壓力容器 壓力容器 (英文:pressure vessel),一般指內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力,對(duì)安全性有較高要求的密閉容器,主要承擔(dān)生產(chǎn)中的反應(yīng)、傳熱、傳質(zhì)等環(huán)節(jié),或是在有壓力的條件下貯存、運(yùn)輸氣體或液化氣體。壓力容器主要應(yīng)用于 石油 、機(jī)械、化工、能源工業(yè)、科研和國防等領(lǐng)域,并廣泛應(yīng)用于民用行業(yè),如天然氣或液 化氣儲(chǔ)罐 、 熱交換器 、 分離器 及大型管道工程等。 壓力容器主要為圓柱形,少數(shù)為球形或其他形狀,通常由本體(殼體、封頭、接管、密封件等)、非受壓元件(支座等)、安全附件及儀表等部分組成。由于壓力容器內(nèi)部和外部的壓力差通常較大,且可能裝載有毒有害或易燃易爆物質(zhì),具有潛在的危險(xiǎn),因此受到嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)控制。
定義
基本概念 壓力容器 通常由殼體、封頭、接管、密封件、支座等部件組成;材質(zhì)包括金屬及非金屬材料,較多使用鋼材;制造方法主要為壓力加工和 焊接 。由于壓力容器要在長期運(yùn)行中承受壓力、溫度和化學(xué)介質(zhì)的作用,其在設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格滿足有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則,確保設(shè)備的安全性。此外,在壓力容器的使用和運(yùn)行過程中,也應(yīng)充分重視可能發(fā)生的意外情況,避免因操作不當(dāng)出現(xiàn)安全事故。 為了更有效地實(shí)施科學(xué)管理和安全監(jiān)檢,經(jīng)過多年來的不斷調(diào)整與優(yōu)化,中國的《 壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程 》中根據(jù)工作壓力、介質(zhì)危害性及其在生產(chǎn)中的作用將壓力容器分為:Ⅰ類容器、Ⅱ類容器和Ⅲ類容器三種。從移動(dòng)式壓力容器和固定式壓力容器兩方面,對(duì)每類容器在設(shè)計(jì)、制造過程,以及檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容和方式做出了不同的規(guī)定。
其中, 移動(dòng)式壓力容器 是指由罐體或者大容積鋼質(zhì)無縫氣瓶(以下簡稱氣瓶)與走行裝置或者框架采用永久性連接組成的運(yùn)輸裝備,包括鐵路罐車、汽車罐車、長管拖車、 罐式集裝箱 和管束式集裝箱等?!?/span>移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 》適用于同時(shí)具備下列條件的移動(dòng)式壓力容器∶ (1)具有充裝與卸載(以下簡稱裝卸)介質(zhì)功能,并且參與鐵路、公路或者水路運(yùn)輸;
(2)罐體工作壓力大于或者等于0.1 MPa,氣瓶公稱工作壓力大于或者等于0.2 MPa;
(3)罐體容積大于或者等于 450 L,氣瓶容積大于或者等于1000 L;
(4)充裝介質(zhì)為氣體以及最高工作溫度高于或者等于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)或者氣相空間的容積與工作壓力的乘積大于或者等于 2.5 MPa·L 的液體。
而 固定式壓力容器 是指安裝在固定位置使用的壓力容器,《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》適用于 特種設(shè)備目錄 所定義的、同時(shí)具備以下條件的壓力容器: (1)工作壓力大于或者等于0.1 MPa;
(2)容積大于或者等于0.03 m3并且內(nèi)直徑(非圓形截面指截面內(nèi)邊界最大幾何尺寸)大于或者等于150 mm;
(3)盛裝介質(zhì)為氣體、 液化氣體 以及介質(zhì)最高工作溫度高于或者等于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)或者氣相空間的容積大于等于0.03 m3的液體。
