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文档简介
压力容器基本知识上海市松江区特种设备监督检验所余卫国压力容器基本知识1提纲压力容器定义压力的概念受监管的压力容器的界定压力容器的主要工艺参数压力容器的分类压力容器常用的材料应力对压力容器安全的影响提纲压力容器定义2一、压力容器的定义一般压力容器的定义所谓容器,是指生产或生活中,由曲面构成用于盛装物料的空间构件。从广义上讲,所有承受压力的密闭容器称为压力容器,又称为受压容器。一、压力容器的定义一般压力容器的定义3二、压力的概念1、压力均匀垂直作用在物体表面上的力称为压力。在国际单位中,压力的单位采用牛顿/米2,其定义为将1牛顿的力均匀垂直地作用在l平方米的面上所产生的压力,称为帕斯卡(Pa),简称帕。1Pa=1N/m2。由于“帕”这个单位太小,因而常用“兆帕”(MPa)作为压力的基本单位,即:1MPa=106Pa。过去工程上习惯用的压力单位是千克力/厘米2(kgf/cm2)。压力的工程单位与法定计量单位之间的换算关系为:
1MPa=10.2kgf/cm2lkgf/cm2=0.098MPa。其它压力的单位还有巴(bar)、磅力/英寸2(1bf/in2)、毫米汞柱(mmHg)、毫米水柱(mmH2O)等。2、压强均匀垂直作用在物体表面上的单位面积的压力称为压强。在工程技术与日常生活中,常把压强称为压力,并用符号“P”表示。P(压强)=F(压力)/S(受力面积)二、压力的概念1、压力在国际单位中,压力的单位采用牛顿/米24(1)标准大气压标准大气压又称为物理大气压,是地球引力对大气层作用的结果。1个标准大气压是在温度为0℃时1个标准大气压=760mmHg=1.0332kgf/cm23、大气压力工程大气压分为表压力和绝对压力。(2)工程大气压工程上为了计算方便,规定:1个工程大气压=1kgf/cm2=735.6mmHg以水柱高度计算压力,1kgf/cm2=10000mmH2O=10mH2O(1)标准大气压3、大气压力工程大气压分为表压力和绝对压力。56、负压力介质压力低于大气压力的部分,称为负压力或真空。简称负压。5、绝对压力容器内介质的实际压力称为绝对压力。绝对压力就是实际作用在容器壁上的压力。其值应该是压力表上指示的压力再加上容器周围的大气压力。由于大气压力近似等于0.1MPa,故:P绝≈P表+0.1MPa。4、表压力容器内压力的大小需用测量压力的仪表——压力表来测量。压力表上所指示的压力值是指容器内的压力与容器周围大气压力的差值,这个压力值称为表压力。表压力是一个相对值,表明容器内部的压力比容器周围的大气压力大多少。压力容器的设计压力、最高工作压力、最大允许工作压力及计算容器强度所用的压力都是指表压力。容器内的介质压力高于大气压力时,介质处于正压状态;介质压力低于大气压力时,介质处于负压状态。6、负压力5、绝对压力4、表压力容器内的介质压力高于大气压力6压力的来源容器外部产生或增大容器内部产生或增大(1)来自于容器内部由液化气体蒸发产生的压力(如液化气体储罐、液化气体钢瓶),此时压力容器中压力取决于储存温度下,液化气体的饱和蒸汽压。液化气体的类型不同、操作温度不同则其对应的饱和蒸汽压也不同。(2)来自于容器内部介质由于化学反应产生的压力,如果反应容器中存在二种或二种以上的单体化学物质,在一定的温度和压力条件下,进行化学反应,在反应过程中,反应物的体积和温度会发生急剧变化,同时引起容器内压力的变化(1)由压缩机或泵产生的压力,此时压力容器中的介质压力取决于压缩机或泵出口的压力。(2)由蒸汽锅炉或余热锅炉产生的压力,此时压力容器中的介质压力取决于蒸汽锅炉或余热锅炉产生的压力或减压后的蒸汽压力。压力的来源容器外部产生或增大容器内部产7三、受监管的压力容器的界定压力容器监察范围应该主要从发生事故的可能性和事故危害的严重性来考虑。一般来说,压力容器发生爆破事故时,其危害的严重程度与压力容器的工作介质、工作压力及容积等因素有关。工作压力越高,容积越大,储存能量越大,爆破释放能量越大,危害大。1.液体介质:压缩性极小,爆破膨胀功(即释放能量)小,危害小。2.气体介质:压缩性很大,爆破膨胀功(即释放能量)大,危害大。三、受监管的压力容器的界定压力容器监察范围应该主要从发生事故8《特种设备安全监察条例》的规定2003年6月国务院颁发了第373号令,发布了《特种设备安全监察条例》2009年1月24日国务院第549号令修订并颁布了《特种设备安全监察条例》(2009年5月1日施行)压力容器(属承压类特种设备):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:1.最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器;2.盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶3.氧舱等。
《特种设备安全监察条例》的规定2003年6月国务院颁发了第39《压力容器安全技术监察规程》的规定根据国家质量技术监督局1999年颁布,2000年1月1日开始实施的《压力容器安全技术监察规程》(以下简称《容规》)规定:只有同时具备下列三个条件的压力容器才属于其压力容器的监察范围:(1)最高工作压力大于等于0.1MPa(不包括液体静压力);(2)内直径大于等于150mm,且容积大于等于0.025M3;(3)盛装介质为气体,液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。超高压容器、各类气瓶、非金属材料制造的压力容器、船舶和铁路机车上附属的压力容器、核能压力容器、国防和军事装备上压力容器、真空下压力容器(不含夹套压力容器),各项锅炉安全技术监察规范适用直接火焰加热的设备因另有专门监察规程进行安全监察,不属《压力容器安全监察规程》的监察范围。正常运行最高工作压力小于0.1MPa的压力容器(包括在进料或出料过程中需要瞬时承受压力大于等于0.1MPa的压力容器。但不包括消毒、冷却等工艺过程中需短时承受压力大于等于0.1MPa的压力容器)、机器上非独立的承压部件(包括压缩机、发电机、泵、柴油机的汽缸或承压壳体)、无壳体的套管换热器、波纹板换热器、空冷式换热器、冷却排管不属于《压力容器安全技术监察规程》的监察范围。《容规》管辖以外《压力容器安全技术监察规程》的规定根据国家质量技术监督局1910《简单压力容器安全技术监察规程》的规定根据国家质量技术监督局2007年1月颁布,2007年7月1日开始实施的《简单压力容器安全技术监察规程》(TSGR0003-2007)规定:简单压力容器是指结构简单、危险性较小的压力容器。同时满足以下条件的为简单压力容器:(一)容器由筒体和平封头、凸形封头(不包括球冠形封头),或者由两个凸形封头组成;(二)筒体、封头、接管等主要受压元件的材料为碳素钢、奥氏体不锈钢;(三)设计压力小于或者等于1.6MPa;(四)容积小于或者等于1000L;(五)工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa•L,并且小于或者等于1000MPa•L;(六)介质为空气、氮气和医用蒸馏水蒸发而成的水蒸气;(七)设计温度大于或者等于-20℃,最高工作温度小于或者等于150℃;(八)非直接火焰的焊接容器。(一)军事装备、核设施、航空航天器、海上设施和船舶使用的压力容器;(二)机器上非独立的承压部件(如压缩机缸体等);(三)危险化学品包装物;(四)灭火器;(五)快开门式压力容器;(六)移动式压力容器。TSGR0003-2007管辖以外规定:《简单压力容器安全技术监察规程》的规定根据国家质量技术监督局11《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定根据国家质量技术监督局2009年8月颁布,2009年12月1日开始实施的《固定式压力容器安全技术监察规程》(TSGR0004-2009)规定:固定式压力容器是指安装在固定位置使用的压力容器适用范围同时具备下列条件的压力容器:(一)最高工作压力大于或者者等于0.1MPa;(二)设计压力与容积的乘积大于或者者等于2.5MPa·L(注1-3);(三)盛装介质为气体、液化气体以及最高工作温度高于或者者等于其标准沸点的液体。对于为了某一特定用途、仅在装置或者者场区内部搬动、使用的压力容器,以及移动式空气压缩机的储气罐按照固定式压力容器进行监督管理。工作压力是指压力容器在正常工作情况下,其顶部可能达到的最高压力(表压力)。
