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壓力容器基礎(chǔ)知識 2009/5/8 |
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壓力容器一般是指在工業(yè)生產(chǎn)中用來完成反應(yīng)、傳熱、傳質(zhì)、分離、貯存等工藝過程，并承受0．1MPa表壓以上壓力的容器。
石油化工生產(chǎn)過程中使用的壓力容器形式多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作條件苛刻，危險性較大。
一、壓力容器的形式
壓力容器的形式通常有以下劃分方法：
(一)按制造方法分
分為焊接容器、鍛造容器、熱套容器、多層包扎式容器、繞帶式容器、組合容器等。
(二)按制造材料分
分為鋼制容器、有色金屬容器、非金屬容器等。
(三)按幾何形狀分
分為圓筒形容器、球形容器、矩形容器、組合式容器等。
(四)按安裝方式分
分為立式容器、臥式容器等。
(五)按受壓情況分
分為內(nèi)壓容器、外壓容器等。
(六)按壁厚分
(1)薄壁容器
(2)厚壁容器
(七)按工藝過程中作用原理分
分為反應(yīng)容器(代號R)、換熱容器(代號E)、分離容器(代號S)、貯存容器(代號C，其中球罐代號B)。
(八)按操作溫度分
(1)低溫容器(t≤－20℃)。
(2)常溫容器(t＞－20～150℃)。
(3)中溫容器(t≥150～450℃)。
(4)高溫容器(t≥450℃)。
(九)按設(shè)計壓力分
(1)低壓容器(代號L) 0．1MPa≤P＜1．6MPa。
(2)中壓容器(代號M) 1．6MPa≤P＜10MPa。
(3)高壓容器(代號H) 10MPa≤P<100MPa。
(4)超高壓容器(代號U) p≥100MPa。
另外，按使用方式可分為固定式和移動式壓力容器；按結(jié)構(gòu)分為可拆結(jié)構(gòu)和不可拆結(jié)構(gòu)容器。
二、壓力容器分類
國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(質(zhì)技監(jiān)局發(fā)[1999]154號，以下簡稱《容規(guī)》)根據(jù)壓力容器操作壓力、介質(zhì)危害程度、容器功能、結(jié)構(gòu)特性、材料和對容器安全性能的綜合影響程度等，將壓力容器分為三類。
(一)第一類壓力容器
低壓容器(第(二)、(三)款規(guī)定的除外)。
(二)第二類壓力容器(下列情況之一，第(三)款規(guī)定的除外)：
(1)中壓容器；
(2)低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì))；
(3)低壓反應(yīng)容器和低壓儲存容器(僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì))；
(4)低壓管殼式余熱鍋爐；
(5)低壓搪玻璃壓力容器。
(三)第三類壓力容器(下列情況之一)：
(1)高壓容器。
(2)中壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì))；
(3)中壓儲存容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV大于或等于10MPa·m3)；
(4)中壓反應(yīng)容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV大于或等于0．5MPa·m3)；
(5)低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且pV大于或等于0．2MPa·m3)；
(6)高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；
(7)中壓搪玻璃鋼容器；
(8)使用強(qiáng)度級別較高(指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于540MPa)的材料制造的壓力容器；
(9)移動式壓力容器，包括鐵路罐車(介質(zhì)為液化氣體、低溫液體)、罐式汽車、[液化氣體運(yùn)輸(半掛車)、低溫液體運(yùn)輸(半掛車)、永久氣體運(yùn)輸(半掛車)]和罐式集裝箱(介質(zhì)為液化氣體、低溫液體)；
(10)球形儲罐(容積大于等于50m3)；
(11)低溫液體儲存容器(容積大于5m3)。
三、壓力容器的制造材料
石油化工裝置的壓力容器絕大多數(shù)為鋼制的。制造材料多種多樣，比較常用的有如下幾種。
(一)Q235—A
0235—A鋼，含硅量多，脫氧完全，因而質(zhì)量較好。限定的使用范圍為：設(shè)計壓力≤1．0MPa，設(shè)計溫度0～350℃，用于制造殼體時，鋼板厚度不得大于16mm。不得用于盛裝液化石油氣體、毒性程度為極度、高度危害介質(zhì)及直接受火焰加熱的壓力容器。
(二)20g
20g鍋爐鋼板與一般20號優(yōu)質(zhì)鋼相同，含硫量較Q235—A鋼低，具有較高的強(qiáng)度，使用溫度范圍為－20～475℃，常用于制造溫度較高的中壓容器。
(三)16MnR
16MnR普通低合金容器鋼板，制造中、低壓容器可減輕溫度較高的容器重量，使用溫度范圍為－20～475℃。
(四)低溫容器(低于－20℃)材料
