工业特种设备安全 ppt课件 教学 第三章 压力容器.ppt

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1、第三章 压力容器,工业特种设备安全,工业特种设备安全,3.1 压力容器基础知识,3.1.1 压力容器概述,压力容器，泛指在工业生产中用于完成反应、传质、传热、分离和储存等生产工艺过程，并能承受压力的密闭容器。它被广泛用于石油、化工、能源、冶金、机械、轻纺、医药、国防等工业领域。它不仅是近代工业生产和民用生活设施中的常用设备，同时又是一种有潜在爆炸危险的特殊设备。和其它生产装置不同，压力容器发生事故时不仅本身遭到破坏，往往还会破坏周围设备和建筑物，甚至诱发一连串恶性事故，造成人员伤亡，给国民经济造成重大损失。因此，压力容器的安全问题，一直受到政府和社会各界的广泛重视。,工业特种设备安全,3.1.

2、2 压力容器分类（1）按压力分类 按所承受压力P的高低，压力容器可分为低压、中压、高压、超高压四个等级，具体划分如下（压力单位为MPa，按1kgfcm20.1MPa换算）：低压容器：0.1MPaP1.6MPa。中压容器：1.6MPaP10MPa。高压容器：10 MPaPl00 MPa。超高压容器：P100 MPa。,工业特种设备安全,（2）按壳体承压方式不同，压力容器可分为内压容器（壳体内部承受介质压力）和外压容器（壳体外部承受介质压力）两大类。（3）按设计温度分类 按设计温度t的高低，压力容器可分低温容器（t-20）、常温容器（-20t450）和高温容器（t450）。（4）按安全技术管理角度

3、分类 按安全技术管理分类，压力容器可分为固定式容器和移动式容器两大类。,工业特种设备安全,固定式容器 系指有固定的安装和使用地点，工艺条件和使用操作人员也比较固定，一般不是单独装设，而是用管道与其它设备相连接的容器。移动式容器 系指一种储装容器，如气瓶、汽车槽车等。其主要用途是装运有压力的气体或液化气体。,工业特种设备安全,（5）按在生产工艺过程中的作用原理分类 按在生产工艺过程中的作用原理分类，压力容器可分为反应容器、换热容 器、分离容器和贮运存器。反应压力容器（代号R）主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，如反应器、反应釜、分解锅、硫化罐、分解塔、聚合釜、高压釜、超高压釜、合成塔、

4、变换炉、蒸煮锅、蒸球、煤气发生炉等。,工业特种设备安全,换热压力容器（代号E）主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、烘缸、蒸炒锅、预热锅、溶剂预热器、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等。分离压力容器（代号S）主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等。储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）主要是用于储存、盛装气体、液化气体等介质的压力容器，如各种型式的储罐。,工业特种设备安全,（6）压力容器的安全综合分类 为有

5、利于安全技术管理和监督检查，根据容器的压力高低、介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用，可将压力容器划分为三类。三类压力容器 1）高压容器。2）中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）。3）中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于10 MPam3）。4）中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于0.5MPam3）。,工业特种设备安全,5）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积大于等于0.2MPam3）。6）高压、中压管壳式余热锅炉。7）中压搪玻璃压力容器。8）使用强度级别较高（抗拉强度规定值下限540MPa）的材料制造的压

6、力容器。9）移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车（液化气体、低温液体或永久气体运输车）和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等。10）球形储罐（容积50m3）。11）低温液体储存容器（容积5 m3）。,工业特种设备安全,二类压力容器 符合下列情况之一且不在第1款之内者为二类压力容器：（1）中压容器。（2）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）。（3）低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害质）。（4）低压管壳式余热锅炉。（5）低压搪玻璃压力容器。一类压力容器 低压容器且不在第1、第2款之内者。,工业特种设备安全,3.1.3 压力容器结构

7、 压力容器的结构一般比较简单，其主要部件是一个能承受压力的壳体及其它必要的连接件和密封件。压力容器的本体结构形式多样，最常用的是球形和圆筒形壳体。（1）球壳 球形容器的本体是一个球壳，一般都是焊接结构。球形容器的直径一般都比较大，难以整体或半整体压制成形，所以它大多是由许多块按一定的尺寸预先压制成形的球面板组焊而成。球壳表面积小，除节省钢材外，当需要与周围环境隔热时，还可以节省隔热材料或减少热的散失。所以球形容器最适宜作液化气体贮罐。（2）圆筒壳 圆筒形容器是使用得最为普遍的一种压力容器。圆筒形容器比球形容器易于制造，便于在内部装设工艺附件及内部工作介质的流动。因此它广泛用作反应、换热和分离容

8、器。,工业特种设备安全,薄壁圆筒壳 中、低压容器的简体为薄壁圆筒壳（其外径与内径之比不大于1.2）。薄壁圆筒壳除了直径较小者可以采用无缝钢管外，一般都是焊接结构，即用钢板卷成圆筒后焊接而成。直径小的圆筒体只有一条纵焊缝，直径大的可以有两条甚至多条纵焊缝。夹套容器的筒体由两个大小不同的内外圆筒组成，外圆筒与一般承受内压的容器一样，内圆筒则是一个承受外压的壳体。,工业特种设备安全,厚壁圆筒壳 高压容器一般都不是贮存容器，除少数是球体外，绝大部分是圆筒形容器。因为工作压力高，所以壳壁较厚，同样是由圆筒体和封头构成。厚壁圆筒的结构可分为单层筒体、多层板筒体和绕带式筒体等三种形状。,工业特种设备安全,1

