压力容器设计培训

压力容器设计培训内容压力容器中的介质与特性压力容器的平安附件根本概念的介绍相关理论知识介绍压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类〔HG20660〕固定式压力容器平安技术监察规程ＴＳＧＲ００４－２００９－平安附件压力容器中的介质与特性为什么要讲介质的特性与分类压力容器的使用范围广、数量大、而且各种容器发生事故所产生的危害的严重程度也不一样。为了严格控制重要容器的产品质量，有区别地对平安要求不同的压力容器进行技术管理和监督检查，防止发生重大事故，有必要在压力容器的设计、制造和日常使用中的定期检验与上报等主要环节上实行分级〔类〕监督与管理。压力容器平安的重要程度取决于压力容器的工作压力的上下、介质的危险程度以及在生产中的重要作用。为了保障压力容器的正常、可靠工作，遵照?规程?要求需要对化学介质的毒性、易燃易爆等介质特性进行分类规程１.３适用范围工作压力＞＝０.１Ｍｐａ；ＰＶ＞＝２.５ＭＰａ*Ｌ；盛装介质为气体、液化气体以及最高工作温度＞＝其标准沸点的液体；注：工作压力：正常工况，顶部可能到达的最高压力〔表压力〕；ＰＶ：扣除内件的体积；盛装液体介质的时候，注意工作温度下的蒸汽压，气相空间的ＰＶ是否大于２.５ＭＰａ*Ｌ１.６压力容器范围的界定

?规程?界定范围为压力容器的本体和平安附件；１.６.２平安附件的种类〔后续〕１.７类别的划分依据：危险程度。介质分组分组根底：压力容器的介质-气体、液化气体、最高工作温度高于或等于标准沸点的液体。第一组：毒性程度-极度危害、高度危害的化学介质；易爆介质；液化气体第二组：第一组以外的介质的危害性生产过程中，因为事故，介质与人体大量接触-导致危害

发生爆炸-导致危害

经常性的泄漏引起职业性的慢性危害-导致危害危害表示：介质毒性程度、爆炸危害程度毒性程度考虑方面：急性毒性、最高容许浓度、职业性慢性危害；指标：极度-0.1mg/m3、

高度-0.1-1.0mg/m3\

中度-1.0-10.0mg/m3、

轻度->10.0mg/m3

易爆介质爆炸混合物-气体、液体蒸汽或薄雾和空气的混合物指标：爆炸限-<10%,上下限差值?=20%易爆介质由原?容规?易燃介质修正过来，内涵一致，和GB5044、HG20660-2000不相统一介质毒性危害程度和爆炸危害程度确实定HG20660-2000?压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类?；没有规定的，由压力容器设计单位决定；

决定依据，参照?职业性接触毒物危害程度分级?的原那么类别的划分根本的划分

划分依据：介质的特性，ＰＶ方法

根据介质特性确定组别；

根据ＰＶ确定对应组别的坐标；多腔容器：按类别高的压力腔确定类别

同腔混合介质，按组别高的介质划分

含量极少的混合介质：根据危害程度、含量，由压力容器设计单位确定

特殊情况：分类线上，就高不就低二、相关概念：压力、介质的毒性、燃烧、爆炸等压力〔压强〕、表压力〔真空度〕。工程上，习惯将垂直作用于单位面积上的力称为压力。但是，按照物理学的概念，压力只是指垂直作用于物体外表的力，而垂直作用于物体单位面积上的力那么应称为压强。压强的单位有三种：直接按压强的定义，压强是单位面积上的压力，间接地以流体柱高度表示，以大气压作为计量单位。气体压强的基准气体压强的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空，另一是大气压强。以绝对真空为基准量得的压强称为绝对压强，以大气压强为基准量得到的压强称为表压或真空度。取名表压，是因为压强表直接测得到的读数，按其测量原理往往就是绝对压强与大气压强之差，即表压=绝对压力一大气压力真空度是真空表直接测量的读数，其数值表示绝对压力比大气压力低多少，即真空度=大气压力一绝对压力压力来源压力容器的压力来源可以分为两类，一类是压力在容器外产生或增大的；另一类是压力在容器内产生或增大的。在容器外产生或增大压力的压力源一般为气体压缩机或蒸汽锅炉。压缩机通过机械方法提高气体压力。容积式压缩机通过缩小气体体积，增加气体密度来提高气体的压力，如，活塞式或螺杆式压缩机即属于此类。速度型压缩机那么通过增加气体的流速，并将其动能转变为静压能来提高气体的压力，如，离心式或轴流式压缩机等。因此工作介质为压缩气体的压力容器，其最高工作压力一般不会超过压缩机出口压力。蒸汽锅炉将水加热，并蒸发为水蒸气。蒸汽的比容要比水的比容大得多，如，常压下的水转变为相同压力的饱和水蒸气时，体积约增大1700倍。当水在密闭的锅筒内蒸发时，蒸汽压力将不断增大，直至到达锅炉的排汽压力。因此，工作介质为水蒸气的压力容器，其最高工作压力也只限于锅炉的排汽压力。如果压力容器所需的蒸汽压力小于锅炉的排汽压力，那么可通过蒸汽减压阀减压。这种由容器外压力源产生的压力，一般不会突然增大。压力容器在容器内产生的压力，一般是由于容器内介质的聚集状态发生改变、介质在容器内受热温度剧烈升高，或者是介质在容器内发生体积增大的化学反响。介质的聚集状态变化，一般为液态或固态物质受热蒸发或分解为气体。蒸发或分解出来的气体，体积大大增加，但因受到容器容积的限制，那么使容器内气体压力升高。例如液氨，在0℃时的饱和0.4244MPa〔绝压〕，温度40℃时压力升高至1.534MPa。某些高分子化合物本来为固体，如果受热“解聚〞，变为气态的单体分子，也会因体积膨胀而压力急剧升高。例如，固态聚甲醛的比容约为0.7L/kg，当它解聚为气态甲醛时，比容为746L/kg，即体积约增大1065倍。如果在一个密闭的容器内发生这种聚集状态的改变，那么会产生很高的气体压力。气体因温度升高而产生或增大压力的情况相对较少。对理想气体而言，一定质量的气体在体积不变的情况下，温度每升高1℃压力仅增加它在0℃时压力的1/273。因此，当气体温度少量升高时，压力增加并不明显。但是，如果由于特殊的原因，使气体温度剧烈升高，那么它的压力仍然会大幅度增加。如盛装某些容易产生聚合反响的碳氢化合物的容器，在某一适当的条件下发生聚合反响，产生大量的聚合热，容器内温度大幅度上升，压力也剧烈增高。如果在密闭的容器内进行体积增大的化学反响，一旦反响失控，反响生成物又未能及时排出，容器内压力就会增高。常见的如碳化钙加水产生乙炔的反响，碳化钙是固体，水为液体，反响生成物乙炔是气体，随着反响的进行，气体体积将迅速增加。假设该反响在密闭的容器内进行，排气管又未翻开，容器内压力必将快速上升，甚至会产生超压爆炸。燃烧：可燃物〔气体、液体或固体〕与氧或氧化剂发生的伴有放热和发光的剧烈的化学反响。燃烧的三要素：可燃物、助燃剂、导致着火的能源。燃点又称着火点，是指物质〔气、液、固〕在常压下持续燃烧的最低温度。影响燃点的因素很多，所以测出的燃点只能是近似值，其中氧的浓度是关键因素，在涉及介质为氧气的压力容器时，应给予注意。虽然氧不是易燃介质，而是助燃介质，但在高浓度氧环境下，许多非易燃介质都会转变成易燃介质。在压力容器制造过程中，曾经屡次发生过为解决容器内施工人员呼吸困难，将氧气导入容器中引起火灾，导致人员伤亡的事故。按1990版?规程?〕对压力容器划类的规定，氧气球罐被划为二类容器。须知，在氧气的环境中，几乎没有什么物质是不能够燃烧的。当时各设计院对这个问题的处理方法是按二类进行划类，但按三类压力容器提出相应的制造、检验和验收要求，并且在氧气球罐的布置方面由工艺专业采取了相应的措施。在1990版?规程?中，将属于钢制球形储罐?的球罐统一划为三类压力容器，氧气球罐被划为二类压力容器的问题相应得到了解决，对于氧气储罐的问题应引起注意。闪点闪点是指在常压下，在容器液面能够放出足够与空气形成可燃性混合物的蒸气量所需的最低温度。闪点大多数是对液体而言，但是有些固体，如樟脑、萘等在常温也有一定挥发性，所以也有闪点。闪点与燃点不同，闪点略低于燃点。对闪点的测定分为闭杯法〔C.C.〕与开杯法〔O.C.〕，开杯闪点经常高于闭杯闪点。液体按闪点划分其易燃性：第一级闪点<28℃第二级闪点>=28℃~<=45℃第三级闪点＞45℃~<=120℃第四级闪点＞120℃第一级和第二级的液体称为易燃液体类，第三级和第四级的液体称为可燃液体类。爆炸。爆炸是一种极其迅速的物理的或化学的能量释放过程。可以分为如下三种：物理爆炸。压力容器破裂时，容器内高压气体急剧膨胀，并以很高的速度释放出内在能量，形成物理爆炸。例的如，一个压力为1MPa、容积为10m3压缩空气储罐，它所产生的冲击波可破坏距其30m之外的门窗玻璃。从某种意义上讲，化工压力容器的平安性就是其爆破压力与设计压力的比值。化学爆炸。如果容器内的介质是易燃气体〔广义的“气体〞包含液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体〕，随着容器的破裂，立即蒸发，并与周围的空气形成可爆性混合气体，遇到容器碎片撞击设备产生的火花或由于高速气流所产生静电作用，会立即发生化学爆炸，即所谓容器的二次爆炸；如果容器内的介质是有毒气体，随着容器的破裂，大量的毒气向周围扩散，可能形成大面积的中毒区域。两次爆炸往往是相继发生的，第二次化学性爆炸的能量常比第一次气体膨胀的能量大得多，它产生的高温燃气向四周扩散，并引起周围可燃物燃烧，可能会造成大面积的火灾。爆轰。物质的燃烧速度极快，到达1000m/s以上时，产生与通常的燃爆根本不同的现象，该现象称为爆轰。爆炸〔燃烧〕极限：易燃气体或蒸气能与空气形成可燃的爆炸性混合物，但是，如果蒸气浓度低到某限度以下或者高到某限度以上都不能传播火焰，也就燃烧不起来。这两个限度的蒸气浓度数值就称为爆炸〔燃烧〕极限，可分为上限与下限，也就是高限与低限，通常用易燃气体或蒸气在空气中的体积百分数〔％〕表示。在两极限之间的浓度就是爆炸〔燃烧〕范围。如果混合气体正处于下限和上限之间的中间范围，那么与靠近上限与下限的混合气体相比，其着火强度和猛烈程度更厉害。爆炸极限在大气压力和温度的正常变化情况下几乎不会变化，湿度增加可以使上限有少许的增大〔水蒸气取代了氧气〕；温度升高会使易燃范围扩大，即上限提高，下限降低；压力增加对爆炸极限的影响那么随每一种气体或蒸气的性质而异。