主要是要求在低溫條件下有較好的韌性以防脆裂，一般低溫容器用鋼多采用錳釩鋼。
(五)高溫容器用鋼
溫度＜400、可用普通碳鋼，使用溫度400～500℃可用15MnVR、14MnMoVg，使用溫度500～600℃可采用15CrMo、12Cr2Mol，使用溫度600～700℃應(yīng)采用0Cr13Ni9和1Cr18Ni9Ti等高合金鋼。
四、壓力容器管理法規(guī)
壓力容器屬危險性大的生產(chǎn)設(shè)備，為了確保壓力容器安全運(yùn)行，國務(wù)院頒發(fā)了《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》(以下簡稱《條例》)，質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)了《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》。
《條例》和《容規(guī)》都是強(qiáng)制執(zhí)行的壓力容器管理法規(guī)，凡是從事壓力大于0．1MPa表壓的各種壓力容器的設(shè)計、制造、安裝、使用、檢驗(yàn)、修理、改造的單位，都必須貫徹執(zhí)行。
《條例》的主要規(guī)定有：
(一)壓力容器的設(shè)計
壓力容器的設(shè)計單位，必須持有省級以上(含省級)主管部門批準(zhǔn)，同級勞動部門備案的壓力容器設(shè)計單位批準(zhǔn)書。超高壓容器的設(shè)計單位，應(yīng)持有經(jīng)國務(wù)院主管部門批準(zhǔn)，并報勞動部鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)備案的超高壓容器設(shè)計單位批準(zhǔn)書，否則，不得設(shè)計壓力容器。
(二)壓力容器的制造
凡制造和現(xiàn)場組焊壓力容器的單位，必須持有省級以上(含省級)勞動部門頒發(fā)的制造許可證。超高壓容器的制造單位，必須持有勞動部頒發(fā)的制造許可證。制造單位必須按批準(zhǔn)的范圍(即允許或組焊一、二類或三類)制造或組焊。無制造許可證的單位，不得制造或組焊壓力容器。
容器制成后必須進(jìn)行壓力試驗(yàn)。壓力試驗(yàn)是指耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)包括液壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)。除設(shè)計圖樣要求用氣體代替液體進(jìn)行耐壓試驗(yàn)外，不得采用氣壓試驗(yàn)。進(jìn)行氣壓試驗(yàn)前，要全面復(fù)查有關(guān)技術(shù)文件，要有可靠的安全措施，并經(jīng)制造安裝單位技術(shù)負(fù)責(zé)人和安全部門檢查、批準(zhǔn)后方可進(jìn)行。
需要進(jìn)行氣密性試驗(yàn)的容器，要在液壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行。
液壓試驗(yàn)時，容器要充滿液體，排凈空氣，待容器壁溫度與液體溫度相同時，才能緩慢升壓到規(guī)定壓力，根據(jù)容器大小保持10～30min，然后將壓力降到設(shè)計壓力至少保持30min。氣壓試驗(yàn)時，首先緩慢升壓至規(guī)定試驗(yàn)壓力的10％，保持10min，然后對所有焊縫和連接部位進(jìn)行初次檢查。合格后繼續(xù)升壓到規(guī)定試驗(yàn)壓力的50％，其后按每級為規(guī)定試驗(yàn)壓力的10％的級差升壓到試驗(yàn)壓力，保持10～30min，然后再降到設(shè)計壓力至少保持30min，同時進(jìn)行檢查。要注意氣壓試驗(yàn)時所用氣體應(yīng)為干燥的空氣或氮?dú)�，氣體溫度不低于15℃。
壓力試驗(yàn)要嚴(yán)格按照試驗(yàn)的安全規(guī)定進(jìn)行，防止試驗(yàn)中發(fā)生事故。
液壓試驗(yàn)后檢查，符合下列情況為合格：
(1)無滲漏；
(2)無可見異常變形；
(3)試驗(yàn)過程中無異常響聲。
壓力容器出廠時，制造單位必須按照《容規(guī)》的規(guī)定向訂貸單位提供有關(guān)技術(shù)資料。
(三)壓力容器的安裝
壓力容器安裝質(zhì)量的好壞直接影響容器使用的安全。壓力容器的專業(yè)安裝單位必須經(jīng)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門審核批準(zhǔn)才可以從事承壓設(shè)備的安裝工作。安裝作業(yè)必須執(zhí)行國家有關(guān)安裝的規(guī)范。
安裝過程中應(yīng)對安裝質(zhì)量實(shí)行分段驗(yàn)收和總體驗(yàn)收。驗(yàn)收由使用單位和安裝單位共同進(jìn)行�？傮w驗(yàn)收時，應(yīng)有上級主管部門和勞動部門參加。壓力容器安裝竣工后，施工單位應(yīng)將竣工圖、安裝及復(fù)驗(yàn)記錄等技術(shù)資料及安裝質(zhì)量證明書等移交給使用單位。
(四)壓力容器的定期檢驗(yàn)
壓力容器的定期檢驗(yàn)是指在容器使用的過程中，每隔一定期限采用各種適當(dāng)而有效的方法，對容器的各個承壓部件和安全裝置進(jìn)行檢查和必要的試驗(yàn)。通過檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)容器存在的缺陷，采取措施，以防壓力容器在運(yùn)行中發(fā)生事故。
