浅谈压力容器安全的重要性

作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2016年10月12日

摘 要:压力容器是一种特殊设备,其工作条件差,在运行和使用中损坏的可能性比较大。因压力容器内部的介质具有很高的压力,有一定的温度和程度不同的腐蚀性等等,并且在不停地运动,不停地对压力容器产生各种物理的、化学的作用,因而使容器产生腐蚀、变形、裂纹、渗漏等缺陷。即使压力容器的设计合理,制造质量很好,在使用过程中也会产生缺陷。一旦发生事故不仅是容器本身遭到破坏,而且还会引起一连串恶性事故,如破坏其他设备及建筑物,危害人员生命安全,污染化境等,还会给国民经济造成重大损失。所以《压力容器安全技术监察规程》的制定是必要及必须的。
        关键词:压力容器;安全;缺陷;安全评定;
        1 压力容器在国民经济中的地位与作用
        压力容器的应用极为广泛。在工业、民用、军工等许多部门,在科学研究的许多领域都有重要的作用。其中,它在石油化工的应用最为普遍,约占压力容器总使用量的50%左右。而石油是当今世界重要的能源,石油化学工业包括化肥、医药、炼油、农药、无机化工和有机合成等行业。其产品与人民生活、农业生产以及轻工业市场紧密相关。在发展国民经济、巩固国防、解决人民的衣食住行等方面都起着举足轻重的作用[1]。
        压力容器在其他工业部门也应用广泛。例如城市、企业所用的煤气和液化气贮槽;工程机械所用的各种储能器;各种动力机械的辅机;制糖、造纸所用的各种蒸煮釜、大型工程管道等。
        2  压力容器安全规范发展历史,以及我国2009版标准的特点
        1981年国家劳动局总局颁发了《压力容器安全监察规程》[2],1990年和1999年两次对《压力容器安全监察规程》进行修订,并改名为《压力容器安全技术监察规程》,2009年8月31日国家质量监督检查检疫总局颁布了自2009年12月1日起正式实施的《固定式压力容器安全技术监察规程》[3]。
        2009年版标准的修订原则是:充分吸收事故教训;提出基本安全要求,重要变化要有调研、数据的支撑;强化使用管理,强化应急救援预案;体现节能原则;促进生产,方便企业;有利于技术进步、科学发展;兼顾国际发展,具有中国特色;规范与标准协调一致。
        09版新《容规》主要有以下几个特点:
        总则上的变化。(1)容器的分类。将原来条例式的说明改为原则条款,分类更加准确细致。分类只考虑介质的危害程度及PV乘积,不再考虑工艺用途等因素。(2)在主要受压元件中移除了补强圈、人孔、人孔盖。
        材料上的变化。压力容器主用钢板如果生产商供给非制造单位的话要求必须出具每张钢板的质证书;对非压力容器专业碳素钢和低合金钢板的S、P含量都不得大于0.035%;简化了材料复验要求,规定了材料的断后伸长率。
        设计资质。对采用国际标准或境外标准设计制造的压力容器,不再使用目前单纯由国家质检总局特种设备批准的行政方式。
        节能要求。要求压力容器的设计要有基本的节能降耗考虑。
        制造。取消进口压力容器安全质量许可的制度,明确对境内外压力容器制造单位统一实行制造许可制度。
        3 压力容器检验中常见的危险及易产生事故类型
               1. 设备、设施设置上的缺陷  如强度、刚度不足,稳定性差,如支撑件锈蚀开裂等;设备设施之间及本身密封不良,如管道、阀门泄露蒸汽、热水、化学介质等;无检验平台,未搭设脚手架防护设施;脚手架搭设支撑不当、防护距离不足、防护用材不对等防护设施缺陷。该类型的危险因素主要造成的事故类型有坠落、烫伤、中毒、窒息等。
          2. 高低温物质、粉尘、易燃易爆物质、有毒物质及腐蚀性物质等危害  如高温蒸汽、热水运行设备及输送管道、高温炉膛、高温炉渣等;煤粉、煤灰、煤渣、烟灰、烟尘、烟垢等;锅炉尾部烟道或炉膛燃油燃气等。这些危险因素造成的主要事故类型有灼伤、烫伤、冻伤、人员视力、呼吸道、皮肤伤害、爆炸、爆燃等。
          3. 环境因素危险  如内部空间狭小,作业环境不良;通风不良,通风方式不对。这些危险因素造成的主要事故类型有身体损伤,缺氧窒息等。
          4. 人为因素危害  如检验人员体力、听力、视力不足;高血压、心脏病、晕高病等健康疾病;冒险心理、情绪异常等心理异常;指挥错误,违法指挥;探伤操作、水压试验等误操作。这些危险因素造成的主要事故类型有人体伤害、坠落、爆炸等。
        4 安全评定的基本过程
        在基于“合于使用”的评定过程中,无例外地均需输入载荷、类裂纹缺陷和断裂韧度三个参量,因此其评定过程一般可以分为:
        通过实验或有限元方法进行应力分析,计算和测定构件有缺陷部位的应力,包括外载荷产生的应力和残余应力。
        通过定量无损检测,测定缺陷的种类、取向、大小等,并进行缺陷的规则化及复合等。
        确定材料的力学性能,包括断裂强度 ,屈服强度 ,断裂韧性 等,推荐采用实测数据。
        最后,根据以上结果进行断裂力学计算,并通过相关的安全评定标准判断其安全性。在此过程中,一定要考虑材料的使用环境,如温度、腐蚀介质等。
        5 如何更好的进行压力容器质量监督控制
