压力容器及压力管道知识

压力容器及压力管道知识2011年7月一、压力容器及压力管道法规体系结构•锅炉、压力容器、压力管道作为承压的特种设备，一旦发生爆炸或泄漏，往往并发火灾、中毒等灾难性事故。由于锅炉压力容器等特种设备具有发生爆炸或泄漏、造成人身伤害事故的危险性，世界上各主要工业发达国家一般都制定有专门的法律、建立了完善的法规体系进行规范和管理。中国目前还没有特种设备的专门法律。对于锅炉压力容器等承压特种设备的安全法制，我国目前主要是依据２００３年２月１９日国务院颁布自２００３年６月１日起施行的《特种设备安全监察条例》•几个重要相关法规对锅炉、压力容器及压力管道管理的要求•《特种设备安全监察条例》（简称《条例》）、《压力容器安全技术监察规程》（简称《容规》）、《压力管道安全管理与监察规定》（简称《管规》）、《气瓶安全监察规定》（简称《瓶规》）、《蒸汽锅炉安全技术监察规程》（简称《锅规》）、《压力容器定期检验规则》（简称《容检规》•法规适用范围：•《条例》第三条特种设备的生产（含设计、制造、安装、改造、维修，下同）、使用、检验检测及其监督检查，应当遵守本条例，但本条例另有规定的除外。几个重要相关法规对锅炉、压力容器及压力管道管理的要求•《容规》第4条压力容器的设计、制造（组焊）、安装、使用、检验、修理和改造，均应严格执行本规程的规定。各级锅炉压力容器安全监察机构（以下简称安全监察机构）负责压力容器安全监察工作，监督本规程的执行。第5条本规程是压力容器质量监督和安全监察的基本要求，有关压力容器的技术标准、部门规章、企事业单位规定等，如果与本规程的规定相抵触时，应以本规程为准。•《管规》第五条压力管道的设计、制造、安装、使用、检察和修理改造单位必须执行本规定。压力管道的设计、制造、安装、使用、检察和修理改造单位的主管部门应负责所属企业的压力管道安全管理工作。•《瓶规》第三条在中华人民共和国境内使用的气瓶，其设计、制造、充装、运输、储存、销售、使用和检验等各项活动，应当遵守本规定。•《锅规》第2条本规程适用于承压的以水为介质的固定式蒸汽锅炉及锅炉范围内管道的设计、制造、安装、使用、检验、修理和改造。•《容检规》第二条本规则适用于属于《容规》适用范围的压力容器的年度检查和定期检验。其中，在用罐车（以下简称罐车）、在用罐式集装箱（以下简称罐式集装箱）的年度检查和定期检验，除符合本规则正文的有关要求外，还应当遵照本规则附件一《移动式压力容器定期检验附加要求》的规定。相关法规中锅炉、压力容器及压力管道用语的含义•锅炉，是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并承载一定压力的密闭设备，其范围规定为容积大于或者等于３０Ｌ的承压蒸汽锅炉；出口水压大于或者等于０．１ＭＰａ（表压），且额定功率大于或者等于０．１ＭＷ的承压热水锅炉。压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于０．１ＭＰａ（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于２．５ＭＰａＬ的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于０．２ＭＰａ（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于１．０ＭＰａＬ的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于６０℃液体的气瓶；氧舱等。压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于０．１ＭＰａ（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于２５ｍｍ的管道。压力容器的分类•1、按压力等级分类按承压方式分类，压力容器可分为内压容器与外压容器。内压容器又可按设计压力(户)大小分为四个压力等级，具体划分如下：a．低压(代号L)容器0.1MPa≤P1.6MPa；b．中压(代号M)容器1.6MPa≤P10.0MPa；c．高压(代号H)容器10MPa≤P100MPa；d．超高压(代号U)容器P≥100MPa。外压容器中，当容器的内压力小于一个绝对大气压(约0．1MPa)时又称为真空容器。压力容器的分类•2、按容器在生产中的作用分类•根据压力容器在生产工艺过程中的作用，可分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器4种。具体划分如下。•a．反应压力容器(代号R)主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，如反应器、反应釜、聚合釜、高压釜、合成塔、蒸压翠、煤气发生炉等。•b．换热压力容器(代号E)主要是用于完成介质热量交换的压力容器。如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器等。c．分离压力容器(代号S)主要是用于完成介质流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器。如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、干燥塔等。•d．储存压力容器(代号C，其中球罐代号B)主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器。如液氨储罐、液化石油气储罐等。在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的主要作用来划分品种。压力容器的分类•3、按安装方式分类•根据安装方式可分为固定式压力容器和移动式压力容器。a．固定式压力容器有固定安装和使用地点，工艺条件和操作人员也较固定的压力容器。如生产车间内的卧式储罐、球罐、塔器、反应釜等。•b．移动式压力容器也称为经常搬运的压力容器，诸如汽车槽车、铁路槽车、槽船等。这类压力容器使用时不仅承受内压或外压载荷，搬运过程中还会受到由于内部介质晃动引起的冲击力，以及运输过程带来的外部撞击和振动载荷，因而在结构、使用和安全方面均有其特殊的要求。压力容器的分类•4、按安全技术管理分类•上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个设计参数或使用状况，还不能综合反映压力容器面临的整体危害水平。例如储存易燃或毒性程度中度及以上危害介质的压力容器，其危害性要比相同几何尺寸、储存毒性程度轻度或非易燃介质的压力容器大得多。