压力容器安全基础知识.pdf
2016年压力容器安全操作工基础知识培训教案湖南省湘维有限公司盛永武目录第 一 章 压力容器定义第 二 章 压力容器术语第 三 章 压力容器的分类第 四 章 压力容器结构第 五 章 压力容器设计第 六 章 压力容器制造第 七 章 压力容器的安全附件第 八 章 压力容器使用管理第 九 章 压力容器安全使用常识第 十 章 压力容器的介质第十一章 压力容器制造过程事故第一章 压力容器的定义广义的压力容器的定义：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。特种设备安全监察条例中压力容器的定义：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O.IMPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者 等 于2.5MPa-L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。注：固定容规监察范围已经完全 符 合 条例的规定，但不包含移动式压力容器。条例中压力容器监察的范围同时具备以下条件的压力容器：1.最高工作压力P0.1MPa,2.压力与容积的乘积值PV2.5MPa-L,3.介质：气体、液化气体、气体与液体的混合体。表压：gauge pressure以大气压为基准的流体指示压力，可用压力计测得，称为表压，即：绝对压力-大气压力=表压力。特种设备安全监察条例所规定的压力容器安全监察的范围各类容规适用范围 固定容规适用于同时具备下列条件的压力容器：工作压力大于或者等于O.IMPa（注1-2）；（2）工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa-L（注1-3）；（3）盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体（超高压容器应当符合 超高压容器安全技术监察规程的规定；非金属压力容器应当符合 非金属压力容器安全技术监察规程的规定；简单压力容器应当符合 简单压力容器安全技术监察规程的规定。液化石油气储罐举例：气体缓冲罐压力供水罐（气体+液体）低温绝热储罐第二章压力容器术语1、压 力（物体单位面积上所承受的力）（1）工作压力P w：在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。（2）设 计 压 力 P：指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。（3）计算压力Pc：指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略不计。（4）试验压力PT：在压力试验时，容器顶部的压力。（5）最大允许工作压力 P w ：指在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力。该压力是根据容器壳体的有效厚度计算所得，且取最小值。最大允许工作压力可作为确定保护容器的安全泄放装置动作压 力（安全阀开启压力或爆破片设计爆破压力）的依据。（6）安全阀的开启压力Pz：安全阀阀瓣开始离开阀座，介质呈连续排出状态时，在安全阀进口测得的压力。（7）爆破片的标定爆破压力也：爆破片铭牌上标明的爆破压力。2、温度（1）温度金属温度：容器元件沿截面厚度的温度平均值。工作温度：容器在正常工作情况下介质温度。（2）最高、最低工作温度：容器在正常工作情况下可能出现介质最高、最低温度。（3）设计温度：压力容器在正常工作情况，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。设计温度与设计压力一起作为压力容器的设计载荷条件。（4）试验温度：系指压力试验时容器壳体的金属温度。设计常温储存压力容器时，应当充分考虑在正常工作状态下大气环境温度条件对容器壳体金属温度的影响，其最低设计金属温度不得高于历年来月平均最低气温（是指当月各天的最低气温值相加后除以当月的天数）的最低值。3、厚度（1）计 算 厚 度 6：容器受压元件为满足强度及稳定性要求，按相应公式计算得到的不包括厚度附加量的厚度。（2）设计厚度良：计算厚度与腐蚀裕量之和。（3）名义厚度3（即图样标注厚度）：设计厚度加上钢材厚度负偏差后，向上圆整至钢材（钢板或钢管）标准规格的厚度。（4）有效厚度b e：名义厚度减去厚度附加量（腐蚀裕量与钢材厚度负偏差之和）。