压力设备与装置安全技术

压力设备与装置安全技术国家质检总局特种设备安全监察局宋继红国家安全生产监管总局危险化学品专题培训班2006.07.23.北京1内容引言一.基础知识二.安全技术要求三.安全监察要点2引言生产经营单位使用的涉及生命安全、危险性较大的特种设备，以及危险物品的容器、运输工具，必须按照国家有关规定，由专业生产单位生产，并经取得专业资质的检测、检验机构检测、检验合格，取得安全使用证或者安全标志，方可投入使用。检测、检验机构对检测、检验结果负责。为全面贯彻《安全生产法》、《危险化学品安全管理条例》和《特种设备安全监察条例》，通过对压力设备与装置的安全技术知识的了解和对基本情况和安全形势的分析，认识压力设备与装置发生事故的原因和规律，找出压力设备与装置安全方面存在的问题，研究提出对策措施，并推行实施，有效地防止和减少事故的发生。这是安全生产综合监督管理部门和专项安全监察部门的一项共同的任务。

3引言所谓压力设备与装置，主要指锅炉、压力容器、压力管道、安全附件和承压附件及承压元件相连的零部件，如法兰、接管、支座等。其中压力容器和压力管道是石油及化工企业主要的生产装置。也是危险化学品的生产、储存、运输不可缺少的重要设备和设施。压力设备与装置具有潜在的危险性，一旦发生事故，往往造成人身伤害和财产损失，影响企业的生产秩序和人民群众的正常生活，危害较大。历年来，压力设备爆炸、泄漏等灾害性事故时有发生。由于压力设备与装置的运行关系到公共安全，关系到经济健康发展，甚至关系到社会的稳定，人们在对其充分开发利用的同时，认识到要把握规律、科学管理、强化监督，最大程度地遏制或减少事故的发生，使其更好地服务于人类。4引言我国政府对压力设备的安全监察工作十分重视，制定专门法规，建立了安全监察制度，设置专门机构，实施专项安全监察。截至2005年底，我国在用压力容器、压力管道数量如下：设备种类压力容器压力管道（万公里）固定容器（万台）罐车（万辆）各类气瓶（亿只）数量152.301.74122.1682.505一.基础知识（一）压力容器（二）压力管道（三）安全附件（四）相关的安全问题（五）失效模式及原因6（一）压力容器什么是压力容器？基本概念——压力容器是指盛装一定工作介质，能够承受压力（包括内压和外压）载荷作用的密闭容器。这是一个泛指的概念。纳入安全监察的压力容器范围定义：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；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；氧舱等。7（一）压力容器压力容器的基本构成典型的压力容器的基本结构形式比较简单，主要由壳体、封头、法兰、支座以及接管座等部件构成。8（一）压力容器图1.2.1为压力容器基本结构示意图9（一）压力容器罐车结构示意图10（一）压力容器压力容器的类别由于压力容器在化学品生产中盛装的工作介质多样、工艺复杂、种类宽泛、使用面广，其分类方法也是多种多样，不胜枚举。在危险化学品生产中常用的分类有下列几种：按设计压力分类；按作用原理（用途）分类；按化学介质毒性程度分类；按安装方式分类；按安全技术管理分类（综合分类）11（一）压力容器1.按设计压力（P），分为低压容器（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≥100MPa2.按生产工艺过程中的作用原理，分为反应容器（代号R），用于完成介质的物理、化学反应换热容器（代号E），用于完成介质的热量交换分离容器（代号S），用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离储存容器（代号C，其中球罐代号B）用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质12（一）压力容器①反应容器反应器、反应釜、分解锅、硫化罐、分解塔、聚合釜、高压釜、合成塔、交换炉、蒸煮锅、蒸球、蒸压釜、煤气发生炉、……②换热容器管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、消毒锅、烘缸、蒸炒锅、预热锅……③分离容器分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、干燥塔、除氧器、……④储存容器——各种型式的储罐13（一）压力容器3.按压力容器中化学介质毒性程度，分为极度危害（Ⅰ级）最高容许浓度＜0.1mg/m3；高度危害（Ⅱ级）最高容许浓度0.1～＜1.0mg/m3；中度危害（Ⅲ级）最高容许浓度1.0～＜10mg/m3；轻度危害（Ⅳ级）最高容许浓度≥10mg/m3。14（一）压力容器4.按安装方式，分为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比较固定的压力容器。如卧式储罐、球罐、塔器、反应釜等。移动式压力容器如汽车罐车、铁路罐车的罐体。这类压力容器使用时不仅承受内压或外压载荷，而且在移动过程中还会受到由于内部介质晃动引起的冲击力、运输过程带来的外部撞击和振动载荷，因而在结构、使用和安全管理方面均有其特殊的要求。15（一）压力容器5.按安全技术管理分类考虑到综合体现压力容器整体危害水平，为了有利于安全技术监督和管理，我国《压力容器安全技术监察规程》采用既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危害程度以及容器品种的综合分类方法，将压力容器分为三类。16（一）压力容器①第三类压力容器高压容器中压容器（限毒性程度为极度和高度危害介质）中压储存容器（限易燃、中度危害介质，pV≥10MPa·m3）；中压反应容器（限易燃、中度危害介质，pV≥0.5MPa·m3）；低压容器（限极度和高度危害介质，且pV≥0.2MPa·m3）；移动式压力容器（铁路罐车、汽车罐车）球形储罐（容积≥50m3）；低温液体储存容器（容积＞5m3）；高压、中压管壳式余热锅炉；中压搪玻璃压力容器。