压力容器的危害性还与其设计压力p和全容积V的乘积有关，pV值愈大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。为此，《容规》采用既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危害程度以及容器品种的综合分类方法，有利于安全技术监督和管理。该方法将压力容器分为三类。压力容器的分类•下列情况之一的，为第三类压力容器：•（1）高压容器；（2）中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；（3）中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于10Mpa.m3）;（4）中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘各大于等于0.5Mpa.m3）;（5）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积大于等于0.2Mpa.m3）；（6）高压、中压管壳式余热锅炉；（7）中压搪玻璃压力容器；（8）使用强度级别较高（指相应标准中搞拉强度规定值下限大于等于540Mpa）的材料制造的压力容器；（9）移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车[液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、水久气体运输（半挂）车]和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；（10）球形储罐（容积大于等于50m3）；（11）低温液体储存容器（容积大于5m3）。压力容器的分类•下列情况之一的，为第二类压力容器（本条第1款规定的除外）•（1）中压容器；（2）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；（3）低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；（4）低压管壳式余热锅炉；（5）低压搪玻璃压力容器。低压容器为第一类压力容器（本条第1款、第2款规定的除外）。二、《容规》、《锅规》对压力容器、锅炉受压元件用材的要求•《容规》对压力容器用材的要求•第10条压力容器用材料的质量及规格，应符合相应的国家标准、行业标准的规定。压力容器材料的生产经国家安全监察机构认可批准。材料生产单位应按相应标准的规定向用户提供质量证明书（原件），并在材料上的明显示部位作出清晰、牢固的钢印标志或其他标志，至少包括材料制造标准代号、材料牌号及规格、炉（批）号、国家安全监察机构认可标志、材料生产单位名称及检验印鉴标志或其他标志。材料质量证明书的内容必须齐全、清晰，并加盖材料生产单位质量检验章。压力容器制造单位从非材料生产单位获得压力容器用材料时，应同时取得材料质量证明书原件或加盖供材单位检验公章和经办人章的有效复印件。压力容器制造单位应对所获得的压力容器用材料及材料质量证明书的真实性与一致性负责。《容规》对压力容器用材的要求《容规》对压力容器用材的要求•第11条压力容器选材除应考虑力学性能和弯曲性能外，还应考虑与介质的相容性。压力容器专用钢材的磷含量（熔炼分析，下同）不应大于0.030%，硫含量不应大于0.020%。如选用碳素钢沸腾钢板和碳素钢镇静钢板制造压力容器（搪玻璃压力容器除外），应符合GB150《钢制压力容器》的规定。碳素钢沸腾钢板和Q235A钢板不得用于制造直接受火焰加热的压力容量。《容规》对压力容器用材的要求•第27条压力容器制造或现场组焊单位对主要受压元件的材料代用，原则上应事先取得设计单位出具的设计更改批准文件，对改动部位应在竣工图上做详细记载。对制造单位有使用经验且代用材料性能优于被代用材料时（仅限16MnR、20R、Q235系列钢板，16Mn、10﹟、20#锻件或钢管的相互代用），如制造单位有相应的设计资格，可由制造单位设计部门批准代用并承担相应责任，同时须向原设计单位备案。原设计单位有异议时，应及时向制造单位反馈意见。《锅规》对锅炉受压元件用材的要求•第21条锅炉受压元件所用的金属材料及焊接材料等应符合有关国家标准和行业标准。材料制造单位必须保证材料质量，并提供质量证明书。金属材料和焊缝金属在使用条件下应具有规定的强度、韧性和伸长性以及良好的抗疲劳性能和抗腐蚀性能。锅炉受压元件修理用的钢板、钢管和焊接材料应与所修部件原来的材料牌号相同或性能类似。《容规》对压力容器设计的要求•第28条压力容器的设计单位资格、设计类别和品种范围的划分应符合《压力容器设计单位资格管理与监督规则》的规定。设计单位应对设计质量负责。压力容器设计单位不准在外单位设计的图样上加盖压力容器设计资格印章（经压力容器设计单位批准机构指定的图样除外）。第29条压力容器的设计总图（蓝图）上，必须加盖压力容器设计资格印章（复印章无效）。设计资格印章失效的图样和已加盖竣工图章的图样不得用于制造压力容器。设计总图上应有设计、校核、审核（定）人员的签字。对于第三类中压反应容器和储存容器、高压容器和移动压力容器，应有压力容器设计技术负责人的批准签字。《容规》对压力容器设计的要求•第30条压力容器的设计总图上，至少应注明下列内容：1．压力容器名称、类别。2．设计条件[包括温度、压力、介质（组分）、腐蚀裕量、焊缝系数、自然基础条件等]，对储液化石油气的储罐应增加装量系数；对有应力腐蚀倾向的材料应注明腐蚀介质的限定含量；对有时效性的材料应考虑工作介质的相容性，还应注明压力容器使用年限。3．主要受压元件材料牌号及材料要求。4．主要特性参数（如压力容器容积、换热器换热面积与程数等）。5．制造要求。6．热处理要求。7．防腐蚀处理要求。8．无损检测要求。《容规》对压力容器设计的要求•9．耐压试验和气密性试验要求。10．安全附件的规格和订购特殊要求。11．压力容器铬牌的位置。12．包装、运输、现场组焊和安装要求。《条例》、《容规》、对压力容器等特种设备使用的要求•《条例》对压力容器等特种设备使用的要求•第二十五条特种设备在投入使用前或者投入使用后３０日内，特种设备使用单位应当向直辖市或者设区的市的特种设备安全监督管理部门登记。登记标志应当置于或者附着于该特种设备的显著位置。•第七十九条特种设备作业人员违反特种设备的操作规程和有关的安全规章制度操作，或者在作业过程中发现事故隐患或者其他不安全因素，未立即向现场安全管理人员和单位有关负责人报告的，由特种设备使用单位给予批评教育