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2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer182020年6月17日星期三质保工程师——压力容器培训讲义二0一八年三月2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer182020年6月17日星期三一、概述二、法规、安全技术规范、标准三、质量保证体系的建立及运行四、主要制造工序及装备五、检验及竣工资料编制六、计算机技术应用七、专案八、案例2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性液氨贮槽爆炸事故发生日期：1987年6月22日发生单位：安徽省毫州市化肥厂事故经过：5月31日停车检修，至6月20日开车时，发现液氨数量不足，即向市蛋品厂借用液氨贮槽去太和化肥厂求援液氨。21日运回740Kg，22日又去装790Kg，在返回途中，路经某乡农贸市场时，氨罐尾部冒出白烟，随后发生爆炸，把重74.4kg的后封头向后推出64.4m，直径0.8m、重约770Kg的罐体挣断4股八号铅丝组成的加固绳，冲断氨罐支架及卡车龙门架，摧毁驾驶室，挤死驾驶员，途中撞死3人后停在97m远处。喷出的大量白色氨雾，87位农民灼伤中毒，汽车后部200棵树和约7000m2的庄稼被烧毁。最后造成10人死亡19人有后遗症，47人中毒。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性原因分析----液氨贮罐质量低劣。①该贮罐全部焊缝均未开坡口，焊缝熔合面极小，焊接质量极差，X光探伤表明，焊缝全部未焊透；②封头冲刷问题严重，无直边，封头直径与焊体直径不相等，平均错边7.5mm，最大错边15mm；③集油筒与筒体焊接角焊缝不合要求，开孔无加强，焊后未进行整体退火处理和探伤；2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性制造质量不良引起的氨冷凝器爆炸事故(1).设备情况：300000吨／年化肥厂氨冷凝器是列管式高压冷凝设备，管程设计压力为20Mpa，壳程设计压力为1.6Mpa，工作温度为—25~25℃。管程介质为氨、氮气，壳程介质为液氨，壳体内径420mm，壁厚8mm，封头内径350mm，壁厚32mm，管板厚45mm，管板和封头材质为20g。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性•氨冷凝器的封头与管板联接采用平面焊结构。几起事故的爆破断口都发生在管板与封头联接处的环焊缝上。从断口上可清楚地看到：焊缝根部未焊透，长度占80％，深度一般2~4mm，最深达6mm。断口检查：这种氨冷凝器的爆炸断口中部表面平滑平坦，经电镜观察有明显的疲劳断裂特征，断口外部表面租糙，则属强度不足而塑性撕裂。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性（2）.爆炸事故原因分析：氨冷凝器的爆炸原因，主要是设计不当，制造时焊接工艺不当产生的根部未焊透等缺陷，在实际运行中存在的疲劳循环载荷(压力、温度波动、频繁启停等)的作用下，导致疲劳裂纹萌生和扩展，以致引起设备疲劳断裂，即低周循环应力下的疲劳断裂。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性•①设计时技术要求不严：氨冷凝器管板与封头焊接连接属角焊缝结构，这种结构上的不连续性使环缝根部表面应力很高，所以在设计此种结构时必须慎重对待。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性我国《钢制压力容器》管板与壳体、封头的连接应采用全焊透结构。美国ASME《锅炉及压力容器规范》D—4焊接接头章节中规定了全焊透的角焊缝接头；英国BS5500《非直接火压力容器》附录E“推荐用于压力容器的焊接连接”其中管板与壳体、封头的角焊缝推荐双面焊结构，当壳体、封头壁厚超过16mm时必须采用全焊的焊缝；联邦德国AD《压力容器规范》也规定，当采用平面焊根部有未焊透结构时，能够承受的疲劳循环次数只有全焊透结构的五分之一的次数，考虑变动载荷时焊缝结构则必须是全焊透的。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性•然而该氨冷凝器中的管板与封头的焊接连接采用的单面焊结构型式，未明确提出必须全焊透的技术要求。这种易于发生根部未焊透的角焊缝，在我国标准和美国ASME等规范中，都明确不允许。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性•②制造质量差，通过爆破断口解剖观察到：Ⅰ.根部未焊透严重，占周长的80％，最深达6mm；Ⅱ.有2×4mm大气孔一处和三处夹渣，最大尺寸为8×10mm；Ⅲ.焊缝中发现超出规范规定的硅酸盐夹渣，局部有增碳引起的小裂纹。Ⅳ.埋弧自动焊缝的裂口靠管板一侧，断裂起源于焊缝根部未焊透处，并靠管板一侧沿着与轴成为60°方向在焊缝中扩展，直至失效破环。