容积,是指压力容器的几何容积,即由设计图样标注的尺寸计算(不考虑制造公差)并且圆整。一般应当扣除永久连接在容器内部的内件的体积。容器内主要介质为最高工作温度低于其标准沸点的液体时,如果气相空间与工作压力的乘积大于等于2.5MPa·L时,也属于本规程的适用范围。不适用范围超高压容器应当符合《超高压压力容器安全技术监察规程》的规定;非金属压力容器应当符合《非金属压力容器安全技术监察规程》的规定;简单压力容器应当符合《简单压力容器安全技术监察规程》的规定。
(1)移动式压力容器、气瓶、氧舱;(2)锅炉安全技术监察规程适用范围内的余热锅炉;(3)正常运行工作压力小于0.1MPa的容器(包括在进料或者出料过程中需要瞬时承受压力大于或者者等于0.1MPa的容器):(4)旋转或者往复运动的机械设备中自成整体或者作为部件的受压器室(如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等);(5)可拆卸式垫片式板式热交换器(包括半焊式热交换器)、空冷式热交换器、冷却排管。
《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定根据国家质量技术监督12四、压力容器的主要工艺参数1、压力2、温度3、介质工作压力最高允许工作压力设计压力计算压力毒性程度
易燃易爆工作温度设计温度临界温度四、压力容器的主要工艺参数1、压力2、温度3、介质工13压力工作压力也称为操作压力,是指正常工艺操作情况下,容器顶部的最高压力(不包括液体静压力)。最高允许工作压力是根据容器的有效厚度计算得到的容器实际可承受压力。设计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设计载荷条件,其值不低于工作压力(即:是指相应的设计温度下用以确定容器计算壁厚及其元件尺寸的压力)。设计压力选取方法计算压力是指在相应设计温度下,用以确定元件厚度的压力,并且应当考虑液柱静压力等附加载荷。各种压力之间的关系压力工作压力也称为操作压力,是指正常工艺操作情况下,容器顶部14温度工作温度:容器在正常工作情况下介质温度。设计温度:是指压力容器在正常工作情况下,设定的元件金属温度(沿元件金属截面的温度平均值),设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。临界温度是指当某气体的温度降低到某一温度以下时,对其施加压力才能使其液化。也就是说临界温度是气体以液态状态出现的最高温度。各种气体的临界温度是不同的,在此温度以上,它只能处于气体状态,不能单有压缩气体的方法使其液化。气体的临界温度越高,就越容易液化;其温度比临界温度越低,液化所需的压力就越小。对于已经液化的物质,一旦温度升至临界温度时,就必然会由液态迅速转变为气态。温度工作温度:设计温度:临界温度是指当某气体的温度降低到某一15介质所谓介质是指容器所盛装的,或在容器中参与反应的物质。介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触,发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度,用介质毒性程度和爆炸危害程度表示。
介质所谓介质是指容器所盛装的,或在容器中参与反应的物质。16工业毒物凡对人体产生有害作用,引起机体功能性或器质性病变的物质称为毒物。在工业生产过程中产生的毒物称为工业毒物。在作业过程中工业毒物引起的中毒称为职业中毒。在实际生产过程中,生产性毒物一般以气体、蒸汽、雾、烟、粉尘的形式污染环境,从而对人体产生毒害。工业毒物有三个途径侵入人体,即通过呼吸道、皮肤和消化道进入人体。在生产作业过程中,其中最主要的进入途径是呼吸道,其次是皮肤,较少的是通过消化道。指在常温下呈气态的物质是由液体蒸发或固体升华而形成是指悬浮在空气中的液滴,多为蒸汽冷凝或液体喷散所形成是能较长时间漂浮于空气中的固体是指悬浮在空气中烟状固体微粒工业毒物凡对人体产生有害作用,引起机体功能性或器质性病变的物17工业毒物的分类工业毒物的分类方法主要有以下几种方法:(1)按毒物的化学结构分类,可以分为有机类和无机类。(2)按毒物的形态分类,可以分为气体类、(如硫化氢、二氧化硫等)、液体类(如苯类、硫酸等)、固体类(如矽尘等)、雾状类(如硫酸雾等)。(3)按毒物的致毒作用分类,可以分为刺激性(如氯气、氟化氢等)、窒息性(如氮气等)、麻醉性(如乙醚等)、致热源性(如氧化性)、腐蚀性(如硫酸二甲酯)、致敏性(如苯二胺)。(4)按介质的毒性程度分类,可以分为剧毒、高毒、中毒、低毒、微毒、基本无毒六种类型。工业毒物的分类工业毒物的分类方法主要有以下几种方法:18国家标准GB5044按介质的危害程度分类(级)
指
标分
级Ⅰ(极度危害)Ⅱ(高度危害)Ⅲ(中度危害)Ⅳ(轻度危害)急吸入LC50,mg/m3经皮LD50,mg/kg经口D50,mg/kg<200<100<25200-100-25-2000-500-500->20000>2500>5000性毒性急性中毒患病状况生产中易发生中毒,后果严重生产中可发生中毒,预后良好偶可发生中毒迄今未见急性中毒,但有急性影响慢性中毒患病状况患病率高(≥5%)患病率较高(<5%)或症状发生率高(≥20%)偶有中毒病例发生或症状发生率较高(≥10%)无慢性中毒而有慢性影响慢性中毒后果脱离接触后,继续进展不能治愈脱离接触后,可基本治愈脱离接触后,可恢复,不致严重后果脱离接触后,自行恢复,无不良后果致癌性人体致癌物可疑人体致癌物实验动物致癌物无致癌性最高容许浓度(mg/m3)<0.10.1-1.0->10国家标准GB5044按介质的危害程度分类(级)指标分19按毒物毒性程度分类
毒性分级大鼠LC5mg/kg大鼠吸入4小时死亡对人可能致死剂量,克1/5到2/3的浓度,ppm剧毒1或<1<100.06高毒1~5010~1004中毒50~500100~100030低毒500~50001000~10000250微毒5000~1500010000~1000001200基本无毒15000以上>100000≥1200按毒物毒性程度分类毒性分级大鼠LC5mg/kg大鼠吸入4小20毒性程度:综合考虑急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等因素。具体介质毒性危害程度按GB5044—1985《职业性接触毒物危害程度分级》、HG20660—2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》两个标准确定。两者不一致时,以危害(危险)程度高的为准。无规定时,按下述原则确定介质的毒性程度:(a)极度危害(Ⅰ)最高容许浓度<0.1mg/m3;(b)高度危害(Ⅱ)最高容许浓度0.1~<1mg/m3;(c)中度危害(Ⅲ)最高容许浓度1~<10mg/m3;(d)轻度危害(Ⅳ)最高容许浓度>10mg/m3;最高允许浓度系指操作人员的工作地点空气中,有害物质的上限允许值。工作地点系指操作人员为观察和管理生产过程而经常或停留的地点。有害物质浓度表示方法有两种:①重量浓度(mg/L或mg/m3)②体积浓度(V%或ppm)毒性程度:综合考虑急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等21易爆介质易爆介质:指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物,并且其爆炸下限小于10%,或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介质。易爆介质易爆介质:指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成22
