壓力容器安全的影響因素與措施分析

吳凱平

【摘要】壓力容器在使用過(guò)程中，因?yàn)楦鞣N因素影響，往往會(huì)發(fā)生一些安全事故，不僅造成容器自身?yè)p壞，還會(huì)引起財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡的惡性事件，因此，加強(qiáng)壓力容器的安全管理非常重要。本文分析了壓力容器容易產(chǎn)生安全隱患的因素，并在此基礎(chǔ)上闡述了安全措施，希望與大家共同探討。

【關(guān)鍵詞】壓力容器 安全 影響因素 措施

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，壓力容器的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)，還是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，或者更重要的國(guó)防科技，壓力容器都發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。但是，由于使用環(huán)境的不同，壓力容器的規(guī)格、參數(shù)、構(gòu)造均不同，這就造成了壓力容器的結(jié)構(gòu)多樣性和種類繁雜性，同時(shí)由于壓力容器的使用環(huán)境惡劣，常常引發(fā)一些安全事故，因此，必須加強(qiáng)壓力容器的安全可靠性的研究。

一、壓力容器安全可靠性的影響因素

壓力容器安全可靠性的影響因素是多方面的，但都不容忽視。下面從設(shè)計(jì)和使用材料量方面加以分析。

（一）設(shè)計(jì)方面的影響

壓力容器的設(shè)計(jì)是影響安全的最重要方面，而設(shè)計(jì)參數(shù)的確定是壓力容器設(shè)計(jì)工作的前提和基礎(chǔ)， 也是決定壓力容器安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。因此， 設(shè)計(jì)者要特別予以重視。壓力容器設(shè)計(jì)參數(shù)所涉及到的內(nèi)容較多， 但最關(guān)鍵的參數(shù)為設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)特性（ 包括易燃、易爆、毒性和腐蝕性 能等等）。這些參數(shù)選擇的合適與否， 直接影響壓力容器的使用可靠性和設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。一是設(shè)計(jì)壓力。對(duì)于壓力容器來(lái)說(shuō)， 一般根據(jù)最高工作壓力來(lái)確定， 另外還應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)特性， 如有無(wú)安全閥，有無(wú)泄放裝置， 是否在泵出入口， 設(shè)備特性是否屬真空、外壓操作等應(yīng)綜合考慮， 可根據(jù)化工行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如HG20580-1998規(guī)定確定設(shè)計(jì)壓力。二是設(shè)計(jì)溫度。影響壓力容器安全可靠性設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要參數(shù)-- 設(shè)計(jì)溫度， 它是指容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度。它與操作時(shí)介質(zhì)溫度及環(huán)境溫度有關(guān)，它的選擇正確與否將直接給容器選材帶來(lái)至關(guān)重要的影響。當(dāng)容器處于低溫時(shí)， 若沒(méi)有考慮它的低溫影響， 將會(huì)導(dǎo)致選取材料低溫韌性不足而引起的脆性破壞。當(dāng)容器處于高溫狀態(tài)，若設(shè)計(jì)溫度選取不合理， 也會(huì)導(dǎo)致選材不當(dāng)而引起的安全性不足或者浪費(fèi)等現(xiàn)象。我國(guó)壓力容器的有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對(duì)有不同溫度工況下的容器， 應(yīng)按最苛刻的工況設(shè)計(jì)， 并在圖樣或相應(yīng)技術(shù)文件中注明各工況的溫度值。三是介質(zhì)特性。介質(zhì)特性是壓力容器設(shè)計(jì)中與安全有直接關(guān)系的又一個(gè)重要因素， 因此我國(guó)保證容器安全的法規(guī)性文件《容規(guī)》給予了特別的重視， 大量條文作了詳細(xì)的硬性規(guī)定。為確保《容規(guī)》正確執(zhí)行，國(guó)家對(duì)有毒介質(zhì)分類、化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類都制定了專門規(guī)范， 只要正確執(zhí)行是可以保證安全的。