毒性毒性是指某种化学毒物引起机体损伤的能力，用来表示毒物剂量与毒性反响之间的关系。毒性大小一般以化学物质引起实验动物某种毒性反响所需要的剂量来表示。气态毒物，以空气中该物质的浓度来表示。所需剂量的浓度愈低，表示毒性愈大。毒性的大小以动物的致死中量表示。职业性接触毒物指工人在生产中接触以原料、成品、半成品、中间体、反响副产物和杂质等形式存在，并在操作时可经呼吸道、皮肤或经口进入人体而对健康产生危害的物质。急性口服毒物的半数致死量LD50:用成熟的雌雄性白鼠做试验，经口摄入，在14天内能引起实验动物半数死亡所使用的毒物剂量，结果以每公斤体重的毫克数表示(mg/kg)。

急性皮肤接触毒物的半数致死量LD50：在白兔裸露的皮肤上持续接触24小时，在14天内能引起实验动物半数死亡所使用的毒物剂量。结果以每公斤体重的毫克数表示(mg/kg)。

急性吸入毒物的半数致死量LC50:用成熟的雌雄性白鼠做试验,连续吸入1小时后，在14天内最可能引起实验动物半数死亡所使用的毒物的蒸汽、烟雾或粉尘的浓度。就粉尘和烟雾而言，试验结果以每升空气中的毫克数表示(mg/l)。就蒸汽而言,试验结果以每立方米空气中的毫升数表示(ml/m3)。

V:指20℃时,标准大气压下的饱和蒸汽浓度以每立方米的毫升数为单位。三、分级原那么

职业性接触毒物危害程度分级，是以急性毒性、急性中毒发病状况、慢性中毒患病状况、慢性中毒后果、致癌性和最高容许浓度等六项指标为根底的定级标准。

毒性分级原那么是依据六项分级指标综合分析，全面权衡，以多数指标的归属定出危害程度的级别，但对某些特殊毒物，可按其急性、慢性或致癌性等突出危害程度定出级别。对某些介质，那么按某一突出危害程度〔如致癌性〕进行分类。毒性分级依据

1急性毒性

以动物试验得出的呼吸道吸入半数致死浓度(LC50)或经口、经皮半数致死量(LD50)的资料为准，选择其中LC50或LD50最低值作为急性毒性指标。

2急性中毒发病状况

是一项以急性中毒发病率与中毒后果为依据的定性指标；可分为易发生、可发生、偶而发生中毒及不发生急性中毒四级。将易发生致死性中毒或致残定为中毒后果严重；易恢复的定为预后良好。

3慢性中毒患病状况

一般以接触毒物的主要行业中，工人的中毒患病率为依据；但在缺乏患病率资料时，可取中毒病症或中毒指标的发生率。

4慢性中毒后果

依据慢性中毒的结局，分为脱离接触后，继续进展或不能治愈、根本治愈、自行恢复四级。并可依据动物试验结果的受损病变性质(进行性、不可逆性、可逆性)、靶器官病理生理特性(修复、再生、功能贮备能力)，确定其慢性中毒后果。

5致癌性

主要依据国际肿瘤研究中心公布的或其他公认的有关该毒物的致癌性资料，确定为人体致癌物、可疑人体致癌物、动物致癌物及无致癌性。

6最高容许浓度

主要以TJ36-79?工业企业设计卫生标准?中表4车间空气中有害物质最高容许浓度值为准。

易爆介质类别的划定：

根据?规程?的规定，易爆危险介质指的是其液体或气体的蒸汽、薄雾与空气混合形成爆炸混合物，且其爆炸下限小于10％，或爆炸上限与下限的差值大于等于20％的介质。危害性资料来源

?职业性接触毒物危害程度分级?—GB5044-85?压力容器中化学介质毒性危害程度和爆炸危险程度分类?-HG20660-2000?劳动卫生与职业病学?1977年7月；?化学危险物品手册?1983年11月〕，上海科学技术出版社，有近2000种介质；?压力容器介质手册?1992年12月，石智豪编，北京科学技术出版社，有102种介质。。

设计本卷须知：

〔1〕压力容器中的介质为混合物质时，应以介质的组分，并按其毒性程度或易燃介质的划分原那么，最好由设计单位的工艺设计或使用单位的生产技术部门提供介质毒性程度或者该介质是否属于易燃介质的依据，无法提供依据时，按其毒性危害程度或其爆炸危险程度最大的介质来确定其危害性。在实际设计工作中，有关部门有时不能提供相关的依据，需要由设备设计人员自行确定，所以对于混合介质，经常是以介质组分中危害程度最大的介质来确定其危害性。注意：不是含量多少，而是危害大小，并应在图样上注明。这是一个容易引起争议的问题，有些人认为，应当按其危害性介质的含量来确定其危害性，进而确定容器的类别。这种想法在理论上是合理的，但在实施中有困难。一来容器中的介质浓度是经常波动的，并且存在介质的积存现象；二来大多数压力容器不可能经常通过化学分析进行成分检测。所以，划类时考虑介质的毒性和易燃性时应按其是否“存在〞为依据，而不是以其“含量〞的多少依据，责任：含量极小时，最后由设计单位确定容器的类别〔2〕从压力容器管理的实用角度而言，HG20660中的“爆炸危险介质〞就是?规程?中的“易爆介质〞，老的?规程?的“易燃介质〞，两者的定义相同。?规程?对易燃介质的定义实质上是指爆炸危险性介质。易燃介质又可分为“易燃液体〞和“易燃气体〞两类，但如果这样定义一来与?规程?有出入，二来“易燃液体〞的概念在石油化工行业中早有定论，两者差异较大，难以统一。从化工操作常识方面讲，上述的定义与其实际性能有时有一定差异。如，液氨是常用的化工介质，在?压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类?中被确定为毒性程度为中度危害的化学介质，而非易燃介质〔爆炸危险介质〕。实际上，液氨既有毒性，又有一定的易燃性。液氨在空气中的爆炸极限为15～27％，压力容器设计中所涉及的“易燃介质〞系指其气体或液体的蒸气、薄雾与空气混合形成爆炸混合物，且其爆炸下限小于10％，或爆炸上限与下限的差值大于或等于20％的介质。显然，液氨介质具有一定的易燃性，但是与“易燃介质〞的定义有一定差异。化工生产中曾发生过多起液氨爆炸事故，实际上，许多化工厂都把液氨作为易燃易爆的介质来管理。液氨在压力管道设计中被列入易燃介质，原因是?压力管道平安管理与监察规定?划分介质危害性所依托的是GB50160?石油化工企业设计防火标准?及GBJ16?建筑设计防火标准?中的相关定义。〔3〕各种参考文献中不同毒性指标的对应关系。有时为确定某种介质的毒性，需要查阅各种文献，这时往往会涉及不同的毒性指标比照问题，需要了解其对应关系。如，?规程?中的“最高容许浓度〞与?工业企业设计卫生标准?中的“车间最高容许浓度〞，虽然只差了“车间〞二字，单位也相同，但表示的毒性程度不同。具体比照详见表。〔4〕有些介质在各标准、规程中评价不一，需要给予特别的注意。如，环氧乙烷在1990版?规程?中曾被作为易燃介质的例子举出，在毒性介质的举例中没有环氧乙烷，而在后来的毒性标准中环氧乙烷既被列为高度危害毒性介质，又被列为爆炸危险介质，所以在容器划类时，环氧乙烷应按高度危害介质考虑。〔5〕HG20660的用途有两个：一是确定压力容器的类别；二是确定压力容器的致密性和密封性技术要求。前者与?规程?的出发点是一致的，后者与?规程?不大相同，这一点在HG20660中的相应局部已经注明。如，四氯化碳介质在HG20660中，被列为中度危害介质，当毒性程度分类用于确定压力容器的致密性和密封性技术要求时，四氯化碳、邻甲苯胺、苯被列为高度危害化学介质；氯乙烯、α-萘胺被列为极度危害介质。注意标准更新时的变动局部以及标准中的注，往往一些特例在这些地方反响出来。ＨＧ２０６６０-２０００压力容器的平安附件平安附件的定义：