9、）单层筒体。单层厚壁筒体主要有三种结构形式，即整体锻造式、锻焊式和厚板焊接式。2）多层板筒体。多层板筒体的壳壁由数层或数十层紧密结合的金属板构成。由于是多层结构，可以通过制造工艺在各层板间产生预应力，使壳壁上的应力沿壁厚分布比较均匀，壳体材料可以得到较充分的利用。多层板筒体按其制造工艺的不同可以分为多层包扎焊接式、多层绕板式、多层卷焊式和多层热套式等形式。3）绕带筒体。绕带筒体的壳体是由一个用钢板卷焊成的内筒和在其外而缠绕的多层钢带构成。但其制造工艺较复杂。生产效率低，制造周期长，因而采用较少。,工业特种设备安全,封头 在中、低压压力容器中，与筒体焊接连接而不可拆的端部结构称为封头，与筒体以法

10、兰等连接的可拆端部结构称为端盖。压力容器的封头或端盖，按其形状可以分为三类，即凸形封头、锥形封头和平板封头。（a）凸形封头 凸形封头有半球形封头、碟形封头、椭球形封头和无折边球形封头等四种，其形状如3-1图所示。,工业特种设备安全,图3-1凸形封头,工业特种设备安全,半球形封头是一个空心半球体，由于它的深度大，整体压制成形较为困难，所以直径较大的半球形封头一般都是由几块大小相同的梯形球面板和顶部中心的一块圆形球面板（球冠）组焊而成，如图3-1（a）所示。碟形封头又称带折边的球形封头（见图3-1（b），由几何形状不同的三个部分组成：中央是半径为的球面，与筒体连接部分是高度为的圆筒体），球面体与圆

11、筒体由曲率半径为的过渡圆弧（折边）所连接。碟形封头在旧式容器中采用较多，现已被椭球形封头所取代。,工业特种设备安全,椭球形封头是中低压容器中使用得最为普通的封头结构形式，它一般由半椭球体和圆筒体两部分组成，见图3-1（c）。半椭球体的纵剖面中线是半个椭圆，它的曲率半径是连续变化的。椭球形封头的深度取决于椭圆长短轴之比（即封头直径与封头深度的两倍之比）。椭圆长短铀之比越大，封头深度越小。标准椭球封头的长短轴之比（）为2，即封头深度（不包括直边部分）为其直径的。无折边球形封头是一块深度很小的球面壳体（球缺），如图3-l（d）所示。这种封头结构简单，制造容易，成本也较低。但是由于它与筒体连接处结构不

12、连续，存在很高的局部应力，一般只用于直径较小、压力很低的低压容器上。,工业特种设备安全,（b）锥形封头 锥形封头有两种结构形式。一种是无折边的锥形封头，如图3-2所示。另一种为带折边的锥形封头，由圆锥体、过渡圆弧和圆筒体三部分组成（见图3-3）。标准带折边锥形封头的半锥角有30部45两种，过渡圆弧曲率半径与直径之比值规定为0.5。,图3-2无折边锥形封头,图3-3 带折边的锥形封头,工业特种设备安全,（c）平封头 平板结构简单，制造方便，但受力状况最差。中低压容器用平板作人孔和手孔盖板；高压容器，除整体锻造式直接在筒体锻造出凸形封头以及采用冲压成形的半球形封头外，多采用平封头和平端盖（见图3-

13、4）。,图3-4 高压容器的平形封头,工业特种设备安全,3.1.4 压力容器主要参数 压力容器的工艺参数是由生产的工艺要求确定的，是进行压力容器设计和安全操作的主要依据。压力容器的主要工艺参数为压力、温度和介质。（1）压力 这里主要讨论压力容器工作介质的压力，即压力容器工作时所承受的主要载荷。压力容器运行时的压力是用压力表来测量的，表上所显示的压力值为表压力。工作压力 工作压力也称操作压力，系指容器顶部在正常工艺操作时的压力（即不包括液体静压力）。,工业特种设备安全,最高工作压力 系指容器顶部在正常工艺操作时的压力（即不包括液体静压力）。设计压力 其系指在相应设计温度下用以确定容器计算壁厚及其

14、元件尺寸的压力。（2）温度 介质温度 其系指容器内工作介质的温度，可以用测温仪表测得。设计温度 压力容器的设计温度不同于其内部介质可能达到的温度，系容器在正常工作过程中，在相应设计压力下，器壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。,工业特种设备安全,（3）介质。生产工艺过程所涉及的工艺介质品种繁多，分类方法也有多种。按物质状态分类，有气体、液体、液化气体等；按化学特性分类，则有可燃、易燃、惰性和助燃四种；按它们对人类毒害程度，又可分为极度危害（）、高度危害（）、中度危害（）、轻度危害（）四级。,工业特种设备安全,3.1.5 压力容器钢材及机械性能 1压力容器钢材 制造压力容器的材料种类较多，有金

