壓力容器基礎(chǔ)及安全技術(shù)

壓力容器基礎(chǔ)及安全技術(shù)

壓力容器是我們廠最重要、最危急、使用最多的設(shè)備類型，申報的兩個重大危急源（氧氣球罐和液氧貯罐）也都是壓力容器。因此，了解把握壓力容器基礎(chǔ)及平安學(xué)問，對提高我們廠的平安生產(chǎn)水平是很有意義的。我主要講七個方面的內(nèi)容：壓力容器的定義、分類、結(jié)構(gòu)、失效、氧氣瓶平安學(xué)問、事故危害與案例以及平安管理要點。

1

壓力容器的定義壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載肯定壓力的密閉設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或等于0.1MPa（表壓），壓力與容積的乘積大于或等于2.5MPa?L，盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體和最高工作溫度等于或高于標準沸點的液體的容器。制氧車間的壓力容器包括26臺固定式壓力容器和520個氧氣瓶，最低工作壓力0.18MPa，最高為15MPa。

2

壓力容器的分類壓力容器的使用范圍廣、數(shù)量多、工作條件簡單，發(fā)生事故所造成的危害程度與工作壓力、工作溫度、使用場合、安裝方式等多種因素有關(guān)。危害程度越高，壓力容器的管理要求也越高。因此，需要對壓力容器進行合理分類。《壓力容器平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定了四種分類方法。2.1按設(shè)計壓力分類把內(nèi)壓容器分為四類：低壓容器（代號L，0.1MPa≤P1.6MPa）、中壓容器（代號M，1.6MPa≤P10.0MPa）、高壓容器（代號H，10MPa≤P100MPa）和超高壓容器（代號U，≥100MPa）。制氧車間固定式壓力容器中包括17個低壓容器和9個中壓容器，氧氣瓶均為高壓容器。2.2按容器在生產(chǎn)中的作用分類

可分為反應(yīng)壓力容器、換熱壓力容器、分別壓力容器、儲存壓力容器4種。

a.反應(yīng)壓力容器(代號R)主要用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)。如鍋爐的上鍋筒。

b.換熱壓力容器(代號E)主要用于完成介質(zhì)熱交換。如350m3/h制氧機的高效冷卻器、1000m3/h制氧機的空壓機后冷卻器和增壓機后冷卻器等。c.分別壓力容器(代號S)主要用于完成介質(zhì)流體壓力平衡緩沖和氣體分別凈化。如制氧機的水分別器和吸附器。d.儲存壓力容器(代號C，其中球罐代號B)主要用于儲存盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)。如制氧車間的低溫液體貯罐、氧氣球罐等。2.3按安裝方式分類

可分為固定式壓力容器和移動式壓力容器。固定式壓力容器：有固定的安裝和使用地點，工藝條件和操作人員也比較固定。移動式壓力容器：是一種儲運容器，沒有固定的使用地點，一般也沒有專職的操作人員，使用環(huán)境常常變化，管理比較困難，簡單發(fā)生事故。我們廠的液體槽車和氧氣瓶屬于移動式壓力容器。上面的幾種分類方法僅僅考慮了壓力容器的某個設(shè)計參數(shù)或使用狀況，不能綜合反映壓力容器的危急程度。壓力容器的危急程度還與介質(zhì)危急性及其設(shè)計壓力p和全容積V的乘積有關(guān)，pV值愈大，則容器裂開時爆炸能量愈大，危害性愈大。2.4按平安技術(shù)管理分類我國《壓力容器平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》依據(jù)容器壓力的凹凸、介質(zhì)的危害程度及在使用中的重要性，將壓力容器分為三類，即一類容器、二類容器、三類容器。其中三類容器要求最嚴格。a.第三類壓力容器。具有下列狀況之一的，為第三類壓力容器：高壓容器；盛裝極度或高度危害介質(zhì)的中壓容器；盛裝易燃或中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于10MPa?m3的中壓儲存容器；盛裝易燃或中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于0.5Pa?m3的中壓反應(yīng)容器；盛裝極度和高度危害介質(zhì)，且乘積大于等于0.2MPa?m3的低壓容器；高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；中壓搪玻璃壓力容器；使用抗拉強度下限≥540MPa的材料制造的壓力容器；移動式壓力容器；容積大于等于50m3的球形儲罐；容積大于5m3的低溫液體儲存容器。b.其次類壓力容器。具有下列狀況之一的，屬于其次類壓力容器：中壓容器；盛裝極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器；盛裝易燃介質(zhì)或中度危害介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和低壓儲存容器；低壓管殼式余熱鍋爐；低壓搪玻璃壓力容器。c.第一類壓力容器，上述范圍以外的低壓容器為第一類壓力容器。根據(jù)這種分類方法，制氧車間的壓力容器有一類容器12臺，二類容器8臺，三類容器6臺，氧氣瓶均屬于三類容器。