主要特點(diǎn) (1)應(yīng)用廣泛
壓力容器一直廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn),不僅在化工、能源、醫(yī)藥、航空航天等工業(yè)生產(chǎn)中承擔(dān)重要角色,其在農(nóng)業(yè)、民用和軍工等領(lǐng)域也有非常重要的地位和作用,其中壓力容器在石油化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用最為普遍。
(2)工作條件惡劣
壓力容器在工作中需要承受各種靜、動(dòng)載荷或交變載荷,以及附加的機(jī)械或溫度載荷和低周疲勞載荷;環(huán)境溫度復(fù)雜多變,工作溫度從-196 ℃低溫到超過1000 ℃的高溫;壓力容器內(nèi)存放的介質(zhì)較為危險(xiǎn),包括 硫化氫 、 液化石油氣 、 液氨 、 液氯 、各種酸和堿,一旦檢驗(yàn)、操作失誤容易造成嚴(yán)重后果。 (3)要求連續(xù)使用
壓力容器一般要求連續(xù)運(yùn)行,無法像其他設(shè)備那樣可隨時(shí)停下檢修。如果突然停止運(yùn)行,將影響整個(gè)生產(chǎn)線或一個(gè)工廠的生產(chǎn)進(jìn)程,造成非常大的經(jīng)濟(jì)損失。
基本結(jié)構(gòu) 壓力容器的基本結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,最常見的結(jié)構(gòu)為圓柱形、球形和錐形三種,一般由容器本體、非受壓元件、安全附件及儀表等組成。
容器
組成
部件
結(jié)構(gòu)元件
力學(xué)元件
適用、管轄范圍
GB/T 150
TSG 21
壓力
容器
受壓元件
殼體[注]
(含受壓元件與非受壓元件的連接焊縫)
回轉(zhuǎn)殼
筒體
筒體
變徑段
膨脹節(jié)
圓柱殼
錐殼
環(huán)形板+環(huán)殼
√
√
封頭
球形
橢圓形
碟形
球冠形
錐形
球殼
橢球殼
球冠+環(huán)殼
球冠
錐殼
板
平蓋
圓形板、異形板
多孔板
彈性基礎(chǔ)班、環(huán)形板
殼、環(huán)等
接管
圓柱殼
密封結(jié)構(gòu)(法蘭、其他形式)
殼、板、環(huán)
等(變)厚度圓柱殼、環(huán)形板、圓環(huán)
其它
加強(qiáng)件
開孔補(bǔ)強(qiáng)圈、外壓加強(qiáng)圈
桿、板、環(huán)
非受壓元件
支撐件
支座、吊柱
筋板、肋板
√
管、耳軸
圓柱殼、板
√
工藝內(nèi)件
塔盤、過濾網(wǎng)檔板、折流板 等
√
附件
安全附件
安全閥、爆破片裝置、易熔塞、緊急切斷裝置、安全聯(lián)鎖裝置
安全泄放裝置
√
儀表
壓力機(jī)、溫度計(jì)、 液力計(jì) 等測(cè)量儀表
√
注:殼體一般由筒體(含變徑段)、球殼板、非圓形容器的殼板、封頭、平蓋等受壓元件組成的密封腔體;見TSG 21-2016,修訂說明,第1.6.1條。
部件作用介紹 (1)受壓元件
筒體: 指承擔(dān)壓力容器中儲(chǔ)存物料或完成化學(xué)反應(yīng)所需要的壓力空間,因此筒體的大小往往是根據(jù)工藝要求來確定的,形狀包括圓筒形、錐形和球形等。
封頭:根據(jù)幾何形狀的不同,可分為球形封頭、 橢圓形封頭 、碟形封頭和平蓋形封頭幾種形狀。在 壓力容器 中,封頭與筒體連接時(shí),只能采用球形或橢圓形封頭,不允許用平蓋形封頭。 管板: 指固定換熱管的圓形鋼板,管板上留有比管子外徑略大的開孔,起到固定換熱管和密封作用。
接管: 由于工藝和檢修的需要,在容器的筒體或封頭上開設(shè)各種或安裝接管,如人孔、視鏡孔、物料進(jìn)出口孔,以及安裝壓力表、液位計(jì)流量計(jì)、 熱電偶 、安全閥等接管開孔。 密封結(jié)構(gòu): 由 法蘭 和密封元件組成。其中,法蘭是通過螺栓連接確保墊片壓緊,實(shí)現(xiàn)容器及管道連接中的密封效果;密封元件是放在兩個(gè)法蘭或封頭與筒體端部接觸面之間,確保筒體內(nèi)的液體或氣體介質(zhì)不致泄漏,材質(zhì)可分為金屬( 銅 、鋁、 軟鋼 )、非金屬( 石棉 、橡膠等)和組合型(鐵包石棉、鋼絲纏繞石棉等)。 加強(qiáng)件: 指以貼板形式,附加在壓力容器売體開孔周圍的環(huán)形金屬件,材料盡量與殼體一致,焊接在殼體內(nèi)側(cè)或外側(cè)。