（5）最小实测厚度：实际测量的容器壳体厚度的最小值。（6）厚度附加量：设计容器受压元件时所必须考虑的附加厚度，包括 钢 板（或钢管）厚度负偏差C 及腐蚀裕量C 2。（制造减薄量C 3 注意：容器壳体加工成型后不包括腐蚀裕量的最小厚度6m i n：对碳素钢、低合金钢，不小于3 m m对高合金钢，不小于2mm常见压力容器介质压缩气体：空气、氮气、氧气、叙气、氢气、一氧化碳、甲烷等液化气体：液化石油气、丙烷、丁烷、丙烯、液氨、液氯、二氧化碳等超低温液化气体：液氧、液氮、液僦、液化天然气等。超过标准沸点的液体：高温水等。介质对容器带来的危害1、压力：爆炸、开裂、泄漏、失稳等2、温度：高温强度下降、蠕变，低温脆断等。3、腐蚀：壁厚减薄、材质劣化等。4、冲击：增加冲击载荷。5、磨损：壁厚减薄。6、振动：附加应力，疲劳。常见介质爆炸当量对比相关参数对容器安全的影响超压会导致承载容器发生开裂或者爆炸而失效，负压会导致大容积薄壁容器失稳（瘪了）。高温会导致材料强度下降，失去承载能力；低温会使材料失去延性（塑性），产生无预变的破坏。壁厚不足或者减少会使容器承载能力下降可能导致失效。过厚导致浪费。第 三 章 压 力 容 器 的 分 类分类的目的划分类别、品种目的；便于分级进行安全技术管理和监察，实施有目的性的分类监管按不同类别对压力容器材料选用、设计、制造、使用管理分别提出不同要求；便于上报、统计。压力等级划分压力容器的设计压力（p）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级：低压（代号 L）,0.1MPap1.6MPa；（2）中压（代号 M）,1.6MPap10.0MPa；高压（代号 H）,10.0MPap1.6,PV1.6,PV50000,在 川 类 区 内,定 为 川 类。分界点：27.78立方米。老容规：5.56立方米。液氨的分界点：25立方米。老容规：5.0立方米第四章 压力容器结构压力容器一般是由筒体（又称壳体）、封 头（又称端盖）、法兰、接管、人孔、支座、密封元件、安全附件等组成。它们统称为过程设备零部件，这些零部件大都有标准。其典型过程设备有换热器、反应器、塔式容器、储存容器等。压力容器的结构形状主要有圆筒形、球形、和组合形。圆筒形容器是由圆柱形筒体和各种成型封头（半球形、椭圆形、碟形、锥形）所组成。球形容器由数块球瓣板拼焊成。承压能力很好，但由于安置内件不便和制造稍难，故一般用作贮罐。压力容器的筒体、封头（端盖）、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨胀节、开孔补强圈、设备法兰；球罐的球壳板；换热器的管板和换热管；M36以上的主螺栓及公称直径大于250mm的接管和管法兰均作为主要受压元件。压力容器结构一一典型结构压力容器结构一一典型结构压力容器结构一一典型结构丙烯球罐压力容器结构一一典型结构压力容器结构一一典型结构压力容器结构一一典型结构压力容器结构一一零部件1.筒体圆柱形筒体是压力容器主要形式，制造容易、安装内件方便、而且承压能力较好，因此应用最广。圆筒形容器又可以分为立式容器和卧式容器。由于容器的筒体不但存在与容器封头、法兰相配的问题，而且卧式容器的支座标准也是按照容器的公称直径系列制定的，所以不但管子有公称直径，筒体也制定了公称直径系列。对于用钢板卷焊的筒体，用筒体的内径作为它的公称直径，其系列尺寸有300、400、500、600 等，如果筒体是用无缝钢管制作的，用钢管的外径作为筒体的公称直径。压力容器结构一一零部件2.封头(1)球形封头一一壁厚最薄，用材比较节省。但封头深度大、制造比较困难。(2)椭圆形封头一一椭圆形封头纵剖面的曲线部分是半个椭圆形，直边段高度为h,因此椭圆形封头是由半个椭球和一个高度为h的圆筒形筒节构成。椭圆壳体周边的周向应力为压应力，应保证不失稳。(3)碟形封头一一碟形封头是由三部分组成。第一部分是以半径为&的球面部分，第二部分是以半径为D J2的圆筒形部分，第三部分是连接这两部分的过渡区，其曲率半径为r,0与r均以内表面为基准。不连续过渡导致边缘应力。压力容器结构一一零部件(4)球冠形封头一一球冠形封头可用作端封头，也可以用作容器中两独立受压室的中间封头，由于封头为一球面且无过渡区，在连接边缘有较大边缘应力，要求封头与筒体联接处的T形接头采用全焊透结构。(5)锥形封头一一锥形封头有无折边锥形封头和折边锥形封头。(6)平盖一一弯曲应力较大，在等厚度、同直径条件下，平板内产生的最大弯曲应力是圆筒壁薄膜应力的2030倍。但结构简单，制造方便。