第五章 压力容器安全

1、第第 五五 章章 压力容器安全压力容器安全 主要内容：主要内容： 压力容器概述压力容器概述 压力容器分类压力容器分类 压力容器缺陷评定压力容器缺陷评定 I.压力容器安全监测与监控压力容器安全监测与监控 压力容器压力容器 一、压力容器界定一、压力容器界定 二、压力容器主要技术参数二、压力容器主要技术参数 三、应用三、应用 第一节第一节 压力容器概述压力容器概述 压力容器界定压力容器界定 v压力容器是指内部或外部承受气体或液体压力，并压力容器是指内部或外部承受气体或液体压力，并 对安全性有较高要求的密闭容器。对安全性有较高要求的密闭容器。 广义上说，容器壁两边存在着一定压力差的所有密广义上说，容器

2、壁两边存在着一定压力差的所有密 闭容器均可称为压力容器；闭容器均可称为压力容器； 。 压力容器发生事故时，其危害的严重程度与容器的压力容器发生事故时，其危害的严重程度与容器的 工作介质工作介质、工作压力工作压力以及以及容积容积有关系。有关系。 v我国目前完全纳入我国目前完全纳入压力容器安全技术监察压力容器安全技术监察 规程规程适用范围的压力容器必须同时具备下适用范围的压力容器必须同时具备下 列三个条件：列三个条件： 压力容器的基本结构压力容器的基本结构 封头封头 圆筒体圆筒体 接管接管 排泄管排泄管 入入 孔孔 1 1、设计压力、设计压力 n设计压力是指设定的容器顶部的最高压力与相应的设计设计

3、压力是指设定的容器顶部的最高压力与相应的设计 温度一起作为载荷条件，其值不低于工作压力。温度一起作为载荷条件，其值不低于工作压力。 2 2、设计温度、设计温度 n指容器在正常操作条件下，在相应设计温度下，设定的指容器在正常操作条件下，在相应设计温度下，设定的 壳体的金属温度。壳体的金属温度。 3 3、公称直径、公称直径 n压力容器的公称直径是按容器零部件标准化系列而压力容器的公称直径是按容器零部件标准化系列而 选定的壳体直径，用符号选定的壳体直径，用符号DNDN及数字表示，单位为及数字表示，单位为mmmm。 主要技术参数主要技术参数 压力容器的应用压力容器的应用 在工业生产中，压力容器的主要作

4、用是储存、在工业生产中，压力容器的主要作用是储存、 运输有压力气体或液化气体，或者是为这些流体运输有压力气体或液化气体，或者是为这些流体 的传热、传质反应提供一个密闭的空间。的传热、传质反应提供一个密闭的空间。 v压缩气体作为动力源；压缩气体作为动力源； v压缩气体作为原料或辅助材料；压缩气体作为原料或辅助材料； v制冷装置制冷装置 v高温反应装置高温反应装置 v化工反应设备化工反应设备 a)石油化学工业高分子反应等石油化学工业高分子反应等 第二节第二节 压力容器的分类压力容器的分类 一、分类一、分类 二、代号标记法二、代号标记法 固定式容器固定式容器 移动式容器移动式容器 按用途分按用途分

5、按压力分按压力分 反应容器：如聚合釜、氨合成塔反应容器：如聚合釜、氨合成塔 盛装容器盛装容器 换热容器：如冷却器、蒸发器换热容器：如冷却器、蒸发器 分离容器：如分馏塔、吸收塔分离容器：如分馏塔、吸收塔 低压容器低压容器 O.1MPap1.57MPa 中压容器中压容器 1.57MPap9.807MPa 高压容器高压容器 9.807MPa p98.07MPa 超高压容器超高压容器 p98.07MPa 气瓶和槽车气瓶和槽车 压力容器分类压力容器分类 一、按使用特点和安全管理方面考虑一、按使用特点和安全管理方面考虑 二、管理与安全监察权限划分二、管理与安全监察权限划分 1、三类压力容器、三类压力容器