介质易燃特性
燃烧是指一种放热常伴随发光的化学反应。是化学能转变为热能的过程。燃烧的发生必须同时具备三个必要条件:(1)可燃物。凡是能与空气中的氧或其它氧化剂发生燃烧反应的物质,均称为可燃物。如汽油、液化石油气、木材等。(2)助燃物。凡是能帮助和支持燃烧的物质,均称为助燃物。如氧、氯等。(3)着火源。凡是能引起可燃物质发生燃烧的热能源,均称为着火源。如明火、摩擦、撞击、高温发热、化学能、电火花、聚集的日光和射线等。在某些情况下,还要求可燃物和助燃物达到适当的比例,着火源必须具有一定的能量,否则,即使同时同时具备上述三个条件,燃烧也不能发生。介质易燃特性燃烧是指一种放热常伴随发光的化学反应。是化23爆炸极限可燃气体、可燃液体的蒸汽或可燃粉尘与空气混合达到一定浓度时,遇到火源就会发生爆炸,这个遇到火源能够发生爆炸的浓度范围,称为爆炸极限。爆炸极限通常用其在空气中的体积百分比(%)表示,可燃粉尘则以毫克/升表示。可燃气体或可燃液体的蒸汽在空气中刚刚达到可以使火焰蔓延的最低浓度,称为该介质的爆炸下限;达到可以使火焰蔓延的最高浓度,称为爆炸上限。爆炸上限和下限之间的范围称为爆炸范围。如果可燃气体在空气中的浓度低于爆炸下限,因含有过量空气,即使遇到火源也不会发生爆炸;同样,如果可燃气体在空气中的浓度高于爆炸上限,因空气不足,也不会发生爆炸。只有当空气增多到足以将可燃气体稀释为爆炸范围时,才能燃烧爆炸。爆炸极限可燃气体、可燃液体的蒸汽或可燃粉尘与空气混合达到一定24具体介质爆炸危险程度按GB5044—1985《职业性接触毒物危害程度分级》、HG20660—2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》两个标准确定。两者不一致时,以危害(危险)程度高的为准。具体介质爆炸危险程度按GB5044—1985《职业性接触25防止介质燃烧爆炸的措施
(1)火源控制:存在着火源是引起压力容器着火爆炸的直接原因。(a)明火控制。(b)摩擦与撞击火花控制。(c)高温表面火源控制。(d)电器火花控制。(2)防止介质泄漏(a)加强压力容器周围环境的通风。(b)对易燃易爆介质的压力容器,要按照压力容器的管理规定,投用前应严格进行气密性试验,按规定进行定期检验,并制定应急救援措施。(c)易燃易爆介质的压力容器,在安装检修方便的前提下,应尽量减少法兰连接。防止介质燃烧爆炸的措施(1)火源控制:26五、压力容器的分类按设计压力分类(或按压力等级分类)(1)低压容器:0.1MPa≦P<1.6MPa(2)中压容器:1.6MPa≦P<10MPa(3)高压容器:10MPa≦P<100MPa(4)超高压容器:P≧100MPa这种分类方法是出于安全管理的角度划分的,实际上还将压力低于0.1MPa容器称为常压容器(P<0.1MPa)。常压容器不属于我国《条例》的监察范围。按容器的设计温度进行分类,可分为:低温容器:设计温度≦-20℃常温容器:设计温度大于-20℃~200℃中温容器:设计温度大于200℃~450℃高温容器:设计温度大于450℃五、压力容器的分类按设计压力分类(或按压力等级分类)这种分类27根据压力容器内外表面受压方式分类,可分为:内压容器、外压容器真空容器因其内部压力小于一个绝对大气压,故属于外压容器。带夹套的容器,不管夹套部分内的压力是否大于还是小于筒体内的压力,从设计角度考虑,筒体除要满足强度条件外,还要满足夹套内外压作用下的稳定性条件。因此带夹套的容器作为外压容器和内压容器的双重方式。按压力容器的壁厚分类,可分为:薄壁容器、厚壁容器按压力容器的制造方式分类,可分为:焊接容器锻造容器铸造容器多层包扎容器热套式容器绕带式容器薄壁容器和厚壁容器的区分一般以容器的外径与内径之比K=Do/Di的比值进行区分,其区分的界限一般为:薄壁容器:K≦1.2厚壁容器:K>1.2根据压力容器内外表面受压方式分类,可分为:真空容器因其内部压28按压力容器使用的位置分类,可分为:固定式压力容器移动式压力容器固定式压力容器是指固定安装在使用地点不能移动使用的压力容器。其特点是有固定的使用和安装地点,工艺操作条件和操作人员比较固定。移动式压力容器是指无固定的安装和使用地点,可以移动使用的压力容器(包括各类气瓶、罐车等),其流动范围大,环境变化大,往往没有固定操作人员,管理比较复杂,容易发生碰撞和火灾危险等事故,事故的危害性也较严重。压力容器按其在生产过程中的作用和原理分为:(1)反应容器(容器代号R):主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器。(2)换热容器(容器代号E):主要是用于完成介质的热量交换的压力容器。(3)分离容器(容器代号S):主要是用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等的压力容器。(4)储存容器(容器代号为C,其中球罐代号为B):主要是用于盛装生产或生活中使用的原料气体、液体、液化气体等的压力容器。包括反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉等。如热交换器、蒸发器、硫化锅、废热锅炉、蒸压釜等。如分离器、过滤器、洗涤器、吸收塔、干燥塔等。如各种型式的储罐、罐车等。按压力容器使用的位置分类,可分为:固定式压力容器是指固定安装29按压力容器的制造材料分类,可分为:钢制容器铸铁容器有色金属容器(如铝制容器、钛制容器、铜制容器等)非金属容器(如玻璃钢容器、搪瓷容器、石磨容器、工程塑料容器等)按压力容器安装的方式分类立式容器卧式容器按容器的形状分类球形容器圆筒形容器箱形容器按压力容器的制造材料分类,可分为:按压力容器安装的方式分类按30按安全监察管理分类根据压力容器在生产过程中的重要性,《容规》按压力容器工作的介质、压力大小、介质危害程度、容器的容积、发生事故的可能性和事故的严重性进行分类。将其监察范围内的压力容器分为三类;一类容器二类容器三类容器其中三类容器为最重要的压力容器。
按安全监察管理分类31三类容器,属于下列情况之一者:高压容器;中压容器(仅限毒性程度为极度或高度危害介质);中压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度剧毒介质,且容器的设计压力与容器的容积的乘积pV大于等于10MPa·M3);中压反应容器(仅限易燃或毒性程度为中度剧毒介质,且容器的设计压力与容器的容积的乘积pV大于等于0.5MPa·M3);低压容器(仅限毒性程度为极度或高度危害介质,且容器的设计压力与容器的容积的乘积pV大于等于0.2MPa·M3);高压、中压管壳式余热锅炉;中压搪玻璃压力容器;使用强度级别特别高材料制造的压力容器(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa的材料);移动式压力容器,包括铁路罐车(介质为液化气体、低温液体)、罐式汽车[液化气体运输(半挂)车、低温液体运输(半挂)车、永久气体运输(半挂)车]和介质为液化气体、低温液体的罐式集装箱等;容积大于等于50M3的球形储罐;容积大于等于5M3的低温液体储存容器;三类容器,属于下列情况之一者:32