压力容器的平安附件是指为了保障压力容器平安运行，装设在压力容器上或装设在有代表性的压力容器系统上的一种能显示、报警、自动调节或自动消除压力容器运行过程中可能出现的不平安因素的所有附属装置，也可称作压力容器的平安装置。ＴＳＧ?规程?列出的平安附件：平安阀、爆破片装置、紧急迫断装置、平安连锁装置、压力表、液位计、测温仪表。一、分类根据平安附件的作用，按其使用性能或用途可将压力容器的平安附件分为四大类。

〔1〕连锁装置指能依照设定的工艺参数自动调节，保证该工艺参数稳定在一定的范围内的控制机构。连锁装置能起到防止人为操作失误的作用。联锁装置包括紧急迫断装置、减压阀、调节阀、温控器、自动液面计、快开门式压力容器的平安联锁装置等。

〔2〕警报装置指压力容器在运行过程中出现的温度、压力、液位、反响物或反响产物配比等出现异常时能自动音响或其他明显报警信号的仪器。如压力报警器、温度监控报警器、液位报警器、化学成分自动分析报警仪。

〔3〕计量显示装置指用以显示容器运行时内部介质的实际状况的装置。如压力表、温度计、液面计、自动分析仪等。

〔4〕平安泄压装置指当容器或系统内介质压力超过额定压力时，能自动地泄放局部或全部气体，以防止压力持续升高而威胁到容器的正常使用的自动装置。如平安阀、爆破片等。

在压力容器的平安装置中，最常用而且是最关键的是防止压力容器终极事故〔压力容器超压爆炸〕的装置：平安泄压装置。它可以说是压力容器平安装置中的最后一道防线。二、设置原因

压力容器设置平安附件的最终目的是为了防止压力容器发生爆破事故。压力容器虽然是一种承压设备，但是每台压力容器都只是按预定的工作压力进行设计的，所以它的壁厚只能允许它承受一定的压力。在这个压力范围内，压力容器可以平安运行，超过了这个压力，压力容器就有可能因过度的塑性变形而遭到破坏，并会由此而造成超压爆炸等恶性重大事故。压力容器超压的原因:既有由物理因素引起的，如液化气的热膨胀，气体的机械压缩等；也有由化学因素引起，如容器内的燃烧反响，物料的放热或分解反响，化学反响失控等；还有人为因素和零件故障等。1操作失误或零件破损引起的压力容器超压

由于操作失误或零件、附件损坏而直接引起容器内压力显著增大的情况有以下两种。〔1〕压力高的气体进入许用压力较低的容器内根据生产工艺的需要，有时候在同一生产系统中的某些环节需要配置工作压力较低的压力容器，而另一些环节那么需要配备压力高一些的压力容器；从经济角度去考虑，虽然系统〔特别是压力源〕是较高压力的气体，但在配备压力低一些的压力容器即能满足工艺要求时，那么没有必要花更大的代价去为配套压力源而选择压力较大的压力容器。所有以上两种情况都存在压力源比容器的压力大得多，甚至超出该容器的许用压力，此时必须在压力容器的进口管路上加设减压阀，使压力高的气体经过减压后才压阀管线为主线，旁通管线称作副线〕，那么高压气体可直接进入容器内，假设容器没有平安装置〔泄压装置〕便会造成容器超压甚至因此发生爆炸事故。此类情况多出现在一些多个不同工艺的生产系统共用单套锅炉系统蒸汽的化工、食品、医药、添加剂企业。〔2〕容器内产生的气体无法排出造成压力不断升高有些因化学反响或液体蒸发而不断产生气体或气体体积不断随反响增大的压力容器，如果出口阀损坏、失灵或因误操作而被关闭等，压力容器内的压力将不断增大。同样，假设容器没有平安泄压装置，那么会造成容器超压，严重时也会发生爆炸事故。此类情况多发生于一些通过自调阀调节容器内部反响压力或蒸汽压力的反响容器或蒸馏容器中。2装满液体后容器因液体受热膨胀而超压

盛装液化气的容器过量充装，使在较低充装温度充装时容器被液体所装满，由于液体不可压缩〔压缩系数很小〕，但其体胀系数却较大，故当容器内的温度受环境的影响稍有升高时，压力即急剧增大。这类事故多见于气瓶等一类小型盛装容器中。3容器内燃烧爆炸急剧生成高温高压气体