6、一类容器一类容器 非易燃或无毒介质的低压容器；非易燃或无毒介质的低压容器； 易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。 二类容器二类容器 中压容器；中压容器； 剧毒介质的低压容器；剧毒介质的低压容器； 易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器；易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器； a)内径小于内径小于1m的低压废热锅炉。的低压废热锅炉。 三类容器三类容器 高压、超高压容器；高压、超高压容器； 剧毒介质且压力与容积的乘积等于或大于剧毒介质且压力与容积的乘积等于或大于 196.1L196.1LMPaMPa的低压容器或剧毒介质的中压容器；的低压容器或剧毒介质的

7、中压容器； 易燃或有毒介质且压力与容积的乘积等于或大易燃或有毒介质且压力与容积的乘积等于或大 于于4 903.3L4 903.3LMPaMPa的中压反应容器，或压力与容的中压反应容器，或压力与容 积的乘积等于或大于积的乘积等于或大于4 903.3L4 903.3LMPaMPa的中压贮运的中压贮运 容器；容器； a)a)中压废热锅炉或内径大于中压废热锅炉或内径大于1m1m的低压废热锅炉。的低压废热锅炉。 2、剧毒、有毒、易燃介质、剧毒、有毒、易燃介质 n剧毒介质是指进入人体量小于剧毒介质是指进入人体量小于5050克即会引起肌体克即会引起肌体 严重损伤或致死的介质；严重损伤或致死的介质； n有毒介

8、质是指进入人体量大于或等于有毒介质是指进入人体量大于或等于5050克即会引克即会引 起人体正常功能损伤的介质；起人体正常功能损伤的介质； n易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于10%10%，或，或 爆炸上限与下限之差大于爆炸上限与下限之差大于20%20%的介质。的介质。 代号标记法代号标记法 压力容器注册编号的前三个代号分别是上述分类压力容器注册编号的前三个代号分别是上述分类 法的代号，如：法的代号，如： M S 分离容器分离容器 中压中压 第二类第二类 第一个代号表示类别：第一个代号表示类别： 一类压力容器；一类压力容器；二类压力容器；二类压力容器；三类压

9、力容器三类压力容器 第二个代号表示压力的等级：第二个代号表示压力的等级： I低压；低压；M中压；中压；H高压；高压；U超高压超高压 第三个代号表示用途：第三个代号表示用途： R 反应容器；反应容器；E 换热容器；换热容器； S 分离容器；分离容器；C 储存容器；储存容器； B 球形容器；球形容器； LA 液化气体汽车罐车；液化气体汽车罐车； LT 液化气体铁路罐车液化气体铁路罐车 第三节第三节 压力容器缺陷评定压力容器缺陷评定 一、压力容器主要缺陷一、压力容器主要缺陷 二、压力容器的失效形式二、压力容器的失效形式 三、无损探伤技术三、无损探伤技术 主要缺陷主要缺陷 焊接缺陷焊接缺陷 板材中缺陷

10、板材中缺陷 锻件中缺陷锻件中缺陷 外观缺陷：成形不良、表面气孔、烧穿、凹陷等外观缺陷：成形不良、表面气孔、烧穿、凹陷等 埋藏缺陷：气孔、夹渣、未熔合、未焊透等埋藏缺陷：气孔、夹渣、未熔合、未焊透等 非金属夹杂非金属夹杂 化学成分不合格化学成分不合格 裂纹裂纹 热处理缺陷热处理缺陷 非金属夹杂物非金属夹杂物 锻造裂纹锻造裂纹 夹沙夹沙 龟裂龟裂 合乎使用原则合乎使用原则 安全评定安全评定对于新制造的或已有的压力容器结构对于新制造的或已有的压力容器结构 的焊接接头，必须用无损检验方法对其内部质量进的焊接接头，必须用无损检验方法对其内部质量进 行精确的检查，而且根据已建立的缺陷验收标准，行精确的检查