二类容器,属于下列情况之一者:中压容器;毒性程度为极度或高度危害介质的低压容器;易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压储存容器和反应容器;低管壳式余热锅炉;低压搪玻璃压力容器;一类容器,属于下列情况之一者:除去第三类、第二类中的低压容器以外的所有低压容器二类容器,属于下列情况之一者:一类容器,属于下列情况之一者33《固定式压力容器安全技术监察规程》
对压力容器类别划分1介质分组压力容器的介质分为以下两组,包括气体、液化气体以及最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体:(1)第一组介质,毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质,易爆介质,液化气体。(2)第二组介质,除第一组以外的介质。2压力容器类别划分方法1)基本划分压力容器类别的划分应当根据介质特性,按照以下要求选择类别划分图,再根据设计压力p(单位MPa)和容积V(单位L),标出坐标点,确定压力容器类别:(1)第一组介质,压力容器类别的划分见图A-1;(2)第二组介质,压力容器类别的划分见图A-2。《固定式压力容器安全技术监察规程》
对压力容器类别划分134图A-1压力容器类别划分图—第一组介质图A-1压力容器类别划分图—第一组介质35图A-2压力容器类别划分图—第二组介质图A-2压力容器类别划分图—第二组介质362)多腔压力容器分类多腔压力容器(如换热器的管程和壳程、夹套容器等)按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按该类别进行使用管理。但应当按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划定时,设计压力取本压力腔的设计压力,容积取本压力腔的几何容积。3)同腔多种介质容器分类一个压力腔内有多种介质时,按组别高的介质分类。4)介质含量极小容器分类当某一危害性物质在介质中含量极小时,应当按其危害程度及其含量综合考虑,由压力容器设计单位决定介质组别。2)多腔压力容器分类375)特殊情况分类(1)坐标点位于图A-1或者图A-2的分类线上时,按较高的类别划分其类别。(2)对于GB5044和HG20660两个标准中没有明确规定的介质,应当按化学性质、危害程度及其含量综合考虑,由压力容器设计单位决定介质组别。(3)本规程1.4条范围内的压力容器统一划分为第Ⅰ类压力容器。A.本规程适用范围内,容积大于或者者等于25L的下列压力容器(1)《简单压力容器安全技术监察规程》不适用的移动式空气压缩机的储气罐;(2)深冷装置中非独立的压力容器、直燃型吸收式制冷装置中的压力容器、铝制板翅式热交换器、空分装置中冷箱内的压力容器;(3)无壳体的套管热交换器、螺旋板换热器、钎焊板式热交换器;(4)水力自动补气气压给水(无塔上水)装置中的气压罐,消防装置中的气体或者者气压给水(泡沫)压力罐;水上有气,气压水(5)水处理设备中的离子交换或者者过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱;
(6)电力行业专用的全封闭式组合电器(电容压力容器);
(7)橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具;(8)机器设备上附属的蓄能器。B.容积大于1L并且小于25L,或者者内直径(对非圆形截面,指截面内边界的最大几何尺寸,例如矩形为对角线,椭圆为长轴)小于150mm的压力容器。C.容积小于或者者等于1L的压力容器。5)特殊情况分类A.本规程适用范围内,容积大于或者者等于38六、压力容器常用的材料压力容器用钢的要求:为保证压力容器用钢材能适应压力容器的温度、压力、介质等操作条件,应综合考虑钢材的下列性能力学性能强度工艺性能耐腐蚀性同时为经济发展和节能减排等要求,还应考虑材料的经济性。延性韧性成形性焊接性热处理性能腐蚀速率六、压力容器常用的材料压力容器用钢的要求:力学性能强度工艺性39强度单位面积上所承受的内力
内力固有内力由于物体是由无数质点所组成的,因此,在未受外力作用时,内部各质点间就已存在着相互作用的力,它使各质点处于相对平衡状态,从而物体才能保持一定的形状。附加内力当物体收到外力作用时,其内部各质点的相对位置就发生了变化,他们的相互作用力也就会发生改变,这种内力的改变量称为附加内力。附加内力阻止物体继续变形并力图恢复其原来的形状。是同一物体内部之间的相互作用力应力在GB/T10623-2008《金属材料力学性能试验术语》中的表述:“试样上通过某点给定平面上作用的力或在该点的强度。”强度单位面积上所承受的内力内力固有内力由于物体是由无数质点40压力容器基础知识-课件41压力容器基础知识-课件42强度强度常温高温抗拉强度屈服强度蠕变强度持久强度极限金属材料抵抗永久变形和断裂的能力与最大力相对应的力。最大力是指:(材料呈现连续屈服特性)试样在试验中承受的最大的力值;(材料不呈现连续屈服特性)试样在应变硬化开始后中承受的最大力。当金属材料呈现屈服现象时,在试验期间发生塑性变形而力不增加时的应力。蠕变:在规定的温度及恒定力作用下,材料塑性变形随时间而增加的现象。蠕变试验中在规定的恒定温度和时间内,引起规定应变的应力在规定温度下,试样达到规定时间而不断裂的最大应力。强度强度常温高温抗拉强度屈服强度蠕变强度持久强度极限金属43延性延性指材料在断裂前塑性变形的能力。断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。伸长率断面收缩率原始标距LO(或参考长度Lr)的伸长与原始标距(或参考长度Lr)之比的百分率断裂后试样横截面积的最大缩减量(SO-SU)与原始横截面积(SO)之比的百分率用以计算伸长的基础长度延性延性指材料在断裂前塑性变形的能力。断裂前材料发生不可逆永44韧性韧性金属在断裂前吸收变形能量的能力。金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而减少。韧性韧性金属在断裂前吸收变形能量的能力。45工艺性能成形性材料冲压成形到所需要的形状而没有断裂、局部减薄或起邹出现的能力。焊接性材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件,并满足预定服役要求的能力(即:能否得到质量优良的焊接接头的性质)。焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的影响。含碳量:当碳钢内的含碳量小于0.3%;普通低合金钢含碳量小于0.25%时,钢材具有良好的焊接性
碳当量:把钢中合金元素(包括碳)的含量按其作用换算成碳的相当含量。可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。碳当量法用于对碳钢和低合金钢淬硬及冷裂倾向的估算。常用碳当量的计算公式:式中元素符号表示它们在钢中所占的百分含量,若含量为一范围时,取上限。当CE<0.4%时,钢材的淬硬倾向不明显,焊接性好。工艺性能成形性材料冲压成形到所需要的形状而没有断裂、局部减薄46工艺性能热处理采用适当方式对金属材料或工件,进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。退火淬火回火调质固熔处理正火指金属材料加热到适当的温度,保持一定的时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有:再结晶退火,去应力退火,球化退火,完全退火等。退火的目的:主要是降低金属材料的硬度,提高塑性,以利切削加工或压力加工,减少残余应力,提高组织和成分的均匀化。指将钢件奥氏体化(加热到Ac3或Ac1(钢的下临界点温度)以上某一温度,保持一定的时间)以适当方式冷却,获得马氏体(或)贝氏体组织的热处理工艺。常见的工艺有水冷淬火,空冷淬火,油冷淬火等。目的:使钢件获得所需的马氏体组织,提高工件的硬度,强度和耐磨性。指将钢材或钢件加热到或Ac3或Acm(钢的上临界点温度)以上30~50℃,保持适当时间后,在静止的空气中冷却的热处理的工艺。目的:主要是提高低碳钢的力学性能,改善切削加工性,细化晶粒,消除组织缺陷。指钢件经淬硬后,再加热到AC1以下的某一温度,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺。常见的工艺有:低温回火,中温回火,高温回火和多次回火等。目的:主要是消除钢件在淬火时所产生的应力,使钢件具有高的硬度和耐磨性外,并具有所需要的塑性和韧性等。指将钢材或钢件进行淬火及高温回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。
