压力容器安全操作技术培训教案

1培训教案压力容器的管理西吉县中医院2压力容器安全操作技术压力容器基本知识第一节压力容器简介压力容器是化工生产中不可缺少的设备，作为操作人员，保证压力容器安全运行是自己应尽的职责。下面就简要介绍一些基本知识。一、压力在物理学上把垂直作用在物体表面上的力叫做压力。单位面积所受的力称之为压强。P（压强）＝F（压力）/S(受力面积)力的国际基本单位是“牛顿（N）”；面积的国际基本单位是“米2（m2）”；压强的国际基本单位是“帕斯卡”，简称“帕”，用“Pa”表示。1帕斯卡＝1牛顿/米2，即1Pa＝1N/m2。在生产实践中，习惯上说的压力就是指物理学中的压强。人们习惯用的单位有“公斤”，实际指的是“公斤力/厘米2”，1公斤力/厘米2＝10000公斤力/米2＝9.8×104Pa在今后的工作中未做特别说明则所说的压力就是指压强。常用的压力单位有：大气压1大气压＝1.013×105Pa＝760毫米汞柱巴1巴＝1×105Pa1公斤力/厘米2＝9.8×104Pa≈1×105Pa＝0.1MPa绝对压力、表压力与负压力。P绝（a）＝P表＋P大气二、压力容器的定义容器是指由曲面构成用于盛装物料的空间构件。工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。三、压力容器的压力源1.源于外部：压力的产生和增大来源于蒸汽锅炉或气体压缩机。2.源于内部：(1)容器内介质的聚集状态发生改变；(2)气体介质在容器内受热，温度升高；(3)介质在容器内发生体积增大的化学反应等。四、压力容器界限1.划分压力容器的界限应考虑的因素主要是事故发生的可能性与事故危害性的大小两方面。2.我国压力容器管制界限范围为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器：(1)最高工作压力≥9.8104Pa(1Kgf/cm2)；(2)容积≥25L，且工作压力与容积之积≥200L.Kgf/cm2(1960104L.Pa)；(3)介质为气体、液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。五、压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、压力表、液位计及完成不同生产工艺作用的内件。3压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。第二节压力容器的工艺参数压力容器的工艺参数是由生产的工艺要求确定的，是进行压力容器设计和安全操作的主要依据。压力容器的主要工艺参数为压力和温度。一、压力1.工作压力。工作压力也称操作压力，是指容器顶部在正常工艺操作时的压力（即不包括液体静压力）。2.最高工作压力。是指容器顶部在工艺操作过程中可能产生的最大表压力（即不包括液体静压力）。压力超过此值时容器上的安全装置就要动作。如安全阀起跳，爆破板爆破等。3.设计压力。是指在相应设计温度下用以确定容器计算壁厚及其元件尺寸的压力。一般取设计压力等于或略高于最高工作压力。«压力容器安全监察规程»规定容器的设计压力，应略高于容器在使用过程中的最高工作压力。装有安全装置的容器，其设计压力不得小于安全装置的开启压力或爆破压力。«钢制石油化工压力容器设计规定»规定容器的设计压力，应略高于或等于最高工作压力。针对不同的情况，提出了如下几种确定设计压力的方法。（1）当容器上装有安全泄放装置时，取安全泄放装置的开启压力作为设计压力。（2）当单个容器上无安全泄放装置，而在工艺系统中装有安全泄放装置时，可根据容器在系统中的工作情况，以最高工作压力增加适当裕度作为设计压力。裕度取值无明文规定，但多数设计者往往取最高工作压力的1.05～1.1倍为设计压力。（3）当容器内为爆炸性介质时，容器的设计压力根据介质特性、爆炸前的瞬时压力，爆破膜的破坏压力以及爆破膜的排放面积与容器中气相容积之比等因素作特殊考虑。爆破膜的实际爆破压力之差，应在±5％范围之内。实际上，对于这种工况，国内设计多取最高工作压力的1.15～1.3倍作为设计压力。