可燃介质〔气态、液态或固态〕在适宜条件下，可以在容器内发生燃烧、爆炸等剧烈的氧化反响而使容器内的气体被加热而导致容器内压力急剧上升造成容器超压或爆炸。主要有如下情况。〔1〕容器内发生燃烧反响压力容器内假设同时存在可燃介质〔固体或液体〕和助燃气体〔空气或氧气〕，那么在一定条件下会迅速燃烧〔氧化反响〕产生大量的燃烧热，使容器内的气体受热膨胀，压力急剧上升而造成容器超压甚至爆炸。这类内部介质燃烧进行的速度稍慢，容器破裂前常有比较明显的塑料变形。壳体破裂后一般也没有碎片。这些可燃物一般是杂物或残留物，残留在工作介质为助燃气体〔空气或氧气〕的压力容器中，常不为人所注意。在助燃气体环境中的可燃物往往不需要火燃，在温度稍高的环境下即可以自燃。〔2〕容器内混合气体爆炸假设工作介质为可燃性气体的压力容器中混入了助燃性气体或在助燃性气体介质的压力容器内混入了可燃性气体时，便会在容器内形成一定比例的混合气。当这种混合气体中可燃气体的浓度在一定的爆炸范围内时，在查不出点火源的情况下即会发生燃烧爆炸。混合气爆炸的最大压力约为未爆炸前气体压力的5~7倍，最高可达到9.2倍〔乙炔、空气混合气〕。浓度接近爆炸上、下限的混合气体爆炸时其最大压力约为爆炸前的3~4倍。并且这些压力的升高是在爆炸的一瞬间发生的。这类容器内混合气体爆炸往往是压力容器还未出现明显塑性变形的情况下发生的。这类事故多发生在合成氨生产中的制气生产系统中〔特别是带压的重油制气系统〕。一种情况是在设备检修后，未将容器内因接受敞开检修而进入容器内的空气置换干净，即通人易燃易爆的生产介质而形成易于爆炸的混合气。另一种情况是重油裂解工序中在高温的裂化炉中通人一定比例的经雾化的重油、中压蒸汽、氧气的混合气，通过裂化反响制取含氢为主带有微量一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化物等的裂化气。此反响过程假设氧气过量，那么在容器内或工序容器内形成随时可能爆炸的混合气，导致事故发生。4压力容器内出现化学反响失控造成超压在化工过程中，有许多反响是放热反响，如聚合反响、氧化反响、硝化反响、氯化反响、臭氧反响、磺化反响、酯化反响、中和反响等。这些反响的容器一般都装设有搅拌装置以及夹套或蛇管等冷却装置，以排除反响热，防止容器内压力和温度的过分升高，使反响平稳地进行。但如果投料计量错误、原料不纯、催化剂使用不当或因搅拌、冷却装置故障致使冷却缺乏，容器内就会聚积反响热，使容器内反响介质的温度逐渐升高。由于温度的升高有时会促使反响温度加快或产生一些副反响，使反响热不断增加和温度急升，气体体积不断增大，形成恶性循环的局面，这就是化学反响失控现象，这种失控造成反响容器内的温度、压力激增，导致容器因超温超压而破坏。5液化气体意外受热饱和蒸气压增大而造成压力容器超压气体受热时温度升高体积膨胀，在密闭容器内那么表现为压力升高。对于永久气体的容器，温度升幅不大时，不会引起压力成倍地增长。但液化气体那么不同，温度的升高使液体大量气化，使气体体积增大，压力升高而形成新的饱和蒸气压，重新建立气液平衡，液化气体的饱和蒸气压随温度而定，且压力随温度的增长率一般都比永久气体大得多，往往会成倍地增长。以液氨为例，它的饱和蒸气压力在0℃时为0.429MPa〔绝对压力，下同〕，到20℃时为0.85Mpa。30℃时为1.17MPa，50℃时那么为2.03Mpa。由此可以看出，液氨温度由0℃升高到50℃时，压力的增大3.73倍，而一般永久气体，在此温度升高的情况下，压力只增加了约18%所以液化气体储罐比较容易因受热而至压力显著升高，严重时会使容器产生较大的塑性变形甚至断裂。液化气体容器其内部介质意外受热的情况有如下几种。〔1〕误操作或自动调节装置失灵使容器内液化气体受热。为了工艺上的需要，有些液化气体储罐装设了自动温控调压装置，以使液化气体的蒸气压力始终保持稳定。容器内压力高时，冷却装置自动启动，使容器内的温度和压力下降；容器内压力低时，加热装置自动启动，液化气体温度升高而加速蒸发，使容器内压力随之而升高，到满足工艺需要的范围。如果这种自控装置由于失灵或被误操作，液化气容器就会因受热失控而超压甚至破坏。〔2〕容器内高分子单体聚合、放热使饱和蒸气压增大。在用于储装石油化工中的高分子单体储罐、中间反响罐等的液化气体压力容器中，由于高分子单体是具有化学活性的物质，通常在储存时参加阻凝剂使其稳定。假设不加阻凝剂或阻凝剂失效，或液态单体中混入酸碱等对聚合具有促进作用的杂质，那么高分子单体在容器内就会局部地自动聚合并产生大量的反响热。例如，丁二烯的聚合反响热为1.36*103kj/kg,氯丁烯为6.24*102kj/kg，环氧丙烷为1.30*103kj/kg.些热量将使储罐内液状单体温度升高，饱和蒸气压力增大，严重时会导致储罐破裂。〔3〕环境中的意外热源使液化气体受热使饱和蒸气压增大在液化气体储罐中，很多是易燃、易爆介质，如液化天然气、液化石油气等，这些液化气体的储罐、容器假设在储罐区或在运输途中遇上各种原因造成的火灾时，周围灼热的环境使液化气被加热，罐体或容器内部的液化气体因升温而大量蒸发，压力增大使储罐或容器超压，同时火灾会使储罐上部气相局部的壳体金属在高温下因强度降低促使容器开裂，并随之发生“沸爆〞，酿成大火。〔4〕低温储存的液化气意外升温使饱和蒸气压增大低温储存液化气体的容器一般都装有隔热装置或制冷装置，如果隔热保温层损坏或由于其他原因的失效，液化气体温度也会受环境温度的影响而升高，饱和蒸气压力也随之增大。但是由于这种情况所引起的温度和压力的升高比较缓慢，一般都能及时被发现，而不致使它的压力增大到容器破裂的程度。三、平安泄压装置如前所述，引起压力容器超压的原因较多，也较为常见，除了根据不同的原因，从根本上采取措施消除或减少可能引起压力容器超压的各种因素外，装设平安泄压装置是防止过量超压而发生事故的关键性措施。平安泄压装置的功能是当容器在正常工作压力运行时，保持严密不漏，当容器或系统内介质压力超过额定压力时，该装置能自动泄放局部或全部气体，以防止压力持续升高或威胁到容器的正常使用。平安泄压装置按其结构类型可为如下几种。1阀型阀型平安泄压装置就是常用的平安阀。通过阀的开启排出气体来降低容器内的压力。〔1〕优点①仅排泄压力容器内高于额定的局部压力，当容器内压力降至正常操作压力时，即自动关闭。所以，它可以防止一旦出现超压就把容器内气体全部排出而造成浪费和生产中断。②本身可重复使用屡次。③安装调整比较容易〔2〕缺点①密封性能差。即使是合格的平安阀，在正常的工作压力下也难免有轻微泄漏。②由于弹簧的惯性作用，阀的开放有滞后现象，因此泄压反响较慢。③平安阀用于不洁净的气体时，阀口有被堵塞或阀瓣有被粘住的可能。根据以上特点，阀型平安装置适用于介质比较洁净的气体，如介质为空气、水蒸气等的容器，不宜用于介质有剧毒或容器内有可能产生剧烈化学反响而使压力急剧升高的容器

安全阀一、工作原理：平安阀是通过作用在阀瓣上的两个方向相反的力来使它关闭或开启，从而进行排气泄压的。

平安阀根本上是由阀座、阀瓣和加载机构等三个局部组成。阀座与阀体有的是一个整体，有的是组装在一起的，它与容器连通。阀瓣通常连带有阀杆，它紧扣在阀座上。阀瓣上加载机构的大小是可以根据压力容器的规定工作压力来调节的。正常工作状态时，压力容器内压作用于阀瓣上的力与加载机构施加在阀瓣上的力刚好方向相反，大小是加载机构预调好的使其施加在阀瓣上的力小于内压作用于阀瓣上的力。这样两者之间便存在着差值，此时的差值我们称之为正差值，它构成了阀瓣与阀座之间的密封力，使阀瓣在它的作用下紧压着阀座，容器内的气体无法通过平安阀排出。当压力容器内的压力超出了正常工作范围，并到达平安阀的开启压力时，预调好的加载机构施加在阀瓣上的力小于内压〔此时的内压P应为容器正常工作压力<P<=平安阀开启压力〕作用于阀前瓣上的压力，于是阀瓣上方向相反的两力存在着差值，使阀瓣离开阀座，平安阀开启，容器内的气体即通过阀座排出。如果平安阀的排量大于压力容器的平安泄放量，那么经过短时间的排放，容器内压力会很快降至正常工作压力。此时内压作用于阀瓣上的力又小于加载机构施加在它上面的力，阀瓣重新压紧阀座，气体停止排出，容器保持正常的工作压力继续运行。所以要到达防止压力容器超压的目的，平安阀的排气量不得小于压力容器的平安泄放量。二、开启压力与回座压力一般来说平安阀起跳〔开启动作〕时容器的内压即为平安阀的开启压力，但它并不是平安阀开始泄放〔泄漏〕时的压力。同样，平安阀的回座压力是泄放动作完成后阀瓣由起跳状态复位时的压力。它也不是泄放彻底完成之后，平安阀无气泄出时的压力。起跳压力与回座压力不但不是同一压力，且两者往往存在一定的差值，正是这一差值使平安阀有足够的泄放空间〔压力空间和时间空间〕来确保其泄放量能满足压力容器平安泄放量的要求。要进一步了解平安阀的开启压力及回座压力，必须先弄清平安阀的动作过程。1理想动作过程当容器内的压力为正常工作压力时，阀紧闭不漏；当压力升至某一规定数值时，平安阀立即开启，到达额定的排气量，如图ab线。随着气体的大量排出，压力急剧下降，排量逐渐减少，如图中的bc线，当压力降到正常工作压力时，阀瓣在加载机构对其施加的力的作用下突然关闭，如图中cd线；阀瓣一经关闭即保持密封，再无气体漏出，容器在正常工作压力下继续运行。但是，这仅仅是一个理想的动作过程，在实际中是很难实现的。因为阀瓣在开启前总是先有一段泄漏过程，同时，随着阀瓣的上升，加载机构作用在阀瓣上的力也随之而增大，阀瓣也就不可能突然开启到最大升程，即阀瓣开启后压力仍会有一定增加。2实际动作过程与开启回座压力平安阀的实际动作特性与阀的设计结构有关。结构优良合理的平安阀，阀瓣在开启和关闭时的实际动作可以比较接近理想动作过程。平安阀在有压力的情况下，阀瓣上作用着方向相反的两个力，P1和P2，设P1为阀内气体压力〔简称为内压〕对阀瓣的作用力，它的方向是使阀瓣离开阀座。P2是方向与此相反的作用力，它包括加载机构对阀瓣所施加的力和阀瓣组件〔包括阀杆等〕的重力，以及阀出口处背压的作用力。平安阀的阀瓣就是随着这两个力的变化而动作的。当P2〉P1时，在阀瓣与阀座的接触面〔密封面〕之间就存在接触压力，如果这个压力大于或等于阀的密封面上所必需的密封力，它就保持密封。即平安阀严密不漏的条件是P2-P1〉=F，F是为保证密封时密封面所必需的压力。它与密封面的面积、密封面的材料及加工精度〔光洁程度〕有关。随着P1的升高，，直至P2-P1<F,即密封面上的压力小于保证密封时所必需的压力，密封面无法保证密封，阀那么产生泄漏。如5-2图中的a点对应的压力即为平安阀的开始泄漏压力，但并不是开启压力，因为阀瓣并未离开阀座，即平安阀仍未动作，主要原因是此时P2-P1>0，仍存在限制阀瓣动作的力。随着内压升高，P2-P1越来越小，在0<P2-P1<F整个过程，阀仍处于关闭状态，但动作过程却是一直有泄漏，如图中的ab线，当内压P1继续上升，并使P2-P1<0时，阀瓣即突然开启，泄气量迅速增加，此时的泄气称为排气，如图中的bc线。这时对应的气体压力即为平安阀的开启压力，或称作整定压力。由于阀瓣动作上升，假设是弹簧式平安阀，那么因加载装置中的弹簧等被压缩，于是P2也增大，又会阻碍阀瓣升高，使平安阀虽然开启，但开启高度却仍未能立即到达平安泄放量所需的流通面积时的高度，故此阶段内压力仍略有上升，阀瓣随之而升高的速度也变得稍慢，如图中cd线。当内压升高到一定程度以后即不会继续再增大，此时的压力就是最大压力〔图中d点〕即为平安阀的排放压力。由于不断排放出气体，当排放量大于压力容器的平安泄放量时，容器内的压力开始下降，但排量却仍保持不变，这是因为平安阀阀瓣在高速流动气体的浮力和惯性作用下仍处于全开状态，如de线。此时平安阀的排气量即为平安阀的额定排放量。经过一段排放以后，由于容器内压力继续下降，阀瓣已不能保持最大开启的支撑力，不再稳定在高位，加之因内压的继续下降，平安阀排放气体的流速明显减慢，造成排气量开始逐步减少，如图中ef线。经继续排放后，阀瓣重新与阀座接触，阀瓣的开启高度为零。此时平安阀的进口压力即为平安阀的回座压力。阀瓣回座后，由于惯性及密封面的影响，仍需要经过一段时间的泄漏，直至复零，才恢复正常工况时的无泄漏密封状态,如图中的gh线。正是因为以上的动作过程而使平安阀成为开启有滞后现象及泄压反响较慢的平安泄压装置。三、分类与适用范围1、按整体结构与加载机构的类型分类平安阀的种类按整体机构及加载机构的不同可分为重锤杠杆式、弹簧式和脉冲式三种。(1)重锤扛杆式平安阀