指将合金加热到适当温度并保温(高温单相区恒温保持),使过剩相充分溶解,然后快速冷却以获到过饱和固溶体的热处理工艺。目的:主要是改善钢和合金的塑性和韧性。工艺性能热处理采用适当方式对金属材料或工件,进行加热、保温和47耐腐蚀性耐腐蚀性腐蚀金属与环境间的物理-化学相互作用,其结果使金属的性能发生变化,并常可导致金属、环境或由它们作为组成部分的技术体系的功能受到损伤。该相互作用通常为电化学性质。金属材料抵抗各种介质(大气、酸、碱、盐等)侵蚀的能力称为耐腐蚀性。化工、热力设备中许多部件是在腐蚀条件下长期工作的,所以选材时必须考虑钢材的耐腐蚀性。材料的耐腐蚀性(程度)用腐蚀速率来表示。金属材料的腐蚀速率大多用单位时间内单位面积的金属质量损失表示,它是通过试验测得的。对于压力容器,也可以用单位时间内的腐蚀深度来表示。金属的耐腐蚀性一般采用三级标准:腐蚀速度小于0.1mm/年,为耐腐蚀性良好;腐蚀速度为0.1~1mm/年,为耐腐蚀性一般(可用材料);大于1mm/年,为耐腐蚀性差。耐腐蚀性耐腐蚀性腐蚀金属与环境间的物理-化学相互作用,其结果48常用钢材碳(素)钢指只含碳、铁两种基本元素(含碳量0.02%~2.11%)和少量的残留元素(如硅、锰、硫、磷等)的铁碳合金,一般没有添加元素。含碳量低于0.02%称工业纯铁;含碳量高于2.11%称铸铁。低碳钢中碳钢高碳钢含碳量>0.6%含碳量为0.25~0.6%含碳量≤0.25%合金钢为了改善钢材的性能,在碳素钢的基础上加入某些金属元素炼制成的钢称为合金钢。低合金钢中合金钢高合金钢合金元素总含量>10%合金元素总含量0.5~10%合金元素总含量≤5%常用钢材碳(素)钢指只含碳、铁两种基本元素(含碳量0.02%49常用钢材耐热钢在高温条件下,具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能。指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢,又称不锈耐酸钢。实际应用中,常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢,而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异,前者不一定耐化学介质腐蚀,而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。适于在-20℃以下应用的合金钢能在-196℃以下使用的,称为深冷钢或超低温钢。低温钢主要应具有如下的性能:①韧性-脆性转变温度低于使用温度;②满足设计要求的强度;③在使用温度下组织结构稳定;④良好的焊接性和加工成型性;⑤某些特殊用途还要求极低的磁导率、冷收缩率等。低温钢不锈钢常用钢材耐热钢在高温条件下,具有抗氧化性和足够的高温强度以及50七、应力对压力容器安全的影响载荷压力重力风力温度地震拉伸应力(或称薄膜应力)弯曲应力迎风面:拉伸应力背风面:压缩应力温差应力相应应力失效方式过量的弹性变形过量的塑性变形应力腐蚀疲劳破坏塑性垮塌蠕变变形脆性断裂复合型破坏七、应力对压力容器安全的影响载荷压力重力风力温度地51谢谢各位
祝大家取得好的成绩顺利通过本次培训考试谢谢各位
52演讲完毕,谢谢观看!演讲完毕,谢谢观看!53压力容器基本知识上海市松江区特种设备监督检验所余卫国压力容器基本知识54提纲压力容器定义压力的概念受监管的压力容器的界定压力容器的主要工艺参数压力容器的分类压力容器常用的材料应力对压力容器安全的影响提纲压力容器定义55一、压力容器的定义一般压力容器的定义所谓容器,是指生产或生活中,由曲面构成用于盛装物料的空间构件。从广义上讲,所有承受压力的密闭容器称为压力容器,又称为受压容器。一、压力容器的定义一般压力容器的定义56二、压力的概念1、压力均匀垂直作用在物体表面上的力称为压力。在国际单位中,压力的单位采用牛顿/米2,其定义为将1牛顿的力均匀垂直地作用在l平方米的面上所产生的压力,称为帕斯卡(Pa),简称帕。1Pa=1N/m2。由于“帕”这个单位太小,因而常用“兆帕”(MPa)作为压力的基本单位,即:1MPa=106Pa。过去工程上习惯用的压力单位是千克力/厘米2(kgf/cm2)。压力的工程单位与法定计量单位之间的换算关系为:
1MPa=10.2kgf/cm2lkgf/cm2=0.098MPa。其它压力的单位还有巴(bar)、磅力/英寸2(1bf/in2)、毫米汞柱(mmHg)、毫米水柱(mmH2O)等。2、压强均匀垂直作用在物体表面上的单位面积的压力称为压强。在工程技术与日常生活中,常把压强称为压力,并用符号“P”表示。P(压强)=F(压力)/S(受力面积)二、压力的概念1、压力在国际单位中,压力的单位采用牛顿/米257(1)标准大气压标准大气压又称为物理大气压,是地球引力对大气层作用的结果。1个标准大气压是在温度为0℃时1个标准大气压=760mmHg=1.0332kgf/cm23、大气压力工程大气压分为表压力和绝对压力。(2)工程大气压工程上为了计算方便,规定:1个工程大气压=1kgf/cm2=735.6mmHg以水柱高度计算压力,1kgf/cm2=10000mmH2O=10mH2O(1)标准大气压3、大气压力工程大气压分为表压力和绝对压力。586、负压力介质压力低于大气压力的部分,称为负压力或真空。简称负压。5、绝对压力容器内介质的实际压力称为绝对压力。绝对压力就是实际作用在容器壁上的压力。其值应该是压力表上指示的压力再加上容器周围的大气压力。由于大气压力近似等于0.1MPa,故:P绝≈P表+0.1MPa。4、表压力容器内压力的大小需用测量压力的仪表——压力表来测量。压力表上所指示的压力值是指容器内的压力与容器周围大气压力的差值,这个压力值称为表压力。表压力是一个相对值,表明容器内部的压力比容器周围的大气压力大多少。压力容器的设计压力、最高工作压力、最大允许工作压力及计算容器强度所用的压力都是指表压力。容器内的介质压力高于大气压力时,介质处于正压状态;介质压力低于大气压力时,介质处于负压状态。6、负压力5、绝对压力4、表压力容器内的介质压力高于大气压力59压力的来源容器外部产生或增大容器内部产生或增大(1)来自于容器内部由液化气体蒸发产生的压力(如液化气体储罐、液化气体钢瓶),此时压力容器中压力取决于储存温度下,液化气体的饱和蒸汽压。液化气体的类型不同、操作温度不同则其对应的饱和蒸汽压也不同。(2)来自于容器内部介质由于化学反应产生的压力,如果反应容器中存在二种或二种以上的单体化学物质,在一定的温度和压力条件下,进行化学反应,在反应过程中,反应物的体积和温度会发生急剧变化,同时引起容器内压力的变化(1)由压缩机或泵产生的压力,此时压力容器中的介质压力取决于压缩机或泵出口的压力。(2)由蒸汽锅炉或余热锅炉产生的压力,此时压力容器中的介质压力取决于蒸汽锅炉或余热锅炉产生的压力或减压后的蒸汽压力。压力的来源容器外部产生或增大容器内部产60三、受监管的压力容器的界定压力容器监察范围应该主要从发生事故的可能性和事故危害的严重性来考虑。一般来说,压力容器发生爆破事故时,其危害的严重程度与压力容器的工作介质、工作压力及容积等因素有关。工作压力越高,容积越大,储存能量越大,爆破释放能量越大,危害大。1.液体介质:压缩性极小,爆破膨胀功(即释放能量)小,危害小。2.气体介质:压缩性很大,爆破膨胀功(即释放能量)大,危害大。三、受监管的压力容器的界定压力容器监察范围应该主要从发生事故61《特种设备安全监察条例》的规定2003年6月国务院颁发了第373号令,发布了《特种设备安全监察条例》2009年1月24日国务院第549号令修订并颁布了《特种设备安全监察条例》(2009年5月1日施行)压力容器(属承压类特种设备):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:1.最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器;2.盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶3.氧舱等。