(2)非受壓元件
支撐件: 指支撐壓力容器并固定基礎(chǔ)上的受壓元件,根據(jù)容器安裝形式來選擇 具體樣式。常見的支撐件形式有鞍式、支撐式、柱式、懸掛式、裙座式等。 工藝內(nèi)件: 安裝在壓力容器內(nèi)部,確保反應(yīng)正常進(jìn)行,包括進(jìn)出料裝置、填料支撐件、內(nèi)部加熱裝置、 液體分布器 等。 (3)安全附件與儀表
安全閥: 當(dāng)設(shè)備內(nèi)的壓力超過規(guī)定要求時(shí)自動(dòng)開啟,釋放超過的壓力,使設(shè)備回到正常工作壓力狀態(tài)。壓力正常后,安全閥自動(dòng)關(guān)閉。安全閥經(jīng)校驗(yàn)后,嚴(yán)禁加重物、移動(dòng)重錘、將閥瓣卡死等手段任意提高安全閥整定壓力或使安全閥失效;
爆破片: 利用膜片的斷裂來泄壓的,泄壓后容器被迫停止運(yùn)行;
減壓閥: 調(diào)節(jié)進(jìn)出口壓力;
緊急切斷裝置: 當(dāng)管道及其附件發(fā)生破裂及誤操作或 罐車 附近發(fā)生火災(zāi)事故時(shí),可緊急關(guān)閉閥門迅速切斷氣源,防止事故蔓延擴(kuò)大; 安全聯(lián)鎖裝置 : 快開門安全聯(lián)鎖報(bào)警裝置是防止快開門式壓力容器發(fā)生操作事故的有效措施。a、當(dāng)快開門達(dá)到預(yù)定關(guān)閉部位方能升壓運(yùn)行的聯(lián)鎖控制功能;b、當(dāng)壓力容器的內(nèi)部壓力完全釋放,安全聯(lián)鎖裝置脫開后,方能打開快開門的聯(lián)鎖聯(lián)動(dòng)功能;c、具有與上述動(dòng)作同步的報(bào)警功能 壓力表、溫度計(jì)、 液位計(jì) : 分別檢測(cè)壓力容器內(nèi)部實(shí)時(shí)的壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和液位數(shù)據(jù);
歷史發(fā)展 最早的壓力容器可以追溯到引領(lǐng)了 第一次工業(yè)革命 的 蒸汽機(jī) 。1698年,英國 工程師 托馬斯·塞維利 制作出可用于工業(yè)生產(chǎn)的真空蒸汽機(jī)。18世紀(jì)后,高壓蒸汽機(jī)出現(xiàn),其功率比真空蒸汽機(jī)更強(qiáng),卻容易發(fā)生爆炸。例如,1854年3月2日美國康涅狄格州哈特福德市Fales and Gray汽車工廠發(fā)生 鍋爐爆炸 ,傷亡嚴(yán)重。調(diào)查顯示,這次事故是可以通過安全管理 措施避免的,此后部分從業(yè)者開始擬定鍋爐等壓力容器的監(jiān)察規(guī)范。 二十世紀(jì)早期,馬薩諸塞州立法委員會(huì)頒布了世界最早的鍋爐法律。此后,為了確保壓力容器在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)安全可靠地運(yùn)行,世界各工業(yè)國家都制定 了一系列壓力容器規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),包括 美國聯(lián)邦政府 和各州制定的法律、 歐盟 指令和歐洲協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn),以及日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等強(qiáng)制執(zhí)行針對(duì)壓力容器的法律法規(guī),對(duì)設(shè)計(jì)、制造和使用的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格審查,將壓力容器作為特種設(shè)備予以強(qiáng)制性管理。 作為工業(yè)特種裝備的重要組成部分,中國金屬壓力容器行業(yè)早在新中國成立初期就已經(jīng)起步,1956年南京永利寧廠機(jī)械分廠試制成功中國第一臺(tái)多層包扎式高壓容器。在六十年代,中國已經(jīng)具備一定的金屬壓力容器制造能力。在改革開放后,隨著國外的先進(jìn)焊接設(shè)備進(jìn)入,中國的壓力容器制造能力不斷增強(qiáng)。隨著全球經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展,壓力容器行業(yè)已經(jīng)形成規(guī)模龐大而完善的產(chǎn)業(yè)體系,市場發(fā)展前景廣闊。
