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    压力容器的分类和特性及相关的操作规程和注意要领

    发表时间:2018-06-01   点击次数:  技术支持:15601403222
         什么是压力容器。所谓压力容器可以这样定义,凡承受液体介质压力的密封设备称为压力容器。一般指在石油化工和其他工业生产中用于完成反应、传热、传质、分离和贮运等生产工艺过程,并具有特定功能的承受一定压力的设备。它主要用于石油化工、能源工业、科研和军事工业等方面;同时在民用工业领域也得到了广泛的应用,如煤气或液化石油气罐、各种蓄能器、换热器、分离器以及大型管道工程等。目前工业生产中对于气体与液体容器的密封性的要求不断提高,压力容器作为对于生产特别重要的设备,由于其优良的密闭性和结构、工艺,被广泛应用于石油、化工、医药、轻工、科研等领域,且不断向高温化、高压化和大型化发展,再加上其储存的物质一般是易燃、易爆、腐蚀或有毒的,因此压力容器在使用中具有一定的危险性,一旦被点燃就会发生爆炸,就会为社会带来巨大的生命财产损失。
     
        2015年6月28日10时04分,位于鄂尔多斯市准格尔旗的内蒙古伊东集团九鼎化工有限责任公司发生一起压力容器爆炸较大生产安全事故,造成3人死亡,6人受伤,直接经济损失人民币812.4万元。
     
        2005年8月31日9时20分左右,河南省周口市骏马化工有限公司发生一起压力容器(汽车罐车)泄漏爆燃重大事故,造成3人死亡,9人轻度中毒,直接经济损失102万元。

    压力容器
     
    一、压力容器的定义
    压力容器,英文:pressure vessel,是指盛装气体或者液体,承载一定压力的密闭设备。为了更有效地实施科学管理和安全监检,我国《压力容器安全监察规程》中根据工作压力、介质危害性及其在生产中的作用将压力容器分为三类。
     
    并对每个类别的压力容器在设计、制造过程,以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。压力容器已实施进口商品安全质量许可制度,未取得进口安全质量许可证书的商品不准进口。应该按照新TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》中划分,先按介质划分为*先组介质和二组介质,然后再按照压力和容积划分类别Ⅰ类,Ⅱ类,Ⅲ类,老容规的所谓*先类、二类、第三类已经不适用了。
      
    压力容器是一种能够承受压力的密闭容器。压力容器的用途极为广泛,它在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用。其中以在化学工业与石油化学工业中用多,仅在石油化学工业中应用的压力容器就占全部压力容器总数的50 %左右。压力容器在化工与石油化工领城,主要用于传热、传质、反应等工艺过程,以及贮存、运输有压力的气体或液化气体;在其他工业与民用领域亦有广泛的应用,如空气压缩机。各类专用压缩机及制冷压缩机的辅机(冷却器、缓冲器、油水分离器、贮气罐、蒸发器、液体冷陈剂贮雄等)均属压力容器。
      
    依据新的特种设备目录对压力容器的定义:“压力容器,是指盛装气体或者液体,承载一定压力的密闭设备,其范围规定为高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压)的气体、液化气体和高工作温度高于或者等于标准沸点的液体、容积大于或者等于30L且内直径(非圆形截面指截面内边界大几何尺寸)大于或者等于150mm的固定式容器和移动式容器。”
      
    二、压力容器的分类
    压力容器的分类方法很多,按照不同的方法可以有不同的分类。
    1、 制造分类
    可分焊接容器、锻造容器、铆接容器、铸造容器和组合容器五种。
    2、按材料分类
    有钢制容器、有色金属容器和非金属容器。
    3、按壁厚分类
    可分薄壁容器和厚壁容器两种。
    4、按形状分类
    有球形容器、圆筒形容器、圆锥形容器。
    5、按承压方式分类
    有内压容器和外压容器。
     
     6、按设计压力划分
     
    低压容器(代号L)       0.1MPa≤p﹤1.6MPa
    中压容器(代号M)      1.6MPa≤p﹤10MPa
    高压容器(代号H)       10MPa≤p﹤100MPa
    超高压容器(代号U)         p≥100MPa
      
    7、按综合因素(如压力容器的高低、容积的大小、介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用)划分
    Ⅰ类容器:指装有非易燃或无毒介质的低压容器,或是装有易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器
    Ⅱ类容器:指属于下列情况之一的容器
    (1)中压容器
    (2)  装有剧毒介质的低压容器
    (3)装有易燃或有毒介质的低压反应容器及贮罐
    (4)内径小于1m的低压废热锅炉
     