《特种设备安全监察条例》的规定2003年6月国务院颁发了第362《压力容器安全技术监察规程》的规定根据国家质量技术监督局1999年颁布,2000年1月1日开始实施的《压力容器安全技术监察规程》(以下简称《容规》)规定:只有同时具备下列三个条件的压力容器才属于其压力容器的监察范围:(1)最高工作压力大于等于0.1MPa(不包括液体静压力);(2)内直径大于等于150mm,且容积大于等于0.025M3;(3)盛装介质为气体,液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。超高压容器、各类气瓶、非金属材料制造的压力容器、船舶和铁路机车上附属的压力容器、核能压力容器、国防和军事装备上压力容器、真空下压力容器(不含夹套压力容器),各项锅炉安全技术监察规范适用直接火焰加热的设备因另有专门监察规程进行安全监察,不属《压力容器安全监察规程》的监察范围。正常运行最高工作压力小于0.1MPa的压力容器(包括在进料或出料过程中需要瞬时承受压力大于等于0.1MPa的压力容器。但不包括消毒、冷却等工艺过程中需短时承受压力大于等于0.1MPa的压力容器)、机器上非独立的承压部件(包括压缩机、发电机、泵、柴油机的汽缸或承压壳体)、无壳体的套管换热器、波纹板换热器、空冷式换热器、冷却排管不属于《压力容器安全技术监察规程》的监察范围。《容规》管辖以外《压力容器安全技术监察规程》的规定根据国家质量技术监督局1963《简单压力容器安全技术监察规程》的规定根据国家质量技术监督局2007年1月颁布,2007年7月1日开始实施的《简单压力容器安全技术监察规程》(TSGR0003-2007)规定:简单压力容器是指结构简单、危险性较小的压力容器。同时满足以下条件的为简单压力容器:(一)容器由筒体和平封头、凸形封头(不包括球冠形封头),或者由两个凸形封头组成;(二)筒体、封头、接管等主要受压元件的材料为碳素钢、奥氏体不锈钢;(三)设计压力小于或者等于1.6MPa;(四)容积小于或者等于1000L;(五)工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa•L,并且小于或者等于1000MPa•L;(六)介质为空气、氮气和医用蒸馏水蒸发而成的水蒸气;(七)设计温度大于或者等于-20℃,最高工作温度小于或者等于150℃;(八)非直接火焰的焊接容器。(一)军事装备、核设施、航空航天器、海上设施和船舶使用的压力容器;(二)机器上非独立的承压部件(如压缩机缸体等);(三)危险化学品包装物;(四)灭火器;(五)快开门式压力容器;(六)移动式压力容器。TSGR0003-2007管辖以外规定:《简单压力容器安全技术监察规程》的规定根据国家质量技术监督局64《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定根据国家质量技术监督局2009年8月颁布,2009年12月1日开始实施的《固定式压力容器安全技术监察规程》(TSGR0004-2009)规定:固定式压力容器是指安装在固定位置使用的压力容器适用范围同时具备下列条件的压力容器:(一)最高工作压力大于或者者等于0.1MPa;(二)设计压力与容积的乘积大于或者者等于2.5MPa·L(注1-3);(三)盛装介质为气体、液化气体以及最高工作温度高于或者者等于其标准沸点的液体。对于为了某一特定用途、仅在装置或者者场区内部搬动、使用的压力容器,以及移动式空气压缩机的储气罐按照固定式压力容器进行监督管理。工作压力是指压力容器在正常工作情况下,其顶部可能达到的最高压力(表压力)。
容积,是指压力容器的几何容积,即由设计图样标注的尺寸计算(不考虑制造公差)并且圆整。一般应当扣除永久连接在容器内部的内件的体积。容器内主要介质为最高工作温度低于其标准沸点的液体时,如果气相空间与工作压力的乘积大于等于2.5MPa·L时,也属于本规程的适用范围。不适用范围超高压容器应当符合《超高压压力容器安全技术监察规程》的规定;非金属压力容器应当符合《非金属压力容器安全技术监察规程》的规定;简单压力容器应当符合《简单压力容器安全技术监察规程》的规定。
(1)移动式压力容器、气瓶、氧舱;(2)锅炉安全技术监察规程适用范围内的余热锅炉;(3)正常运行工作压力小于0.1MPa的容器(包括在进料或者出料过程中需要瞬时承受压力大于或者者等于0.1MPa的容器):(4)旋转或者往复运动的机械设备中自成整体或者作为部件的受压器室(如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等);(5)可拆卸式垫片式板式热交换器(包括半焊式热交换器)、空冷式热交换器、冷却排管。
《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定根据国家质量技术监督65四、压力容器的主要工艺参数1、压力2、温度3、介质工作压力最高允许工作压力设计压力计算压力毒性程度
易燃易爆工作温度设计温度临界温度四、压力容器的主要工艺参数1、压力2、温度3、介质工66压力工作压力也称为操作压力,是指正常工艺操作情况下,容器顶部的最高压力(不包括液体静压力)。最高允许工作压力是根据容器的有效厚度计算得到的容器实际可承受压力。设计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设计载荷条件,其值不低于工作压力(即:是指相应的设计温度下用以确定容器计算壁厚及其元件尺寸的压力)。设计压力选取方法计算压力是指在相应设计温度下,用以确定元件厚度的压力,并且应当考虑液柱静压力等附加载荷。各种压力之间的关系压力工作压力也称为操作压力,是指正常工艺操作情况下,容器顶部67温度工作温度:容器在正常工作情况下介质温度。设计温度:是指压力容器在正常工作情况下,设定的元件金属温度(沿元件金属截面的温度平均值),设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。临界温度是指当某气体的温度降低到某一温度以下时,对其施加压力才能使其液化。也就是说临界温度是气体以液态状态出现的最高温度。各种气体的临界温度是不同的,在此温度以上,它只能处于气体状态,不能单有压缩气体的方法使其液化。气体的临界温度越高,就越容易液化;其温度比临界温度越低,液化所需的压力就越小。对于已经液化的物质,一旦温度升至临界温度时,就必然会由液态迅速转变为气态。温度工作温度:设计温度:临界温度是指当某气体的温度降低到某一68介质所谓介质是指容器所盛装的,或在容器中参与反应的物质。介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触,发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度,用介质毒性程度和爆炸危害程度表示。