產(chǎn)品分類 按不同標(biāo)準(zhǔn),壓力容器有很多分類。
按制造分類: 分為 焊接容器 、鍛造容器、鉚接容器、鑄造容器和組合容器五種。
按材料分類: 分為鋼制容器、有色金屬容器和非金屬容器。
按壁厚分類: 分為薄壁容器和厚壁容器兩種。
按形狀分類: 分為球形容器、圓筒形容器、圓錐形容器。
按承壓方式分類: 分為內(nèi)壓容器和外壓容器。
按設(shè)計(jì)壓力分類:
低壓容器(代號(hào)L)
0.1 MPa ≤ p < 1.6 MPa
中壓容器(代號(hào)M)
1.6 MPa ≤ p < 10 MPa
高壓容器(代號(hào)H)
10 MPa ≤ p < 100 MPa
超高壓容器(代號(hào)U)
p ≥ 100 MPa
按綜合因素分類 (如壓力容器的高低、容積的大小、介質(zhì)的危害程度以及在生產(chǎn)過程中的重要作用)
Ⅰ類容器:指裝有非易燃或無毒介質(zhì)的低壓容器,或是裝有易燃或有毒介質(zhì)的低壓分離容器和換熱容器;
Ⅱ類容器:指屬于下列情況之一的容器:1)中壓容器;2)裝有劇毒介質(zhì)的低壓容器;3)裝有易燃或有毒介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器及貯罐;4)內(nèi)徑小于1m的低壓 廢熱鍋爐 ; Ⅲ類容器:指屬于下列情況之一的容器:1)高壓、超高壓容器;2)裝有易燃或有毒介質(zhì)的中壓反應(yīng)容器,中壓貯罐或 槽車 ;3)裝有劇毒介質(zhì)的大型低壓容器和中壓容器;4)中壓廢熱鍋爐或內(nèi)徑大于1m的低壓廢熱鍋爐。
按壓力容器作用分類
反應(yīng)壓力容器(完成介質(zhì)物理、化學(xué)反應(yīng)); 換熱壓力容器 (完成介質(zhì)熱量交換);分離壓力容器(完成介質(zhì)的流體壓力平衡和氣體凈化分離);儲(chǔ)存壓力容器(盛裝原料氣體、液體)。
按安裝方式分類
(1)固定式壓力容器:指有固定安裝和使用地點(diǎn),工藝條件和操作人員也較固定的壓力容器。使用環(huán)境固定,不能移動(dòng)。工作介質(zhì)種類繁多,大多為有毒、易燃易爆和具有腐蝕性的各類化學(xué)危險(xiǎn)品。如球形儲(chǔ)罐、臥式儲(chǔ)罐、各種換熱器、合成塔、反應(yīng)器、干燥器、分離器、 管殼式余熱鍋爐 、載人容器(如 醫(yī)用氧艙 )等。 (2)移動(dòng)式壓力容器:主要承裝某種介質(zhì)并搭載在運(yùn)輸工具上,如汽車與鐵路罐車的罐體。不僅會(huì)承受內(nèi)壓或外壓載荷,在搬運(yùn)過程中還會(huì)受到由于內(nèi)部介質(zhì)晃動(dòng)引起的沖擊力,以及運(yùn)輸過程帶來的外部撞擊和振動(dòng)載荷,因而在結(jié)構(gòu)、使用和安全方面均有其特殊的要求。
(3)氣瓶類壓力容器:作為壓力容器的一種,氣瓶在日常生活中應(yīng)用廣泛,有 高壓氣瓶 (如氫、氧、氮?dú)馄浚┖偷蛪簹馄浚ㄈ缑裼靡夯蜌怃撈浚?,工作介質(zhì)許多也是易燃、易爆或有毒物質(zhì)。其也有很強(qiáng)的移動(dòng)性,既有運(yùn)輸過程中的長距離移動(dòng),也有在具體使用中的短距離移動(dòng)。
制造工藝 壓力容器的制造工藝包括原材料的準(zhǔn)備、劃線、下料、彎曲 、成形、邊緣加工、裝配、焊接、檢驗(yàn)等 ; 原材料準(zhǔn)備: 鋼材在劃線前,首先要對(duì)鋼材進(jìn)行預(yù)處理,包括對(duì)鋼板、管子和型鋼等材料的凈化處理、矯形和涂保護(hù)底漆。
劃線: 劃線工序通常包括對(duì)零件的展開、放樣和打標(biāo)記等環(huán)節(jié),是壓力容器制造過程的第一道工序,它直接決定了零件成形后的尺寸精度和幾何形狀精度,對(duì)以后的組對(duì)和焊接工序有著很大的影響。劃線是在原材料或經(jīng)初加工的坯料上劃出下料線、加工線、各種位置線和檢查線等,并打上(或?qū)懮希┍匾臉?biāo)志、符號(hào)。
切割: 切割也稱下料,是指在劃過線的原材料上把需要的坯料分離下來的工序。切割方法有機(jī)械切割和熱切割兩種,其中機(jī)械切割主要包括剪切、鋸切、銑切和沖切等,其特點(diǎn)是在切割過程中機(jī)械力起主要作用;而常見的熱切割有氧氣切割和等離子切割。