压力容器结构一一零部件3.支座支座是用来支承容器重量和用来固定容器的位置。支座一般分为立式容器支座、卧式容器支座。立式容器支座分为耳式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座。卧式容器多使用鞍式支座。4.法兰法兰连接主要优点是密封可靠和足够的强度。缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。法兰分类主要有以下方法：(1)按其被连接的部件分为压力容器法兰和管法兰。(2)按法兰接触面的宽窄可分为窄面法兰和宽面法兰。(3)按整体性程度分为整体法兰、松式法兰和任意式法兰。5.人孔与手孔压力容器结构一一开孔与补强1 为何要进行开孔补强通常所用的压力容器，由于各种工艺和结构的要求，需要在容器上开孔和安装接管，由于开孔去掉了部分承压金属，不但会削弱容器的器壁的强度，而且还会因结构连续性受到破坏在开孔附近造成较高的局部应力集中。这个局部应力峰值很高，达到基本薄膜应力的3倍，甚至 5-6倍。再加上开孔接管处有时还会受到各种外载荷、温度等影响，并且由于材质不同，制造上的一些缺陷、检验上的不便等原因的综合作用，很多失效就会在开孔边缘处发生。主要表现不疲劳破坏和脆性裂纹，所以必须进行开孔补强设计。2 压力容器为何有时可允许不另行补强压力容器允许可不另行补强是鉴于以下因素：容器在设计制造中，由于用户要求，材料代用等原因，壳体厚度往往超过实际强度的需要。厚度的增加使最大应力有所降低，实际上容器已被整体补强了。例如：在选材时受钢板规格的限制，使壁厚有所增加；或在计算时因焊接系数壁厚增加，而实际开孔不在焊缝上；还有在设计时采用封头与筒体等厚或大一点，实际上封头已被补强了。在多数情况下，接管的壁厚多与实际需要，多余的金属起到了补强的作用。3 开孔补强结构所谓开孔补强设计，就是指采取适当增加壳体或接管壁厚的方法以降低应力集中系数。其所涉及的有补强形式、开孔处内、外圆角的大小以及补强金属量等。加强圈是最常见的补强结构，贴焊在壳体与接管连接处，如图a、b、co该补强结构简单，制造方便，但加强圈与金属间存在一层静止的气隙，传热效果差。当两者存在温差时热膨胀差也较大，因而在局部区域内产生较大的热应力。另外，加强圈较难与壳体形成整体，因而抗疲劳性能较差。这种补强结构一般用于静压、常温及中、低压容器。接管补强，即在壳壁与接管之间焊上一段厚壁加强管，如图d、e、f0它的特点是能使所有用来补强的金属材料都直接处在最大应力区域内，因而能有效地降低开孔周围的应力集中程度。低合金高强度钢制的压力容器与一般低碳钢相比有较高的缺口敏感性，采用接管补强为好。整锻件补强结构如图g、h、I,此结构的优点是补强金属集中于开孔应力最大的部位，补强后的应力集中系数小。由于焊接接头为对接焊，且焊接接头及热影响区可以远离最大应力点位置，所以抗疲劳性能好。但这种结构需要锻件，且机械加工量大，所以一般只用于要求严格的设备。第 五 章 压 力 容 器 设 计1.常用设计规范及适用的压力范围GB150-1998 钢制压力容器设计压力P：0.1-35 MPa；真空度：20.02 MPaJB4732-95 钢制压力容器-分析设计标准设计压力 P：0.1100 MPa；真空度：20.02 MPaGB151-1999 管壳式换热器设计压力P：0.1-35 MPa；真空度：20.02 MPaGB12337-1998 钢制球形储罐设计压力：P50M3压力容器设计2.设计时应考虑的载荷GB150-1998 钢制压力容器：（1）内压、外压或最大压差；（2）液体静压力（25%P）；（3）容器的自重（内件和填料），以及正常工作条件下或压力试验状态下内装物料的重力载荷；（4）附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷；（5）风载荷、地震力、雪载荷；（6）支座、座底圈、支耳及其他形式支撑件的反作用力；（7）连接管道和其他部件的作用力；（8）温度梯度或热膨胀量不同引起的作用力；（9）包括压力急剧波动的冲击载荷；（10）冲击反力,如流体冲击引起的反力等；（11）运输或吊装时的作用力。3.失效准则:容器从承载到载荷的不断加大最后破坏经历弹性变形、塑性变形、爆破，因此容器强度失效准则有三种观点：（1）弹性失效一一常规设计（GB150等）弹性失效准则认为壳体内壁产生屈服即达到材料屈服限时该壳体即失效，将应力限制在弹性范围，按照强度理论把筒体限制在弹性变形阶段。认为圆筒内壁面出现屈服时即为承载的最大极限。