    Ⅲ类容器:指属于下列情况之一的容器
     
    (1)高压、超高压容器
    (2)装有易燃或有毒介质的中压反应容器,中压贮罐或槽车
    (3)装有剧毒介质的大型低压容器和中压容器
    (4)中压废热锅炉或内径大于1m的低压废热锅炉
     
     8、按容器工作温度划分
    高温容器     200~500℃
    常温容器     自然环境温度
    低温容器     -20~-253℃
     
    9、按压力容器作用划分
    反应压力容器主要用于完成介质物理、化学反应的容器。如反应器、发生器、分解锅、蒸煮炉等。
    换热压力容器主要用于完成介质热量交换的容器。如废热锅炉、热交换器、冷却器、蒸发器等。
    分离压力容器主要用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等的容器,如分离器,过滤器、集油器。
    储存压力容器主要用于盛装生产和生活用的原料气体、液体、液化气体的容器。如个中形式的贮罐、槽车等。
      
    10、按安装方式分类:
    固定式压力容器:有固定安装和使用地点,工艺条件和操作人员也较固定的压力容器。 
     
    移动式压力容器:使用时不仅承受内压或外压载荷,搬运过程中还会受到由于内部介质晃动引起的冲击力,以及运输过程带来的外部撞击和振动载荷,因而在结构、使用和安全方面均有其特殊的要求。
      
    三、压力容器的特点
    1、压力容器的事故率高于一般容器
       使用条件比较苛刻。
       容易超负荷。
       局部应力比较复杂。
       常隐藏有严重缺陷。
     
     2、压力容器事故造成灾害性后果
    压力容器一旦发生爆炸,不仅仅是设备本身遭到毁坏,而且常常会破坏周围的设备及建筑物,甚至产生连锁反应,酿成灾难性事故。
     
    四、压力容器常见事故类型及原因
    1、压力容器事故按照压力容器自身的损坏程度来分,可以分为一般事故、重大事故和爆炸事故三类:
     (1)一般事故,是指压力容器损坏程度比较轻,修理时不需要将其停止使用的事故;
     (2)重大事故,是指压力容器的受压部件或附件受到比较严重的损坏,导致不得不马上停止使用进行修理的事故;
     (3)爆炸事故,是指压力容器在使用时的表面发生破裂,在破裂的瞬间压力容器内的压力大气环境压力持平后发生爆炸或者压力容器内的物质泄漏被点燃发生爆炸的事故。
     
    2、各类压力容器事故造成的原因有很多,问题有可能存在于从压力容器的设计到使用的某个步骤中,以下就来研究一下几类常见的原因:
     (1)设计原因,压力容器在设计时没有严格按照国家规定的压力容器设计标准和设计规范,采用一些安全性较差或结构不合理的设计。例如在支座的选型时选择不当,封头和筒体连接时选用不合理的角接或搭接,压力容器选用材质不符合安全标准,受压部件抗压力不足等。
     (2)制作原因,压力容器的制作操作和流程没有按照要求完成,焊接工艺粗糙,导致压力容器表面出现未焊透、未融合、气孔、夹渣、焊缝缺陷等焊接缺陷问题。
     (3)安装原因,一些大型的压力容器需要运送到使用现场再进行安装,但因为现场条件差、安装人员技术不**,导致出现进行焊接时焊条仍未烘干或者进行强制组装等问题。
     (4)使用原因,操作人员工作时没有严格遵守压力容器操作规范,进行违规操作,例如不按标准的程序开、停车等。
     (5)检验、修理原因,检验时没有按照《压力容器安全技术监察规程》的规定进行或者没有作定期检验,压力容器超过使用期限仍在服役,修理时改变了容器结构等。
     (6)安全附件原因,容器的安全附件失灵或设置不完善。
     (7)安全管理原因,没有贯彻安全生产原则,没有严格按照工作现场规章制度进行管理,或进行违章指挥等。
      