成形: 主要指筒體的彎卷和封頭成形,其中筒體是由若干筒節(jié)通過環(huán)向焊縫焊接構(gòu)成,筒節(jié)是通過板材卷圓和縱向焊縫焊接而成;封頭成形的方法主要有 沖壓法 、旋壓法和爆炸成形法三種。
焊接: 通過加熱或加壓,或兩者兼用,使焊件達(dá)到原子間結(jié)合并形成永久接頭的工藝過程。
壓力容器無損檢測(cè): 壓力容器的焊接接頭,應(yīng)先進(jìn)行形狀尺寸和外觀質(zhì)量的檢查,合格后,才能進(jìn)行無損檢測(cè)。有延遲裂紋傾向的材料應(yīng)在焊接完成24小時(shí)后進(jìn)行無損檢測(cè);有 再熱裂紋 傾向的材料應(yīng)在熱處理后再增加一次無損檢測(cè)。壓力容器的無損檢測(cè)方法包括射線、超聲、磁粉、滲透和渦 流檢測(cè) 等 。 壓力容器的耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn): 壓力容器的耐壓試驗(yàn)分為液壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)兩種。壓力容器各元件(圓筒、封頭、接管、法蘭及緊固件等)所用材料不同時(shí),計(jì)算耐壓試驗(yàn)應(yīng)取各元件材料結(jié)果的最小值 。
實(shí)際應(yīng)用
應(yīng)用領(lǐng)域 壓力容器廣泛應(yīng)用在工業(yè)、民用和軍工等重要領(lǐng)域,主要參與高壓下進(jìn)行的生產(chǎn)工藝過程和壓力下的氣體和液化氣儲(chǔ)存,在其中發(fā)揮了重要作用。壓力容器早期應(yīng)用在化學(xué)工業(yè),并逐漸擴(kuò)展至能源工業(yè)和其他領(lǐng)域,尤其是在化學(xué)工業(yè)與石油化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用最多,在傳熱、傳質(zhì)、運(yùn)輸存儲(chǔ)等工藝過程中的壓力容器約占全部壓力容器總數(shù)的50%。此外,壓力容器在民用領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛,常見的民用壓力容器主要集中 在各類壓縮機(jī) 和制冷設(shè)備的輔機(jī)中。壓力容器屬于特種設(shè)備安全管理的范疇,設(shè)計(jì)單位應(yīng)具備壓力容器設(shè)計(jì)許可證資質(zhì),生產(chǎn)廠家應(yīng)辦理壓力容器生產(chǎn)許可證資質(zhì)。主要壓力容器類別如下: 儲(chǔ)存壓力容器: 主要是用于儲(chǔ)存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器,如各種型式的儲(chǔ)氣罐,儲(chǔ)油罐等。
反應(yīng)壓力容器: 主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的壓力容器。如反應(yīng)器、反應(yīng)釜、分解鍋、硫化罐、分解塔、聚合塔、 高壓釜 、 超高壓釜 、合成塔、變換爐、 蒸煮鍋 、 蒸球 、 蒸壓釜 、 煤氣發(fā)生爐 等。 換熱壓力容器: 主要是用于完成介質(zhì)的熱量交換的壓力容器。如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器、消毒鍋、染色器、烘缸、蒸炒鍋、預(yù)熱鍋、溶劑預(yù)熱器、蒸鍋、蒸脫機(jī)、 電熱蒸汽發(fā)生器 、煤氣發(fā)生爐水夾套等。 分離壓力容器: 主要是用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離等的壓力容器。如分離器、 過濾器 、 集油器 、緩沖器、洗滌器、吸收塔、銅洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、 除氧器 等。
注意事項(xiàng) 壓力容器安全操作的基本要求 :
1)壓力容器操作人員必須熟悉工藝流程,掌握結(jié)構(gòu)、類別、主要技術(shù)參數(shù)、技術(shù)性能和有關(guān)安全知識(shí),持證上崗;嚴(yán)格按操作規(guī)程操作,認(rèn)真填寫有關(guān)記錄,及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行處理;