介质所谓介质是指容器所盛装的,或在容器中参与反应的物质。69工业毒物凡对人体产生有害作用,引起机体功能性或器质性病变的物质称为毒物。在工业生产过程中产生的毒物称为工业毒物。在作业过程中工业毒物引起的中毒称为职业中毒。在实际生产过程中,生产性毒物一般以气体、蒸汽、雾、烟、粉尘的形式污染环境,从而对人体产生毒害。工业毒物有三个途径侵入人体,即通过呼吸道、皮肤和消化道进入人体。在生产作业过程中,其中最主要的进入途径是呼吸道,其次是皮肤,较少的是通过消化道。指在常温下呈气态的物质是由液体蒸发或固体升华而形成是指悬浮在空气中的液滴,多为蒸汽冷凝或液体喷散所形成是能较长时间漂浮于空气中的固体是指悬浮在空气中烟状固体微粒工业毒物凡对人体产生有害作用,引起机体功能性或器质性病变的物70工业毒物的分类工业毒物的分类方法主要有以下几种方法:(1)按毒物的化学结构分类,可以分为有机类和无机类。(2)按毒物的形态分类,可以分为气体类、(如硫化氢、二氧化硫等)、液体类(如苯类、硫酸等)、固体类(如矽尘等)、雾状类(如硫酸雾等)。(3)按毒物的致毒作用分类,可以分为刺激性(如氯气、氟化氢等)、窒息性(如氮气等)、麻醉性(如乙醚等)、致热源性(如氧化性)、腐蚀性(如硫酸二甲酯)、致敏性(如苯二胺)。(4)按介质的毒性程度分类,可以分为剧毒、高毒、中毒、低毒、微毒、基本无毒六种类型。工业毒物的分类工业毒物的分类方法主要有以下几种方法:71国家标准GB5044按介质的危害程度分类(级)
指
标分
级Ⅰ(极度危害)Ⅱ(高度危害)Ⅲ(中度危害)Ⅳ(轻度危害)急吸入LC50,mg/m3经皮LD50,mg/kg经口D50,mg/kg<200<100<25200-100-25-2000-500-500->20000>2500>5000性毒性急性中毒患病状况生产中易发生中毒,后果严重生产中可发生中毒,预后良好偶可发生中毒迄今未见急性中毒,但有急性影响慢性中毒患病状况患病率高(≥5%)患病率较高(<5%)或症状发生率高(≥20%)偶有中毒病例发生或症状发生率较高(≥10%)无慢性中毒而有慢性影响慢性中毒后果脱离接触后,继续进展不能治愈脱离接触后,可基本治愈脱离接触后,可恢复,不致严重后果脱离接触后,自行恢复,无不良后果致癌性人体致癌物可疑人体致癌物实验动物致癌物无致癌性最高容许浓度(mg/m3)<0.10.1-1.0->10国家标准GB5044按介质的危害程度分类(级)指标分72按毒物毒性程度分类
毒性分级大鼠LC5mg/kg大鼠吸入4小时死亡对人可能致死剂量,克1/5到2/3的浓度,ppm剧毒1或<1<100.06高毒1~5010~1004中毒50~500100~100030低毒500~50001000~10000250微毒5000~1500010000~1000001200基本无毒15000以上>100000≥1200按毒物毒性程度分类毒性分级大鼠LC5mg/kg大鼠吸入4小73毒性程度:综合考虑急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等因素。具体介质毒性危害程度按GB5044—1985《职业性接触毒物危害程度分级》、HG20660—2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》两个标准确定。两者不一致时,以危害(危险)程度高的为准。无规定时,按下述原则确定介质的毒性程度:(a)极度危害(Ⅰ)最高容许浓度<0.1mg/m3;(b)高度危害(Ⅱ)最高容许浓度0.1~<1mg/m3;(c)中度危害(Ⅲ)最高容许浓度1~<10mg/m3;(d)轻度危害(Ⅳ)最高容许浓度>10mg/m3;最高允许浓度系指操作人员的工作地点空气中,有害物质的上限允许值。工作地点系指操作人员为观察和管理生产过程而经常或停留的地点。有害物质浓度表示方法有两种:①重量浓度(mg/L或mg/m3)②体积浓度(V%或ppm)毒性程度:综合考虑急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等74易爆介质易爆介质:指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物,并且其爆炸下限小于10%,或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介质。易爆介质易爆介质:指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成75
介质易燃特性
燃烧是指一种放热常伴随发光的化学反应。是化学能转变为热能的过程。燃烧的发生必须同时具备三个必要条件:(1)可燃物。凡是能与空气中的氧或其它氧化剂发生燃烧反应的物质,均称为可燃物。如汽油、液化石油气、木材等。(2)助燃物。凡是能帮助和支持燃烧的物质,均称为助燃物。如氧、氯等。(3)着火源。凡是能引起可燃物质发生燃烧的热能源,均称为着火源。如明火、摩擦、撞击、高温发热、化学能、电火花、聚集的日光和射线等。在某些情况下,还要求可燃物和助燃物达到适当的比例,着火源必须具有一定的能量,否则,即使同时同时具备上述三个条件,燃烧也不能发生。介质易燃特性燃烧是指一种放热常伴随发光的化学反应。是化76爆炸极限可燃气体、可燃液体的蒸汽或可燃粉尘与空气混合达到一定浓度时,遇到火源就会发生爆炸,这个遇到火源能够发生爆炸的浓度范围,称为爆炸极限。爆炸极限通常用其在空气中的体积百分比(%)表示,可燃粉尘则以毫克/升表示。可燃气体或可燃液体的蒸汽在空气中刚刚达到可以使火焰蔓延的最低浓度,称为该介质的爆炸下限;达到可以使火焰蔓延的最高浓度,称为爆炸上限。爆炸上限和下限之间的范围称为爆炸范围。如果可燃气体在空气中的浓度低于爆炸下限,因含有过量空气,即使遇到火源也不会发生爆炸;同样,如果可燃气体在空气中的浓度高于爆炸上限,因空气不足,也不会发生爆炸。只有当空气增多到足以将可燃气体稀释为爆炸范围时,才能燃烧爆炸。爆炸极限可燃气体、可燃液体的蒸汽或可燃粉尘与空气混合达到一定77具体介质爆炸危险程度按GB5044—1985《职业性接触毒物危害程度分级》、HG20660—2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》两个标准确定。两者不一致时,以危害(危险)程度高的为准。具体介质爆炸危险程度按GB5044—1985《职业性接触78防止介质燃烧爆炸的措施
(1)火源控制:存在着火源是引起压力容器着火爆炸的直接原因。(a)明火控制。(b)摩擦与撞击火花控制。(c)高温表面火源控制。(d)电器火花控制。(2)防止介质泄漏(a)加强压力容器周围环境的通风。(b)对易燃易爆介质的压力容器,要按照压力容器的管理规定,投用前应严格进行气密性试验,按规定进行定期检验,并制定应急救援措施。(c)易燃易爆介质的压力容器,在安装检修方便的前提下,应尽量减少法兰连接。防止介质燃烧爆炸的措施(1)火源控制:79五、压力容器的分类按设计压力分类(或按压力等级分类)(1)低压容器:0.1MPa≦P<1.6MPa(2)中压容器:1.6MPa≦P<10MPa(3)高压容器:10MPa≦P<100MPa(4)超高压容器:P≧100MPa这种分类方法是出于安全管理的角度划分的,实际上还将压力低于0.1MPa容器称为常压容器(P<0.1MPa)。常压容器不属于我国《条例》的监察范围。按容器的设计温度进行分类,可分为:低温容器:设计温度≦-20℃常温容器:设计温度大于-20℃~200℃中温容器:设计温度大于200℃~450℃高温容器:设计温度大于450℃五、压力容器的分类按设计压力分类(或按压力等级分类)这种分类80根据压力容器内外表面受压方式分类,可分为:内压容器、外压容器真空容器因其内部压力小于一个绝对大气压,故属于外压容器。