（4）对装有液化气体的容器，应根据充装系数和可能达到的最高温度确定设计压力。（5）外压容器，应取不小于在正常工作过程中任何时间内可能产生的最大内外压力差为设计压力。（6）真空容器，按外压容器设计，当装有安全控制装置时，取最大内外压力差的1.25倍或0.1MPa（1㎏f/cm2）两者中的较小者为设计压力；当未安装安全控制装置时，设计压力取0.1MPa（1㎏f/cm2）；对带有夹套的真空容器，按上述原则再加夹套内压力为设计压力。二、温度1.介质温度。系指容器内工作介质的温度，可以用测温仪表测得。2.设计温度。压力容器的设计温度不同与其内部介质可能达到的温度，系容器在正常工作过程中，在相应设计压力下，表壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。«设计规定»对设计温度的选取有如下规定：（1）当容器的各个部位在工作过程中可能产生不同温度时，可取预计的不同温度作为各相应部位的设计温度。（2）对有内保温的容器应作壁温计算或以工作条件相似容器的实测壁温作为设计温度，并需在容器壁上设置测温点或涂以超温显示剂。值得注意的是，只有当工作温度低于-20oC时，才按最低温度确定设计温度。除此而外，设计温度一律按最高温度选取。4第三节压力容器的分类压力容器的分类方法很多，从使用、制造和监检的角度分类，有以下几种。一、按承受压力的等级分为：1.低压容器0.1≤P1.6MPa；2.中压容器1.6≤P10MPa；3.高压容器10≤P100MPa；4.超高压容器P。二、按盛装介质分为：1.非易燃、无毒；2.易燃或有毒；3.剧毒。三、按工艺过程中的作用不同分为：①反应容器：用于完成介质的物理、化学反应的容器。②换热容器：用于完成介质的热量交换的容器。③分离容器：用于完成介质的质量交换、气体净化、固、液、气分离的容器。④贮运容器：用于盛装液体或气体物料、贮运介质或对压力起平衡缓冲作用的容器。在一种容器中，如同时具有两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的注意作用来划分。四、为了更有效地实施科学管理和安全监检，我国《压力容器安全监察规程》中根据工作压力、介质危害性及其在生产中的作用将压力容器分为三类。并对每个类别的压力容器在设计、制造过程，以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。为有利于安全技术监督和管理，将本规程适用范围内的压力容器划分为三类（压力等级和品种的划分，见附件一）：１．低压容器（本条第２、３款规定的除外）为第一类压力容器。2.下列情况之一为第二类压力容器：（１）中压容器（本条第３款规定的除外）；（２）易燃介质或毒性程度＊为中度危害介质的低压反应容器和储存容器；*１．易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于１０％，或爆炸上限和下限之差值大于等于２０％的气体，如：一甲胺、乙烷、乙烯、氯甲烷、环氧乙烷、环丙烷、氢、丁烷、三甲胺、丁二烯、丁烯、丙烯、甲烷等。*２．介质的毒性程度参照ＧＢ５０４４《职业性接触毒物危害程度分级》的规定，分为四级，其最高容许浓度分别为：（１）极度危害（Ⅰ级）＜０．１ｍｇ／ｍ３；（２）高度危害（Ⅱ级）０．１～＜１．０ｍｇ／ｍ３；（３）中度危害（Ⅲ级）１．０～＜１０ｍｇ／ｍ３；（４）轻度危害（Ⅳ级）≥１０ｍｇ／ｍ３。举例：Ⅰ、Ⅱ级棗氟、氢氰酸、光气、氟化氢、碳酸氟氯等；Ⅲ级棗二氧化硫、氨、一氧化碳、氯乙烯、甲醇、氧化乙烯、硫化乙烯、二硫化碳、乙炔、硫化氢等；Ⅳ级棗氢氧化钠、四氟乙烯、丙酮等。*３．压力容器中的介质为混合物质时，应以介质的组成并按本注的毒性程度或易燃介质的划分原则，由设计单位的工艺设计或使用单位的生产技术部门，决定介质毒性程度或是否属于易燃介质。（3）毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；（4）低压管壳式余热锅炉（管壳式余热锅炉是指本规程第三条所述烟道式余热锅炉之外的、结构类似压力容器、并按压力容器标准、规范进行设计和制造的余热锅炉）；（５）搪玻璃压力容器。