压力容器检验员培训——压力容器检验.ppt

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,压力容器检验员培训压力容器检验,第一部分 绪论,定期检验的目的,检验对象,发展历史,压力容器的应力来源,产生缺陷的因素,容器破裂爆炸及其危害,一、定期检验的目的,确保压力容器,安全,运行，防止事故发生。,安全：不发生导致死亡、职业病、设备财产损失的状况。,二、检验对象：,容规,质技监局锅发,1999154,号,第二条,本规程适用于同时具备下列条件的压力容器,:,（,1,）,最高工作压力,(PW)(,注,1),大于等于,0.1MPa(,不含液体静压力,下同,);,（,2,）,内直径,(,非圆形截面指断面最大尺寸,),大于等于,0.15m,且容积,(V)(,注,2),大于等于,0.025m,3,;,（,3,）,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。,容规,第二条,2,本规程的第三章（设计,）,、第四章（制造）和第五章（安装、使用管理与修理改造）适用于下列压力容器：,（,1,）与移动压缩机一体的非独立的容积小于等于,0.15m3,的储罐、锅炉房内的分气缸；,（,2,）容积小于,0.025 m,3,的高压容器；,（,3,）深冷装置中非独立的压力容器、直燃型吸收式制冷装置中的压力容器、空分设备中的冷箱；,（,4,）螺旋板换热器；,（,5,）水力自动补气气压给水（塔上无水）装置中的气压罐、消防装置中的气体或气压给水（泡沫）压力罐；,（,6,）水处理设备中的离子交换或过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱；,（,7,）电力行业专用的全封闭式组合电器（电容压力容器）；,（,8,）橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具。,容规,第二条,3,本规程适用于上述压力容器所用的安全阀、爆破片装置、紧急切断装置、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等安全附件。,4,本规程适用的压力容器除本体外还应包括：,（,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,）非受压元件与压力容器本体连接的焊接接头。,第,3,条本规程不适用于下列压力容器：,（,1,）超高压容器,（,2,）各类气瓶；,（,3,）非金属材料制造的压力容器；,（,4,）核压力容器、船舶和铁路机车上的附属压力容器、国防或军事装备用的压力容器、真空下工作的压力容器（不含夹套压力容器）、各项锅炉安全技术监察规程适用范围内的直接受火焰加热的设备（如烟道式余热锅炉等）。,（,5,）正常运行最高工作压力小于,0.1MPa,的压力容器（包括在进料或出料过程中需要瞬时承受压力大于等于,0.1MPa,的压力容器，不包括消毒、冷却等工艺过程中需要短承受压力大于等于,0.1MPa,的压力容器）。,（,6,）机器上非独立的承压部件（如压缩机、发电机、泵、柴油机的气缸或承压壳体等，不包括造纸、纺织机械的烘缸、压缩机的辅助压力容器）。,（,7,）无壳体的套管换热器、波纹板换热器、空冷式换热器、冷却排管。,二、检验对象,特种设备安全监察条例,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,.,（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于,.,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,.,（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于,.,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。,锅炉压力容器制造监督管理办法,22,号令（,2003/01/01,执行）第十六条 如制造的压力容器设计压力,10MPa,，最大直径,150mm,，且水容积,25L,，则无须申请压力容器制造许可。