压力容器安全基础知识.docx

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压力容器安全基础知识

压力容器安全基础知识

王昕渭南特检所

一、概论特种设备：

是涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施。

特种设备的分类及基本概念：

锅炉、是提供蒸汽或热水介质及提供热能的特种设备。

我国同世界上其它国家一样，对锅炉安全非常重视。

由质量技术监督部门对其安全进行监督。

锅炉的设计、制造、安装、运行、维修、改造、检验等必须依照国家颁发的规范、标准进行。

压力容器、是在一定的温度和压力下进行工作且介质复杂的特种设备，使用领域广阔，危险性高。

为保证压力容器的质量，检验活动从设计开始，经制造、安装和维修直至在役定期检验。

压力管道、是生产活动中广泛使用的可能引起爆炸或中毒等危险性较大的特种设备，分布极广，已经成为流体输送到重要工具。

压力管道的安全同样涉及设计、制造、安装、检验、使用、修理等多个环节。

电梯、服务于规定楼层的固定式提升设备。

随着国民经济与城市建设的发展，电梯的使用量与日俱增，已成为现代建筑中不可缺少的交通工具，成为衡量一个城市现代化程度的标志。

游乐设施、是指用于经营目的，在封闭的区域内运行，承载有游客游乐的设施。

随着科学的发展，社会的进步，现代游艺机和游乐设施充分运用了机械、电、光、声、水、力等先进技术，集知识性、趣味性、科学性、惊险性于一体，深受广大青少年、儿童的普遍喜爱。

对丰富人们的娱乐生活，锻炼人们的体魄，陶冶人们的情操，美化城市环境，发挥了积极的作用。

起重机械、是指用于垂直升降或垂直升降并水平移动重物的机电设备。

客运索道、是指动力驱动，利用柔性绳索牵引箱体等运载工具运送人员的机电设备。

，包括客运架空索道、客运缆车、客运拖牵索道等。

场（厂）内专用机动车辆，是指除道路交通、农用车辆以外仅在工厂厂区、旅游景区、游乐场所等特定区域使用的专用机动车辆。

二、压力容器

1、定义

（1）从压力容器名称上理解，凡承受流体介质压力的密闭腔体都可称作压力容器。

但是，具备这种特点的设备很多，其危险性有很大区别，它们中的一部分划入了特种设备安全监察范围。

（2）、按国标150-98《钢制压力容器》的规定：

设计压力vO.IMPa为常压压力容器，设计压力〉O.IMPa为压力容器。

（3）、从安全角度讲，单纯以压力高低来定压力容器是不够全面的，因为压力不是表征安全性能的唯一表志。

在相同压力下，容器的容积越大，其积蓄的能量就越大，气体的危害程度大于液体，尤其易燃易爆气体或液化气体。

如果发生爆炸，除爆炸造成的损失外，由于介质泄漏或扩散而引起的化学爆炸，起火燃烧，中毒污染，导致的后果其及严重，所以压力、容积、介质特性是与安全相关的三大重要参数。

（4）、从《容规》上讲，同时具备三个条件

1）、P>0.1MPa（不含液体静压力）;

2）、容积V》0.025M3,内直径（非圆形截面指其最大尺寸）》0.15M;

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。

（5）、从《条例》上讲

盛装气体或液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力PW0.1MPa（表压），且PXV>2.5MPaL气体或液化气体和最高工作温度高于或等于标准沸点的液体的固定式容器或移动式容器；