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性从氨冷凝器的制造工艺和解剖发现的问题，可以看出其焊接工艺是不合理的，在施工中没有采用单面焊双面成型的特殊焊接工艺和焊接方法，如氩弧焊封底等工艺方法来防止末焊透，而采用了一般的焊接方法，并用Ø4—5mm焊条进行封底，如此粗的焊条作封底施焊必将发生未焊透。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性对于高压容器封头一侧的环焊缝焊前应采取预热，高压换热器的管箱焊后需要进行消除应力的热处理。该设备在施工时，没有进行焊前预热、焊后热处理的工艺措施。这样，焊缝一侧为32mm的封头，另一侧为45mm厚的管板，刚性大，散热快，焊接时焊接残余应力较大，且容易在管板一侧出现未焊透、未熔合乃至微裂纹等缺陷。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性•此外，焊接工艺管理也是不健全的。如没有焊接工艺评定，焊条管理也是欠妥的，以至采用了Ø4—5mm的封底焊条，出现了超出常规的硅酸盐夹渣等现象。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性•③．制造质量检验不严：该氨冷凝器的制造单位擅自将超声波探伤灵敏度从Ø2mm平底孔降低到Ø3mm平底孔，以致未能有效地查出焊缝中存在的缺陷。综上所述，该氨冷凝器在设计上有缺陷，在制造上没有可靠的焊接工艺，加之使用压力、温度波动频繁，因此氨冷凝器的爆炸事故是不可避免的。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性•二0一0年三月事故2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性原因：1.焊条用错2.焊前预热存在问题3.焊后消氢处理存在问题2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性印度尼西亚PTPetroWidada公司时间：2004年１月２０日2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器制造质量的重要性地点：印度尼西亚东爪哇省锦石镇后果：至少５４人受伤，150多人吸入有害气体而住院，7000多人逃离家园。原因：焊缝断裂2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer182020年6月17日星期三第1章概述压力容器的诞生是随着动力装备的诞生而诞生的十七世纪的英国资产阶级革命，推翻了英国的封建专制制度，建立了以资产阶级和土地贵族联盟为基础的君主立宪制度，从而成为世界上第一个确立资产阶级政治统治的国家。资产阶级利用国家政权加速推行发展资本主义的政策和措施，促进了工业革命各种前提条件的迅速形成。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18第1章概述随着英国君主立宪制的确立，加速了圈地运动，产生了大批无产者。同时海外贸易和殖民地的开发，使大量财富集中到英国资产阶级手中。经典力学、热力学等学科的理论创新也为工业革命带来了契机。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer182020年6月17日星期三1769年詹姆斯·瓦特根据前人的成果，成功发明了单向蒸汽机。第1章概述2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18•1782年又制造出双向蒸汽机。蒸汽机的出现推动了工业革命的发展。1800年，英国拥有蒸汽机321台、5210匹马力。1825年猛增到15000台、375000匹马力。•瓦特发明蒸汽机后，人们知道了锅炉的作用，工业上开始大量使用锅炉作为动力源。压力容器的诞生是随着动力装备的诞生而诞生的。2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18从此，压力容器广泛地应用于石油、化工、机械、冶金、轻工、航空、航天、国防等工业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，压力容器都是主要的生产设备。压力容器是具有爆炸危险性的承压类特种设备，它承载着高压、高温、低温、易爆、剧毒或腐蚀介质的作用，一且发生爆炸或泄漏往往并发火灾、中毒等灾难性事故，造成严重的环境污染，会给社会经济、企业生产和人民生活带来损失和危害，直接影响社会安定。第1章概述2011-7-7QualityAssuranceSystemforPressureEquipmentManufacturer18压力容器承受各种静、动载荷或交变载荷，有些还有附加的机械或温度载荷。其运行温度和压力变化范围相当宽广：从-196℃的低温到1000℃以上的高温；从真空到300MPa的超高压。上述因素使压力容器从设计、制造到使用都不同于一般机械设备。因此，压