（2）塑性失效一一分析设计（JB4732）塑性失效准则将容器的应力限制在塑性范围，认为圆筒内壁面出现屈服而外层金属仍处于弹性状态时，并不会导致容器发生破坏,只有当容器内外壁面全屈服时才为承载的最大极限。（3）爆破失效一一高压、超高压设计爆破失效准则认为容器由韧性钢材制成，有明显的应变硬化现象，即便是容器整体屈服后仍有一定承载潜力，只有达到爆破时才是容器承载的最大极限。用途：设计的理论基础，指标限制，什么时候算失效，不能用。4.弹性实效准则下的四个强度理论：第一强度理论（最大主应力理论）一一常 规 设 计（GB150等）这个理论也叫做“最大正应力理论，该理论假定材料的破坏只取决于绝对值最大的正应力，就是说，材料不论在什么复杂的应力状态下，只要三个主应力中有一个达到轴向拉伸或压缩中破坏应力的数值时，材料就要发生破坏。第二强度理论（最大变形理论）这个理论也称为 最大线应变理论，它认为材料的破坏取决于最大线应变，即最大相对伸长或缩短。第三强度理论（最大翦应力理论）一一分析设计（JB4732）此即 最大剪应力理论。该理论认为，无论材料在什么应力状态下，只要最大剪应力达到在轴向拉伸中破坏时的数值，材料就发生破坏。第四强度理论（剪切变形能理论）该理论也称作 形状改变比能理论”认为材料的破坏取决于变形比能,把材料的破坏归结为应力与变形的综合。用途：将复杂应力状态进行等效简化，以便建立强度条件关系式。金属材料的强度1、室温下的抗拉强度Rm,屈服强度；2、设计温度下的屈服强度RteL；3、设计温度下持久强度极限平均值RtD；4、设计温度下蠕变极限平均值（每1000小时蠕变率为0.01%的）RtnHYW-600KN微机控制电液伺服万能试验机在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。测定钢材强度的主要方法是拉伸试验，钢材受拉时，在产生应力的同时，相应地产生应变。应力和应变的关系反映出钢材地主要力学特征。从 图2-3低碳钢的应力-应变关系中可看出，低碳钢从受拉到拉断，经历了四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。拉伸试样压力容器设计许用应力的获得许用应力=材料某种强度 对应安全系数取最小数值为许用应力。一般可以在相应设计标准中查到。7.应力分析设计的一般概念7.1 常规设计的局限性（GB150、151、12337等）压力容器的常规设计经过了长期的实践考验，简便可靠,目前仍为各国压力容器设计规范所采用。然而，常规设计也有其局限性，主要表现在以下几方面:载 荷限制：常规设计将容器承受的“最大载荷”按一次施加的静载荷处理，不涉及容器的疲劳寿命问题，不考虑热压力。计 算不准确，难以发现危险点，也不经济：常规设计以材料力学及板壳薄膜简化模型的简化计算公式为基础，确定筒体中平均应力的大小，只要此值限制在以弹性失效设计准则所确定的许用应力范围之内，则认为筒体是安全的。而对容器上结构不连续区域和一些部件，只能通过经验公式或经验系数计算，同时限制结构尺寸、形状、工作条件来保证安全。显然，这种方法是粗略的，具有局限性。结 构限制：常规设计规范中规定了具体的容器结构形式，但规范中未作规定或限制应用的一些结构和载荷形式就无法采用，因此，常规设计不利于新型设备和结构的开发和使用。7.3 应力分类的基本知识 按各类应力对容器安全的不同影响，将其分为一次应力、二次应力与峰值应力.仿真研究第六章 压力容器制造1.锅炉压力容器制造监督管理办法2.锅炉压力容器制造许可条件3.锅 炉 压 力 容 器 产 品 安 全 性 能 监 督 检 验 规则4.GB150,GB151,JB/T4732,GB713-2008.压力容器制造质量控制环节锅 炉 压 力 容 器 制 造 许 可 条 件:压 力 容 器 制 造 企 业 具 有 与 所 制 造 压 力 容 器 产 品相 适 应 的，具 备 相 关 专 业 知 识 和 一 定 资 历 的 下列 质 量 控 制 系 统（以 下 简 称：质 控 系 统）责任人员：（一）设计工 艺 质 控 系 统 责 任 人 员。（二）材 料 质 控 系统 责 任 人 员（三）焊 接 质控 系 统 责 任 人 员（四）理 化 质控 系 统 责 任 人 员（五）热 处 理 质 控 系 统 责 任 人 员。（六）无 损 检 测 质 控 系 统 责 任 人 员。（七）压 力 试 验 质控 系 统 责 任 人 员。（八）最 终 检 验 质 控 系 统 责 任 人 员制造程序1、设计及设计审查2、工艺编制3、材料及零部件入厂检查，材料复验。4、下料及钢板材料标记移植。