3

壓力容器的結(jié)構(gòu)壓力容器的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，要依據(jù)用途、工藝要求、和制造方法等因素確定。容器的結(jié)構(gòu)是由承受壓力的殼體、連接件、密封元件、接管開孔及其補強結(jié)構(gòu)、支座和平安附件等部件組成。3.1殼體外形有圓筒形、球形、錐形和組合形等，最常見的是圓筒形和球形。3.1.1圓筒形殼體的幾何特點是軸對稱，由一個圓柱形筒體和兩端的封頭或端蓋組成。其優(yōu)點是應(yīng)力分布比較勻稱，承載力量高，易于制造，因而應(yīng)用最廣泛。我們廠大多數(shù)壓力容器的殼體都是圓筒形。3.1.2球形殼體又稱球罐，其幾何特點是中心對稱。優(yōu)點是受力勻稱，在相同的壁厚條件下，球形殼體的承載力量最高；在相同容積條件下，球形殼體的表面積最小。所以，從受力狀態(tài)和節(jié)省用材來說，球形是壓力容器最抱負的形狀。我們廠最大的壓力容器是氧氣球罐。日本1988年研制的潛深為6000m的深海潛艇，其耐壓艙就是壁厚70mm的鈦合金球形殼體。但是，球形殼體也存在一些不足：一是制造比較困難，往往要采納冷壓或熱壓成形，成本較高；二是球形殼體既不便于安裝工藝內(nèi)件，也不利于內(nèi)部相互作用的介質(zhì)的流淌。所以一般只用于中低壓的儲存容器。3.2連接件

連接件是容器及管道中起連接作用的部件，一般均采納法蘭螺栓連接結(jié)構(gòu)。法蘭協(xié)作螺栓起連接作用，并通過擰緊螺栓使墊片壓緊而保證密封。3.3密封元件它放在兩個法蘭或封頭與筒體端部的接觸面之間，借助于螺栓的壓緊力起密封作用。一般低壓、常溫（≤100℃）和無腐蝕性的狀況多用橡膠板（經(jīng)過硫化處理的硬橡膠工作溫度可達200℃）；介質(zhì)溫度較高（對水蒸氣∠450℃，對油類∠350℃）的中、低壓容器通常用石棉橡膠板或耐油石棉橡膠板；一般的腐蝕性介質(zhì)的低壓容器常采納耐酸石棉板；壓力較高時則用聚乙烯板或聚四氟乙烯板。不同的密封元件和不同的連接件相協(xié)作，就構(gòu)成了不同的密封結(jié)構(gòu)，這是壓力容器的一個重要的組成部分，不但影響到整個容器的結(jié)構(gòu)和制造成本，而且關(guān)系到容器投產(chǎn)后能否正常平安運行。3.4接管、開孔及其補強結(jié)構(gòu)

由于工藝要求和檢修的需要，壓力容器的筒體或封頭上常設(shè)有各種開孔和接管，如人孔、手孔、視鏡孔、物料進出口接管及安裝各種儀表用接管。容器開孔后，開孔部位的強度減弱。為了補償開孔處的薄弱部位，就需進行補強措施。容器上的開孔補強一般均用局部補強法，常用的結(jié)構(gòu)有補強圈、厚壁短管和整體鍛造補強等。3.5支座支座對壓力容器起支承和固定作用。用于圓筒形容器的支座，有立式容器支座和臥式容器支座兩類，其中立式容器支座又有腿式支座、支撐式支座、耳式支座和裙式支座四種。球形容器多采納柱式支座或裙式支座。3.6平安附件壓力容器的平安附件主要有平安閥、爆破片、緊急迫斷閥、平安連鎖裝置、壓力表、液位計、測溫儀表等。其作用是保證壓力容器的使用平安和工藝過程的正常進行。在這里我們重點了解一下平安閥和壓力表的平安技術(shù)要求。對于平安閥要留意五點：1.平安閥應(yīng)當(dāng)鉛直安裝在壓力容器液面以上的氣相空間部分，或者裝設(shè)在與壓力容器氣相空間相連的管道上；2.壓力容器與平安閥之間的連接管和管件的通孔，其截面積不得小于平安閥的進口截面積，其接管應(yīng)當(dāng)盡量短而直；3.壓力容器一個連接口上裝設(shè)兩個或者兩個以上的平安閥時，該連接口入口的截面積，應(yīng)當(dāng)至少等于這些平安閥的進口截面積的總和；4.平安閥與壓力容器之間一般不宜裝設(shè)截止閥，必需裝設(shè)時，在壓力容器正常運行期間截止閥門必需保證全開（加鉛封或者鎖定），截止閥門的結(jié)構(gòu)和通徑不得影響平安閥的平安泄放；5.平安閥應(yīng)定期校驗，一般每年校驗一次，新平安閥應(yīng)當(dāng)校驗合格后才能安裝使用。壓力容器中使用最多的壓力表是彈簧管式壓力表，對其平安技術(shù)要求如下：1.壓力表應(yīng)裝設(shè)在壓力容器的氣相空間；2.低壓容器的壓力表精度不得低于2.5級；工作壓力等于或大于2.45MPa的鍋爐和中高壓容器，壓力表精度不得低于1.5級；3.壓力表的量程應(yīng)與工作壓力相適應(yīng)，通常為工作壓力的1.5倍～3.0倍。壓力表刻度盤上應(yīng)劃紅線，指出最高允許工作壓力；4.壓力表必需定期校驗，校驗后加鉛封并注明下次校驗日期；5.壓力表應(yīng)裝設(shè)在便于觀看和吹洗的地方，并避開受到熱輻射、冰凍和震驚的影響。壓力表的接管不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象；6