,二、检验对象,符合,简单压力容器安全技术监察规程,的除外。,锅炉压力容器使用登记管理办法,三、发展历史,1955,年天津第一棉纺厂锅炉爆炸。,1979,年连续发生了,几起压力容器恶性爆炸事故,。,国发（,1979,）,208,号文批转,河南省南阳柴油机厂热交换器爆炸事故调查报告,，指出要从七个环节控制。,国发（,1979,）,249,号文批转了,关于健全锅炉压力容器安全监察机构加强监督检查工作的报告,，在原有编制增加成立检验单位。,三、发展历史,1982,年,2,月,6,日实施,锅炉压力容器安全监察暂行条例,。,1981,年颁布,容规,，,1982,年,4,月正式执行。,1990,年,2,月,23,日,在用压力容器检验规程,1990,年,5,月,9,日颁布,新容规,，,1991,年,1,月,1,日实施。,1999,年,6,月,25,日颁布,99,版容规,，,2000,年,1,月,1,日实施。,2003,年,6,月,1,日颁布,特种设备安全监察条例,。,2004,年,6,月,23,日颁布,容检规,国外（,印度博帕尔事件,）,四、压力容器的,应力,来源,1,、由压力而产生的应力，（主应力，运行时压力波动以及开停车水压试验。）,2,、由重量而产生的应力（介质，附件）,3,、其它外载荷（风、雪、地震、接管附加力矩，支座）,4,、温差应力,5,、几何不连续（封头与筒体、开孔、不等厚）,五、产生缺陷的因素,1,、设计、制造缺陷,2,、壁厚减薄,(,腐蚀、磨损,),3,、疲劳,(,压力温度波动、频繁加、泄压,),，高周疲劳,低周疲劳，特别在结构不连续，焊接缺陷处，微裂纹,-,宏观裂纹,-,断裂失稳扩展,4,、蠕变，金属在较高温下塑性变形,(,松驰,),5,、低温脆断,(,碳素钢、低合金钢用于制造低温容器。,6,、安装不当，震动引起附加应力增大,(,管道、支座等热应力,),7,、停用时维护保养不当,8,、其它,(,如医用氧舱安全设施不全,),六 容器破裂爆炸及其危害,1,爆炸的定义,爆炸，从广义上来说，是指一种极其迅速的、物理的或化学的能量释放过程。在这一过程中，系统的内在势能转变为机械能及光和热的辐射等。压力容器破裂时，容器内高压气体解除了外壳的约束，迅速膨胀并以很高的速度释放出内在能量。这就是通常所说的,物理爆炸,现象。,六 容器破裂爆炸及其危害,2,容器破裂爆炸的危害,压力容器破裂引起的气体爆炸，虽然不像一般炸药那样能形成,3000,5000,的高温和数十万个大气压力的高压，但是，如果容器的工作压力较高，则爆炸能量也是不小的。而且产生的危害也是多方面的。,容器破裂时，气体膨胀所释放的能量，一方面使容器进一步开裂，并使容器或其所裂成的碎片以比较高的速度向四周飞散，造成人身伤亡或撞坏周围的设备等。另一方面，它的更大一部分对周围的空气作功，产生冲击波，冲击波除能直接伤人外，还可以摧毁厂房等建筑物，产生更大的破坏作用。,如果容器的工作介质是有毒的气体，则随着容器的破裂，大量的毒气向周围扩散，产生大气污染，并可能造成大面积的中毒区。更严重的是容器内盛装的是可燃液化气体，在容器破裂后，它立即蒸发并与周围的空气相混合形成可爆性混合气体，遇到容器碎片撞击设备产生的火花或高速气流所产生的静电作用，会立即产生化学爆炸，即通常所说的容器,二次爆炸,。它产生的高温燃气向周围扩散，并引起周围可燃物燃烧，会造成大面积的火灾区。,六 容器破裂爆炸及其危害,3,气体爆炸时的冲击波,压力容器破裂时气体爆炸的能量除了很少一部分消耗于将容器进一步撕裂和将容器或其碎片抛出以外，大部分产生冲击波。,在爆炸中心附近，空气冲击波波阵面上的超压,P,可以达到一个多兆帕。在这样高的压力冲击下，建筑物将被摧毁，设备、管路等均会遭到严重破坏。即使是在,0.1MPa,内的冲击波也具有很大的破坏作用，,0.005MPa,超压就可以使门窗玻璃碎。,六 容器破裂爆炸及其危害,4,容器破裂爆炸引起的其它危害,（,1,）碎片的破坏作用,压力容器破裂时，气体高速喷出的反作用力可以把整个壳体向破裂的相反方向推出，有些壳体则可能裂成大小不等的碎块或碎片向四周飞散。