5、卷板、焊接，无损检测，成型。6、热处理，压力试验，最终检验。生产过程要接受检验机构的产品安全性能监督检验。焊接试板4.3.1需要制备产品焊接试件的条件(1)碳钢、低合金钢制低温压力容器；(2)材料标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的低合金钢制压力容器；需经过热处理改善或者恢复材料力学性能的钢制压力容器；设计图样注明盛装毒性为极度或者高度危害介质的压力容器；(5)设计图样和本规程引用标准要求制备产品焊接试件的压力容器。1.产品焊接试板1.5 不合格处理 允 许重新取样复验 允 许重新热处理-如仍不合格且无试板，则代表的产品焊缝为不合格1.6 应注意的问题 试板焊缝应探伤，但无合格级别且不需返修，目的在于避开缺陷处取样，防止缺陷造成试验结果不合格。-环缝不做，需要时做鉴证环。2.焊后(消除应力)热处理2.1 目的消除过大焊接应力2.2 焊接应力产生的原因、特点及危害-焊接应力因焊接过程中变形协调产生-焊接应力的特点:量值高，可能与屈服极限；一直存在；属二次应力有 自限性；测 量 困 难（x 光衍射、小孔）。-对容器的主要危害为应力腐蚀。2.焊后（消除应力）热处理2.3 需进行焊后热处理的条件 通用条件一依据材质、厚度、预热温度的不同组合判定；必需条件一图样注明应力腐蚀、盛装极度、高度危害介质；免做条件一奥氏体不锈钢；关 注应力腐蚀的复杂性（介质、温度、酸碱度、材质、残余应力等）2 .焊后（消除应力）热处理2.4 焊后热处理整体进炉、分段进炉、局部、现场热处理2.5 热处理工艺要求进、出炉炉温；升、降温速度；保温时温差；炉内气氛。目的在于热透；避免过大温差应力造成的损害.3 .耐压试验与气密性试验3.1 耐压试验的目的-内压一竣工后出厂前全面考核（验证）强度;检漏3.2 液压试验 试验压力的确定-试验压力计算公式中的系数与安全系数有关,试验前的应力校核是基于弹性失效准则。3.耐压试验与气密性试验3.3 气压试验-气压试验的危险性远高于液压，气体会高速恢复被压缩的体积形成冲击波；允许气压试验的条件：因承重等原因无法液压；液体无法吹干排净生产中不允许残留液体。3.耐压试验与气密性试验3.4 气密试验 tl的一检漏 条件一极度高度危害介质;生产工艺过程中不允许泄漏；-试验介质一空气、氨、惰性气体等，气压试验后是否再做气密与介质有关-试验合格指标与检漏方法4.压力容器的改造与维修4.1 应充分关注改造与维修的难度和质量在使用现场对在役容器进行维修、改造，尤其是动火（焊接）维修、改造在技术上是件十分困难的事，主要难点在于：缺陷的去除、坡口加工、开孔等由于位置、工具等原因，难度大于制造厂;-焊接修复由于位置、施焊环境、预热条件、拘束度等原因，难度大于制造厂。在役产品的材料可能早被淘汰，在长期使用过程中因老化、腐蚀等原因可能造成材料性能质量的改变，均会加大维修、改造的难度。4.压力容器的改造与维修4.2 对提高维修改造的建议措施 提 高对维修改造单位、人员的市场准入标准。-焊 补前一定要严格进行无损检测确保缺陷除净，并应进行必要的焊接工艺评定。-对 Cr-M。低合金钢及高强钢的维修改造应慎之又慎，最好由原制造厂或其他经验丰富的单位实施。-是 否值得维修改造要充分考虑容器的使用年限与价值。5.管子与管板的胀接5.1 胀接的分类 贴胀。贴胀在管板孔内表面可不开槽。贴胀一定要与强度焊联合使用，其目的在于减少管子与管板间的间隙，防止震动。强度胀。强度胀管板孔内表面应开矩形槽，并应达到全厚度胀接。强度胀可单独使用，亦可与密封焊联合使用，对重要场合亦可与强度焊联合使用。5.管子与管板的胀接5.2 胀接方法一般分为柔性胀（如液压胀、橡胶胀、液袋式液胀等）和机械胀。5.3胀接质量控制要求-严 格检查管端与管板孔内表面的尺寸精度、清洁度、硬度、粗糙度，尤其不应有纵向或螺旋状刻痕。-胀接前应计算胀接压力并进行试胀，测试胀接接头的拉脱力。胀后应进行耐压试验，检查胀口严密性。6.锻钢、铸铁、不锈钢及有色金属制压力容器6.1 锻钢容器 主 要 有（整体）锻造容器（主要用于超高压）、锻 焊 容 器（主要用于大型重要产品）以及其他容器所用的锻件（如平盖、平底封头、筒体端部等）。关 键是锻件质量，基本要求为JB47264728.-锻焊容器环缝焊接缺乏经验时，应于施焊前做鉴证环.压力容器制造6.锻钢、铸铁、不锈钢及有色金属制压力容器6.2铸铁容器 因 其质量只能用于小型、非重要场合。-表 面缺陷只能用加装螺塞方法修补，但对塞头深度与直径有限制。-首 次试制产品应进行爆破试验。