重锤杠杆式平安阀是利用重锤和杠杆来平衡作用在阀瓣上的力，其结构如图3—1所示，通过调整重锤在杠杆上的位置或改变重锤的质量来调整校正平安阀的开启压力。重锤式平安阀的特点：

结构简单、调整容易且比较准确、所加裁荷不会随阀瓣的升高而显著增大、功作与性能不太受高温的影响。

但其结构比较笨重．重锤与阀体的尺寸不相称、阀的密封性能对震动较敏感、阀瓣回座时容易偏斜，回座压力比较低．有的其至要降到正常工作压力的70％才能保持密封。

对压力容器的持续正常运行是不利的。

重锤杠杆式安令阀宜用于高温场合下．特别是锅炉和高温存器上。〔2〕弹簧式

是利用压缩弹簧的弹力来平衡作用在阀瓣上的力，其结构如图5-4所示。螺旋圈形弹簧的压缩量可以通过转动它上面的调整螺母来调节，利用这种结构就可以根据需要校正平安阀的开启〔整定〕压力。弹簧式平安阀特点：

结构轻便紧凑，灵敏度也较高，安装位置不受严格限制，是压力容器最常选用的一种平安阀。

另外，因对振动的敏感性差，也可用于移动式压力容器。

这种平安阀的缺点是不能迅速开启至畅顺排放，排放泄压滞后性明显。主要原因是施加在阀瓣上的载荷会随着阀的开启而发生变化。因为随着阀瓣的升高，弹簧的压缩量增大，作用在阀瓣上的力也随之增加，所以必须通过内压的继续升高来抵消弹簧因压缩而增加的力，使平安阀有足够的开启高度来确保排气量。这就造成弹簧式平安阀的开启压力略小于排放压力。

此外，弹簧还会因长期受高温的影响而导致弹力减小，故高温容器使用时，需考虑弹簧的隔热或散热问题。〔3〕脉冲式非直接作用式平安阀，由主阀和脉冲阀构成，如图5-5所示。脉冲阀为主阀提供驱动源，通过脉冲阀的作用带动主阀动作。脉冲阀具有一套弹簧式的加载机构，它通过管子与装接主阀的管路相通。当容器内的压力超过规定的工作压力时，脉冲阀就会像一般的平安阀一样，阀瓣开启，气体由脉冲阀排出后通过一根旁通管进入主阀下面的空室，并推动活塞。由于主阀的活塞与阀瓣是用阀杆连接的，且活塞的横截面积比主阀瓣面积大，所以在相同的气体压力下，气体作用在活塞上的作用力大于作用在阀瓣上的力，于是活塞通过阀杆将主阀瓣顶开，大量的气体从主阀排出。当容器的内压降至工作压力时，脉冲阀上加载机构施加于阀瓣上的力大于气体作用在它上面的力，阀瓣即下降，脉冲阀关闭，使主阀活塞下面空室内的气体压力降低，作用在活塞上的力再也无法维持活塞通过阀杆去将阀瓣继续顶开，因此主阀跟着关闭，容器继续运行。脉冲式平安阀特点：

主阀压紧阀瓣的力可以比直接作用式平安阀大得多，故阀瓣与阀座之间可以获得较大的密封压力，其密封性能较好。同时也正因为主阀压紧阀瓣的力较大，且在同等条件下加载机构所承担的压紧力比直接作用式平安阀要小得多。相当于同等条件下可以大大地减少加载机构的尺寸，解决了重锤式和弹簧式平安阀不适用于平安泄放量较大的压力容器这一问题。因为口径很大的平安阀如果用杠杆重锤式或弹簧式，要用质量很大的重锤或弹力很大的弹簧，而这两者一般都是有一定的限制的。为了操作方便，杠杆重锤或平安阀重锤的质量一般不宜超过60kg，而弹簧式平安阀弹簧的弹力最大不应超过2*10^4N，过大、过硬的弹簧不能准确地工作。而脉冲式平安阀正好能弥补这些缺乏，用于泄放压力高、泄放量大的场合。但脉冲式平安阀的结构复杂，动作的可靠性不仅取决于主阀，也取决于脉冲阀和辅助控制系统，受影响的因素太多，容易出现失灵或泄压不准确等现象。因此，使用上有一定的局限性，目前只在大型电站锅炉或水库中应用。2按气体排放方式分类平安阀的种类按照气体排放方式的不同，可分为全封闭式、半封闭式和开放式三种。(1〕全封闭式全封闭式平安阀排放时，气体全部通过排气管排放，介质不能向外泄漏，排气管排出的气被收集来重新利用或作其他处理，因此，全封闭式平安阀主要用于有毒、易燃介质的容器。(2〕半封闭式半封闭式平安阀所排出的气体大局部经排气管排走，但仍有一局部从阀盖与阀杆之间的间隙中漏出，多用于介质为不会污染环境的气体的容器。(3〕开放式开放式平安阀的阀盖是敞开的，使弹簧腔室或杠杆支点腔与大气相通，排放的气体直线接进入周围的空间，主要适用于介质为蒸汽、压缩空气以及对大气不产生污染的高温气体的容器。3按平安阀的开启程度分类平安阀的开启程度是按照其阀瓣开启的最大高度与阀孔直径之比来划分，按这种方法分类可分为微启式和全启式两种。平安阀开启排气时，可将气体流经整个平安阀的流通面积分为两段，一段是由阀进口端到阀瓣与阀座密封面前流道的通道面积，由于该流道通道面积为阀体的结构所决定，是阀体所固有、不可调的，故将其称作不变流通面积。当阀体流道形状沿流速方向变化时取其最小处〔即阀孔〕的截面积作为不变流通面积。另一段是平安阀开启阀瓣离开阀座，气体从阀瓣与阀座的密封面之间的空隙排走，而这一空隙会随着开启高度的变化而变化，因此将气体流经此空隙的有效流通面积称为可变通面积。(1〕全启式