这些具有较高速度或较大质量的碎片在飞出的过程中具有较大的动能，也可能造成较大的危害。,1976,年,4,月江苏省某农药厂的一个反应釜破裂爆炸，重达,1500kg,的釜盖碎块腾空飞起，跌落在离厂,300m,处。如果容器发生脆性破裂或由于器内的激烈化学反应引起爆炸，则会产生大量的碎片并以很高的速度飞出，造成更大的人身伤亡或厂房设备的损坏。,容器破裂成碎片时，周围的设备是比较容易击穿的，例如重量为,1kg,的碎片，如截面积为,5cm,，则只要击中时的速度不小于,100m/s,，厚,10mm,的钢制设备即可穿透。,六 容器破裂爆炸及其危害,（,2,）有毒液化气体容器破裂时的毒害区,介质为液化气体的压力容器，破裂时会产生激烈的蒸汽爆炸，这在上面已经讨论过了。在压力容器所盛装的液化气体中，有很多是有毒的物质，如液氨、液氯、二氧化硫、二氧化氮、氢氰酸等。盛装这些有毒液化气体的容器破裂时，大量液体被蒸发成气体，并在空气中扩散，会造成大面积的毒害区，这在国内外都不是罕见的。例如,1951,年,1,月，日本大饭府某制冰厂一台小冷冻机用的氨受液器，直径仅有,560mm,，容积,0.6m,。因封头焊缝开裂，发生蒸汽爆炸，结果在直径为,80m,的范围内充满着浓度很高的氨空气。由于该容器置于路旁，使过路行人大部分中毒，死亡,6,人，轻重伤,11,人。上面列举的某电化厂的一个液氯瓶碎裂事故，就使附近几公里的居民发生程度不同的中毒，大面积的树木枯萎。,六 容器破裂爆炸及其危害,（,3,）可燃液化气体容器破裂时的燃烧区,有许多压力容器，特别是大型贮罐，盛装的是可燃液化气体，如液化石油气等。这些容器破裂时，器内的液化气体大量蒸发，并与周围的空气混合，遇到适当条件常常在器外发生燃烧爆炸，酿成重大的火灾事故。这种由于可燃液化气体贮罐破裂引起的火灾，危害之大，损失之重是惊人的，而且还常有发生。,一个民用液化石油气瓶（,15kg,）破裂爆炸时，其燃烧范围至少可达,20m,。一个,10t,的液化石油气贮罐破裂爆炸，燃烧范围至少可达,170m,。,第二部分 常见压力容器,一、压力容器的用途,压力容器的用途极为广泛，它在基本建设、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的作用。,其主要应用有：用于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。,一、压力容器的用途,制冷装置中的多数设备，如冷凝器、蒸发器、液体冷冻剂储罐等都是压力容器。工业生产中用来对物料进行加热的蒸气夹套也都是压力容器。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。,一、压力容器的用途,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，如石油化工工业中普遍应用的各类应器、换热器、塔器、分离器等；化肥工业中的氨合成塔、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反脱硫反应器、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。,一、压力容器的用途,压力容器在能源工业及其他领域也有广泛的应用，这里不再一一介绍。,二、典型压力容器,尽管压力容器的应用相当广泛，但是就其在生产工艺过程中发挥的作用而言，主要有四种作用，一是主要用于完成介质的物理、化学反应；二是主要是用于完成介质的热量交换；三是主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体的净化分离；四是主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质。,反应压力容器,换热压力容器,固定管板,U,形管,分离压力容器,卧式储罐,球罐,塔式容器,快开门式,第三部分 常见缺陷,结构不合理,材质问题,制造缺陷,使用中产生缺陷,安全附件,有问题,结构不合理,1,、焊缝布置（十字缝、间距）,2,、封头形状偏差、直边,3,、封头与筒体连接,(,单面未焊接、搭接、不等厚未削薄,),支座、密封开孔,(,位置不当、孔径超标,),二、材质问题,1,、用材不当（力学、化学成分，负偏差）,2,、先天缺陷（分层,),三、制造缺陷,1,、错边,2,、棱角,3,、咬边,4,、工卡具、电弧灼伤：（制造中应避免钢板表面的机械损伤。