2)壓力容器及其本體上安全附件及儀表應(yīng)當(dāng)齊全并且靈敏可靠;
3)壓力容器嚴(yán)禁超溫、超壓運(yùn)行;
4)堅(jiān)持壓力容器運(yùn)行期間的巡檢,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理異常現(xiàn)象。
壓力容器的運(yùn)行操作 :
1)做好投運(yùn)前準(zhǔn)備工作。對(duì)容器及其安全裝置按照國家有關(guān)技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收,以及操作環(huán)境是否符合安全運(yùn)行的要求;操作人員了解設(shè)備,熟悉工藝流程和工藝條件。
2)壓力容器進(jìn)料。壓力容器及其裝置在進(jìn)料前要關(guān)閉所有的放空閥門。在進(jìn)料過程中,檢查防止物料泄露或走錯(cuò)方向。在調(diào)整工況階段,應(yīng)注意檢查閥門的開啟度是否合適。
3)運(yùn)行中對(duì)壓力容器的壓力、溫度和液位進(jìn)行控制,保證在允許范圍內(nèi)。
4)壓力容器要平穩(wěn)操作。容器應(yīng)緩慢進(jìn)行加壓、加熱或冷卻操作,盡量避免突然變化,使工藝指標(biāo)穩(wěn)定;
壓力容器的停止運(yùn)行:
1)正常停止運(yùn)行。由于容器及設(shè)備要進(jìn)行定期檢驗(yàn)、檢修、技術(shù)改造,或因原料、能源供應(yīng)不及時(shí),或因容器本身要求采用間歇式操作工藝的方法等正常原因而停止運(yùn)行,需要提前編制停工方案,妥善處理壓力、溫度和有毒有害物質(zhì)。
2)緊急停止運(yùn)行。在遇到危險(xiǎn)情況,包括壓力、溫度、液位超過限度,且無法控制;容器的主要承壓部件出現(xiàn)問題;容器的安全裝置或連接裝置損壞;發(fā)生火災(zāi)等其他危險(xiǎn)情況。
容器運(yùn)行期間的檢查:
壓力容器運(yùn)行期間的檢查的內(nèi)容包括工藝條件、設(shè)備狀況以及安全裝置等方面。
1)工藝條件主要檢查操作壓力、操作溫度、液位是否在安全操作規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi);檢查工作 介質(zhì) 的化學(xué)成分是否符合要求。 2)設(shè)備狀況方面主要檢查壓力容器各連接部位有無泄漏、滲漏現(xiàn)象;壓力容器有無明顯的變形、 鼓包 、腐蝕以及其他缺陷或可疑跡象等。 3)安全裝置方面的檢查。主要檢查安全裝置以及儀表是否靈敏可靠或在校驗(yàn)期內(nèi)。
異常處理 壓力容器不但承受著大小不同的壓力載荷(在一般情況下還是 脈動(dòng)載荷 )和其他載荷,還可能在高溫或深冷的條件下運(yùn)行,工作介質(zhì)又往往具有腐蝕性,工況環(huán)境比較惡劣。且作為通過不同金屬材料焊接制成的金屬設(shè)備,壓力容器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,容易因各種意外情況,在鍛造過程中留下缺陷,如母材、熱影響區(qū)和焊縫區(qū)的裂紋,焊接缺陷或是變形缺陷等。在壓力容器運(yùn)行中,一旦缺陷在高壓或腐蝕性介質(zhì)的影響下不斷擴(kuò)展,可能導(dǎo)致容器破裂導(dǎo)致意外事故,像爆炸和燃燒起火等,需要及時(shí)采取正確的處理方法。
故障1:超壓
(1)壓力容器操作人員根據(jù)具體操作方案,操作相應(yīng)閥門及排放裝置,將壓力降到允許范圍內(nèi);(2)立即通知工藝運(yùn)行、設(shè)備管理部門查明原因,消除隱患;(3)超壓情況可能會(huì)影響相關(guān)設(shè)備安全使用,應(yīng)立即繼續(xù)降壓、直至停車;(4)檢查超壓所涉及的受壓元件、安全附件是否正常;(5)修理或更換受損部件;(6)詳細(xì)記錄超壓情況,受損部件的修理、更換情況。
故障2:超溫
