TPM壓力容器安全技術(shù)
來(lái)源/作者： TPM咨詢服務(wù)中心 丨 發(fā)布時(shí)間：2017-06-19 丨 瀏覽次數(shù)：
一、TPM設(shè)備管理咨詢公司提出：壓力容器安全概念
壓力容器亦稱受壓容器，指內(nèi)部盛裝工作介質(zhì)（氣體或液體）且承受壓力的密閉容器，并同時(shí)具備下列三個(gè)條件：1.最高工作壓力（Pw）≥0.1MPa（Pw不包括液體靜壓力）;2.內(nèi)直徑（非圓形截面指最大尺寸）≥0.15m，且容積≥0.025ｍ3；3.介質(zhì)為氣體、液化氣體和最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。
二、壓力容器安全分類
1.按用途分類
（1） 反應(yīng)容器 主要用來(lái)完成介質(zhì)的物理或化學(xué)反應(yīng)的容器。如反應(yīng)器、聚合釜、合成塔、變換爐等。
（2） 換熱容器 主要用來(lái)完成介質(zhì)熱量交換的容器。如熱交換器、蒸發(fā)器、消毒鍋等。
（3） 分離容器 主要用來(lái)完成介質(zhì)的流體壓力平衡、凈化、分離等的容器。如緩沖器、干燥器、過(guò)濾器、吸收塔等。
（4） 貯運(yùn)容器 主要用來(lái)盛裝生產(chǎn)和生活用的原料氣體、液體、液化氣體的容器。如貯罐、槽車等。
2.按壓力分類
壓力容器按其工作壓力的大小可分為低壓（0.1MPa≤P＜1.6MPa）、中壓（1.6MPa≤P＜10MPa）、高壓（10MPa≤P＜100MPa）、超高壓（P≥100MPa）四類
3.從安全監(jiān)察角度分類
一類容器、二類容器、三類容器
三、壓力容器安全的斷裂形式及原因
1.塑性斷裂 是壓力容器在內(nèi)部壓力作用下，器壁上產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到材料的強(qiáng)度極限而發(fā)生的。在塑性斷裂前，器壁產(chǎn)生較大的塑性變形，若此時(shí)內(nèi)部壓力繼續(xù)增高，容器的變形就會(huì)不斷增大，器壁的厚度將進(jìn)一步減薄。當(dāng)器壁上的應(yīng)力達(dá)到材料的斷裂強(qiáng)度時(shí)，容器即發(fā)生破裂。塑性斷裂的容器一般不產(chǎn)生碎片，只是裂開一個(gè)破口。
2.脆性斷裂 發(fā)生脆性斷裂的容器，破裂后經(jīng)檢查并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有可見的變形現(xiàn)象，而且根據(jù)破裂時(shí)的壓力進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，器壁上的應(yīng)力水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極限，有的甚至還低于屈服極限。造成脆性斷裂的主要因素，一是容器存在缺陷；二是材料的韌性差。由于金屬材料的韌性隨著溫度的降低而下降，所以脆性斷裂一般都發(fā)生在溫度較低的情況下。脆性斷裂的過(guò)程是器壁裂紋迅速擴(kuò)展的過(guò)程，預(yù)先沒(méi)有明顯的變形跡象，斷裂往往在一瞬間發(fā)生，且容器承受的壓力在正常的工作壓力范圍內(nèi)，所以這是一種非常危險(xiǎn)的破壞形式。
3.疲勞斷裂 金屬構(gòu)件在經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的反復(fù)交變應(yīng)力作用下，會(huì)在遠(yuǎn)低于材料強(qiáng)度極限的應(yīng)力下發(fā)生破壞。這種破壞通常都要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，所以稱之為疲勞破壞。壓力容器疲勞斷裂的特點(diǎn)是承受較高的交變應(yīng)力，而應(yīng)力交變的次數(shù)并不太多。這主要是由于容器的接管、開孔、轉(zhuǎn)角、焊縫附近、鋼材存有嚴(yán)重缺陷的區(qū)域等處都有程度不同的應(yīng)力集中。如果容器頻繁地加載或卸載，就會(huì)在這些局部應(yīng)力較高的部位產(chǎn)生裂紋，隨著應(yīng)力的周期變化，裂紋不斷緩慢地?cái)U(kuò)展，最后導(dǎo)致容器的破裂。
壓力容器安全