盛装公称压力》0.2MPa（表压）,且PXV>1.0MPaL的气体、液化气体和标准沸点等于或低于60C的液体的气瓶、医用氧舱等。

《条例》解释最具有权威性，只要符合上述规定的即为压力容器，其设计、制造、安装、使用、检验、修理、改造和管理都必须接受安全监察。

压力容器的含义中包括其附属的安全附件、安全保护装置和安全保护装置相关的设施。

注意：

《条例》和《容规》关于压力容器定义是有区别的，前者大于后者。

2、《容规》规定的压力容器监察范围监察范围除本体外，还包括：

（1）压力容器与外部管道或装置焊接连接的第一道环向焊缝的

焊接坡口、螺纹连接的第一个螺纹接头、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面；

（2）压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件；

（3）非受压组件与压力容器本体连接的焊接接头；

（4）压力容器上所用的安全附件。

三、压力容器的压力来源压力来源分为来自容器外部和容器内部（在容器内产生或增大）两种情况：

1、来自容器外部

⑴由各类气体、液化气体压缩机泵供给压力，工作压力取决于压缩机出口和泵出口的压力。

⑵由蒸汽锅炉、废热锅炉供给的压力。

工作压力取决于锅炉出口的蒸汽压力或经减压后的蒸汽压力。

2、来自容器内部

⑴气态介质由于温度升高导致体积膨胀受限，产生压力或是压力增大。

⑵液体介质受热汽化，压力既为该温度下的饱和蒸气压。

以水为例，当工作温度为120C，饱和蒸气压约为0.2MPa,当工作温度为200E时，饱和蒸气压约为1.56MPa。

⑶液化气体介质，以气液两相共存，压力就是随着温度变化的饱和蒸气压。

各种不同液体在不同温度下有不同饱和蒸气压，例如液氨20C时的饱和蒸气压

是0.75MPa50C时的饱和蒸气压是1.93MPa丙烷50C时的饱和蒸气压是1.704MPa。

⑷充满液态介质，由于温度升高导致液体体积膨胀，容器的压力取决于液体的体积膨胀系数。

例如液化石油气的体积膨胀系数是水的10〜16倍，当液化石油气以液态充满整个容器时，压力随温度上升十迅速。

温度每上升1C时，压力将上升2.18〜3.18MPa因此在容器内过量充装液化石油气是十分危险的。

⑸由于化学反应产生压力或压力增大。

四、压力容器的用途

⑴是承压类的一种特种设备，应用十分广泛。

广泛应用于化工、石油、机械、冶金、轻工、航空、国防部门的生产以及人民的生活，在化肥、炼油、化工、农药、医药、有机合成等行业，压力容器是主要设备。

压力容器在基本建设、医疗卫生、地质勘探、石油化工、能源工业、科研、民用及军事工业等都起着重要作用。

其用途有：

用于盛装压缩空气的压力容器，如储气罐、气体冷却器、油水分离器、干燥器和过滤器等；

用于盛装工业生产中所使用的各种气体，如氯气、氧气、氢气、氮气、液化气体（液氯、液氨等）的压力容器。

最常见的有压缩气体和液化气体储罐、气瓶、铁路罐车和汽车罐车。

制冷装置中的多数设备都是压力容器，如冷凝器、蒸发器、液体冷冻剂储

工业生产中用来对物料进行加热的蒸气夹套、蒸压釜、蒸煮锅、消毒器等也都是压力容器。

化工生产中使用的反应设备大部分是压力容器，其生产中的合成、精制、加热、冷却等工艺过程所使用的设备也是压力容器。

在石化工业中，许多化学反应过程都需要在有压力的条件下进行，或者用增高压力的方法来加快反应速度。

只作为盛装用的压力容器时，如液氨储罐，有时单独构成设备。

有时压力容器必须和某些工艺装置即内件共同发挥作用才能构成完整的设备，如石化工业中普遍应用的各类反应器、换热器、塔器、分离器等；化肥工业中的合成塔、尿素合成塔、二氧化碳吸收塔、氨分离器等；在石油精炼装置中的加氢脱硫反应器、加氢裂化反应器等；在乙烯装置中的各种低温压力容器；在聚乙烯装置中的各种超高压容器。

压力容器在能源工业及其它领域也有广泛的应用。

压力容器中的医用氧舱，则是一种特殊的载人压力容器，属于医疗设备。

气瓶主要用于盛装气体，在工业、国防、医疗、生活等领域均有广泛应用。

五、

1、

压力容器的特点

固定式压力容器的特点⑴具有爆炸或中毒等危险性较大事故的特种设备。

当设备发生破坏或爆炸时，设备内介质迅速膨胀，释放出极大的内能，这些能量不仅是设备本身遭到破坏，瞬时间释放出巨大能量还将产生冲击波，使周围设施破坏和建筑物遭到破坏，危及人民生命安全。

