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壓力容器基礎(chǔ)知識 2009/5/8


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01MPa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:

  ()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。

  ()按制造材料分

  分為鋼制容器、有色金屬容器、非金屬容器等。

  ()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。

  ()按安裝方式分

  分為立式容器、臥式容器等。

  ()按受壓情況分

  分為內(nèi)壓容器、外壓容器等。

  ()按壁厚分

  (1)薄壁容器

  (2)厚壁容器

        
  ()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)。

  ()按操作溫度分

  (1)低溫容器(t≤20)

  (2)常溫容器(t>-20150)。

  (3)中溫容器(t≥150450)。

  (4)高溫容器(t≥450)。

  ()按設(shè)計壓力分

  (1)低壓容器(代號L)  01MPa≤P16MPa

  (2)中壓容器(代號M)  16MPa≤P10MPa。

  (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。

  ()第一類壓力容器

  低壓容器(()()款規(guī)定的除外)。

  ()第二類壓力容器(下列情況之一,第()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。

  ()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05MPa·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02MPa·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。

  ()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≤10MPa,設(shè)計溫度0350,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。

  ()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-20475,常用于制造溫度較高的中壓容器。

  ()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-20475。

  ()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。

  ()高溫容器用鋼

  溫度<400、可用普通碳鋼,使用溫度400500可用15MnVR、14MnMoVg,使用溫度500600可采用15CrMo、12Cr2Mol,使用溫度600700應(yīng)采用0Cr13Ni91Cr18Ni9Ti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01MPa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:

  ()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。

  ()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1030min,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1030min,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。

  ()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。

  ()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:

  安全狀況等級為13級的,每6年至少一次;

  安全狀況等級為34級的,每3年至少一次;

  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。

  ()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)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

  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

  (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

  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

  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

  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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