指平安阀开启时，阀瓣可以上升到足够高度到达完全开启的程度，即可变流通面积大于或等于不变流通面积.图5-6a所示,有的全启式平安阀装有上下调节圈，是一种性能较好、带上下调节圈的全启式平安阀。它有一个喷嘴式的阀座，以保证气体在阀座的窄断面处具有较高的流速。装在阀瓣外面的上调节圈和阀座上的下调节圈在气体出口处形成一个很窄的缝隙。当开启不大时，气流两次撞击阀瓣使它继续上升。开启高度增大后上调节圈又使气流方向弯转向下，反作用力又使阀瓣进一步开启。这种平安阀的灵敏度较高，但两个调节圈的位置较难调节适当。近年来，开展了一种便于调整的简化结构，普遍将上调节圈改为反冲盘结构。反冲盘不能上下调节，但与阀瓣活动连接，其结构如图5-6b所示。但这一结构的缺点是灵敏度要比装有上下调节圈的全启式平安阀稍低一些。〔2〕微启式开启高度较小，一般都达不到孔径的1/20，但是它的结构简单，制造、维修和调试都比较方便，宜用于泄放量不大、压力不高的场合。公称通径在50mm以上的微启式平安阀，为了增大阀瓣的开启高度，使它到达h>=dt/20的要求，一般都在阀座上装设一个简单的调节圈，通过它的上下调节，可调整气体对阀瓣的作用力，如图5-7所示。对同样的排气量，全启式平安阀较微启式平安阀的体积小得多，尽管它结构复杂，调试、维修也复杂，回座压力也较低，但目前使用较多的仍是全启式平安阀。五、选用与安装1、选用平安阀的选用应根据容器的工作压力、工作温度、介质特性〔毒性、腐蚀性、黏性、清洁程度等〕及容器有无振动等综合考虑。〔1〕阀型的选定压力容器所用平安阀的类型，取决于压力容器的工艺条件及工作介质的特性，可根据平安阀的结构、排气方式等选取。①按平安阀的加载机构选用一般压力容器宜用弹簧式平安阀，因其结构紧凑、轻便、也比较灵敏可靠；压力较低、温度较高且无振动的压力容器可采用重锤杠杆式平安阀。②按平安阀的排放方式选用对有毒、易燃或如制冷剂等对大气造成污染和危害的工作介质的压力容器应选用封闭式平安阀，对压缩空气、蒸汽或如氧气、氮气等不会污染环境的气体，采用开放式或半开放式平安阀。③按平安阀的封闭机构选用高压容器以及平安阀泄放量较大而壁厚又不太富裕的中低压容器最好采用全启式平安阀。对于平安泄放量较小或操作压力要求平稳的压力容器宜采用微启式平安阀。在两者均可选取时应首选全启式平安阀，因为同样的排量，全启式平安阀的直径比微启式的要小得多，故采用全启式平安阀可以减少容器的开孔尺寸。〔2〕规格确实定①公称压力压力容器的设计工作压力、设计工作温度等参数是根据生产工艺而定的，因此大局部压力容器都是非标准，而平安阀是标准化产品，为实现标准化批量生产，能随意设置无限制级别的压力等级，一般将其按一定的压力区间设定压力等级系列，这些压力系列就是公称压力。平安阀的公称压力系列有1.6Mpa，2.5MPa，4.0Mpa，6.4MPa，10.0Mpa，16Mpa，32Mpa。公称压力表示平安阀在常温状态下的最高许用压力，因此高温容器选用平安阀时还应考虑高温下材料许用应力的降低。平安阀的公称压力只说明平安阀阀体所能承受的强度，并不代表平安阀的排气压力，排气压力必须在公称压力范围内，不同的压力容器对平安阀的排气压力有不同的要求。因此，平安阀的设计在公称压力的范围内还通过将弹簧分成适当的级别以适用不同的排气压力〔工作压力〕，不同级别配备不同刚度的弹簧。例如，公称压力PN为1.6Mpa的平安阀，按压力大小配备有5种级别的弹簧，选用时应按压力容器的设计压力选定最接近的且稍大于排气压力的一种。②公称直径同样，平安阀的通径也是设定标准系列〔公称直径〕进行制造的。为了保证平安阀在容器超压并排放气体后，容器内的压力不再继续升高，要求平安阀的排量必须不小于容器的平安泄放量。这样在压力容器平安泄放量的情况下，就可以很容易地确定平安阀需要的排放面积A‘及阀的流通直径d，如按临界条件的平安阀排放能力计算，那么排放面积A’为如果平安阀的铭牌上标注有排量，那么可以选择排量略大于或等于容器平安泄放量的平安阀。但当容器的工作介质或设计压力、设计温度等与平安阀铭牌标注的条件不同时，那么应该按铭牌上的排量换算或实际使用条件下的排量，并要求此排量不小于压力容器的平安泄放量。平安阀的设置和选用

HG/T20570.2一95

2.0.1平安阀由弹簧作用或由导阀控制的平安阀。当人口处静压超过设定压力时，阀瓣上升以泄放被保护系统的超压，当压力降至回座压力时，可自动关闭的平安泄放阀。2.0.2导阀

控制主阀动作的辅助压力泄放阀。2.0.3全启式平安阀

当安全阀入口处的静压到达其设定压力时，阀瓣迅速上升至最大高度，最大限度排出超压的物料。一般用于可压缩流体。阀瓣的最大上升高度不小于喉径的1/42.0.4微启式平安阀

当安全阀入口处的静压到达其设定压力时，阀瓣位置随人口压力的升高而成比例的升高，最大限度地减少应排出的物料。一般用于不可压缩流体。阀瓣的最大上升高度不小于喉径的1/20一1/40.2.0.5弹簧式平安阀

由弹簧作用的平安阀。其设定压力由弹簧控制，其动作特性受背压的影响。2.0.6背压平衡式平安阀

由弹簧作用的平安阀。其设定压力由弹簧控制，用活塞或波纹管减少背压对其动作性能的影响。2.0.7导阀式平安阀

由导阀控制的平安阀。其设定压力由导阀控制，其动作性能根本上不受背压的影响。当导阀失灵时，主阀仍能在不超过泄放压力时自动开启，并排出全部额定泄放量。2.0.8主平安阀

主安全阀是被保护系统的主要平安泄放装置，其泄放面积是基于最大可能事故工况下的泄放量。2.0.9辅助平安阀

辅助安全阀(有时多于一个)是主平安阀的辅助装置，提供除主平安阀以外的附加泄放面积。用于非最大可能事故工况下的超压泄放。2.0.10实际泄放面积

流体经过平安阀的最小流通面积。2.0.11有效泄放面积(最小泄放面积)

用公式或图表计算的泄放面积。有效泄放面积要小于实际泄放面积。2.0.12喉径面积

平安阀喷嘴中最小直径处的截面积。2.0.13环隙面积

安全阀的阀瓣与阀座之间的圆柱形面积。2.0.14最大工作压力

系指容器在正常工作情况下容器顶部可能到达的最大压力。见?设备和管道系统设计压力和温度确实定)A(HG/T20570.1一95)规定。2.0.15设计压力

系指设定的容器顶部的最高压力，应不小于平安阀的设定压力(开启压力)。2.0.16平安阀的设定压力

安全阀入口处的静压到达该值时，平安阀将动作。设定压力要求不大于被保护系统内最低的设计压力。2.0.17平安阀的开启压力(整定压力)

安全阀的阀瓣开始升起，物料连续流出时的压力。数值与设定压力相同。2.0.18平安阀的背压

作用在平安阀出口处的压力。背压分为静背压和动背压。静背压是指平安阀未起跳时阀出口处的压力;动背压是指平安阀起跳后，由于流体的流动引起的摩擦压力降值。2.0.19平安阀的超压

在泄放过程中，平安阀入口处的压力超过设定压力的局部。通常以百分数表示2.0.20平安阀的泄放压力

安全阀的阀芯升到最大高度后阀入口处的压力。泄放压力等于设定压力加超压。2.0.21平安阀的回座压力

平安阀起跳后，随着被保护系统内压力的下降，阀芯重新回到阀座时的压力。2.0.22最大允许工作压力

系指在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力。该压力是根据容器受压元件的有效厚度计算所得，且取其最小值。5平安阀的设置5.0.1平安阀适用于清洁、无颗粒、低粘度流体。凡必须安装平安泄压装置而又不适合安装平安阀的场所，应安装爆破片或平安阀与爆破片串联使用。余略6平安阀形式的选择

7各种事故工况下泄放量的计算

8最小泄放面积的计算

9储存气体容器的平安阀

10平安阀型号确实定

10.0.1确定原那么

(1)根据计算的最小泄放面积，按制造厂产品资料选择平安阀。原那么是所选平安阀的实际泄放面积不得小于最小泄放面积。〔2)美国石油学会标准API-526中规定了平安阀的喉径截面积及其代号，见表16.0.4。根据计算的最小泄放面积(喉径截面积)，按表向上圆整选取喉径代号，再根据喉径代号按制造厂产品资料，选择平安阀。10.0.2背压校正