15、属材料和非金属材料，黑色金属和有色金属等，但目前绝大多数的压力容器是钢制的。压力容器是在承压状态下工作的，有些同时还要承受高温或腐蚀介质的作用，因此工作条件较差，易产生变形、疲劳和受到腐蚀等损坏。（1）对压力容器钢材的基本要求 使用性能要求。,工业特种设备安全,使用性能要求主要包括以下几个方面：1）钢材应具有较高的强度，包括常温及使用温度下的强度。2）钢材应具有良好的塑性、韧性和较低的时效敏感性。3）钢材应具有较低的缺口敏感性。缺口敏感性是指在带有一定应力集中的缺口条件下，材料抵抗裂纹扩展的能力。锅筒及容器上要开孔并焊接管接头，造成应力集中，故要求钢材的缺口敏感性应低一些。4）钢材应具有良好的

16、抗腐蚀性能及组织稳定性。加工工艺性能要求 所用钢材应具有良好的加工工艺性能及焊接性能。在制造过程中，钢材要经过各种冷、热加工并产生较大的塑性交形，加工变形后的钢材不应产生缺陷。,工业特种设备安全,钢材的可焊性常用碳当量来估计。因为钢材的可焊性，主要与钢材中碳的含量高低有关，也与其它合金元素含量的多少有关。合金元素对可焊性的影响较碳元素为小。通常把合金元素折算成相应的碳元素，以碳当量表示钢中碳及合金元素折算的碳的总和，以碳当量的大小粗略地衡量钢材可焊性的大小。碳素钢及低合金结构钢的碳当量，可采用下式估算：,式中：Cd 表示碳当量 C、Mn、Cu钢中碳、锰、铜等成分的含量,工业特种设备安全,（2）

17、压力容器常用钢材 低碳钢 低碳钢中的含碳量虽然在0.25以下，还含有锰、硅、磷、硫等元素。低碳钢具有良好的塑性和韧性，便于进行各种冷热加工；可焊性良好，易于获得优质焊接接头。低碳钢强度虽较低，但采用适当壁厚可满足低、中压元件及部分高压元件对强度的要求。,工业特种设备安全,低合金高强度钢 低合金高强度钢的含碳量一般都不大于0.25，属于低碳低合金钢。主要依靠合金元素来强化钢材，改善和提高钢材性能。耐热钢 压力容器中采用的耐热钢主要是钼和铬钼热强钢，用于制造承受高温的过热器、再热器、蒸汽集箱、蒸汽管道等零部件，因而主要为钢管。低温压力容器用钢 工作温度20的压力容器属于低温容器。用作低温容器的钢材

18、必须是镇静钢。为防止冷脆破裂，这些钢材必须在规定低温下进行低温冲击试验，其低温冲击吸收功应满足规定。,工业特种设备安全,2金属机械性能 所谓金属的机械性能是指在一定的温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力，如强度、硬度、塑性、韧性等，也称力学性能。（1）强度金属强度是指在外力作用下，抵抗变形和破坏的能力。应用最普遍的是强度指标。强度指标主要是屈服极限（s或0.2）和抗拉强度极限（b）。（2）塑性金属的塑性是指在外力作用下，能引起永久变形而不发生破裂，并在外力取消后，仍能保持变形后形状的能力。材料的塑性值也可通过拉伸试验测得，通常用伸长率(延伸率)和断面收缩率来表示。,工业特种设备安全,（3

19、）冲击韧性 金属的冲击韧性即为在冲击力作用下，抑制变形和断裂的能力。它还是金属材料在塑性变形范围内吸收能量的能力，因此，也可按冲击值的大小来衡量材料的塑性。目前国内外广泛采用一次摆锤弯曲试验，缺口型式有夏比（U）和夏比（V）两种。表示冲击韧性的参数也有两种，一种是以冲断试样消耗的冲击功Ak（单位：J）表示；另一种是以单位缺口处断面所耗的冲击功k（单位：J/cm2）表示。钢中气体含量较高或晶粒粗大，则韧性差。根据冲击后断裂的形式，可以判断材料的质量及晶粒大小。,工业特种设备安全,（4）硬度 硬度是指金属材料抵抗更硬异物压入的能力。硬度表明材料的耐磨性和切削加工的可能性。（5）冷弯 冷弯性能是材料

20、抵抗弯曲断裂能力的标志，它间接反映了材料的塑性。（6）断裂韧性断裂韧性是反映材料对裂纹扩展的抵制能力。对于中低强度钢的断裂韧性，目前较普遍采用临界裂纹张开位移（COD）值c表示；对于高强钢的脆断问题，则应用材料的平面应变断裂韧性值KIC表示。（7）金属材料高温机械性能化工设备相当数量是在中等温度（350）和高温下使用。,工业特种设备安全,3.1.6 压力容器金属焊接 焊接是通过加热或加压或同时加热加压，使焊件连接部位形成原子结合的一种工艺加工方法。压力容器受压元件焊接中焊接方法有两大类：一类是熔焊，另一类是压焊。压力容器受压元件中常用的焊接方法大多属熔焊，例如手工电弧焊，自动埋弧焊，手工钨极氩

