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锅炉压力容器安全

  
评论: 更新日期:2012年04月15日

  4 压力容器的定义与分类
  所谓容器,通常指承装固体、液体及气体等物料的器皿构件。而压力容器是承受压力载荷的密闭容器。通常压力容器是指易发生事故,特别是事故的破坏性较大的特殊设备。根据《特种设备安全监察条例》规定,对压力容器实行安全监察的范围是:“最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器;盛装公称压力大于或者等于0.2MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于0.1MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶、氧舱等。 ”
  根据《压力容器安全监察规程》规定,按容器的压力高低、介质的危害程度以及在生产过程中的作用,将容器划分为三类:
  一类容器:①非易燃或无毒介质的低压容器;②易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。
  二类容器:①中压容器;②剧毒介质的低压容器;③易燃或有毒介质的低压容器和储运容器;④内径小于1m的低压余热锅炉。
  三类容器:①高压、超高压容器;②剧毒介质,且PwV≥200LMPa的低压容器或剧毒介质的中压容器;③有毒介质,且PwV≥500LMPa的中压容器;④中压余热锅炉或内径大于1m的低压余热锅炉。
  压力容器应用比较广泛,在石油、化工企业中多数设备均属压力容器。
  5 压力容器事故的原因与分类
  5.1 压力容器事故的原因
  造成压力容器发生事故的原因是多方面的,归纳起来有以下几个方面:
  (1) 设计方面 压力容器设计不符合标准、规范的要求、采用一些不合理的设计结构。如简体与封头连接采用搭接或角接,支座选型不当,材质不符合要求,受压元件强度不够等。
  (2) 制造方面 粗制滥造,焊接质量差。存在气孔、夹渣、未焊透、未融合等焊接缺陷。焊缝布置不当。
  (3) 安装方面 一些大型设备需要现场安装,由于现场条件较差,焊条未烘干就施焊或强力组装等。
  (4) 使用方面 不按工艺要求的程序开停车。操作人员不懂专业技术等。
  (5) 检验、修理方面 不按《压力容器安全技术监察规程》的要求进行定期检验,容器超期服役、擅自修理、改造容器结构和用途等。
  (6) 安全附件方面 安全附件不完善或失去灵、准、稳。
  (7) 安全管理方面 不重视安全生产,无视国家法规、规程和标准,无严格的规章制度以及违章指挥等。
  5.2 压力容器事故分类
  根据压力容器的损坏程度,分为爆炸事故、重大事故和一般事故3种:
  (1) 爆炸事故 压力容器在使用中或试压时发生破裂,使压力瞬间时降至等于外界大气压力的事故,称为爆炸事故。
  (2) 重大事故 压力容器由于受压部件严重损坏、附件损坏等,被迫停止运行,必须进行修理的事故,称为重大事故。
  (3) 一般事故 损坏程度不严重,不需要停止运行修理的事故,称为一般事故。
  6 压力容器破坏的形式分析
  6.1 延性破坏的形式
  延性破坏是材料经受过高的应力作用,以致超过了他的屈服极限和强度极限,使它产生较大的塑性变形,最后发生破断的形式。延性破坏时,一般都具有较大的塑性变形,即容器破裂后的壳体周长都具有较大的塑性变形,即容器破裂后的壳体周长要比原来的周长有较大的增加。通常可达10%~20%。对破裂的壳体进行断口分析,即宏观检查可见断口大部分是属于塑性断口,有剪切唇,一般没有或很少有碎片。从使用条件上看,有超压的可能或使用中受到严重的均匀性腐蚀致使壁厚大为减薄。
  6.2 脆性破坏的形式
  脆性破坏是在低应力的情况下,即在材料的屈服极限之内,没有什么大的塑性变形,而突然发生破裂,这种破坏和脆性材料破坏现象差不多,故称为脆性破坏。脆性破裂时,一般没有明显的塑性变形,通常都裂成较多的碎片(块)。断口齐平并与主应力方向垂直,有时有晶粒状的光亮,断口粗糙。在较厚的断面中常可看到“人字”形纹路,尖端指向起爆点(裂源)。脆性破坏常在较低的使用压力下发生,而且多数是用高强钢制造的容器。这种破裂事先很少有前兆,断裂速度极快。