                为了从根源上确保锅炉压力容器的质量,保护国家和人民的生命及财产安全,我们主要可以从以下几个方面进行质量控制:
        1   控制材料质量  对原材料(包括焊接材料)的控制是质量控制的一个重要环节。制造单位应明确材料和采购控制的范围。控制材料环节一般应包括:选用、代用、采购、验收、复验、入库、存放、保管、发放、标记移植等。
        2   控制工艺质量  压力容器的制造是一系列生产工序,按照一定的生产工艺流程加工完成的。投产前,要根据设计图纸的要求,制定出各生成工序和部件的加工工艺,并根据生产及材料代用等情况进行相应的工艺变更。生产过程中,车间和生产工人要严格按照工艺规程和守则工作,克服随意性。制造单位应明确工艺质量控制的范围,制订和执行工艺质量的管理制度或程序文件,以保证工艺流程合理。工艺文件正确、完整,工艺实施过程受控,产品标识唯一。控制环节一般应包括:图样的工艺审查,工艺流程,通用工艺、专用工艺的编制、审批、使用、工装、模具的设计、使用和维护,产品标识,标一记移值可追溯性,工艺实施过程控制的一记录,表面处理和防护等。
        3  控制焊接质量  焊接是压力容器制造中的一种主要加工方法。如平板拼接、筒节与筒节、筒节与封头等等,大多用焊接的方法完成,对于锅炉压力容器的制造是十分重要的。产品的质量很大程度上取决于焊接质量的优劣。制造单位应制订和执行焊接质量的管理制度或程序文件,以保证所有受压元件(包括受压元件与非受压元件连接)的焊接接头的质量都能满足法规、规章、标准和图样的要求。控制环节一般应包括:焊接材料的控制和管理,焊接工艺评定及其工艺文件的编制、审批、使用、焊工资格和管理,焊工标记,产品焊接试板,焊接设备,焊接接头组对或组装质量,施焊过程控制和记录,焊缝返修质量控制和记录等。       4  控制检验质量  压力容器在制造过程中难免地要产生一些缺陷,有些缺陷没有超出标准允许的范围,是允许的;有些缺陷超出了标准要求,需要返修或判废。不合格的产品不能出厂。为了达到这个目标,制造厂要实行自检、互检、专检相结合的制度,设立专职检验员,对主要生产工序实行严格检验,通过一些停止点和控制点的设立,有效的保证了锅炉压力容器产品的质量。
        5  控制无损检测质量  无损探伤技术被应用于压力容器检验。它主要用来检查焊缝内部和表面的缺陷。在锅炉压力容器制造质量控制过程中,探伤评定是质量评定的重要手段,无损探伤的工作质量及其检验可靠性的控制主要包括对探伤人员操作技能的鉴定和探伤工艺的控制。控制环节一般应该包括:通用和专用工艺的编制、审批和使用,检测人员的资格和管理,无损检测设备、设施和器材的控制,焊缝无损检验部位的可追溯性,无损检测实施过程的控制,无损检测记录、报告和射线底片的质量控制及保管等。
        6  控制理化试验质量  制造单位应制订和执行理化试验控制的管理制度或程序文件,以保证受压元件材料和焊接接头的理化试验满足法规、规章和标准的要求。控制环节一般应包括:试验规程的编制、审批和使用,试验人中的管理,试验设备和器材,试样的取样、加工和检测,试验的操作,试样的保管,试验的记录、报告及保管,外协的理化试验的质量控制等。
        7  控制不符合项  由于种种因素,在制造过程中难免会出现制造的工件或其他的事务不符合规定、标准或者文件要求的现象,这种情况称为不符合项,也有叫做不合格项,不合格品等等。制造单位应制订和执行严格的不符合项控制的管理制度、程序文件和流程控制,使所有的不符合项未经处置合合格不得用于下一步生产,以保证不合格的锅炉压力容器产品不准出厂。控制环节一般应包括:不符合项的判定、标识、处置、记录等。
        结语
           压力容器是一种特殊设备,其工作条件差,一般要承受较大的压力,在运行和使用中损坏的可能性比较大。因压力容器内部的介质具有很高的压力,有一定的温度和程度不同的腐蚀性等等,并且在不停地运动,不停地对压力容器产生各种物理的、化学的作用,因而使容器产生腐蚀、变形、裂纹、渗漏等缺陷。因此,为了避免在使用过程中导致严重爆炸事故,压力容器的设计合理性,制造质量合格关键。因此,“压力容器安全”的规范的制定和更新对压力容器的制造与维护有指导性意义。
        参考文献:
        [1]  钱逸,吕忠良..压力容器安全技术基础[M].中国劳动出版社,1990.
        [2]  熊从贵.《固定式压力容器安全技术监察规程》的应用分析[J].石油化工设备,2010,39(4):45-47.
        [3]  李文炜,张亮,狄刚,王瑞欣.分析新《固定式压力容器安全技术监察规程》(TSGR0004-2009)的重大调整[J].化学工程与装备,2010(4):146-154.
        [4]  郭 晶,古 敏.焊接工艺规程的编制、评定和应用[J].ASME在中国,2009,49(3):27-38.
        [5]  张淑嫒,郭晶,车菊秋.焊接工艺规程与焊接上艺评定[J].石油化工设备,2003,32(5):38-41.
        [6] 常引娣.谈压力容器焊接中常见缺陷的成因和防止措施[J]. 科技信息,2007(29).
        [7] 刘彩梅. 压力容器制造质量控制[J].科教创新导报,2010,14:62.
       

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