21、弧焊，自动气体保护焊，电渣焊等。（1）手工电弧焊 特点 手工电弧焊的特点是：对材料和焊接位置适应性强，适于焊接碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈耐蚀钢等，适于压力容器制造、安装、修理中各种位置的焊接，设备简单，便于使用和维护；焊钳小，操作灵便。,工业特种设备安全,焊条 按施焊对象，焊条可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、堆焊焊条等类别。（2）自动埋弧焊 特点 自动埋弧焊的特点是：机械操纵受焊工操作技能的影响较手工焊小，电弧区保护效果较好。焊丝和焊剂焊丝的作用主要是作为电极，传导电流引燃电弧，维持电弧燃烧；作为填充金属以形成焊缝；为焊缝金属补充合金元素。,工业特种设备安全,焊剂的作用主

22、要是：焊剂层以及熔化的焊剂使电弧空间和熔池与空气隔离，防止氧、氮气体侵入，并减少元素烧损，起到保护作用；焊剂中有的矿物质起到容易引弧并稳定电弧的作用。（3）钨极氩弧焊 钨极氩弧焊的特点是：由于用惰性气体氩进行保护，它不参加冶金反应，也不溶于熔化金属，有效地将电弧区与空气隔开，所以电弧稳定，熔池中的氢、氧、氮含量较易控制，因此不仅裂纹倾向较小而且焊缝质量高。（4）熔化极气体保护焊特点熔化极气体保护焊就是在惰性或活性气体保护下采用熔化电极进行电弧焊的方法。,工业特种设备安全,熔化极气体保护焊的特点是：如果采用富氩混合气体或氧气进行保护时，可以获得高质量的焊缝；适用的母材种类和厚度范围都比较宽，尤其

23、是采用脉冲熔化极气体保护焊；电流密度大，热量集中，熔敷效率高，焊接速度较快，所以生产效率较高。焊丝和保护气体熔化极气体保护焊的焊丝作用、分类、钢号，及其使用和管理与自动埋弧焊的焊丝相似，一般对焊丝表面的清理要求更严。保护气体常用的有氩气、富氩混合气、二氧化碳气。受压元件中很少用二氧化碳气，而较多用富氩混合气，常用的有不少于80氩与不超过20二氧化碳混合、98氩与2氧气混合等，混合气体保护使电弧稳定，焊缝成形美观，焊缝质量好。,工业特种设备安全,（5）电渣焊电渣焊是利用电流通过液态熔渣产生的电阻热将焊件与焊丝熔化进行焊接的一种熔焊方法。电渣焊的特点是：可以一次焊成很厚的焊件而不需开坡口和多层焊，

24、因此生产效率高；采用渣池保护，避免空气与熔池接触。（6）摩擦焊摩擦焊是利用焊件表面互相摩擦产生的热使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻而完成焊接的一种压焊方法。摩擦焊的特点是：焊接过程快，生产率高；工艺参数自动控制，操作简单，焊接质量较好；适用的接头型式有限；对参数的测量和控制要求严格；用无损检测方法检查接头内部质量有一定困难。,工业特种设备安全,3.1.7 压力容器特点 压力容器是在一定温度和压力下进行工作，介质复杂的特种设备，在石油化工、轻工、纺织、医药、军事及科研等领域被广泛使用。随着生产的发展和技术的进步，其操作工艺条件向高温、高压及低温发展，工作介质种类繁多，且具有易燃、易爆、剧毒、腐

25、蚀等特征，危险性更为显著，一旦发生爆炸事故，就会危及人身安全、造成财产损失、带来灾难性恶果。1冲击波及其破坏作用 2爆破碎片的破坏作用 3介质伤害 4二次爆炸及燃烧,工业特种设备安全,3.2 压力容器的安全管理3.2.1 压力容器安全管理（1）容器原始技术资料。包括容器的设计资料和容器的制造资料。容器的设计资料至少应有容器设计总图和承压部件图。高压或低温容器还应有承压部件的强度计算书。容器的制造资料至少应有证明容器经过检验合格的出厂合格证，说明容器技术特性的容器说明书以及质量证明书。压力容器原始技术资料由设计和制造单位提供。在设备安装完毕后，由安装单位连同容器一并移交使用单位。,工业特种设备安

26、全,（2）容器使用记录。容器使用记录主要应包括：容器的实际操作条件，包括操作压力、操作温度、工作介质、压力及温度的波动范围、间歇操作周期、工作介质的特性（对容器是否有腐蚀作用和在什么条件下可能有腐蚀作用）等。容器的使用情况，包括开始使用日期、每次开停日期及变更使用条件的记录等。容器的检验和修理记录，包括每次检验的日期、检验内容、检验结果、水压试验情况以及发现的缺陷和检修情况等。,工业特种设备安全,2技术管理制度（1）容器的专责管理。容器使用单位应根据本单位所用容器的具体情况，在总技术负责人的领导下，由设备管理部门设专职或兼职技术人员负责容器的技术管理工作。容器专责管理人员的职责是：贯彻执行国家

