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压力容器基础及安全技术

       压力容器是我们厂最重要、最危险、使用最多的设备类型，申报的两个重大危险源（氧气球罐和液氧贮罐）也都是压力容器。因此，了解掌握压力容器基础及安全知识，对提高我们厂的安全生产水平是很有意义的。我主要讲七个方面的内容：压力容器的定义、分类、结构、失效、氧气瓶安全知识、事故危害与案例以及安全管理要点。

       1 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等于0.1MPa（表压），压力与容积的乘积大于或等于2.5 MPa?L，盛装介质为气体、液化气体和最高工作温度等于或高于标准沸点的液体的容器。制氧车间的压力容器包括26台固定式压力容器和520个氧气瓶，最低工作压力0.18 MPa，最高为15 MPa。

       2 压力容器的分类

压力容器的使用范围广、数量多、工作条件复杂，发生事故所造成的危害程度与工作压力、工作温度、使用场合、安装方式等多种因素有关。危害程度越高，压力容器的管理要求也越高。因此，需要对压力容器进行合理分类。《压力容器安全技术监察规程》规定了四种分类方法。

2.1按设计压力分类

把内压容器分为四类：低压容器（代号L，0.1MPa≤P 1.6MPa）、中压容器（代号M，1.6MPa≤P 10.0MPa）、高压容器（代号H，10MPa≤P 100MPa）和超高压容器（代号U，≥100MPa）。制氧车间固定式压力容器中包括17个低压容器和9个中压容器，氧气瓶均为高压容器。

2.2按容器在生产中的作用分类

 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。    

a.反应压力容器(代号R) 主要用于完成介质的物理、化学反应。如锅炉的上锅筒。                                  塑料拉力实验机的数据收集较快的较新软件能更加地获得负载峰值                                         

b.换热压力容器(代号E) 主要用于完成介质热交换。如350m3/h制氧机的高效冷却器、1000m3/h制氧机的空压机后冷却器和增压机后冷却器等。

c.分离压力容器(代号S) 主要用于完成介质流体压力平衡缓冲和气体分离净化。如制氧机的水分离器和吸附器。

d.储存压力容器(代号C，其中球罐代号B) 主要用于储注浆机存盛装气体、液体、液化气体等介质。如制氧车间的低温液体贮罐、氧气球罐等。

2.3按安装方式分类

   可分为固定式压力容器和移动式压力容器。

固定式压力容器：有固定的安装和使用地点，工艺条件和操作人员也比较固定。

移动式压力容器：是一种储运容器，没有固定的使用地点，一般也没有专职的操作人员，使用环境经常变化，管理比较困难，容易发生事故。我们厂的液体槽车和氧气瓶属于移动式压力容器。

上面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，不能综合反映压力容器的危险程度。 压力容器的危险程度还与介质危险性及其设计压力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，危害性愈大。

2.4按安全技术管理分类

我国《压力容器安全技术监察规程》根据容器压力的高低、介质的危害程度及在使用中的重要性，将压力容器分为三类，即一类容器、二类容器、三类容器。其中三类容器要求最严格。

a.第三类压力容器。具有下列情况之一的，为第三类压力容器：

高压容器；盛装极度或高度危害介质的中压容器；盛装易燃或中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPa?m3的中压储存容器；盛装易燃或中度危害介质，且pV乘积大于等于0.5Pa?m3的中压反应容器；盛装极度和高度危害介质，且乘积大于等于0.2MPa?m3的低压容器；高压、中压管壳式余热锅炉；中压搪玻璃压力容器；使用抗拉强度下限≥540MPa的材料制造的压力容器；移动式压力容器；容积大于等于50m3的球形储罐；容积大于5m3的低温液体储存容器。

b.第二类压力容器。具有下列情况之一的，属于第二类压力容器：

中压容器；盛装极度和高度危害介质的低压容器；盛装易燃介质或中度危害介质的低压反应容器和低压储存容器；低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。

c.第一类压力容器，上述范围以外的低压容器为第一类压力容器。

按照这种分类方法，制氧车间的压力容器有一类容器12台，二类容器8台，三类容器6台，

氧气瓶均属于三类容器。

       3 压力容器的结构

压力容器的结构形式是多种多样的，要根据用途、工艺要求、和制造方法等因素确定。容器的结构是由承受压力的壳体、连接件、密封元件、接管开孔及其补强结构、支座和安全附件等部件组成。

3.1壳体 形状有圆筒形、球形、锥形和组合形等，最常见的是圆筒形和球形。

3.1.1圆从功能上替换木材和塑料筒形壳体的几何特点是轴对称，由一个圆柱形筒体和两端的封头或端盖组成。其优点是应力分布比较均匀，承载能力高，易于制造，因而应用最广泛。我们厂大多数压力容器的壳体都是圆筒形。