17（一）压力容器②第二类压力容器中压容器低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）低压反应容器和储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质）低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。③第一类压力容器除上述规定以外的低压容器18（二）压力管道纳入安全监察的压力管道范围定义：压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0．1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。压力管道的分类压力管道用途广泛，品种繁多。不同使用领域其分类方法也不同。一般按主体材料、敷设位置、输送介质特性、用途等进行分类。19（二）压力管道1.主体材料金属管道（铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、有色金属）非金属管道（塑料、混凝土、陶瓷、玻璃、复合）2.敷设位置架空管道地沟敷设管道埋地管道20（二）压力管道3.介质特性介质压力（超高压、高压、中压、低压、真空）介质温度（高温、常温、低温）介质毒性（剧毒、有毒、无毒）介质可燃性（可燃介质管道、非可燃介质管道）介质腐蚀性（腐蚀性介质、非腐蚀性介质）4.用途工业管道（GC）公用管道（GB）长输管道（GA）21（三）安全附件压力表温度计安全阀爆破片紧急切断装置安全联锁装置22（四）相关的安全问题1.强度——压力设备在确定的工作载荷下，抵抗破裂和塑性变形的能力。对大多数压力容器压力管道来说，是最重要的安全性能指标。2.刚度——压力设备在确定的工作载荷下，抵抗弹性变形的能力。3.稳定性——压力设备在确定的工作载荷下，抵抗失稳的能力。应当指出，上述基本安全问题，与设计结构和使用的材料有着直接的关系，不同的结构型式、不同的材料，表现出不同的安全性能。压力设备所用的材料一般都是专用的，如果使用错误的材料，会使压力设备的安全性能严重恶化，甚至产生失效，导致事故的发生。23（五）失效模式及原因主要失效模式爆炸（物理爆炸、化学爆炸）断裂（脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂）泄漏（密封泄漏、腐蚀穿孔）变形、失稳损伤（电化学腐蚀、氧化腐蚀、机械损伤）材料性能退化（脆化、金相组织变化）24（五）失效模式及原因主要失效原因操作不当（违反操作规程、介质参数超标）*管理薄弱（制度不健全、职工素质差）*失检（超期未检、未按规范检验、未能发现存在的问题）设计制造缺陷（设计不合理、选材不当、材料缺陷、焊接缺陷）外来损伤（外来机械损伤、地震等自然灾害）25（五）失效模式及原因如何防止失效？——提出安全技术要求——加强监督管理26二.安全技术要求压力设备和装置的安全技术要求，主要体现在有关的安全技术规范和技术标准中。这些安全技术要求是生产（含设计、制造、安装、改造、维修）、使用、检验特种设备的基本准则。安全技术规范是行政机关规定强制执行的特种设备安全性能要求和相应的设计、制造、安装、修理、改造、使用管理规定和检验检测方法，以及许可、考核条件、程序的一系列规范性文件。包括有关的管理规则、核准规则、考核规则及程序规定和有关的安全技术监察规程、技术检验规则、审查评定细则、人员考核大纲等。安全性能－是指特种设备法律、法规、行政规章、技术规范所规定的安全技术项目和性能指标，即特种设备基本安全要求的总和。27二.安全技术要求有关的管理规定特种设备安全监察行政处罚规定压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则锅炉压力容器制造监督管理办法锅炉压力容器制造许可条件锅炉压力容器制造许可工作程序锅炉压力容器使用登记管理办法压力容器安装改造维修许可规则28二.安全技术要求压力管道安全管理与监察规定压力管道元件制造单位安全注册与管理办法压力管道安装单位资格认可实施细则压力管道使用登记管理规则气瓶安全监察规定气瓶使用登记管理规则气瓶设计文件鉴定规则气瓶充装许可规则29二.安全技术要求检验单位管理特种设备检验检测机构管理规定特种设备检验检测机构核准规则检验检测机构质量管理体系要求特种设备检验检测机构核准鉴定评审细则锅炉压力容器检验单位监督考核办法无损检测单位监督管理办法无损检测单位资格审查实施指南无损检测资格审查咨询单位备案办法30二.安全技术要求安全技术监察规程主要内容包括：范围，基本的安全要求，材料，设计，制造，安装，安全附件，使用管理，修理改造，检验，事故报告等等。基本安全要求包括①一般规定－压力设备的设计、制造、安装、改造、维修、使用、检验技术要求，选择最适当的方法，尽可能合理的消除风险。②设计－安全系数恰当、设计计算方法应包括压力强度和其它承载性、稳定性和实验设计方法。③制造－包括工艺、焊接、热处理、无损检测、检验评定。④材料－采用符合统一标准的材料。⑤特定参数－许用应力、焊接系数、试验压力、材料性能。31二.安全技术要求主要的安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程超高压容器安全监察规程液化气体汽车罐车安全监察规程气瓶安全监察规程溶解乙炔气瓶安全监察规程32二.安全技术要求检验规则主要内容包括：检验要求，检验项目，检验方法，安全状况等级评定，检验周期，检验报告等等锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则压力管道元件制造监督检验规则锅炉安装监督检验规则压力管道安装安全质量监督检验规则锅炉定期检验规则压力容器定期检验规则在用工业管道定期检验规程(试行)33二.安全技术要求人员考核特种设备无损检测人员考核与监督管理规则特种设备作业人员监督管理规定特种设备作业人员考核规则锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则压力管道安全管理人员和操作人员考核大纲医用氧舱维护