27、有关压力容器的管理规范和安全技术规定。参加新建容器的验收和试运行工作。监督检查容器的操作和维护情况。根据定期检验制度，编制压力容器检验计划，并负责组织贯彻执行。,工业特种设备安全,负责制定主要容器的维护检修规程和容器改造、检验、修理及报废等技术审查工作。负责容器的登记、建档及技术资料的管理工作。组织容器事故调查，并按规定上报。定期向有关部门报送容器的定期检验计划和执行情况，以及容器存在的缺陷等情况。对容器的检验人员、操作人员和焊工等维修人员进行安全技术教育和技术考核。,工业特种设备安全,（2）安全操作规程，应包括以下内容：容器的正常操作方法。容器的最高工作压力和温度。开、停车的操作程序和注意事

28、项。容器运行中的检查项目和部位，可能出现异常现象及其判断方法和应采取的紧急措施。容器停用时的维护和检查。,工业特种设备安全,3.2.2 气瓶安全管理1气体充装（1）充装前应对气瓶进行严格检查。检查内容至少包括：气瓶的漆色是否完好，所漆的颜色是否与所装气体的气瓶规定漆色相符（各种气体气瓶的漆色按气瓶安全监察规程的规定）。气瓶是否留有余气，如果对气瓶原来所装的气体有怀疑，应取样化验。认真检查气瓶瓶阀上进气口侧的螺纹，一般盛装可燃气体的气瓶瓶阀螺纹是左旋的，而非可燃气体气瓶则是右旋的。气瓶上的安全装置是否配备齐全、好用。新投入使用的气瓶是否有出厂合格证，已使用过的气瓶是否在规定的检验期内。气瓶有无鼓

29、包、凹陷或其它外伤。,工业特种设备安全,（2）采取严密措施，防止超量充瓶。这些措施包括：充满永久气体的气瓶应明确规定在多高的充装温度下充装多大的压力，以保证所装的气体在气瓶最高使用温度下的压力不超过气瓶的许用压力。充装液化气体的气瓶必须严格按规定的充装系数进行充装，不得超装。为了防止由于计量误差而造成超装，所有仪表、量具（如压力表、磅秤等）都应按规定的范围选用，并且要定期检验和校正。没有原始质量标记或标准不清难以确认的气瓶不予充装。液化气体的充装量应包括气瓶内原有的余气（余液），不得把余气（余液）的质量忽略不计。不得用贮罐减量法来确定气瓶的充装量。,工业特种设备安全,2气瓶使用和维护（1）防止

30、气瓶受热升温。（2）正确操作、合理使用。开阀时要慢慢开启，以防加压过速产生高温，对盛装可燃气体的气瓶尤应注意，防止产生静电；开阀时不能用钢搬手敲击瓶阀，以防产生火花。（3）加强维护。气瓶外壁上的油漆既是防护层，也是识别标记，它的颜色表明瓶内所装气体的类别，可以防止误用和混装，因此必须经常保持完好。,工业特种设备安全,3气瓶运输（1）防止气瓶受到剧烈振动或碰撞冲击。装在车上的气瓶要妥善固定，防止气瓶跳动或滚落；气瓶的瓶帽及防振圈应配戴齐全；装卸气瓶时应轻装轻卸，不得采用抛装、滑放或滚动的装卸方法。（2）防止气瓶受热或着火。气瓶运输时不得长时间在烈日下曝晒，夏季运输要有遮阳设施；可燃气体气瓶或其它

31、易燃品、油脂和沾有油污的物品，不得与氧气瓶同车运输；两种介质相互接触后能引起燃烧等剧烈反应的气瓶也不得同车运输；运装气瓶的车上应严禁烟火，运输可燃或有毒气体的气瓶时，车上应分别备有灭火器材或防毒用具。,工业特种设备安全,3.3 压力容器安全装置3.3.1 安全阀安全阀是一种由进口静压开启的自动泄压阀门。它依靠介质自身的压力排出一定数量的流体，以防止容器或系统内的压力超过预定的安全值；当容器内的压力恢复正常后，阀门自行关闭，并阻止介质继续排出。安全阀分全启式安全阀和微启式安全阀。根据安全阀的整体结构和加载方式可以分为静重式、杠杆式、弹簧式和先导式等四种。3.3.2 爆破片爆破片装置是一种非重闭式

32、泄压装置，由进口静压使爆破片受压爆破而泄放出介质，以防止容器或系统内的压力超过预定的安全值。,工业特种设备安全,3.3.3 安全阀与爆破片装置的组合 全阀与爆破片装置并联组合时，爆破片的标定爆破压力不得超过容器的设计压力。安全阀的开启压力应略低于爆破片的标定爆破压力。当安全阀进口和容器之间串联安装爆破片装置时，应满足下列条件：安全阀和爆破片装置组合的泄放能力应满足要求；爆破片破裂后的泄放面积应不小于安全阀进口面积，同时应保证使得爆破片破裂的碎片不影响安全阀的正常动作；当安全阀出口侧串联安装爆破片装置时，应满足下列条件：容器内的介质应是洁净的，不含有胶着物质或阻塞物质；安全阀的泄放能力应满足要求