6.锻钢、铸铁、不锈钢及有色金属制压力容器6.3 不锈钢及有色金属制容器 有 色金属制容器包括铝、钛、银、错及其合金。-材料堆放、制造、吊装、运输全过程中应保持清洁，避免与钢等金属直接接触，防有害离子污染。下料切割、坡口加工宜采用机械法，热切割多用离子切割，加工边缘应打磨去除污染区。-焊接是质量关键，包括坡口表面及附近的清洁要求，焊接方法多采用气体保护焊、等离子焊等。第七章 压力容器的安全附件 安 全附件-压力容器由于使用特点及其内部介质的化学、工艺特性、需要装设一些安全装置和测试、控制仪表来监控，以保证压力容器的使用安全和生产工艺过程的正常进行。压力容器用的安全附件，如安全阀、爆破片、压力表、液面计和测温仪表等，应符合 压力容器安全技术监察规程 和相应标准的规定。每个容器操作人员必须熟悉并正确使用这些安全装置。安全装置的分类 压力容器的安全装置按其功能大致可分为三类：(1)显示装置：用以显示介质的实际状况，如各类温度计、液面计、压力表等。-(2)控制或显示控制装置：能依照设定的工艺参数自行调节,保证该工艺参数稳定在一定范围的装置，如减压阀、调节阀、电接点压力表、自动液面计等。-安全装置的分类-（3）安全泄压装置：当容器或系统内介质的压力超过所定压力时，该装置自动泄放部分或全部气体，以防止压力增高而造成破坏，如安全阀、爆破片等。-压力容器安全装置设置的原则 在用压力容器，均应装设安全阀，但若压力来源于压力容器外部且得到可靠控制时一，可以不直接安装在压力容器上。如压力来源于压缩机的空气储罐或蒸汽锅炉的分汽缸等。-安全装置设置的原则若安装安全阀后不能可靠地工作，应装设爆破片或采用爆破片装置与安全阀组合共用结构。采用组合共用结构时应符合G B 1 5 0的有关要求。凡串联在组合结构中的爆破片在动作时不允许产生碎片。-安全装置设置的原则压力容器最高工作压力低于压力源压力时一，在通向压力容器进口的管道上必须装设减压阀；如因介质条件影响减压阀可靠地工作，可用调节阀代替减压阀。在减压阀或调节阀的低压侧，必须装安全阀和压力表。-安全装置设置的原则压力容器液面计应根据压力容器的介质、最高工作压力和温度正确选用。超高压容器安全装置的设置，应 符 合 超高压容器安全监察规程的要求 选用要求压力容器用的安全附件的设计、制造应符合 压力容器安全技术监察规程和相应国家标准、行业标准的规定，而且必须选用有制造许可证单位生产的产品。如设计压力容器时采用最大允许工作压力作为安全阀、爆破片的调整依据，应在设计图样上和压力容器铭牌上注明。安全阀的分类 1、按结构和加载形式分类 （1）杠杆式安全阀：结构简单，调整容易，受环境温度的影响小，能用于较高的工作温度，缺点是笨重，受振动后易泄漏，不能用于高压及移动式容器。（2）弹簧式安全阀：结构紧凑，调整灵活，灵敏度高，安装位置不受严格限制，是压力容器最常用的一种安全阀。（3）脉冲式安全阀：结构比较复杂，通常只用于压力较高和安全泄放量很大的容器。（4）特殊结构形式的安全阀：包括带隔膜或波纹管的安全阀、平衡式安全阀等。安全阀的分类 2、按照气体排放方式分类（1）全封闭式：泄放气体全部经排放管排放，不向外泄漏，主要用于有毒、易燃介质的容器。（2）半封闭式：排放气体部分经排放管，部分外泄，多用于介质对环境不会污染的容器上。-（3）敞开式：直接排入周围空间，多用于压缩空气、蒸汽等介质的容器。-安全阀的分类 3、按阀瓣开启最大高度与阀孔直径之比分类 （1）微启式：这种安全阀开启度较小，一般都小于d l/2 0的要求，一般可在阀座上装设一个简单的调节圈。微启式安全阀的密封面结构简单，调试维修容易，适用于排量不大，压力不高的场合。-（2）全启式：h d l/4,对同样的排气量，全启式比微启式的体积小得多，但调试较复杂，回座压力低，是使用较广泛的一种。压力容器的安全附件压力容器的安全附件包括：安全阀、爆破片、压力表、液位计、温度计和快开门式压力容器的安全连锁装置。安 全 阀1种类：杠杆式、弹簧式，脉冲式。总 结构：以弹簧式安全阀为例，结构分为：阀座、阀芯、阀盖、阀杆、弹 簧、弹簧压盖、调整螺丝、销子、阀帽、提升手柄、阀体 安 全 阀 原理:是利用弹簧压缩的弹力来平衡气体作用在阀芯上的力。它的动作过程分为，密封过程、前泄过程、开启和排放过程及回座过程梭 安全阀的主要名词术语：开启压力、开启高度、回座压力 安全阀的规格型号 安 全 阀:安全阀安装的要求：（1）安全阀应垂直安装，并应装设在压力容器液面以上气相空间部分，或装设在与压力容器气相空间相连的管道上。（2）压力容器与安全阀之间的连接管和管件的通孔，其截面积不得小于安全阀的进口截面积，其接管应尽量短而直。