11、，而且根据已建立的缺陷验收标准， 对已检出的缺陷进行评定，看其是否在允许范围内，对已检出的缺陷进行评定，看其是否在允许范围内， 从而判定压力容器的可靠性。这样的评定标准包括从而判定压力容器的可靠性。这样的评定标准包括 两类：一是质量控制验收标准；一是合乎使用的验两类：一是质量控制验收标准；一是合乎使用的验 收标准。收标准。 合乎使用原则合乎使用原则由无损检测发现的焊接缺陷，经由无损检测发现的焊接缺陷，经 规范中偏安全的断裂力学容限分析以后，如果确认规范中偏安全的断裂力学容限分析以后，如果确认 不致发生断裂破坏，且有足够的安全裕度，则这些不致发生断裂破坏，且有足够的安全裕度，则这些 缺陷被认为是

12、安全的、可接受的。缺陷被认为是安全的、可接受的。 无损探伤技术无损探伤技术 n无损探伤是在不损伤被检工件的情况下无损探伤是在不损伤被检工件的情况下, 利用材料利用材料 中缺陷所具有的物理特性来检测其内部或表面是否中缺陷所具有的物理特性来检测其内部或表面是否 存在缺陷的方法。常用的方法包括超声波探伤、射存在缺陷的方法。常用的方法包括超声波探伤、射 线探伤、磁粉探伤、渗透探伤、声发射检测等等。线探伤、磁粉探伤、渗透探伤、声发射检测等等。 n无损探伤方法也有其局限性，必然带来一定的不确无损探伤方法也有其局限性，必然带来一定的不确 定性，因此必须给予一定的安全裕度，以确保评定定性，因此必须给予一定的安

13、全裕度，以确保评定 的可靠性。的可靠性。 一、压力容器的事故危害一、压力容器的事故危害 二、压力容器运行期间的安全监测与监控二、压力容器运行期间的安全监测与监控 压力容器的事故危害压力容器的事故危害 n在压力容器事故中，危害最严重的是破裂爆炸。压在压力容器事故中，危害最严重的是破裂爆炸。压 力容器爆炸是一种极其迅速的物理的和化学的能量力容器爆炸是一种极其迅速的物理的和化学的能量 释放过程。释放过程。 n压力容器破裂时，带压气体突然外泄，气体瞬间膨压力容器破裂时，带压气体突然外泄，气体瞬间膨 胀，释放出大量的能量，这就是胀，释放出大量的能量，这就是物理爆炸物理爆炸。 n如果容器内充装的是可燃的液

14、化气体，在容器破裂如果容器内充装的是可燃的液化气体，在容器破裂 后，它立即蒸发并与周围的空气形成可爆性混合气后，它立即蒸发并与周围的空气形成可爆性混合气 体，遇到明火或容器碎片撞击设备产生的火花或高体，遇到明火或容器碎片撞击设备产生的火花或高 压气流所产生的静电作用，会立即发生压气流所产生的静电作用，会立即发生化学爆炸化学爆炸， 也即通常所说的也即通常所说的二次爆炸二次爆炸。 爆炸危害爆炸危害 1 1、压力容器爆炸能量造成的破坏作用、压力容器爆炸能量造成的破坏作用 爆炸冲击波极其破坏作用爆炸冲击波极其破坏作用 爆破碎片造成的破坏作用爆破碎片造成的破坏作用 2 2、毒性介质压力容器破裂所造成的危害、毒性介质压力容器破裂所造成的危害 3 3、压力容器事故造成的火灾危害、压力容器事故造成的火灾危害 物质物质氨氨氯氯二氧化硫二氧化硫硫化氢硫化氢二氧化氮二氧化氮氢氰酸氢氰酸 致死致死 浓度浓度/% 0.50.090.050.080.10.050.027 部分有毒气体吸入部分有毒气体吸入510510分钟致死浓度分钟致死浓度 （1 1）工艺条件方面）工艺条件方面 主要监测与监控操作条件，包括操作压力、操作温度、主要监测与监控操作条件，包括操作压力、操作温度、 液位等；工作介质的化学成分、物料比等。液位等；工作介质的化学成分、物