压力容器和机电设备安全doc25)-设备管理(编辑修改稿)

压力容器和机电设备安全doc25)-设备管理(编辑修改稿)内容摘要：

结构和工艺流程，经理论和实际考核合格者方可上岗。 中国最庞大的资料库下载 2．压力容器操作维护 (1)应从工艺操作上制定措施，保证压力容器的安全经济运行。 如完善平稳操作规定，通过工艺改 革，适当降低工作温度和工作压力等。 (2)应加强防腐蚀措施，如喷涂防腐层、加衬里，添加缓蚀剂，改进净化工艺，控制腐蚀介质含量等。 (3)根据存在缺陷的部位和性质，采用定期或状态监测手段，查明缺陷有无发展及发展程度，以便采取措施。 3．异常情况处理 为了确保安全，压力容器在运行中，发现下列情况之一者应停止运行。 (1)容器工作压力、工作壁温、有害物质浓度超过操作规程规定的允许值，经采取紧急措施仍不能下降时； (2)容器受压元件发生裂纹、鼓包、变形或严重泄漏等，危及安全运行时； (3)安全附件失灵，无法保证容器安全运行时； (4)紧固件损坏、接管断裂，难以保证安全运行时； (5)容器本身、相邻容器或管道发生火灾、爆炸或有毒有害介质外逸，直接威胁容器安全运行时。 在压力容器异常情况处理时，必须克服侥幸心理和短期行为，应谨慎、全面地考虑事故的潜在性和突发性。 三、压力容器破坏形式和缺陷修复 1．压力容器破裂 压力容器及其承压部件在使用过程中，其尺寸、形状或材料性能发生改变，完全失去或不能良好实现原定功能，继续使用会失去可靠性和安全性，需要立即停用修复或更换 ，把这称作压力容器及其承压部件的失效。 压力容器最常见的失效形式是破裂失效，有韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破裂、蠕变破裂等几种类型。 通过对破裂宏观变形和微观形貌的观察分析，可以判断破裂的类型和致因。 (1)韧性破裂 韧性破裂是容器壳体承受过高的应力，以致超过或远远超过其屈服极限和强度极限，使壳体产生较大的塑性变形，最终导致破裂。 容器的韧性破裂，爆破压力一般超过容器剩余壁厚计算出的爆破压力。 如化学反应过载破裂，一般产生粉碎性爆炸；物理性超载破裂，多从容器强度薄弱部分突破，一般无碎片抛出。 韧性 破裂的特征主要表现在断口有缩颈，其断面与主应力方向成 45176。 角，有较大剪切唇，断面多成暗灰色纤维状。 当严重超载时，爆炸能量大、速度快，金属来不及变形，易产生快速撕裂现象，出现正压力断口。 压力容器发生韧性破裂的主要原因是容器过压，压力容器过压已在第二章第五节 中国最庞大的资料库下载 中国最庞大的资料库下载 作过介绍，这里不再赘述。 (2)脆性破裂 脆性破裂从压力容器的宏观变形观察，并不表现出明显的塑性变形，常发生在截面不连续处，并伴有表面缺陷或内部缺陷，即常发生在严重的应力集中处。 因此，把容器未发生明显塑性变形就破坏的破裂形式称为脆性破裂。 化工压力容器常发生低应力脆断，主要原因是热学环境、载荷作用和容器本身结构缺陷所致。 所处理的介质易造成容器应力腐蚀、晶间腐蚀、氢损伤、高温腐蚀、热疲劳、腐蚀疲劳、机械疲劳等，使焊缝和母材原发缺陷易于扩展开裂，或在应力集中区易产生新的裂纹并扩展开裂，使容器承受的应力低于设计应力而破坏。 (3)疲劳破裂 压力容器长期在交变载荷作用下运行，其承压部件发生破裂或泄漏。 