    五、压力容器安全操作规程
    1、特种设备须有专人操作,并且持证上岗
     2、特种设备操作前,必须对压力容器及其管件进行检查。
     (1)检查各管件密封处是否有垫子、垫子是否加偏。
     (2)检查密封垫子与介质密封要求是否一致。
     (3)检查紧固螺栓是否紧牢。
     (4)检查各相接阀门压兰是否密封良好。
     (5)检查安全阀是否灵敏可靠。
     (6)检查温度计是否灵敏可靠。
     (7)液位计是否灵敏可靠。
     (8)检查其他安全措施是否符合要求。
     (9)检查伸缩节及膨胀端是否留出膨胀开口。
     (10)基础紧固螺栓是否松动。
     
    3、操作过程注意事项
    (1)设备的抽空、排空、关闭其他管件,打开抽空阀门、开启真空泵、直至工艺要求的真空度。
    (2)关闭抽空管件,慢慢开启介质主进料阀门。
    (3)介质压力不允许超过容器许用压力(设计压力)
    (4)介质温度是否超过容器许用设计温度。
    (5)压力容器膨胀收缩是否在设计范围内。
    (6)介质液位是否在规定范围内,不允许超过规定高液位。
    (7)由容器向外供介质时,阀门开启速度要缓慢,不允许有聚开聚关现象。
    (8)要定时巡检,并认真填写巡检记录。
     
    4、操作标准
    (1)阀门开启不准聚开聚关。
    (2)工作温度不准超过设计温度。
    (3)工作压力不准超过设计压力。
    (4)容器液位不准超过规定液位。
    (5)容器的膨胀端不允许受限。
    (6)压力表、真空表等不允许随意拆除。
    (7)安全阀不允许手动拉杆试灵。
    (8)紧急防护装置不许随意拆除。
     
     六、压力容器安全管理控制
    一般来说,压力容器事故都发生在其使用期间,因此要减少在用压力容器发生事故的机会,就要加强对压力容器的使用、操作、开、停车等流程的管理力度,以确保压力容器能够持续、安全地运作,将事故发生机会控制到低。以下就来阐述几个压力容器安全管理控制的关键点:
      
    1、提高安全管理人员的管理水平
    应根据压力容器使用现场的安全管理人员的管理水平和人员变动情况,不定期对管理人员进行安全管理教育和**技能培训,以做到从知识上、仪式上、技术上都能得到提升,从而提高他们的安全管理水平。
     
    2、定期检验和维护保养
    应由**检验人员和维护人员分别定期对压力容器进行全面检验和维护保养,检验后要记录其检查使用情况和发现的缺陷问题,另外,要对压力容器的使用期限、安全附件有没有通过校验、操作人员有没有持证上岗等安全隐患进行仔细检查,如发现问题应尽快处理。
     
    3、综合治理策略
    (1)严格按照安全操作规范
    在压力容器使用时,操作人员必须按照现场的生产要求,根据容器的设计参数进行开、停车等容器操作,认真填写压力容器的使用记录,安全管理人员要定时进行定点定线的安全检查,如发现问题应根据事件的轻重进行处理,如有必要可以对压力容器进行紧急停用,并通知维护修理人员马上进行修理。
     
    (2) 严格控制工艺参数
    压力容器从设计到使用的过程十分复杂,难以避免会出现一定的工艺缺陷,而且用现时的检测手段是难以检测出来的。加上在长期使用和盛载物质的影响,这些缺陷很可能会被不断扩大。在压力容器运作时如果使用超过设计的参数的话,很容易会导致压力容器因难以承受而发生事故。因此我们在压力容器的使用中,必须严格按要求把运作参数控制在一定范围内,以保证压力容器在其使用期限内不会因为工艺缺陷而发生事故。

     
    (3)稳定工艺操作
    在压力容器的使用期间,其温度、压力会发生频率高、幅度较大的波动,从而对压力容器的受压部位和材质寿命产生不利影响,特别是对于接管、开孔、转角、焊缝等部位,容易产生峰值应力,当该部位材料超过承受极限时,材料的内部就会产生变形,长期之下,会导致裂纹的产生或者使原有的缺陷加深,严重的甚至导致容器外壁破裂。因此我们在操作时尽可能按照工艺操作规范将压力容器内部的波动稳定化,减少容器材料的损伤。
     
    总而言之,压力容器事故是涉及从设计到使用各个步骤的复杂问题。因此必须从设计部门的合理设计、选材、制作开始,到操作规范、安全管理到位、做好检验和维护保养工作等,整个过程尽可能做到一丝不苟。在检验时发现问题后立即采取处理措施,并要做到在日常使用中防患于未然,才能真正保障压力容器的安全运作。(本文收集于网络,如侵犯您权益,
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