(1)壓力容器操作人員根據(jù)具體操作方案,操作相應(yīng)閥門,噴淋裝置將溫度降到允許范圍內(nèi);(2)同上;(3)超溫情況可能會(huì)影響相關(guān)設(shè)備安全使用,應(yīng)立即繼續(xù)降溫、降壓、直至停車;(4)檢查超溫所涉及的受壓元件、安全附件的外觀、變形等安全狀況;(5)同上;(6)詳細(xì)記錄超溫情況,受損部件的修理、更換情況。
故障3:異常聲響
(1)壓力容器操作人員立即觀察設(shè)備壓力、溫度等運(yùn)行參數(shù)是否正常;(2)同上;(3)原因不明應(yīng)立即降壓、直至停車;(4)檢查異常響聲所涉及的受壓元件、安全附件的外觀、變形等安全狀況;(5)同上;(6)詳細(xì)記錄超溫情況,受損部件的修理、更換情況。
故障4:異常振動(dòng)
(1)壓力容器與管道發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng),會(huì)危及安全運(yùn)行,操作人員應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)急預(yù)案,確認(rèn)振動(dòng)源,并予以消除;(2)有可能造成設(shè)備損傷的,應(yīng)停車檢測(cè)。
相關(guān)政策 在國際中,壓力容器要遵守的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系基本可以劃分為由立法機(jī)構(gòu)制定的法律、政府機(jī)構(gòu)制定的法規(guī)以及行業(yè)內(nèi)制定的標(biāo)準(zhǔn)組成,其中法律和法規(guī)要求強(qiáng)制執(zhí)行的,而行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在部分國家是自愿執(zhí)行。
歐盟 歐盟的壓力容器法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系主要分為歐盟指令和歐洲協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)(European Norm,EN),其中歐盟指令由成員國轉(zhuǎn)化為本國法律后強(qiáng)制執(zhí)行,內(nèi)容包含了歐盟對(duì)壓力容器安全方面的基本要求。而協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)是歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織(CEN)在歐盟指令的基礎(chǔ)上細(xì)化制定的,包含壓力容器的材料、設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用到檢驗(yàn)的全過程。
與壓力容器有關(guān)的指令主要有:76/767/EEC - 壓力容器一般指令、 87/404/EEC - 簡單壓力容器指令和97/23/EC - 承壓設(shè)備指令。而非強(qiáng)制性的歐洲協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)主要有EN13445 - 非直接受火壓力容器、EN12952 - 水管鍋爐及附件安裝、EN12953 - 鍋殼式鍋爐等。
美國 美國沒有制定全國統(tǒng)一的壓力容器安全法律法規(guī),而是由 聯(lián)邦政府 和各州政府分別立法。對(duì)于跨地區(qū)的移動(dòng)式壓力容器(氣瓶)由聯(lián)邦政府制訂的法律法規(guī)予以規(guī)范,如 美國聯(lián)邦勞動(dòng)規(guī)范 (聯(lián)邦法典29章)、危險(xiǎn)品運(yùn)輸法等一些法律法規(guī)。而在各州內(nèi)部使用的壓力容器則受到各州法規(guī)的管理。在標(biāo)準(zhǔn)層面,聯(lián)邦政府與各州執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)也不相同,同樣分為聯(lián)邦體系和州體系,主要由 美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì) (American Society of Mechanical Engineers,ASME)的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)和 美國石油學(xué)會(huì) (American Petroleum Institute,API)的API標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成,包含數(shù)百項(xiàng)壓力容器和無損檢驗(yàn)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),形成完善的壓力設(shè)備材料標(biāo)準(zhǔn)體系。 