33、；当安全阀与爆破片之间存在背压时，阀仍能在开启压力下准确开启；,工业特种设备安全,3.3.4 爆破帽爆破帽为一端封闭，中间具有一薄弱断面的厚壁短管，爆破压力误差较小，泄放面积较小，多用于超高压容器。超压时其薄弱面上的拉伸应力达到材料的强度极限发生断裂。由于其工作时通常还有温度影响，因此，一般均选用热处理性能稳定，且随温度变化较小的高强度钢材料（如34CrNi3Mo等）制造，其破爆压力与材料强度之比一般为0.20.5。3.3.5 易熔塞易熔塞属于“熔化型”（“温度型”）安全泄放装置，它的动作取决于容器壁的温度，主要用于中、低压的小型压力容器，在盛装液化气体的钢瓶中应用更为广泛。,工业特种设备安全

34、,3.3.6 紧急切断阀、减压阀紧急切断阀是一种特殊结构和特殊用途的阀门，它通常与截止阀串联安装在紧靠容器的介质出口管道上，以便在管道发生大量泄漏时进行紧急止漏；一般还具有过流闭止及超温闭止的性能，并能在近程和远程独立进行操作。减压阀是利用膜片、弹簧、活塞等敏感元件改变阀瓣与阀座之间的间隙，当介质通过时产生节流，压力下降而使其减压的阀门。,工业特种设备安全,3.3.7 压力表 压力表是指示容器内介质压力的仪表，是压力容器的重要安全装置。按其结构和作用原理，压力表可分为液柱式、弹性元件式、活塞式和电量式四大类。活塞式压力计通常用作校验用的标准仪表，液柱式压力计一般只用于测量很低的压力，压力容器广

35、泛采用的是各种类型的弹性元件式压力计。3.3.8 液位计 液位计又称液面计，是用来观察和测量容器内液位位置变化情况的仪表。特别是对于盛装液化气体的容器，液位计是一个必不可少的安全装置。,工业特种设备安全,3.3.9 温度计 温度计是用来测量物质冷热程度的仪表，可用来测量压力容器介质的温度，对于需要控制壁温的容器，还必须装设测试壁温的温度计。3.3.10 瓶帽 瓶帽是为了防止气瓶瓶阀被破坏的一种保护装置。为防止由于瓶阀泄漏，或由于安全泄压装置动作，造成瓶帽爆炸，在瓶帽上要开排气孔。瓶帽按其结构可分为拆卸式和固定式两种。3.3.11 防震圈 防震圈是为了防止气瓶瓶体受撞击的一种保护设施。,工业特种

36、设备安全,3.4 压力容器安全技术3.4.1压力容器安全技术3.4.1.1压力容器设计的安全技术 压力容器的设计是否安全可靠，主要决定于设计中材料选择、结构设计和壁厚确定是否正确合理。（1）材料选择 目前绝大部分压力容器都是钢制的。选择压力容器的材料，应着重考虑材料的机械性能、工艺性能和耐腐蚀性能。材料机械性能 制造压力容器的材料，需要保证的主要是强度指标、塑性指标和韧性指标。,工业特种设备安全,工艺性能 压力容器的承压部件，大都是用钢板滚卷或冲压，然后焊接制成的，所以要求材料具有良好的冷塑性变形能力与焊接性能。冷塑性交形能力一般可以从上塑性指标得到保证，焊接性能则是工艺性能中的主要控制指标。

37、钢的焊接性能（或称可焊性）是指它在规定的焊接工艺条件下能否得到质量优良的焊接接头的性质。耐蚀性能 耐蚀性是材料抵抗介质腐蚀的能力。根据介质的种类（非电解质和电解质）不同，腐蚀过程可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。,工业特种设备安全,（2）结构安全设计 在压力容器的破坏事故中，有相当一部分是由于结构不合理引起的。因此设计合理可靠的结构和强度设计同等重要。结构安全设计的一些原则 1）结构不连续处应圆滑过渡。2）引起应力集中或削弱强度的结构应相互错开，避免高应力叠加。3）避免采用刚性过大的焊接结构。,工业特种设备安全,焊接结构设计的一般要求 焊接是容器制造的重要环节。一般认为，焊缝质量主要取决于焊接

38、材料，与焊接工艺和焊工操作水平以及焊接结构设计也有很大的关系，比如碳钢焊接容器常用的接缝形式有对接、角接、丁字接，其中对接焊缝用得最多，而搭接焊缝在受压容器中一般应避免采用。（3）强度设计 压力容器的强度设计，其计算方法的正确与否，直接涉及到容器运行的安全可靠性和设计结果的经济合理性。除了结构特殊或使用条件复杂（例如极为频繁的加载与卸载等）的容器或特别重要的容器需要进行分析设计以外，一般的压力容器通常都只考虑它的薄膜应力，并据此来确定所需的壁厚。,工业特种设备安全,3.4.1.2 压力容器制造的安全技术 为确保压力容器安全使用，制造过程应严格控制制造工作质量和产品质量。如焊工考核、材料可焊性鉴