4.應(yīng)力腐蝕斷裂 應(yīng)力腐蝕斷裂是容器在腐蝕性介質(zhì)和拉伸應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的一種破壞形式。發(fā)生應(yīng)力腐蝕時(shí)，腐蝕和應(yīng)力這兩個(gè)因素是相互促進(jìn)的。一方面，腐蝕使金屬材料的有效承壓面積減小，表面形成缺口，產(chǎn)生應(yīng)力集中；另一方面，應(yīng)力加速腐蝕的進(jìn)展，使表面缺口向深處擴(kuò)展，最后導(dǎo)致斷裂。應(yīng)力腐蝕破壞比其他的腐蝕形式（如均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕）更具危險(xiǎn)性，因?yàn)樗辉跇?gòu)件表面預(yù)先留下宏觀的破壞痕跡，也不減小壁厚的尺寸，只是在容器內(nèi)壁的縱深方向形成裂紋，所以往往在未被發(fā)現(xiàn)的情況下突然腐蝕損壞。
四、壓力容器安全技術(shù)要求
1.對(duì)容器本體的安全技術(shù)要求
（1） 壓力容器的設(shè)計(jì)壓力不得低于最高工作壓力。裝有安全泄放裝置（如安全閥、爆破片）的壓力容器，其設(shè)計(jì)壓力不得低于安全泄放裝置的開啟壓力或爆破壓力。壓力容器的設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬可能達(dá)到的最高金屬溫度。
（2） 制造壓力容器的金屬材料，應(yīng)是容器專用的碳素鋼或低合金鋼，以保證容器在使用條件下（如溫度、壓力、介質(zhì)特性等），具有規(guī)定的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。
（3） 壓力容器的殼體和封頭的厚度，應(yīng)按現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB150-89《鋼制壓力容器》）進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)容器的使用壽命和介質(zhì)的腐蝕速率留有足夠的腐蝕裕量。
（4） 壓力容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列原則：防止結(jié)構(gòu)上的形狀突變；引起應(yīng)力集中或削弱強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)應(yīng)相互錯(cuò)開；避免產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力或附加應(yīng)力的剛性結(jié)構(gòu)；防止部件的熱脹冷縮受約束。
（5） 焊縫的布置和焊接質(zhì)量應(yīng)符合《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定。焊縫或熱影響區(qū)表面不允許有裂紋、氣孔、弧坑和肉眼可見的夾渣等缺陷，焊縫與母材應(yīng)圓滑過(guò)渡。
（6） 壓力容器制成后必須進(jìn)行水壓試驗(yàn)，必要時(shí)還進(jìn)行氣密試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)的壓力為容器設(shè)計(jì)壓力的1.25倍；氣密試驗(yàn)的壓力與容器設(shè)計(jì)壓力相同。
2.對(duì)壓力容器安全附件的要求
（1）壓力容器必須按規(guī)定裝設(shè)安全閥、爆破片、壓力表、液面計(jì)、溫度計(jì)及緊急切斷閥等安全附件。對(duì)安全附件要加強(qiáng)維護(hù)和定期校驗(yàn)，經(jīng)常保持齊全、靈敏、可靠。
（2） 安全閥、爆破片的排放能力，必須大于或等于壓力容器的安全泄放量。安全閥的開啟壓力及爆破片的爆破壓力均不得大于容器的設(shè)計(jì)壓力。
（3） 對(duì)易燃、有毒介質(zhì)的壓力容器，應(yīng)在安全閥或爆破片的排出口裝設(shè)導(dǎo)管，將排放介質(zhì)引至安全地點(diǎn)。對(duì)盛裝有毒、易燃、腐蝕、黏性介質(zhì)或貴重介質(zhì)的壓力容器，為便于安全閥的清洗與更換，可在安全閥（爆破片）與容器之間裝設(shè)截止閥門。
（4） 安全閥有下列情況之一時(shí)，應(yīng)停止使用并更換：
1） 安全閥的閥芯與閥座密封不嚴(yán)且無(wú)法修復(fù)；
2） 安全閥的閥芯與閥座粘死或彈簧嚴(yán)重腐蝕、生銹；
3） 安全閥選型錯(cuò)誤。
（5） 安全閥一般每年至少應(yīng)校驗(yàn)一次；在苛刻條件下使用的爆破片應(yīng)每年更換，一般爆破片應(yīng)在2～3年內(nèi)更換。
（6） 壓力表的選用必須與容器內(nèi)的介質(zhì)相適應(yīng)，裝設(shè)位置應(yīng)便于操作人員觀察和清洗。壓力表與容器之間應(yīng)裝設(shè)三通旋塞或針形閥，并有開啟標(biāo)志。盛裝蒸汽介質(zhì)的容器，在壓力表與容器之間應(yīng)裝有存水彎管；盛裝腐蝕性或高黏性介質(zhì)的容器，在壓力表與容器之間應(yīng)裝設(shè)能隔離介質(zhì)的緩沖裝置。