对于尖锐伤痕以及不锈钢容器防腐蚀表面的局部伤痕、刻槽等缺陷应予修磨,修磨范围的斜度至少为,1:3,。修磨的深度应不大于该部位钢材厚度,?s,的,5,且不大于,2mm,否则应予焊补。）,5,、封头成形,6,、垂直度、基础,7,、焊接质量,7,、焊接质量,（,1,）表面质量：以目视和使用量检具进行测量的方法,（,2,）内部质量：内部质量检查采用无损检测的方法进行。常规无损检测方法有射线检测、超声检测、磁粉检测和渗透检测等检测项目。通过无损检测能发现焊接接头的裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔和夹钨等表面及内表面的焊接缺陷。射线检测、超声检测主要用检测内部缺陷，而磁粉检测用检测表面和近表面缺陷，渗透检测用于检测表面缺陷。,（,3,）焊接接头力学性能：通过在筒体焊接时所制作的焊接试板来进行检查的，检查项目包括焊接接头的抗拉强度、断后伸长率和冲击韧性（含低温冲击韧性）等力学性能指标。焊接试板的制作、力学性能检查方法和程序、合格指标等都要执行相应的标准。,四、使用中产生缺陷,均匀腐蚀、磨损、裂纹、变形、鼓包、堆焊层、龟裂、剥离、脱落、材质劣化、应力腐蚀、晶间腐蚀、脱碳、石墨化、蠕变、氢蚀,四、使用中产生缺陷,1,过量的弹性变形，包括弹性不稳定,2,过量的塑性变形,3,脆性断裂,4,由应力引起的破坏,/,蠕变变形,5,塑性不稳定,渐增的垮塌,6,高应变、低循环疲劳,7,应力腐蚀,8,腐蚀疲劳,四、使用中产生缺陷,1.,失效的定义,压力容器失效既包括爆炸、破裂及泄漏等，也包括容器的过度变形、膨胀、局部鼓胀、严重腐蚀、产生较大裂纹、裂纹的疲劳扩展或腐蚀扩展、高温下过度的蠕变变形、几何形状受压失衡变形、金属材料长期使用的变性等。因此凡因安全问题导致容器不能发挥原有效用的现象均为失效。,四、使用中产生缺陷,2.,压力容器的破坏形式,通常将压力容器的破坏形式分成韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破裂、蠕变破裂、复合型破裂。,韧性破裂和脆性破裂,1.,韧性破裂后的宏观特征,韧性破裂后有明显塑性变形，爆裂时一般不产生碎片。,2.,脆性破裂及其宏观特征,压力容器的脆性破裂主要是指容器在没有发生或未充分发生塑性变形时就破裂或爆炸的破坏。容器的脆性破裂常有两种情况，一是由于材料的脆性转变而引起的容器脆性断裂，二是由于焊缝存在严重的缺陷，包括制造中带来的缺陷和使用中产生的缺陷，导致容器在低应力水平下的脆性破坏。有时也会既有严重缺陷又因材料变脆（如焊接及热处理工艺不当而引起）导致的脆断。基本原因仍是两条，一是材料脆性，二是存在严重的制造缺陷。,压力容器脆性破坏的宏观特征时变形量很小，发生脆断时经常爆裂成碎片。,预防压力容器发生脆性破裂事故，采用的主要方法一是要确保材料具有良好的韧性。二是要避免与降低容器的应力集中。三是要采用热处理消除容器的残余应力。四是要加强制造中与使用中的无损检测。,压力容器的疲劳破裂,1,疲劳破裂的原因,如果结构所受的载荷（包括机械载荷和热载荷）是交变的，即呈周期性变化的，在结构的某些应力集中部位就可能引起疲劳破坏。对压力容器来说，压力大幅度的波动，或者经常性的加压卸压或开工停工，则载荷是交变的。又如根据化工工艺过程的需要，有时加热，有时需要冷却，容器壁内将受到温差交变应力作用，这便是交变的热载荷。在压力容器的结构不连续部位，例如法兰与筒体连接的拐角处，尤其是结构局部不连续部位，例如接管根部小圆角处，都存在较大的结构局部不连续应力或集中应力,峰值应力。如果这些部位有焊缝，而焊缝中的缺陷（即使是一些显微程度的缺陷）则更加剧了应力集中的程度。因此这些部位极易形成疲劳裂纹。在交变载荷下，这些宏观的或者显微的裂纹还要继续扩展，从而变成更为显著的宏观裂纹。当裂纹扩展至穿透壁厚时，将引起介质的泄漏，如果介质易燃易爆或有剧毒时则将酿成严重后果，或者是泄漏，或者裂纹扩展到要发生断裂的临界尺寸时将造成容器爆炸并造成严重后果。