  6.3 疲劳破坏的形式
  疲劳破坏是材料经过长时间或多次的反复载荷作用以后,由于疲劳而在比较低的应力状态下没有明显的塑性变形,而突然发生的损坏,称为疲劳破坏。疲劳破裂时,没有产生明显的整体塑性变形,也很少断裂成碎块,仅是一般的撕开,突然发生泄漏、损坏而失效。断裂的断面常可见到两个不同的断面区,一个是裂纹的形成和逐步扩展区,另一个是脆断区。裂开的部位,往往是在局部应力较高的地方。只有那些在使用上间歇操作较频繁或操作压力大幅度波动的容器才有条件产生。
  6.4 腐蚀破坏的形式
  腐蚀破坏是材料在腐蚀性介质作用下,使厚度减薄或强度降低而产生的损坏。腐蚀一般可分为均匀腐蚀、局部腐蚀、晶间腐蚀和断裂腐蚀等4种类型。腐蚀破裂时,通过对断口及金属表面进行微观检查就可以鉴别,必要时通过金相检查更易鉴别。
  6.5 蠕变破坏的形式
  金属材料在高温条件下受力的作用,其变形随时间的增长而增加,在变形不断增大的情况下,材料会在较低的应力状态下发生破坏,这种破坏叫蠕变破坏。蠕变破裂多发生在高温操作的压力容器上,破裂部位有明显的残余变形,金相组织有明显的变化。这种破坏在压力容器事故中较少发生。
  7 压力容器事故的预防
  7.1 压力容器的设计要求
  根据《特种设备安全监察条例》规定:“压力容器的设计单位应当经国务院特种设备安全监督管理部门许可,方可从事压力容器的设计活动。”“压力容器的设计单位应当具备的条件是:(1)有与压力容器设计相适应的设计人员、设计审核人员;(2)有与压力容器设计相适应的健全的管理制度和责任制度。”
  压力容器的设计应符合《压力容器安全监察规程》要求,做到选材得当、计算精确、结构合理、考虑周密、安全可靠和经济合理。设计的图纸上报和备案时,要报送总图、装配图、压力元件图、新产品设计书、技术设计文件和强度计算书等图纸和资料。在总图上要注明容器名称、类别、容积、介质、设计温度、设计压力等,还需要有耐压试验和制造技术条件以外的特殊要求。
  7.2 压力容器的制造要求
  根据《特咱设备安全监察条件》的规定,压力容器的制造单位,必须具备相应的条件,经国务院特种设备安全监督管理部门的许可,方可从事压力容器的制造。
  压力容器的焊接,必须由经过培训,考试合格的焊工施焊,并经无损探伤检验合格。对焊接或制造中存在的其他缺陷,要及时处理,防止制造中的先天不足。
  制造压力容器的材质及规格应符合有关标准和设计的要求,需有质量合格证明书。材料制造厂提供制造容器的材料应有标记。使用、保管单位要建立管理制度。当钢材割开时,必须作标记移植,保证使用者能识别。
  7.3 压力容器的安全使用
  压力容器的安全装置和附件需齐全、灵敏、安全、可靠。装截易燃介质的移动式槽车需装设可靠的静电接地装置。乙炔气瓶需装设专用的减压器、回火防止器(阻止器)、安全附件并定期检验,如发现失效,应及时更换。
  压力容器及各类钢瓶充装时,任何情况下均不得超装超压。
  氧气瓶的瓶体与瓶阀不得粘有油脂、易燃品和带有油污的物品。
  所装介质相互接触后能引起燃烧、爆炸的气瓶,不得同车运输、同室储存。易起聚合反应的气体钢瓶,需规定贮存期限。
  日常应加强对压力容器的使用保养。容器在运行使用中应处于完好状态,要不定期检验和进行安全检查,及时发现并处理容器存在的缺陷。要经常监视和记录容器的使用压力及温度、安全附件和指示仪表的工作情况,以及容器外部的腐蚀情况。对容器及气瓶壁严重腐蚀或因伤痕而变薄部位,应进行强度核算,以确定是否符合强度要求。
  压力容器操作人员需经专业培训,考核合格取得《特种设备作业人员证书》后,方可上岗。操作中要严格遵守安全操作规程和岗位责任制。操作要平稳,杜绝压力频繁或大幅度波动以及温度梯度过大。
  容器运行中严禁超载、超温、超压,其运行压力和温度如有异常,应立即按操作规程调整到正常参数。
  如本文开头所述,锅炉压力容器是承压的特种设备,一旦发生事故,其后果极为严重。因此,必须认真贯彻《特种设备安全监察条例》,严格执行规程和标准,以保证锅炉压力容器的安全。
 

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