（7） 液面計(jì)應(yīng)安裝在便于觀察的位置。液面計(jì)上最高和最低安全液位，應(yīng)作出明顯的標(biāo)志。當(dāng)液面計(jì)的玻璃板（管）有裂紋、碎裂，或液面計(jì)指示模糊不清，或閥件固死時(shí)，應(yīng)停止使用并更換。
五、壓力容器安全運(yùn)行與管理
1.壓力容器的使用單位，在壓力容器投入使用前，應(yīng)到安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)辦理使用登記手續(xù)。
2.壓力容器使用單位的安全管理工作主要包括：貫徹執(zhí)行《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和有關(guān)的壓力容器安全技術(shù)規(guī)范、規(guī)章；制定壓力容器的安全管理規(guī)章制度；檢查壓力容器的運(yùn)行、維修和安全附件校驗(yàn)情況；壓力容器的檢驗(yàn)、修理、改造和報(bào)廢等技術(shù)審查；編制壓力容器的年度定期檢驗(yàn)計(jì)劃；壓力容器技術(shù)資料的管理。
3.壓力容器的操作人員應(yīng)持證上崗。容器的使用單位應(yīng)定期對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)與安全教育。
4.壓力容器的使用單位，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和容器的技術(shù)性能，制定安全操作規(guī)程，其內(nèi)容至少應(yīng)包括：容器的操作工藝指標(biāo)，如最高工作壓力、最高或最低工作溫度；容器的操作方法，如開、停車的操作程序和注意事項(xiàng)；容器運(yùn)行中應(yīng)重點(diǎn)檢查的項(xiàng)目和部位，運(yùn)行中可能出現(xiàn)的異常現(xiàn)象和防止措施，以及緊急情況的處置和報(bào)告程序。
5.壓力容器發(fā)生下列異常現(xiàn)象之一時(shí)，操作人員應(yīng)立即采取緊急措施，并及時(shí)向有關(guān)部門報(bào)告：
⑴ 壓力容器工作壓力、介質(zhì)溫度或壁溫超過(guò)規(guī)定值，采取措施仍不能得到有效控制；
⑵ 安全附件失效； ⑶ 接管、緊固件損壞，難以保證安全運(yùn)行；
⑷ 發(fā)生火災(zāi)等直接威脅到壓力容器安全運(yùn)行； ⑸ 過(guò)量充裝；
⑹ 壓力容器液位超過(guò)規(guī)定，采取措施仍不能得到有效控制；
⑺ 壓力容器與管道發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng)，危及安全運(yùn)行。
6.壓力容器內(nèi)部有壓力時(shí)，不得進(jìn)行任何修理。進(jìn)入容器內(nèi)部進(jìn)行檢驗(yàn)、修理前，必須做好清理、置換等準(zhǔn)備工作。達(dá)不到要求時(shí)，嚴(yán)禁人員進(jìn)入。
7.壓力容器運(yùn)行中，每年至少進(jìn)行一次外部檢查；安全狀況等級(jí)為1、2級(jí)的容器，每六年至少進(jìn)行一次內(nèi)外部檢驗(yàn)（在停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行），安全狀況等級(jí)為3級(jí)的容器，每三年至少進(jìn)行一次內(nèi)外部檢驗(yàn)；固定式壓力容器，每?jī)纱蝺?nèi)外部檢驗(yàn)期間內(nèi)，至少進(jìn)行一次耐壓試驗(yàn)。移動(dòng)式壓力容器，每六年至少進(jìn)行一次耐壓試驗(yàn)。
六、壓力容器安全操作方法
1.精心操作，動(dòng)作平穩(wěn)； 2.禁止超溫、超壓、超負(fù)荷；
3.巡迴檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除缺陷； 4.緊急停止運(yùn)行。
容器運(yùn)行中出現(xiàn)嚴(yán)重威脅安全的緊急情況時(shí)，應(yīng)立即停止運(yùn)行。緊急停止運(yùn)行操作要做到：及時(shí)開放泄壓裝置，泄放容器內(nèi)氣體或其它物料，使容器壓力下降。停止向容器內(nèi)進(jìn)氣或投料。對(duì)連續(xù)性生產(chǎn)系統(tǒng)的容器，緊急停止運(yùn)行時(shí)，必須和前后操作崗位取得聯(lián)系。隨時(shí)注意防止意外情況產(chǎn)生，緊急情況時(shí)應(yīng)立即采取措施。
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