如果容器装的是易燃或有毒介质，一旦突然发生爆炸，将造成恶性的连锁反应，后果不堪设想，所以比一般设备有更高的要求。

所以《容规》的第一条制定的目的、性质讲的很清楚，就是为了保障压力容器安全运行，保护人民生命和财产的安全，促进国民经济的发展。

⑵介质种类繁多，千差万别。

易燃易爆介质一旦泄漏，可引起爆燃。

有毒介质泄漏，能引起中毒。

一些腐蚀性很强的介质，会是容器很快发生腐蚀生效。

⑶不同容器的工作条件差别很大，有的容器承受高温高压；有的容器在低温环境下工作；有的容器投入运行后要求连续运行。

⑷材料种类多。

⑸它本身承受静载荷、动载荷或者是交变载荷，有些还有附加的机械载荷、温度载荷等。

因为运行温度和压力变化范围相当宽广，

T、从-100C以下的低温〜1000C的高温。

P、从真空〜100MPS以上的超高压。

运行条件尤为苛刻，如合成氨的操作压力为10〜100MPa高压聚乙烯装置的操作压力为100〜200MPa.

介质：

气体、液化气体、最高温度》标准沸点的液体，多达数千个品种。

有些介质是易燃、有毒、腐蚀等有害物质。

由于上述这些因素使压力容器从设计、制造、安装、使用、维修都不同于一般的机械设备。

2、移动式压力容器的特点

⑴活动范围大，运行环境条件复杂，在运输和装卸过程中易受冲击、震动，有时还可能发生碰撞、倾翻。

⑵介质绝大多数是易燃、易爆以及有毒等液化气体，一旦发生事故，造成的损失大，社会影响大。

⑶活动场所不固定，监督管理难度大。

3、气瓶的特点

⑴容积小、结构相对简单、数量多、流动性大。

⑵事故多数发生在充装环节，主要是超装、混装造成的。

⑶充装单位、检验机构数量多，使用单位也多，还涉及千家万户，监督管理难度大。

4、医用氧舱的特点

⑴是载人压力容器，运行时患者在医舱中，一旦发生事故，就会有人员伤亡。

⑵内部为高压氧，氧气浓度高，易发生火灾事故。

六、压力容器的工艺参数：

压力容器的主要工艺参数为压力、温度、介质。

此外，容积、直径、壁厚也是重要的特性参数。

1、压力P,主要来自介质。

确切的说是介质和周围环境的压力差，介质的压力是压力容器在工作时所承受的主要外力。

通常所说的压力，其实质是物理学的压强，指的是垂直作用于物体单位面积上的力，单位用“Mpa来表示。

压力表上的压力是指表压力，还有绝对压力的概念，其值是表压力值加上容器周围的大气压力。

压力容器所承受的压力有外压和内压之分

有压力的几个术语：

工作压力、设计压力、试验压力、实际最高压力、公称压力

⑴工作压力p工是指容器顶部在正常操作时的压力；

⑵最高工作压力Pw是指在正常使用过程中，顶部可能出的最高压力（指内压容器），压力容器在正常使用过程中可能出现的最高压力差值（外压容器）；对夹套容器指夹套顶部可能出现的最高压力差值。

⑶设计压力P在相应设计温度下，用于确定计算壁厚及其组件尺寸的压力。

⑷试验压力在压力试验时，容器顶部的压力。

⑸实际最高工作压力在实际使用条件下的最高工作压力。

⑹公称压力是一种经标准化的压力数值，即把众多的压力数值按等级归纳成一定数目的系列，该系列中的各压力数值称为公称压力。

如压力容器的标准件象封头、法兰、螺栓等都采用公称压力。

常用的公称压力系列为0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4、10、16、20、22、32MPa.

2、温度T:

涉及环境温度、介质温度、金属温度、工作温度、和试验温度等概念。

⑴设计温度，容器在正常工作情况下，设定的组件的金属温度。

其值不得低于组件金属可能达到的最高金属温度。

设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。

⑵工作温度、容器运行时，测温仪表测得工作介质的温度。

⑶试验温度指的是压力试验时，壳体的金属温度。

⑷实际工作温度是相对设计温度而言的一个参数。

是容器在实际工作情况下，组件的