壓力容器實(shí)行定期檢驗(yàn)，是及時發(fā)現(xiàn)缺陷，消除隱患，保證容器安全運(yùn)行的必不可少的措施。定期檢驗(yàn)，有如下規(guī)定的方法：
(1)外部檢查。指專業(yè)人員在壓力容器運(yùn)行中定期的在線檢查，每年至少一次。
(2)內(nèi)外部檢驗(yàn)。指專業(yè)檢驗(yàn)人員在壓力容器停機(jī)時的檢驗(yàn)。其期限分為：
①安全狀況等級為1～3級的，每6年至少一次；
②安全狀況等級為3～4級的，每3年至少一次；
③安全狀況等級為3級的，可視缺陷嚴(yán)重程度，適當(dāng)延長或縮短檢驗(yàn)周期。
(3)耐壓試驗(yàn)。是指壓力容器停機(jī)檢驗(yàn)時，進(jìn)行的超過最高工作壓力的液壓或氣壓試驗(yàn)，其周期為每10年至少一次。
(五)壓力容器安全狀況等級的劃分
按《壓力容器使用登記管理規(guī)則》(勞鍋?zhàn)?/SPAN>[1989]2號)的規(guī)定，根據(jù)壓力容器的安全狀況，分為1級、2級、3級、4級、5級五個等級。每級的具體含義如下：
1、1級
壓力容器出廠技術(shù)資料齊全；設(shè)計、制造質(zhì)量符合有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求；在法規(guī)規(guī)定的定期檢查周期內(nèi)，在設(shè)計條件下能安全使用。
2、2級
(1)新壓力容器。出廠技術(shù)資料齊全；設(shè)計、制造質(zhì)量基本符合有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求，但存在某些不危及安全且難以糾正的缺陷，出廠時已取得設(shè)計單位、用戶和用戶所在地勞動部門鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)同意；在法規(guī)規(guī)定的定期檢驗(yàn)周期內(nèi)，在設(shè)計條件下能安全使用。
(2)在用壓力容器。出廠資料基本齊全；設(shè)計、制造質(zhì)量基本符合有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求；根據(jù)檢驗(yàn)報告，存在某些不危及安全可不修復(fù)的一般性缺陷；在法規(guī)規(guī)定的定期檢驗(yàn)周期內(nèi)，在規(guī)定的操作條件下能安全使用。
3、3級
出廠技術(shù)資料不夠齊全；主體材質(zhì)、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)基本符合有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求；對于制造時存在的某些不符合法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)的問題或缺陷，根據(jù)檢驗(yàn)報告，未發(fā)現(xiàn)由于使用而發(fā)展或擴(kuò)大；焊接質(zhì)量存在超標(biāo)的體積性缺陷，經(jīng)檢驗(yàn)不需要修復(fù)；在使用過程中造成的腐蝕、磨損、損傷、變形等缺陷，其檢驗(yàn)報告確定為能在規(guī)定的操作條件下，按法規(guī)規(guī)定的檢驗(yàn)周期安全使用；對經(jīng)安全評定的，其評定報告確定為能在規(guī)定的操作條件下，按法規(guī)規(guī)定的檢驗(yàn)周期安全使用。
4、4級
出廠技術(shù)資料不全；主體材質(zhì)不符合有關(guān)規(guī)定，或材質(zhì)不明，或雖屬選用正確，但已有老化傾向；強(qiáng)度經(jīng)校核尚能滿足使用要求，主體結(jié)構(gòu)有較嚴(yán)重的不符合有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的缺陷，根據(jù)檢驗(yàn)報告，未發(fā)現(xiàn)由于使用因素而發(fā)展或擴(kuò)大；焊接質(zhì)量存在線性缺陷；在使用過程中造成的腐蝕、磨損、損傷，變形等缺陷，其檢驗(yàn)報告確定為不能在規(guī)定的操作條件下，按法規(guī)規(guī)定的檢驗(yàn)周期安全使用；對經(jīng)安全評定的，其評定報告確定為不能在規(guī)定的操作條件下，按法規(guī)規(guī)定的檢驗(yàn)周期安全使用。必須采取有效措施，進(jìn)行妥善處理，改善安全狀況等級，否則只能在限定條件下使用。
5、5級
缺陷嚴(yán)重，難于或無法修復(fù)，無修復(fù)價值或修復(fù)后仍難以保證安全使用的壓力容器，應(yīng)予以判廢。
超高壓力容器的安全狀況等級分為三級，分別為繼續(xù)使用、監(jiān)控使用、判廢。
監(jiān)控使用的超高壓容器，應(yīng)根據(jù)技術(shù)狀況和使用條件確定監(jiān)控使用時間，一般不應(yīng)超過12個月，且只允許監(jiān)控使用一次。監(jiān)控使用必須保證監(jiān)控措施的落實(shí)。
來源：隆隆不銹鋼 |
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