3.1.2球形壳体又称球罐，其几何特点是中心对称。优点是受力均匀，在相同的壁厚条件下，球形壳体的承载能力最高窗JISA 4706⑵000；在相同容积条件下，球形壳体的表面积最小。所以，从受力状态和节约用材来说，球形是压力容器最理想的外形。我们厂最大的压力容器是氧气球罐。日本1988年研制的潜深为6000m的深海潜艇，其耐压舱就是壁厚70mm的钛合金球形壳体。但是，球形壳体也存在一些不足：一是制造比较困难，往往要采用冷压或热压成形，成本较高；二是球形壳体既不便于安装工艺内件，也不利于内部相互作用的介质的流动。所以一般只用于中低压的储存容器。

3.2连接件  连接件是容器及管道中起连接作用的部件，一般均采用法兰螺栓连接结构。法兰配合螺栓起连接作用，并通过拧紧螺栓使垫片压紧而保证密封。

3.3密封元件 它放在两个法兰或封头与筒体端部的接触面之间，借助于螺栓的压紧力起密封作用。一般低压、常温（≤100℃）和无腐蚀性的情况多用橡胶板（经过硫化处理的硬橡胶工作温度可达200℃）；介质温度较高（对水蒸气∠450℃，对油类∠350℃）的中、低压容器通常用石棉橡胶板或耐油石棉橡胶板；一般的腐蚀性介质的低压容器常采用耐酸石棉板；压力较高时则用聚乙烯板或聚四氟乙烯板。不同的密封元件和不同的连接件相配合，就构成了不同的密封结构，这是压力容器的一个重要的组成部分，不但影响到整个容器的结构和制造成本，而且关系到容器投产后能否正常安全运行。

3.4接管、开孔及其补强结构  由于工艺要求和检修的需要，压力容器的筒体或封头上常设有各种开孔和接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管及安装各种仪表用接管。 容器开孔后，开孔部位的强度减弱。为了补偿开孔处的薄弱部位，就需进行补强措施。容器上的开孔补强一般均用局部补强法，常用的结构有补强圈、厚壁短管和整体锻造补强等。

3.5支座 支座对压力容器起支承和固定作用。用于圆筒形容器的支座，有立式容器支座和卧式容器支座两类，其中立式容器支座又有腿式支座、支撑式支座、耳式支座和裙式支座四种。球形容器多采用柱式支座或裙式支座。

3.6 安全附件

压力容器的安全附件主要有安全阀、爆破片、紧急切断阀、安全连锁装置、压力表、液位计、测温仪表等。其作用是保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。在这里我们重点了解一下安全阀和压力表的安全技术要求。对于安全阀要注意五点：

1.安全阀应当铅直安装在压力容器液面以上的气相空间部分，或者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，其接管应当尽量短而直；

3.压力容器一个连接口上装设两个或者两个以上的安全阀时，该连接口入口的截面积，应当至少等于这些安全阀的进口截面积的总和；

4.安全阀与压力容器之间一般不宜装设截止阀，必须装设时，在压力容器正常运行期间截止阀门必须保证全开（加绕线机铅封或者锁定），截止阀门的结构和通径不得影响安全阀的安全泄放；

5.安全阀应定期校验，一般每年校验一次，新安全阀应当校验合格后才能安装使用。

压力容器中使用最多的压力表是弹簧管式压力表，对其安全技术要求如下：

1.压力表应装设在压力容器的气相空间；

2.低压容器的压力表精度不得低于2.5级；工作压力等于或大于2.45MPa的锅炉和中高压容器，压力表精度不得低于1.5级；

3.压力表的量程应与工作压力相适应，通常为工作压力的1.5倍～3.0倍。压力表刻度盘上应划红线，指出最高允许工作压力；

4.压力表必须定期校验，校验后加铅封并注明下次校验日期；

5.压力表应装设在便于观察和吹洗的地方，并避免受到热辐射、冰冻和震动的影响。压力表的接管不应有泄漏现象；

6. 压力容器用压力表应与介质相适应，蒸汽锅炉压专业热泵力表下部应装设存水弯管；

7.压力表有下列情况之一者，应停止使用：

（1）无压力时，有限位钉的压力表指针不能恢复到限位钉处，无限位钉的压力表指针偏离零位的数值超过压力表允许误差；

（2）表面玻璃破碎或表盘刻度模糊不清；

（3）没有铅封、铅封损坏或超过校验日期；

（4）表内泄漏或指针跳动；

（5）其他影响压力表准确示值的缺陷。