３．下列情况之一为第三类压力容器：（１）毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和P•Ｖ值大于等于0.2MPa•m3的5低压容器；其中Ｐ指设计压力。（２）易燃或毒性程度为中度危害介质且P•V大于等于０．５MPa•m3的中压反应容器和P•V大于等于１０MPa•ｍ３的中压储存容器；（３）高压、中压管壳式余热锅炉；（４）高压容器。压力容器常用的钢材一、对选用钢材的要求用来制造压力容器的钢材应能适应容器的操作条件（如温度、压力、介质特性等），并有利于容器的加工制造和质量保证。具体选用时，重点应考虑钢材的机械性能、工艺性能和耐腐蚀性。1.机械性能。用于制造压力容器的钢材主要强调其强度、塑性、韧性三个性能指标。（1）强度物体的原子间存在着的相互作用力称为内力，这是物体所固有的。当对物体施加外力时，在物体内部将引起附加的内力，这一附加内力会随着外力的加大而相应的增加。我们把物体单位面积上所受的附加力称为应力。对于某一材料来说，所能承受的应力有一定的限度，超过了这个限度，物体就会破坏，这一限度就称为强度。在此，我们也可以将物体的强度简单说成能承受外力和内力作用而不被破坏的能力。概念：a.抗拉强度――钢材试样在拉伸试验中，拉断前所承受的最大应力。b.屈服极限（又称屈服强度）――试样拉伸过程中，拉力不增加（甚至有所下降），还继续显著变形的最小应力。有些钢材无明显临界屈服点，则规定其发生0.2％残余伸长变形的应力为“条件屈服极限”，以Ó0.2表示。c.蠕变极限――在一定温度和恒定拉力负荷下，试样在规定的时间间隔内的蠕变变形量或蠕变速度不超过某规定值时的最大应力。例如，在«钢制石油化工压力容器设计规定»中采用的“Ótn”，是指在tOC温度条件下，经过10万小时后的总变形量为1％的蠕变极限。d.持久强度，对于应力容器来讲，失效的形式主要是破坏而不是变形，所以要有一个能更好地反映高温元件失效特点的强度指标――持久强度：试样在给定温度下，经过规定时间发生断裂的应力。在«钢制石油化工压力容器设计规定»中用“ÓtD”表示,即tOC温度下，经过10万小时而断裂应力。（2）塑性指金属材料发生塑性变形的性能。（3）韧性表征材料抵抗脆性断裂的能力。2.工艺性能。即冷塑性变形能力和可焊性。碳钢和普通低合金钢含碳量分别小于0.3％和025时，一般都具有良好的可焊性。对于合金钢，可焊性与其碳当量有关，一般认为，碳当量不超过0.45％的合金钢具有良好的可焊性。3.耐腐蚀性。指材料在使用条件下抵抗工作介质腐蚀的能力。压力容器在使用过程中接触腐蚀性介质时会受到腐蚀，其用钢要求具有良好的耐蚀性。金属的耐腐蚀性（一般腐蚀，或称连续腐蚀）通常按腐蚀速率（毫米/年）评定。二、压力容器常用钢材及使用范围1.碳钢。含碳量2.06％的铁碳合金为碳钢，具有适当的强度和塑性，工艺性能良好，价格低廉，因而被广泛用来制造一般的中、低压容器。如Q235、20g等。2.低合金钢。如16MnR，15MnVR等3.特殊条件下使用的容器用钢（1）低温（-20OC）容器用钢要求在最低使用温度下仍具有良好的韧性，以防止容器在运行中发生脆性破裂。深冷容器常用高合金钢制造，如0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti，其使用温度下限可达-196OC。低温容器还常用Al、Cu等金属制造，其特点是低温韧性好。6（2）高温容器用钢，碳钢Q235R、20g等可以用到475OC，而其它普通碳钢一般只能用到400OC。使用温度在400～500OC范围内的容器，一般可选用锰钒钢、锰钼钒钢等低合金钢，如15MnVR,14MnMoVg等；使用温度为500～600OC时，可选用铬钼低合金钢，如15CrMo、12CrMo1等；使用温度为600～700OC时，则可选用镍铬高合金钢，如0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti等。（3）抗氢腐