带夹套的容器,不管夹套部分内的压力是否大于还是小于筒体内的压力,从设计角度考虑,筒体除要满足强度条件外,还要满足夹套内外压作用下的稳定性条件。因此带夹套的容器作为外压容器和内压容器的双重方式。按压力容器的壁厚分类,可分为:薄壁容器、厚壁容器按压力容器的制造方式分类,可分为:焊接容器锻造容器铸造容器多层包扎容器热套式容器绕带式容器薄壁容器和厚壁容器的区分一般以容器的外径与内径之比K=Do/Di的比值进行区分,其区分的界限一般为:薄壁容器:K≦1.2厚壁容器:K>1.2根据压力容器内外表面受压方式分类,可分为:真空容器因其内部压81按压力容器使用的位置分类,可分为:固定式压力容器移动式压力容器固定式压力容器是指固定安装在使用地点不能移动使用的压力容器。其特点是有固定的使用和安装地点,工艺操作条件和操作人员比较固定。移动式压力容器是指无固定的安装和使用地点,可以移动使用的压力容器(包括各类气瓶、罐车等),其流动范围大,环境变化大,往往没有固定操作人员,管理比较复杂,容易发生碰撞和火灾危险等事故,事故的危害性也较严重。压力容器按其在生产过程中的作用和原理分为:(1)反应容器(容器代号R):主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器。(2)换热容器(容器代号E):主要是用于完成介质的热量交换的压力容器。(3)分离容器(容器代号S):主要是用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等的压力容器。(4)储存容器(容器代号为C,其中球罐代号为B):主要是用于盛装生产或生活中使用的原料气体、液体、液化气体等的压力容器。包括反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉等。如热交换器、蒸发器、硫化锅、废热锅炉、蒸压釜等。如分离器、过滤器、洗涤器、吸收塔、干燥塔等。如各种型式的储罐、罐车等。按压力容器使用的位置分类,可分为:固定式压力容器是指固定安装82按压力容器的制造材料分类,可分为:钢制容器铸铁容器有色金属容器(如铝制容器、钛制容器、铜制容器等)非金属容器(如玻璃钢容器、搪瓷容器、石磨容器、工程塑料容器等)按压力容器安装的方式分类立式容器卧式容器按容器的形状分类球形容器圆筒形容器箱形容器按压力容器的制造材料分类,可分为:按压力容器安装的方式分类按83按安全监察管理分类根据压力容器在生产过程中的重要性,《容规》按压力容器工作的介质、压力大小、介质危害程度、容器的容积、发生事故的可能性和事故的严重性进行分类。将其监察范围内的压力容器分为三类;一类容器二类容器三类容器其中三类容器为最重要的压力容器。
按安全监察管理分类84三类容器,属于下列情况之一者:高压容器;中压容器(仅限毒性程度为极度或高度危害介质);中压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度剧毒介质,且容器的设计压力与容器的容积的乘积pV大于等于10MPa·M3);中压反应容器(仅限易燃或毒性程度为中度剧毒介质,且容器的设计压力与容器的容积的乘积pV大于等于0.5MPa·M3);低压容器(仅限毒性程度为极度或高度危害介质,且容器的设计压力与容器的容积的乘积pV大于等于0.2MPa·M3);高压、中压管壳式余热锅炉;中压搪玻璃压力容器;使用强度级别特别高材料制造的压力容器(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa的材料);移动式压力容器,包括铁路罐车(介质为液化气体、低温液体)、罐式汽车[液化气体运输(半挂)车、低温液体运输(半挂)车、永久气体运输(半挂)车]和介质为液化气体、低温液体的罐式集装箱等;容积大于等于50M3的球形储罐;容积大于等于5M3的低温液体储存容器;三类容器,属于下列情况之一者:85
二类容器,属于下列情况之一者:中压容器;毒性程度为极度或高度危害介质的低压容器;易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压储存容器和反应容器;低管壳式余热锅炉;低压搪玻璃压力容器;一类容器,属于下列情况之一者:除去第三类、第二类中的低压容器以外的所有低压容器二类容器,属于下列情况之一者:一类容器,属于下列情况之一者86《固定式压力容器安全技术监察规程》
对压力容器类别划分1介质分组压力容器的介质分为以下两组,包括气体、液化气体以及最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体:(1)第一组介质,毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质,易爆介质,液化气体。(2)第二组介质,除第一组以外的介质。2压力容器类别划分方法1)基本划分压力容器类别的划分应当根据介质特性,按照以下要求选择类别划分图,再根据设计压力p(单位MPa)和容积V(单位L),标出坐标点,确定压力容器类别:(1)第一组介质,压力容器类别的划分见图A-1;(2)第二组介质,压力容器类别的划分见图A-2。《固定式压力容器安全技术监察规程》
对压力容器类别划分187图A-1压力容器类别划分图—第一组介质图A-1压力容器类别划分图—第一组介质88图A-2压力容器类别划分图—第二组介质图A-2压力容器类别划分图—第二组介质892)多腔压力容器分类多腔压力容器(如换热器的管程和壳程、夹套容器等)按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按该类别进行使用管理。但应当按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划定时,设计压力取本压力腔的设计压力,容积取本压力腔的几何容积。3)同腔多种介质容器分类一个压力腔内有多种介质时,按组别高的介质分类。4)介质含量极小容器分类当某一危害性物质在介质中含量极小时,应当按其危害程度及其含量综合考虑,由压力容器设计单位决定介质组别。2)多腔压力容器分类905)特殊情况分类(1)坐标点位于图A-1或者图A-2的分类线上时,按较高的类别划分其类别。(2)对于GB5044和HG20660两个标准中没有明确规定的介质,应当按化学性质、危害程度及其含量综合考虑,由压力容器设计单位决定介质组别。(3)本规程1.4条范围内的压力容器统一划分为第Ⅰ类压力容器。A.本规程适用范围内,容积大于或者者等于25L的下列压力容器(1)《简单压力容器安全技术监察规程》不适用的移动式空气压缩机的储气罐;(2)深冷装置中非独立的压力容器、直燃型吸收式制冷装置中的压力容器、铝制板翅式热交换器、空分装置中冷箱内的压力容器;(3)无壳体的套管热交换器、螺旋板换热器、钎焊板式热交换器;(4)水力自动补气气压给水(无塔上水)装置中的气压罐,消防装置中的气体或者者气压给水(泡沫)压力罐;水上有气,气压水(5)水处理设备中的离子交换或者者过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱;
(6)电力行业专用的全封闭式组合电器(电容压力容器);
(7)橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具;(8)机器设备上附属的蓄能器。B.容积大于1L并且小于25L,或者者内直径(对非圆形截面,指截面内边界的最大几何尺寸,例如矩形为对角线,椭圆为长轴)小于150mm的压力容器。C.容积小于或者者等于1L的压力容器。5)特殊情况分类A.本规程适用范围内,容积大于或者者等于91六、压力容器常用的材料压力容器用钢的要求:为保证压力容器用钢材能适应压力容器的温度、压力、介质等操作条件,应综合考虑钢材的下列性能力学
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