（3）压力容器一个连接口上装设两个或两个以上的安全阀时、则该连接口入口的截面积，应至少等于这些安全阀的进口截面积总和。（4）安全阀与压力容器之间一般不宜装设截止阀门。（5）安全阀装设位置，应便于检查和维修。安 全 阀：,安全阀使用要求：安全阀在安装前应进行校验，一般每年应至少校验一次，对拆卸进行校验有困难时，应采取现场校验。安全阀校验所用的压力表的精度应不低于1 级。门 安全阀的选用：必须是国家定点的生产厂家，有制造许可证的单位。安全阀上应有标牌。安全阀的排量要大于等于压力容器的安全泄放量。安 全 阀-安全阀的维护与保养：应经常保持清洁，防止阀体弹簧等被油垢、赃物所粘满或被锈蚀，检查铅封是否完好，对使用温度过低时，检查有无冻结，有无泄漏.-弹簧式安全阀 1、结构 弹 簧式安全阀有单弹簧式和双弹簧式两种，主要由阀体、阀芯、阀杆、弹簧和调整螺丝等构件组成。2、工作原理-弹簧式安全阀是利用弹簧的弹力将阀芯压在阀座上，根据压力容器的最高工作压力，可通过拧紧或旋松调整螺丝来调节弹簧的压紧力。当 气（汽）体压力作用于阀芯上的托力大于弹簧作用在阀芯上部的压力时一，弹簧就被压缩，阀芯被顶起离开阀座，使 气（汽）体外泄；当作用于阀芯的托力小于弹簧弹力时一，弹簧就伸和使阀芯下压，与阀瘗重新紧密贴合，气（汽）体就停止向外排泄。杠杆式安全阀 爆 破 片爆破片的作用：是一种断裂破坏型的一次性使用的安全泄压装置，用来装设在那些不适宜装设安全阀的压力容器上，当容器内的压力超过设定压力值时，自行爆破，使容器内的气体经爆破片断裂后形成的流出口向外排出。避免容器本体发生爆炸。爆破片适用范围：-容器内的介质易于结晶、聚合，或有粘性、粉状物时.容 器内的介质由于化学反应或其他原因，压力迅猛上升的压力容器.-容器内介质为剧毒气体或不容许微量泄漏气体.结构形式：预 拱 型（拉伸型和压缩型）、断裂型。秘 应定期进行更换，苛刻条件下一年更换一次，一般条件下2-3年更换一次。C 对超压未爆破的爆破片，应立即更换。妆 安全阀、爆破片的排放能力必须大于或等于压力容器的安全泄放量。-防 爆 膜（爆破片）温度计也是在用压力容器的一种安全附件。一、温度计的作用-（1）测量容器内工作介质温度，使工作介质温度控制在规定的范围内，以满足生产工艺的需要。-（2）对需要控制压力容器壁温的，装设温度计，进行壁温测量，防止壁温超过金属材料的允许壁温。从 上述情况可以看出，在压力容器上装设温度计，为确保压力容器安全运行，保证产品质量，提高生产率，节约能源等起着一定作用。温度计 二、温度计的分类-(1)膨胀式温度计 液 体 膨 胀 式(玻 璃 温 度 计)-固体膨 胀 式(双 金 属 温 度 计)(2)压力式温度计 气体式 蒸汽式 液体式-(3)电阻温度计-(4)热电偶温度计 (5)辐射式高温计 光学式 辐射式 三、温度计基本工作原理 (1)膨胀式温度计是利用物质受热后膨胀的原理为基础，当测温敏感元件在受热后尺寸或体积发生变化来直接显示温度的变化。(2)压力式温度计也是利用物质受热后膨胀这一原理为基础,即 利 用 介 质(一般 为 气 体 或 液 体)受 热 后，体积膨胀而引起封闭系统中压力变化，通过压力大小而间接测量温度的。(3)电阻式温度计是利用热电效应原理，即利用导体和半导体的电阻与温度之间存在着一定的函数关系，利用这一函数关系,可以将温度变化转换为相应的电阻变化。(4)热电偶温度计是利用两根不同材料的导体两个连接处的温度不同产生热电势的现象制成的。(5)辐射式高温计是利用物质的热辐射特性来测量温度的。由于是测量热辐射，因而测温元件不需要与被测介质相接触，这种测量称为非接触式测量，测量仪表称为辐射式高温计。这种温度计因为是利用光的辐射特性，所以可以实现快速测量。四、温度计的选用 (1)膨胀式温度计：测温范围为-2 0 0 7 0 0 0 C,常用于轴承、定子等处的温度作现场指示。(2)压力温度计：测温范围为(T 3 0 0 0 C,常用于测量易爆、有震动处的温度，传示距离不很远。(3)电阻温度计：测温范围为-2 0 0 3 0 0 0 C,常用于液体、气体、蒸汽的中、低温测量，能远距离传送。温度计 (4)热电偶温度计：测温范围为0 1 6 0 0 0 C,常用于液体、气体、蒸汽的中、高温测量，能远距离传送。(5)辐射式温度计：测温范围为6 0 0 2 0 0 0 0 C,常用于测量火焰、钢水等不能直接测量的高温场合。-五、温度计的检验-温 度计在使用中应不断进行检查，防止损坏、失灵，并按计量部门的规定进行定期校验。