39、定、焊接工艺评定、材料复验、零部件冷热加工成型、焊接试板、筒节施焊、焊缝外观及无损检验、焊接返修、容器组装、容器整体或局部热处理、强度试验、气密性试验、包装等工作质量及产品质量的控制。其主要质量控制环节如下：（1）焊工考核的基本准则是确定焊工焊制优质焊缝金属的能力，自动焊工考核的目的在于确定自动焊工操作焊接设备的能力。（2）材料可焊性鉴定又称抗裂性试验，主要是确定该种材料（含焊材）在工件施焊时刚性、拘束度相同或相近情况下是否有出现焊接裂缝的危险性。,工业特种设备安全,（3）焊接工艺评定又称焊接工艺签定试验。其先决条件是手工焊工或自动焊工必须是合格焊工。（4）材料质量控制（含焊材）要求正确、有效

40、、有追踪性，保证焊缝金属的化学成分，控制焊缝的扩散氢气量，保证产品性能参数满足安全运行要求，防止焊接接头产生冷裂缝、氢气孔等致命焊缝缺陷的可能性。（5）焊接试板接在筒体延长部位与筒体同时施焊并与容器同炉热处理，通过试板的破坏性试验来代表筒体的焊缝质量，是容器焊缝质量优劣的见证数据。,工业特种设备安全,（6）施焊监督，即对焊工合格项目是否同产品施焊相适应；焊机电流电压表是否定期校验，焊材是否准确：有否工艺评定；焊接环境的温度、湿度是否符合要求。（7）焊接返修是处于较大刚性拘束度、较大冷却速度条件下焊接。焊后存在较大的焊接残余应力，往往容易产生裂纹等缺陷。3.4.1.3 压力容器的安全操作（1）基

41、本要求 平稳操作。加载和卸载应缓慢，并保持运行期间载荷的相对稳定。压力容器开始加载时，速度不宜过快，尤其要防止压力的突然升高。防止超载。防止压力容器过载主要是防止超压。,工业特种设备安全,（2）容器运行期间的检查。容器专责操作人员在容器运行期间应经常检查容器的工作状况，以便及时发现操作上或设备上的不正常状态，采取相应的措施进行调整或消除，防止异常情况的扩大或延续，保证容器安全运行。（3）容器的紧急停止运行。压力容器在运行中出现下列情况时，应立即停止运行：容器的操作压力或壁温超过安全操作规程规定的极限值，而且采取措施仍无法控制，并有继续恶化的趋势；容器的承压部件出现裂纹、鼓包变形、焊缝或可拆连接

42、处泄漏等危及容器安全的迹象；安全装置全部失效，连接管件断裂，紧固件损坏等，难以保证安全操作；操作岗位发生火灾，威胁到容器的安全操作；高压容器的信号孔或警报孔泄漏。,工业特种设备安全,3.4.1.4 压力容器的维护保养做好压力容器的维护保养工作，可以使容器经常保持完好状态，提高工作效率，延长容器使用寿命。容器的维护保养主要包括以下五方面的内容。（1）保持完好的防腐层。（2）消除产生腐蚀的因素。有些工作介质只有在某种特定条件下才会对容器的材料产生腐蚀。因此要尽力消除这种能引起腐蚀的，特别是应力腐蚀的条件。（3）消灭容器的“跑、冒、滴、漏”，经常保持容器的完好状态。“跑、冒、滴、漏”不仅浪费原料和能

43、源，污染工作环境，还常常造成设备的腐蚀，严重时还会引起容器的破坏事故。,工业特种设备安全,（4）加强容器在停用期间的维护。对于长期或临时停用的容器，应加强维护。要经常保持容器的干燥和清洁，防止大气腐蚀。试验证明，在潮湿的情况下，钢材表面有灰尘、污物时，大气对钢材才有腐蚀作用。（5）经常保持容器的完好状态。容器上所有的安全装置和计量仪表，应定期进行调整校正，使其始终保持灵敏、准确；容器的附件、零件必须保持齐全和完好无损，连接紧固件残缺不全的容器，禁止投入运行。,工业特种设备安全,3.4.2 气瓶安全技术 一般把容积不超过l000升（常用的为35-60升），用来盛装压缩气体、液化气体或溶解气体的瓶

44、式容器称作气瓶。气瓶是移动式受压容器，因为移动的缘故，接触外界意外的能量（如机械振动、机械碰撞、火灾等等）的机会较多，与固定式受压容器相比危险性更大。因此，在管理上，特别是运输和使用过程中必须提出更严格的要求。,工业特种设备安全,3.4.2.1 气瓶的充装（1）对气瓶充装单位的要求 气瓶充装单位应具备下列条件：建有与所充装气体种类相适应的能够确保充装安全和充装质量的质量管理体系和各项管理制度。有熟悉气瓶充装安全技术的管理人员和经过专业培训的气瓶充装前的气瓶检验员、气瓶充装后的气瓶检验员等，同时应设置安全员，负责气瓶充装安全工作。有与所充装气体相适应的场所、设施、装备和检测手段。充装毒性、易燃和