目前的ASME壓力容器標(biāo)準(zhǔn)共有十二卷,與壓力容器設(shè)計(jì)有關(guān)的主要是第Ⅱ卷材料、第Ⅲ卷核電廠部件建造規(guī)則、第Ⅴ卷無損檢測(cè)、第Ⅷ卷壓力容器、第Ⅹ卷 玻璃纖維增強(qiáng)塑料 壓力容器、第Ⅺ卷核電廠部件在用檢驗(yàn)規(guī)則和第Ⅻ卷 移動(dòng)式容器 建造和連續(xù)使用規(guī)則。其中,第Ⅷ卷壓力容器又分為三冊(cè),簡稱為ASME Ⅷ-1(常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),適用于小于20 MPA的壓力容器)、ASME Ⅷ-2(分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),適用于中壓容器)和ASME Ⅷ-3(適用于設(shè)計(jì)壓力不小于70MPa的高壓容器)。
中國 法律
為了加強(qiáng)特種設(shè)備安全工作,預(yù)防特種設(shè)備事故,保障人身和財(cái)產(chǎn)安全,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,中國制定了《 特種設(shè)備安全法 》,并于2014年1月1日起施行。該法對(duì)特種設(shè)備的生產(chǎn)(包括設(shè)計(jì)、制造、安裝、改造、修理)、經(jīng)營、使用、檢驗(yàn)、檢測(cè)和特種設(shè)備安全的監(jiān)督管理作出了具體規(guī)定。 法規(guī)
中國現(xiàn)行的壓力容器方面的法規(guī)、條例主要有;
《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSG R0005—2011(2012年6月起施行)
《 氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 》TSG R0006—2014(2015年1月起施行)
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))
壓力容器作為涉及生命安全,危險(xiǎn)性較大的一類特種設(shè)備產(chǎn)品,各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都有相應(yīng)的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前,壓力容器行業(yè)中采用的絕大部分國家標(biāo)準(zhǔn)和全部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都是推薦性標(biāo)準(zhǔn),中國現(xiàn)行的壓力容器國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如下:
壓力容器 GB/T150—2011(原GB150—2011)
鋼制球形儲(chǔ)罐 GB/T 12337—2014
壓力容器公稱直徑 GB/T9019—-2015
低溫壓力容器用鋼板 GB/T 3531—2014 GB/T713—2014
鍋爐和壓力容器用鋼板 JB 4732-1995
鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) NB/T 47008—2017
承壓設(shè)備用碳素鋼和合金鋼鍛件低溫承壓設(shè)備用合金鋼鍛件 NB/T 47009—2017
承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定 NB/T47014一201l
壓力容器焊接規(guī)程 NB/T47015—2011
系制焊接容器 JB/T4734—2002
轉(zhuǎn)制焊接容器 JB/T 4745—2002