由10.0.1选择的平安阀喉径，反算平安阀的泄放量。根据反算的泄放量计算排放管中的压力降，检查平安阀的型式是否适当。2断裂型断裂型平安泄压装置常见的有爆破片和爆破帽。前者用于中低压容器，后者多用于超高压容器。这类平安泄压装置是通过爆破元件〔爆破片〕，在较高的压力下发生断裂而排放气体使容器迅速卸压。〔1〕优点密封性能较好，泄压反响较快，气体中的污染物对装置元件的动作影响较小；元件爆破前的正常工作状态完全无泄漏。〔2〕缺点元件因超压爆破泄压后，一泄到底，容器也因此而停止运行；元件爆破后不能重复使用；爆破元件长期在高压力作用下，易产生疲劳损坏，因此元件的寿命短；爆破元件的动作压力不易控制。断裂型平安泄压装置宜用于容器内因化学反响等升压速率高或介质具有剧毒性的容器；不宜用于液化气体储罐，否那么会因元件爆破后泄压失控而造成液化气“爆沸〞。另外对于压力波动较大、超压时机较多的容器也不宜采用。3熔化型熔化型平安泄压装置就是常用的易熔塞。它是利用装置内低熔点合金在较高的温度下熔化，翻开通道，使气体从原来填充有易熔合金的孔中排出而泄放压力。〔1〕优点结构简单、更换容易，由熔化温度而确定的动作压力较易控制。〔2〕缺点完成降压作用后不能重复使用；泄压是一泄到底，容器因其动作泄压而停止运行；受易熔合金强度的限制，泄放面积不能太大；这类装置有时还可能由于合金因受压或其他原因而脱落或熔化，致使发生意外事故。熔化型平安泄压装置只能用于容器内气体压力完全取决于温度的小型压力容器，如气瓶。4组合型组合型平安泄压装置由两种平安泄压装置组合而成。通常是阀型和断裂型或阀型和熔化型组合，最常见的是弹簧式平安阀与爆破片串联组合。这种类型的平安泄压装置同时具有阀型和断裂型的优点，既可防止阀型平安装置的泄漏，又可以在排放过高的压力以后使容器继续运行。组合装置的爆破片，可以根据不同的需要设置在平安阀的入口侧或出口侧。爆破片设置在平安阀入口侧，可以利用爆破片将平安阀与气体隔离，防止平安阀受腐蚀或被气体中的污物堵塞或黏结。当容器超压时，爆破片断裂，平安阀开放后再关闭，容器可以继续暂时运行，待容器检修时再装上爆破片。这种结构要求爆破片的断裂不阻碍后面平安阀的正常动作，而且要在平安阀与爆破片之间设置压力检测仪，以防止因这中间有压力而影响爆破片的动作〔爆破片会因两边存在压差而造成爆破压力超过设定的绝对压力，使容器超压〕。爆破片设置在平安阀出口侧，可以使爆破片免受气体压力与温度的长期作用而产生疲劳，爆破片可用于防止平安阀泄漏。这种结构同样要求及时将平安阀与爆破片之间的气体排出，否那么平安阀即失去作用。纵观以上四种平安泄压装置，在工业生产中最常用最普遍的是平安阀。组合型平安装置虽兼备两种以上平安泄压装置的优点〔优缺点互补〕，但由于结构复杂，特别是在使用中必须保持两种泄压装置之间不能存在压力气体，这点很难做到，所以未能广泛使用，一般只是用于工作介质有剧毒或稀有气体的容器，并且由于防止不了平安阀的滞后作用的缺点，而不能用于容器内升压速度极高的反响容器。根据以上介绍，由于压力容器的本身特性和使用特性决定了其不可防止地在使用、运行过程中存在超温、超压的可能，因此为了确保容器的正常运行和防止平安事故的发生，压力容器必须设置平安附件。(3)型式、规格的校核方法在实际工作中，经常遇到的是对已经装设或已经作了工艺管道〔压力管道〕设计并准备安装，或生产系统中准备换装在容器上的平安阀进行校核或鉴定，以验证其型式和规格是否符合要求。

型号的标注方法及其含义平安阀型号标注由六个单元组成，其排列方式如下。爆破片

压力容器的爆破片是与平安阀一样的平安泄压装置，动作准确可靠。爆破片又称防爆片、防爆膜，它是爆破片装置承受压力的元件。爆破片装置由爆破片本身和相应的夹持器组成，通常所说的爆破片包括夹持器等部件。爆破片是一种断裂型的平安泄压装置，由于只能一次性使用，且泄压时不可调控，生产必须由此而终止，因此只适用于平安阀不宜使用的场合。一、类型与特点按照爆破片的断裂特征，可以将爆破片分为剪切型、弯曲型、正拱普通拉伸型、正拱开缝型、反拱型等几种。它们的主要区别在于膜片预制形状和膜片材料性质不同。1剪切型〔切破式〕这是早期广泛使用的一种爆破片，现在用得较少。常用的有夹片式或突台式，如图5-8所示。膜片中间局部较厚，目的是防止它在承压时产生较大的弯曲变形，使它的周边受较大的剪切载荷而沿边缘切断。爆破片一般用不锈钢、铜、铝、镍等塑性好的材料制造。

剪切型爆破片的特点是全面积开放，阻力小，排量系数较大；在相同条件下，膜片较厚，较易于加工制造；爆破片的实际动作压力受周边条件〔如夹持器周边的锋利程度〕的影响很大，因而不够稳定；膜片切破后常整体冲出，易堵塞排气管道。2弯曲型〔碎裂式〕弯曲型爆破片装置是利用膜片在较高的压力下，产生的弯曲应力到达材料的抗弯强度极限时即碎裂而排气的，所以膜片常用铸铁、硬塑料、石墨等脆性材料制造。常用的爆破片有夹紧式和自由嵌入式两种，如图5-9所示。

弯曲型爆破片的特点是无明显的塑性变形，动作反响快；膜片较厚，容易按需要的尺寸加工制造；适用于动载荷和脉动载荷；动作压力受材料强度及装配误差的影响波动很大，所以不稳定；膜片强度低，常因安装操作不慎而破裂；膜片破裂后成碎片飞出，影响排气管道的畅通。3、正拱普通拉伸型〔破裂式〕这种爆破片装置是用塑性良好的材料，如不锈钢、镍、铜、铝等箔材制成的爆破片装在一副夹持器内而构成的。膜片经过液压预拱成凸型，预拱成型压力一般不大于容器的正常工作压力，因此膜片安装在容器上以后，其形状一般不会改变。其结构示意如图5-10所示。正拱普通拉伸型爆破片的特点是无碎片飞出，阻力也不大；膜片的动作压力较前两种稳定；膜片在高的拉伸应力长期作用下，尤其是承受脉动载荷时，寿命较短；由于受成型箔材厚度规格的限制，往往难以取得所需要的动作压力。4、正拱开缝型这种爆破片是在普通拉伸型的根底上，为解决成型箔材的厚度规格不能适应各种需要的动作压力而开展起来的，它在预拱成凸型的膜片上开设一圈小孔，膜片承压后，小孔之间的孔带即产生较大的拉伸应力，并在压力到达规定值后而断裂。由于小孔沿径向开槽，所以断裂后膜片沿此槽开裂，形似花瓣，能顺利排气。膜片凹侧贴有一层含氟塑料，以保持在正常工作压力下的密封和变形。其结构如图5-11所示。正拱开缝型爆破片的特点是膜片可以采用较大的厚度，以增加刚性；调整小孔的孔带宽度可以获得任意的动作压力；开裂的程度较大，有利于气体的排放；加工精度要求高，制造较困难；内衬的密封薄膜易破裂而使爆破片过早失效。5反拱型〔失稳型、压缩型〕反拱型爆破片凸面承受压力，当压力到达一定值时，凸型膜片会失稳而突然翻转，随即被设在它上面的刀具切破，或膜片整体脱落弹出。制造膜片的材料与正拱型膜片的相同。反拱脱落型和带刀架型爆破片如图5-12所示。反拱型爆破片的特点是在形状尺寸一定的情况下，失稳压力只与膜片材料的弹性模量E有关，而材料的E一般是比较稳定的，所以膜片的动作压力较易控制；在压力与直径相同的条件下，膜片较厚，有利于加工制造；在工作压力下，膜片产生压缩应力一般小于材料的屈服极限，对疲劳、蠕变不敏感，因而膜片寿命较长；通过调整膜片的相对高度可以获得所需的动作压力，因此膜片的厚度能按箔材的成品规格厚度选用；由于要装设切破工具等，排放面积受到影响，排量系数减小；加工组装精度要求高。二、选用爆破片装置应符合GB?爆破片与爆破装置?的要求。1、类型压力容器应根据介质的性质、工艺条件及载荷特性等来选用爆破片。①在介质性质方面，首先考虑介质在工作条件〔压力、温度等〕下对膜片有无腐蚀作用。对腐蚀性介质，宜采用正拱开缝型爆破片，或采用在与介质的接触面上有金属或非金属保护膜的正拱型爆破片。如果介质是可燃气体，那么不宜选用铸铁或碳钢等材料制造的膜片，以免膜片破裂时产生火花，在器外引起可燃气体的燃烧爆炸。②脉动载荷或压力大幅度频繁波动的容器，最好选用反拱型或弯曲型爆破片。因为其他类型的爆破片在工作压力下膜片都处于高应力状态，较易疲劳失效。③为了防止膜片金属在高温下产生蠕变，致使它在低于设计爆破压力时即爆破，所以要求膜片的最高使用温度必须高于介质的温度。2动作压力为了确保压力容器不超压运行，爆破片的动作压力应不大于容器的设计压力。但动作压力与正常操作压力之比值究竟应保持多大，是人们关注的一个问题。因为装设爆破片的压力容器在设计压力确定以后，要由此比值确定容器的操作压力；或者在一定的操作条件下，由此比值确定容器的设计压力。在各国有关标准中，对爆破片的动作压力与工作压力之比值的规定不尽相同。我国有关标准规定确定爆破片的最低标定爆破压力选取，可根据容器的最大工作压力按表5-5或由设计者根据成熟的经验或可靠数据确定3、排放面积为了保证爆破片爆裂时能及时泄放容器内的压力，防止容器继续升压操作，爆破片必须具有足够的排放面积。与对平安阀的要求一样，爆破片的排泄量应不小于容器的平安泄放量。爆破片排放面积的计算方法如下。压力表压力表是一种测量压力大小的仪表，可用来测量容器的实际压力值，操作人员可以根据压力表指示的压力对容器进行操作，将压力控制在允许的范围内。压力容器上使用的压力表一般为弹簧元件式，且大多数又是单弹簧管式压力表。只有少数压力容器中由于工作介质具有较大的腐蚀性，才采用波纹平膜式压力表。因此，这里主要介绍单弹簧管式压力表的结构和工作原理。①结构单弹簧管式压力表按其位移转换机构的不同，可分为扇形齿轮式和杠杆式两种，其中常用的是扇形齿轮单弹簧管式压力表。，其结构如图5-14所示。它主要由弹簧弯管、支承座、表盘、管接头、拉杆、扇形齿轮、指针、中心轴等组成。②工作原理单弹簧管式压力表是利用弹簧弯管在容器内部压力作用下产生变形的原理制成的。弹簧弯管是一根断面呈椭圆形或扁平形的中空长管，一端牢固地焊在支座上，一端通过压力表的接头与承压设备连接。当容器内有压力的气体进入这根弯管时，由于内压的作用，使弯管向外伸展，发生变形而产生位移。这一位移通过拉杆带动扇形齿轮，通过扇形齿轮的传动，带动压力表指针的转动。进入弯管内的气体压力越高，弯管的位移就越大，指针转动的角度也越大。这样，容器内的气体压力即由指针在刻度盘上指示出来。2选用选用压力表时应注意以下问题。①选用的压力表，必须与压力容器内的介质相适应，可按压力表使用说明书在适用介质范围内选用。