,压力表 压 力 表出 压 力 表 的 选 用 要 求：-选用的压力表，必须与压力容器的介质相适应。低压压力容器使用的压力表精度不应低于2.5级；中压及高压容器使用的压力表精度不应低于1.5级。-压力表盘刻度极限值应为最高工作压力的1.53.0倍，表盘直径不应小于lOOmmo 压 力 表*压力表的安装要求：装 设位置应便于操作人员观察和清洗，且应避免受到辐射热、冻结或震动的不利影响。压力表与压力容器之间，应装设三通旋塞或针形阀；三通旋塞或针形阀上应有开启标记和锁紧装置；压力表与压力容器之间，不得连接其他用途的任何配件或接管。压 力 表施 压力表的安装要求：用 于水蒸气介质的压力表，在压力表与压力容器之间应装有存水弯管。-用于具有腐蚀性或高粘度介质的压力表，在压力表与压力容器之间应装设能隔离介质的缓冲装置（选用隔膜式的压力表）.压 力表的校验和维护应符合国家计量部门的有关规定。压力表安装前应进行校验，并在刻度盘上划出指示最高工作压力的红线，注明下次校验日期。压力表校验后应加铅封。压 力 表检 压力表有下列情况之一时应停止使用并更换：指 针不回零位和限止钉处的-表 盘封面玻璃破裂或刻度模糊不清的-铅 封损坏或超过校验期的 指 针松动，弹簧管泄漏的-指 针断裂或外壳腐蚀严重的六 压力表的维护与保养,液面计段 应符合有关标准的规定及下列要求：盛 装零度以下的介质的压力容器，应选用防霜液面计 寒 冷地区，室外的，应选用夹套型或保温型的 用 于易燃的毒性程度为极度或高度危害介质的，液化气的,应装有防漏保护装置。要求液面指示平稳的不应采用浮子式的液面计.移 动式的压力容器不得使用玻璃板式的液面计.枪 安装的要求：便于观察的位置、应标出液面计上最高和最低安全液位。液 面 计压 出现下列情况之一时应停止使用：-超过检修周期的 玻璃板破裂的-出 现假液位的-阀 件固死的 液面计指示模糊不清的 液面计-压力容器的安全连锁装置适用于快开门式的压力容器，应具有如下功能：-当快开门达到预定关闭部位，方能升压运行的连锁控制功能.当压力容器内部压力完全释放，安全连锁装置脱开后，方能打开快开门的连锁联动功能。具有与上述动作同步的报警功能。-截流止漏装置-截流止漏装置装于压力容器的进出口处，以满足容器运行时进料和排放的需要，同时还可在非常情况下起紧急切断或快速排放、控制流量、降低压力来源处的压力等作用，保证容器在限定的压力下运行或降低事故的危险性。-该装置主要包括紧急切断装置、减压阀、止回阀、截止阀、闸阀、节流阀等。一、紧急切断装置-1、紧急切断装置的作用和设置原则 (1)紧急切断装置的作用。当系统内管路或附件突然破裂、其他阀门密封失效，装卸物料时流速过快、环境发生火灾等情况出现时，紧急切断装置能迅速切断通路，防止储运容器内物料大量外泄，避免或缩小事故的发展。(2)紧急切断装置的设置原则。在下列情况下一般应考虑设置紧急切断装置；在液化石油气储罐及可燃性液化气体的低温储罐的液体入口及出口处应设置紧急切断装置。-流体入口开孔的球型储罐的气相部分，当事故发生时，储罐内的液体一般不会通过流体入口流出，但为防止万一，也可以在该液体入口处安装紧急切断装置。-(3)为防止负荷阀不能完全切断液体的流入和排出，因此它不能单独作紧急切断阀，但可将此阀与紧急切断阀同时并用。2、紧急切断阀的分类 紧急切断阀按形式可分为角式和直通式，从结构上又可分为有过流保护与无过流保护；按操纵方式可分为机械(手动)牵引式、油压操纵式、气动操纵式和电动操纵式等。3、紧急切断装置的工作原理-目前，液化石油气罐车及储罐等设备都使用紧急切断装置，而且多为机械（手动）牵引式或油压操纵式。现就其工作原理简介于下：（1）机 械（手动）牵引紧急切断阀工作原理：机 械（手动）牵引式紧急切断阀（图 38 略）常用于液化石油气汽车罐车上。该装置通常安装在罐体底部的液相和气相接管凸缘处，通过软钢索与近程和远程操纵机构连接。-开始装卸时一，利用近程操纵机构使软钢索牵动紧急切断阀杠杆,凸轮把阀杆向上顶起后，先导阀首先开户，此时通过先导阀作用 于 主 阀（过流阀）上的大弹簧弹力消失，罐内介质穿过阀杆与主阀座之间的间隙，流入阀腔并逐渐汽化，充满主阀以下的低压腔和管路。当其压力升至接近主阀上部压力时一，主阀下部的流体作用力加上小弹簧压力向上推开主阀，紧急切断阀处于全启状态。这时即可缓缓打开其后的截止阀，进行装卸作业。-介质装卸完毕后，再利用近程操纵机构。使杠杆在拉簧作用下带动凸轮离开先导阀杆，由于大弹簧弹力大于小弹簧弹力，大弹簧将推动先导阀与主阀阀瓣回复到关闭状态，保持密封。如因管道破裂，介质大量外泄而无法接近阀门进行操作时一，可利用远程操纵机构