45、助燃气体的单位，还应有处理残气、残液的装置。,工业特种设备安全,（2）永久气体的充装 充装前的检查。永久气体充装量。永久气体气瓶的充装量是指气瓶在单位容积内允许装入气体的最大质量。充装中的注意事项。在气瓶充装过程中，须注意下列事项：1）气瓶充装系统用的压力表，精度应不低于1.5级，表盘直径应不小于150mm。压力表应按有关规定定期校验。2）装瓶气体中的杂质含量应符合相应气体标准的要求，下列气体禁止装瓶：,工业特种设备安全,a）氧气中的乙炔、乙烯及氢的总含量（体积分数）达到或超过2或易燃性气体的总含量（体积分数）达到或超过0.5者。b）氢气中的氧含量达到或超过0.5者。c）易燃性气体中的氧含量达

46、到或超过4者。3）用卡子代替螺纹连接进行充装时，必须仔细检查、确认瓶阀出气口的螺纹与所装气体所规定的螺纹形式相符。4）开启瓶阀时应缓慢操作，并应注意监听瓶内有无异常声音。5）充装易燃气体的操作过程中，禁止用扳手等金属器具敲击瓶阀或管道。,工业特种设备安全,6）充气过程中在瓶内气体压力达到充装压力的1/3以前，应逐只检查气瓶的瓶体温度是否大体一致，瓶阀的密封是否良好；发现异常时应及时妥善处理。7）向气瓶内充气，速度不得大于8m3/h（标准状态气体），且充装时间不应少于30min。8）用充气排管按瓶组充装气瓶时，在瓶组压力达到充装压力的10以后，禁止再插入空瓶进行充装。9）凡充装氧或强氧化性介质的

47、人员，其手套、服装、工具等均不得沾有油脂，也不得使油脂沾染到阀门、管道、垫片等一切与氧气接触的装置物件上。,工业特种设备安全,充装后的检查。充装后的气瓶，应有专人负责，逐只进行检查。不符合要求的，应进行妥善处理。检查内容应包括：1）充装量是否在规定范围内。2）瓶内气体的纯度是否在规定范围内。3）瓶阀及其与瓶口连接的密封是否良好，瓶体的温度是否有异常升高的迹 象。4）瓶体是否出现鼓包变形或泄漏等严重缺陷。,工业特种设备安全,（3）液化气体的充装。充装前的检查。液化气体气瓶充装前的检查内容及对不符合充装要求的气瓶的处理方法与永久气体气瓶的基本相同。液化气体充装量。液化气体的充装量虽然都是以充装的介

48、质质量来计量，但液化气体中低压液化气体和高压液化气体的充装量的确定方法是不一样的。1）低压液化气体的充装量的确定原则，是要求气瓶内所装入的介质，即使在最高使用温度下也不会发生瓶内满液。低压液化气体充装系数的确定，应符合下列原则：,工业特种设备安全,a）充装系数应不大于在气瓶最高使用温度下液体密度的97。b）在温度高于气瓶最高使用温度5时，瓶内不满液。2）高压液化气体的充装量应与永久气体一样，必须保证瓶内气体在气瓶最高使用温度下所达到的压力不超过气瓶的许用压力；所不同的是，永久气体是以充装结束时的温度和压力来计量，而高压液化气体因充装时是液态，故只能以它的充装系数来计量。,工业特种设备安全,液化

49、气体气瓶在充装过程中须注意以下事项：1）充装计量用的称重衡器应保持准确。称重衡器要设有超装警报和自动断气源的装置。2）液化气体的充装量必须精确计量和严格控制。应实行充装重量复验制度，发现充装过量的气瓶，必须及时将超装部分抽出。气瓶的重量标志标注不清或经腐蚀磨损而难以确认的不准充装。3）易燃液化气体中的氧含量达到或超过下列规定值时，禁止装瓶：a）乙烯中的氧含量（体积分数）达到或超过2。b）其它易燃气体中的氧含量（体积分数）达到或超过4。4）用卡子连接代替螺纹连接进行充装时，必须认真仔细检查确认瓶阀出口螺纹与所装气体所规定的螺纹形式相符。,工业特种设备安全,5）充装易燃气体的操作过程中禁止用扳手等

50、金属器具敲击瓶阀或管道。6）在充装过程中，应加强对充装系统和气瓶密封性的检查。7）操作人员应相对稳定，并定期进行安全教育和考核。充装后的检查。充装后的气瓶，应有专人负责，逐只进行检查。不符合要求的，应进行妥善处理。检查内容应包括：1）充装量是否在规定范围内。2）瓶内气体的纯度是否在规定范围内。3）瓶阀及其与瓶口连接的密封是否良好；瓶体的温度是否有异常升高的迹象。4）瓶体是否出现鼓包变形或泄漏等严重缺陷。,工业特种设备安全,（4）乙炔气的充装充装前的检查和准备。1）乙炔瓶的检查。乙炔瓶充装前，充装单位应有专职人员对其进行检查。检查中发现有下列情况之一的，严禁充装：a）无制造许可证单位生产的乙炔瓶