②选用的压力表的量程必须与压力容器的工作压力相适应。压力表的量程最好为容器工作压力的2倍，最小不应小于1.5倍。最大不应高于3倍③选用压力表的精度应与压力容器的压力等级和实际工作需要相适应。压力表的精度是以它的允许误差占表盘刻度极限值的百分数按级别来表示的。例如，精度为1.5级的压力表，其允许误差为表盘刻度极限值的1.5％，精度级别一般都标在表盘上。低压容器使用的压力表精度不应低于2.5级，中压、高压容器使用的压力表精度不应低于1.5级。④选用压力表的表盘直径，必须与压力容器的现场操作环境相适应和。压力表表盘直径最常用的规格为100mm。如果压力表距离观察地点较远，表盘直径还应增大。3安装压力表的安装应符合以下要求。①压力表安装前应进行校验，根据压力容器的最高许用压力在刻度盘上画出最高工作压力的警戒红线，并注明下次校验的日期，加铅封。但应特别注意的是警戒红线不涂画在压力表的玻璃上，以免玻璃转动使操用人员产生错觉而造成事故。②压力表的装设位置应便于操作人员观察和清洗，且应防止受到辐射热、冻结或振动的不利影响。同时还应考虑安装位置，避开设备操作或检修对压力表造成的碰撞。③压力表装设时，应在压力表与容器之间设置三通旋塞阀或针形阀。三通旋塞阀或针形阀上应有开启标记和锁紧装置。压力表与容器之间，不得连接其他用途的任何配件或接管。④用于蒸汽介质的压力表，在压力表与容器之间应装有存水弯管，使蒸汽在这一段弯管内冷凝，以防止高温蒸汽直接进入压力表的弹簧管内，致使表内元件过热变形而影响压力表精度。⑤用于具有腐蚀性或高黏度介质的压力表，在压力表与容器之间应装设有隔离介质的缓冲装置。对于具有腐蚀性介质，如果限于操作条件不能采用这种装置时，那么应选用抗腐蚀的压力表，如波纹平膜式压力表等。二、液面计液面计是显示容器内液面位置变化情况的装置。盛装液化气体的储运容器〔包括大型球形储罐、卧式储槽和罐车等〕，作液体蒸发用的换热容器，工业生产装置中的一些低压废热锅炉或废热锅炉的汽包等都应装设液面计，防止容器内因充满液体而发生液体膨胀〔液体有不可压缩性〕而导致容器超压事故。液面计的形式与分类详见表5-8。1结构与工作原理液面计是用于了解显示设备内部液面位置的，按显示方法可分为直观式和间接式。直观式必须是易于肉眼观察，要求必须透明度高，故常用的材料是玻璃，这类液面计有玻璃管式液面计和平板玻璃液面计；间接式液面计是在一些介质因黏度高或显示困难或易堵塞等直观式液面计不宜使用的场合，无法直接观察液面而采用一些机械、电子和流体动力学等的辅助装备将液面变相显示出来的一种液面计，常用的有浮球液面计、自动液面指示计等。此外，还有一些带附加功能的液面计，如防霜液面计等。压力容器中最常用的液面计是玻璃管式和平板玻璃两种。〔1〕结构玻璃管式液面计主要由玻璃管、气〔汽〕旋塞、液〔水〕旋塞和放液〔水〕旋塞等局部组成。平板玻璃液面计主要由平板玻璃、框盒、气〔汽〕旋塞、液〔水〕旋塞等局部组成。2选用原那么〔1〕总原那么①应根据压力容器的介质、最高工作压力和温度正确选用。②盛装℃以下介质的压力容器上应选用防霜液面计。③寒冷地区室外使用的液面计应选用夹套型或保温型结构的液面计。④易燃、毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体压力容器，应有防止泄漏的保护装置。⑤要求液面指示平稳的，不应采用浮子〔标〕式液面计。⑥移动式压力容器不得使用平板式液面计。〔2〕具体原那么①根据容器设备高度选择当容器设备高度不高〔3m以下〕，且物料没有结晶等固体时，对承压低的可选用玻璃管式液面计，承压高的可选用平板式液面计。②根据液体的透光度选择对于洁净或无色透明的液体可选用透光式玻璃板液面计，对非洁净或有色泽的液体可选用反射式玻璃板液面计。③根据液面变化范围选择对需观测的液面变化范围很小的容器，可不设液面计而选用视镜。对承压低的(0.4Mpa以下〕地下槽可采用浮子液面计。图平板④根据介质特性选择对盛装易燃、毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体的容器，应采用磁性液位计或自动液面指示计，并应有防止泄漏的保护装置。对大型储槽还应装设平安可靠的液面指示器。⑤根据介质温度及环境温度选择对盛装℃以下介质的压力容器，应采用防霜液面计。在寒冷地区的室外使用的压力容器，应选用夹套型或保温型结构的液面计。3安装要求①液面计应安装在便于观察的位置，如液面计的安装位置不便于观察，那么应增加其他辅助设施。②大型压力容器还应有集中控制的设施和报警装置③液面计的最高和最低平安液位应作出明显的标记。④液面计的排污管应接至平安地点。⑤对易燃、有毒介质的容器，照明灯应符合防爆要求。⑥在安装使用前，低、中压容器用液面计，应以液面计公称压力的1.5倍进行液压试验；高压容器用的液面计，应以液面计公称压力的1.25倍压力进行液压试验。试验合格后，方能进行安装。一、温度计压力容器为控制壁温或因为生产工艺需要控制容器的工作〔反响、蒸发〕温度时，必须装设测温仪表〔温度计〕。常用的压力容器温度计有温度表、温度计、测温热电偶及其显示装置等。这些测温装置有的独立使用，有的同时组合使用。压力容器的测温形式通常有两种。①测量容器内工作介质的温度，使工作介质温度控制在规定的范围内，以满足生产工艺的需要。②对需要控制壁温的压力容器，应装设温度计进行壁温测量，防止壁温超过金属材料的允许温度。1分类与根本工作原理〔1〕膨胀式温度计以物质热后膨胀的原理为根底，利用测