可靠性。的可靠性。23主要规范性文件主要规范性文件1.1.1.1.WEE/37“WEE/37“WEE/37“WEE/37“焊接缺陷验收标准若千方法指南焊接缺陷验收标准若千方法指南焊接缺陷验收标准若千方法指南焊接缺陷验收标准若千方法指南”2.2.2.2.国际焊接学会国际焊接学会国际焊接学会国际焊接学会IIW“IIW“IIW“IIW“按脆断破坏观点建议的缺陷评定按脆断破坏观点建议的缺陷评定按脆断破坏观点建议的缺陷评定按脆断破坏观点建议的缺陷评定方法方法方法方法”3.3.3.3.日本日本日本日本WES2085K“WES
25、2085K“WES2085K“WES2085K“按脆断评定的焊接缺陷验收标准按脆断评定的焊接缺陷验收标准按脆断评定的焊接缺陷验收标准按脆断评定的焊接缺陷验收标准”4.4.4.4.英国英国英国英国BSIPD6493“BSIPD6493“BSIPD6493“BSIPD6493“焊接缺陷验收标准若干方法指南焊接缺陷验收标准若干方法指南焊接缺陷验收标准若干方法指南焊接缺陷验收标准若干方法指南”5.5.5.5.美国美国美国美国ASME“ASME“ASME“ASME“锅炉及压力容器规范锅炉及压力容器规范锅炉及压力容器规范锅炉及压力容器规范”第第第第篇附录篇附录篇附录篇附录G G G G防止防止防止防止非延
26、性破坏非延性破坏非延性破坏非延性破坏6.6.6.6.美国美国美国美国ASME“ASME“ASME“ASME“锅炉及压力容器规范锅炉及压力容器规范锅炉及压力容器规范锅炉及压力容器规范”第第第第篇附录篇附录篇附录篇附录A A A A防止防止防止防止非延性破坏非延性破坏非延性破坏非延性破坏7.7.7.7.美国美国美国美国R/H/R6“R/H/R6“R/H/R6“R/H/R6“有缺陷结构完整性的评定有缺陷结构完整性的评定有缺陷结构完整性的评定有缺陷结构完整性的评定”8.8.8.8.我国我国我国我国“压力容器评定规范压力容器评定规范压力容器评定规范压力容器评定规范CVDA-1984”CVDA-1984”
27、CVDA-1984”CVDA-1984”24第四节第四节 压力容器安全监测与监控压力容器安全监测与监控一、压力容器的事故危害一、压力容器的事故危害二、压力容器运行期间的安全监测与监控二、压力容器运行期间的安全监测与监控25压力容器的事故危害压力容器的事故危害n在压力容器事故中，危害最严重的是破裂爆炸。压在压力容器事故中，危害最严重的是破裂爆炸。压力容器爆炸是一种极其迅速的物理的和化学的能量力容器爆炸是一种极其迅速的物理的和化学的能量释放过程。释放过程。n压力容器破裂时，带压气体突然外泄，气体瞬间膨压力容器破裂时，带压气体突然外泄，气体瞬间膨胀，释放出大量的能量，这就是胀，释放出大量的能量，这就
28、是物理爆炸物理爆炸。n如果容器内充装的是可燃的液化气体，在容器破裂如果容器内充装的是可燃的液化气体，在容器破裂后，它立即蒸发并与周围的空气形成可爆性混合气后，它立即蒸发并与周围的空气形成可爆性混合气体，遇到明火或容器碎片撞击设备产生的火花或高体，遇到明火或容器碎片撞击设备产生的火花或高压气流所产生的静电作用，会立即发生压气流所产生的静电作用，会立即发生化学爆炸化学爆炸，也即通常所说的也即通常所说的二次爆炸二次爆炸。26爆炸危害爆炸危害1 1、压力容器爆炸能量造成的破坏作用、压力容器爆炸能量造成的破坏作用a)爆炸冲击波极其破坏作用爆炸冲击波极其破坏作用b)爆破碎片造成的破坏作用爆破碎片造成的破坏
29、作用2 2、毒性介质压力容器破裂所造成的危害、毒性介质压力容器破裂所造成的危害 3 3、压力容器事故造成的火灾危害、压力容器事故造成的火灾危害物质物质氨氨氯氯二氧化硫二氧化硫硫化氢硫化氢二氧化氮二氧化氮氢氰酸氢氰酸 致死致死浓度浓度/%0.50.090.050.080.10.050.027部分有毒气体吸入部分有毒气体吸入510510分钟致死浓度分钟致死浓度27 压力容器运行期间的安全监测与监控目的是及时发现操压力容器运行期间的安全监测与监控目的是及时发现操压力容器运行期间的安全监测与监控目的是及时发现操压力容器运行期间的安全监测与监控目的是及时发现操作上或设备上所出现的不正常状态，采取相应的措
30、施进作上或设备上所出现的不正常状态，采取相应的措施进作上或设备上所出现的不正常状态，采取相应的措施进作上或设备上所出现的不正常状态，采取相应的措施进行调整或消除，防止异常情况的扩大和延续，保证容器行调整或消除，防止异常情况的扩大和延续，保证容器行调整或消除，防止异常情况的扩大和延续，保证容器行调整或消除，防止异常情况的扩大和延续，保证容器安全运行。主要监测与监控以下三个方面：安全运行。主要监测与监控以下三个方面：安全运行。主要监测与监控以下三个方面：安全运行。主要监测与监控以下三个方面： （1 1）工艺条件方面）工艺条件方面 主要监测与监控操作条件，包括操作压力、操作温度、主要监测与监控操作条件，包括操作压力、操作温度、液位等；工作介质的化学成分、物料比等。液位等；工作介质的化学成分、物料比等。 （2 2）设备状况方面）设备状况方面 主要监测与监控各连接部位有无松动、泄露、渗漏现象；主要监测与监控各连接部位有无松动、泄露、渗漏现象；部件和附件有无塑性变形、腐蚀等。部件和附件有无塑性变形、腐蚀等。 （3 3）安全装置方面）安全装置方面 主要监测与监控安全装置（安全阀、爆破片等）以及安主要监测与监控安全装置（安全阀、爆破片等）以及安全有关的计量器具（温度计等）是否保持完好。全有关的计量器具（温度计等）是否保持完好。监测与监控内容监测与监控内容28