（二）主體材料的選用對(duì)壓力容器安全性的影響

壓力容器主體材料對(duì)于壓力容器的安全使用是至關(guān)重要的， 在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)， 除了應(yīng)嚴(yán)格按照GB150及壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程等進(jìn)行選材外， 還應(yīng)特別注意介質(zhì)特性對(duì)主體材料的影響. 主體材料的選用應(yīng)考慮設(shè)計(jì)壓力、溫度、工作介質(zhì)及壽命選擇等因素. 如硫濃度環(huán)境則不宜選用16MnR、15MnVR等低合金鋼，而宜選用20R、20等碳素鋼， 除了介質(zhì)的腐蝕性、使用壽命與選材有直接關(guān)系外， 介質(zhì)的易燃易爆程度及毒性級(jí)別也是選材的依據(jù)，極度危害介質(zhì)容器Q2352B不允許用于盛裝極高度危害介質(zhì)，Q2352A不允許盛裝易燃或中、高、極度危害介質(zhì)， 不得用于盛裝液化石油氣. 即壓力容器主體材料的選用不僅應(yīng)考慮容器的工作壓力、溫度及規(guī)范的允許范圍， 而且還應(yīng)考慮介質(zhì)特性對(duì)材料腐蝕及其它化學(xué)（易燃爆、毒性）性能的影響，從而做出選擇. 為了降低制造成本，可根據(jù)有關(guān)新型材料的物理化學(xué)性質(zhì)選定新型代用。

（三）壓力容器補(bǔ)強(qiáng)材料選擇分析

選擇強(qiáng)度等級(jí)較低的材料，所需的補(bǔ)強(qiáng)面積要增加，接管有效補(bǔ)強(qiáng)面積減少，不僅對(duì)補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)不利，而且對(duì)焊接同樣有負(fù)面影響。厚壁接管可選用無(wú)縫鋼管，也可用鍛件加工制造，當(dāng)設(shè)計(jì)壓力較小，同時(shí)滿足補(bǔ)強(qiáng)要求所需的壁厚不太大時(shí)， 通常選用無(wú)縫鋼管；當(dāng)設(shè)計(jì)壓力較高，同時(shí)滿足補(bǔ)強(qiáng)要求所需的壁厚較大時(shí)，選用鍛件來(lái)加工制造，補(bǔ)強(qiáng)圈的材料一般應(yīng)與筒體的材料相同，這是最經(jīng)濟(jì)合理的選擇。

二、壓力容器安全控制的措施探討

一是不允許超壓。使用壓力不能超過(guò)容器的設(shè)計(jì)壓力，否則會(huì)使容器超壓爆炸。所有壓力容器上都安裝有安全卸壓裝置或超壓報(bào)警裝置，以防超壓爆炸事故的發(fā)生。二是嚴(yán)格限制溫度。在使用過(guò)程中溫度的變化與選擇必須要在原設(shè)計(jì)的溫度范圍內(nèi)，這是因?yàn)闇囟冗^(guò)高會(huì)引起材料的蠕變和晶粒變大而降低強(qiáng)度，溫度過(guò)低可能會(huì)使鋼材產(chǎn)生冷脆而斷裂，溫度的劇烈波動(dòng)會(huì)使材料遭受嚴(yán)重的冷熱沖擊而受到破壞。三是加強(qiáng)純度控制。原料純度不夠，其中雜質(zhì)使壓力容器中的反應(yīng)速度加快，導(dǎo)致溫度與壓力迅速升高也是安全事故產(chǎn)生的主要原因之一，因此，一定要使用純度較高的原料，在投放以前做好雜質(zhì)檢測(cè)。四是強(qiáng)化失誤控制?？v觀已經(jīng)發(fā)生的壓力容器安全事故，其中有很大一部分都是因?yàn)橄嚓P(guān)操作人員對(duì)設(shè)備操作不當(dāng)而造成的，因此，企業(yè)需要對(duì)設(shè)備相關(guān)操作人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，必須持證上崗，并嚴(yán)格遵守設(shè)備操作規(guī)范與操作流程，以降低因操作失誤而發(fā)生安全事故的幾率。五是加強(qiáng)對(duì)壓力容器的檢驗(yàn)。企業(yè)在使用壓力容器以前，需要對(duì)壓力容器進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，并定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查。在對(duì)壓力容器投入使用之前，需要對(duì)其安裝爆破片或安全閥，針對(duì)毒性較大或易燃的介質(zhì)，要安裝導(dǎo)管，并與爆破片或安全閥相連接，將危險(xiǎn)介質(zhì)引出并妥善處理。

三、結(jié)束語(yǔ)

總之，壓力容器的安全可靠性問(wèn)題必須引起足夠的重視。對(duì)此我們就要不斷地進(jìn)行行業(yè)間的交流研討，不斷地熟悉更像標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，不斷地進(jìn)行技術(shù)完善，才能使我們的業(yè)務(wù)水平得到不斷的提高，使壓力容器的的應(yīng)用更加安全高效，為推動(dòng)工業(yè)化的發(fā)展進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。

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