,压力容器的疲劳破裂,2,压力容器的低周疲劳破坏,（,1,）金属材料的疲劳破坏过程大体上可以分为三个阶段，即疲劳裂纹的形成、疲劳裂纹的扩展和疲劳断裂。,（,2,）压力容器的低循环疲劳破坏,低周问题有高循环（高周）与低循环（低周）疲劳两类疲劳问题。,高循环疲劳是指在较低的交变应力幅作用下，而导致疲劳断裂的循环次数高达,10,5,次以至接近无穷寿命的那一类疲劳问题。低循环疲劳是指在使用期导致断裂的循环数在,10,2,10,5,次之间即会发生疲劳破坏的问题。这是由于这种情况的交变应力幅值较大，致使发生破坏的交变周次较低，因此称为低循环（或低周）疲劳问题。压力容器的低循环疲劳问题更确切地说是高应力幅低循环周次的疲劳问题。其破坏时的交变周次一般在,10,4,次以下。,压力容器的疲劳破裂,3,容器疲劳破坏的特征,压力容器最易在两种部位发生疲劳破坏，第一是结构局部不连续部位，即存在应力集中的接管根部、开孔边缘、过渡圆角很小的部位。第二是存在缺陷的部位，尤其是焊缝中的裂纹尖端、未焊透缺陷根部，同时这也是存在严重应力集中的部位。压力容器发生疲劳破坏时，主要的破坏形式是爆破和泄漏两种。如果容器的材料强度较低韧性较好时，容易发生“未爆先漏”式的疲劳破坏。压力容器疲劳破坏的整体特征是没有明显的塑性变形，即不会有明显的直径增大和壁厚减薄。,预防压力容器疲劳破裂的措施，一是选用合适的抗疲劳材料。二是进行疲劳分析设计与防疲劳的结构设计。三是在制造与检验中及时消除应力集中部位表面存在的缺陷，另外对于承受交变载荷的容器要加大无损检测比例，以发现表面裂纹和埋藏裂纹。定期检验时应对焊缝，特别是对接管区等应力集中区进行无损检测。,压力容器的腐蚀破坏与蠕变破坏,1.,压力容器常见的腐蚀类型,从腐蚀机理上说有电化腐蚀与化学腐蚀两大类，其腐蚀形式有八种类型，即均匀腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、冲蚀、缝隙腐蚀、氢腐蚀、双金属腐蚀，其中前五种腐蚀对压力容器的安全威胁较大。,压力容器的腐蚀破坏与蠕变破坏,2.,压力容器腐蚀破坏的特点及预防,各种类型的腐蚀可使压力容器发生三种基本型式的破坏。一是腐蚀减薄。二是产生深孔或裂纹。三是因腐蚀破坏了材料的韧性而发生脆断。防止压力容器腐蚀破坏的措施，一是采用保护层使容器与介质隔离。二是电化学防腐方法。三是加强使用期内的定期检查。,压力容器的腐蚀破坏与蠕变破坏,3.,蠕变破坏,所谓蠕变，系指当金属的温度高于某一限度时，即使应力低于屈服极限，材料也能发生缓慢的塑性变形。这种塑性变形经长期积累，最终也能导致材料破坏，这一现象被称为蠕变破坏。不同的金属有不同的蠕变温度界限。碳素钢和普通低合金钢的蠕变温度界限约为,350,400,。由于蠕变破坏是高温下应力长期作用的结果，因而它通常有明显的塑性变形，其变形量的大小取决于材料的塑性。对破坏后的材料做金相分析，可发现组织有明显变化。可以通过对容器的合理选材来满足钢材的高温力学性能要求。只有在设计选材错误或操作运行不当使器壁长期过热等情况下，才会发生蠕变破坏。废热锅炉的水冷壁管因水循环不善或内部结存水垢，极易发生蠕变破坏，外观特征是管子胀粗而最后爆管。,人们对失效方式的认识过程,1,对压力容器失效方式的最初认识只是防止爆炸，并为此而制订相应的建造规范（如,ASME,）。,2,ASME-1,所采用的设计准则主要仅计及防止压力容器产生过大的弹性变形，包括弹性不稳定，并未考虑其他可能发生的失效方式。为防止多种失效方式，,ASME-1,在材料、结构、安全系数以及制造检验等方面进行了限制，组成了一套比较完整但不够严密科学的设计方法，使其能在未对各受压元件进行详细应力分析的条件下保证多数压力容器的安全使用。,3,随着需要（首先是核容器）与可能（近代计算方法与技术），并通过对压力容器性能、结构特点与载荷特性的深,入研究，以,ASME,和,ASME-2,为标志，较全面认识了压力容器可能存在的多种失效方式。,五、安全附件,选型不当,损坏,泄漏,超期未校,氢鼓包照片,氢鼓包下的裂纹,氢鼓包下面的腐蚀,设备表面的均匀腐蚀,坑蚀形貌,填料腐蚀形貌,点蚀形貌,焊缝的碱脆裂纹,车用气瓶,