与脆性破裂一样，容器外观没有明显的塑性变形，而且也是突发性的。 容器的这种破坏形式称为疲劳破裂。 疲劳破裂往往发生在应力较高或存在材料缺陷处，加之器 壁总体应力不大，所以容器没有明显塑性变形。 如果容器材料强度较低而韧性较好，不一定发生破裂，而是疲劳裂纹穿透器壁发生泄漏。 如果容器材料强度偏高而韧性较差，则要发生爆破事故。 疲劳破裂一般要经历裂纹的产生、裂纹扩展到临界尺寸、剩余断面的失隐断裂三个阶段，断口也有三个区。 由于裂纹始发部分占断口尺寸很小，观察到的较明显的是裂纹扩展区和最终断裂区两个区。 前者有一个“磨亮”的平滑表面，能看到贝壳状纹理，汇聚于破裂起源点，即应力集中或原始缺陷处；后者则成放射及人字状花纹。 容器发生疲劳破裂的先决条件是存在交变载荷 ，可以是开停车或间歇操作容器周期性的加压卸压；操作过程中较大的压力或温度波动等。 其次，发生疲劳破坏的局部区域存在较大的应力变化幅度，因而，具备疲劳裂纹扩展的载荷条件，即交变应力范围。 此外，该区域原来就可能存在裂纹性缺陷。 (4)应力腐蚀破裂 应力腐蚀破裂是指容器材料在特定的介质环境中，在拉应力作用下，经一定时间后发生开裂或破裂的现象。 应力腐蚀裂纹将在下一章“工业腐蚀与预防措施”中详细介绍。 (5)蠕变破裂 在高温下运行的压力容器，当操作温度超过一定限度，材料在应力作用下发生缓慢的塑性变形，塑 性变形经长期累积，最终会导致材料破裂。 蠕变破裂有明显的塑性变形和蠕变小裂纹，断口无金属光泽呈粗糙颗粒状，表面有高温氧化层或腐蚀物。 2．压力容器缺陷修复 压力容器破裂大多是由于制造质量较差所致。 压力容器的制造缺陷有成型组装缺陷和焊接缺陷两个类型。 确认材质无劣化或劣化甚微不影响使用，或可用焊接方法修复的压力容器，应该进行修复。 在材质没有劣化的前提下，表面缺陷如裂纹、咬边、划伤、电弧擦伤等，可通过打磨圆滑过渡消除，如果剩余壁厚能够满足结构强度要求，则可接着采用防腐措施或改进工艺参数防止继续腐蚀。 对 于塑性、韧性、可焊性较好的钢材，其缺陷可采用补焊或堆焊的方法处理。 施焊时应采取必要措施，防止焊接产生新的焊接缺陷和金属损伤。 发现有大面积腐蚀和磨损难以堆焊处理时，可采用局部挖补方法，也可采用开设接管或人孔的方法。 发现材质严重劣化时，不应轻易补焊或堆焊，必要时可局部更换或报废。 临氢介质容器缺陷涉及焊接修复时，必须消氢后施焊。 根据上述缺陷处理原则，可采用以下方法修复。 (1)打磨法 中国最庞大的资料库下载 中国最庞大的资料库下载 表面缺陷可用打磨法处理。 考虑到缺陷底部可能产生裂纹或表面裂纹有超深的可能，打磨时应注意：如点状或小面积缺陷应用指 形砂轮打磨；条状缺陷应用角形砂轮沿缺陷走向打磨成条形深槽，边打磨边进行磁粉或着色探伤，直到消除缺陷为止。 打磨后不得有棱角或条痕。 如打磨缺陷过深需要补焊时，应进行补焊处理。 (2)补焊和堆焊方法 表面超深缺陷和埋藏缺陷，首先将有缺陷部位按焊接要求打磨成坡口，用补焊方法消除。 表面龟裂或大面积腐蚀，需要堆焊处理。 如母材和焊缝存在埋藏缺陷，当清除缺陷深度达 2／ 3 板厚时仍存在缺陷，应停止清除，开始补焊；然后在背面重新清除再补焊。 如采用碳弧气刨清除缺陷，应用砂轮修整刨槽，并清除渗碳层后补焊。 补焊后应进行无损探伤。 (3)局部挖补或部分更换法 发现局部腐蚀超深、局部材质劣化、局部蠕变或局部鼓胀变形，难以保证安全使用，可采取局部挖补或部分更换筒节或封头的方法处理。 挖补就是挖掉一块补上一块，也叫镶块补焊。 对厚壁容器的局部挖补，补板中心要加厚，边缘与筒体等厚，焊后应进行热处理或消除应力处理。 如果局部损伤严重、面积较大，可以采用局部更换筒节或封头的方法。 更换筒节的长度不得小于 300mm，且不小于 5 倍壁厚。 局部更换筒节，施焊时必须保证一端能自由伸缩，防止焊缝产生过高的收缩应力和残余应力。 (4)层板包扎加固 法 容器局部腐蚀严重，材料可焊性较差，缺陷无法用焊接方法消除时，容器受力由环向应力控制，轴向强度有足够安全裕量，在结构允许的条件下，层板包扎加固。 层板一般采用可焊性好的材质，防止使用层板与筒体会产生电化学腐蚀的材料。 (5)堵孔 厚壁容器发生穿孔腐蚀、制造时钻孔失误、运行中泄漏时，只要孔径小于设计规定的壳体无补强开孔直径时，可以采用自紧密封焊封堵。 四、压力容器安全状况等级评定 在用压力容器安全状况等级评定是把压力容器安全监察和安全管理推向按压力容器安全状况进行管理的轨道。 这里介 绍的是常规安全状况等级评定。 1．安全状况等级评定原则 应根据对材质、结构和缺陷的检验结果，进行材质、结构和缺陷的评定，做出客观、确认的结论。 评定时，既承认已多年使用的超标缺陷，又不排除其存在的危险性。 对有材质劣化、原有缺陷有扩展、又产生新缺陷的压力容器，应从严评定。 评定等级分为 5 级。 评定时，以评定项目等级最低项的等级作为压力容器最终等级。 新制压力容器按规定 2 级可以投用；在用压力容器按规定 3 级可继续使用； 4 级应控制使用，但液化气体罐车、槽车不允许继续使用； 5 级应报废。 2．安全状况等 级评定 (1)材质评定 实际材质与原设计选定材质不符合时，如果实际材质清楚，经材质检验未发现新生缺陷 (不包括正常腐蚀 )，不影响定级。 如使用中产生新缺陷，并确认是实际材质选用不当所致，应定为 4 级或 5 级，液化气体罐车、槽车应定为 5 级。 材质如有石墨化、合金元素迁移、回火脆性、应变时效、晶间腐蚀、氢损伤及脱碳、渗碳等，应根据材质劣化程度定为 4 级或 5 级。 (2)结构评定 中国最庞大的资料库下载 中国最庞大的资料库下载 封头主要参数不符合现行标准，但经检验未发现新缺陷，可定为 2 级或 3 级，如发现新缺陷应根据有关规定条款评定。 封头与筒体连接形式，如 采用单面焊对接而未焊透，液化气体罐车、槽车应定为 5 级；其他用途压力容器应定为 3～ 5 级。 如采用不等厚板件对接结构，经检验未查出新缺陷，可定为 3 级；若发现新缺陷，则应定为4 级或 5 级。 焊缝布置不当或焊缝间距小于规定值，经检验未发现新缺陷，可定为 3 级；若发现新缺陷，则应定为 4 级或 5 级。 按规定应采用全焊透结构的角焊缝，但没有采用全焊透结构的主要承压元件，经检验未发现新缺陷，可定为 3 级；若发现新缺陷，应定为 4 级或 5 级。 如果开口不当，经检验未发现新缺陷，对一般压力容器可定为 2 级或 3 级；如果孔径超过规定，其计算 和补强结构经过特殊考虑，不影响定级；未做特殊考虑，补强不够，应定为 4 级或 5 级。 错边量和棱角度超标，应根据具体情况评定。 (3)缺陷评定 表面裂纹按规定是不允许的，应一律消除。 如果确有裂纹，其深度在壁厚余量范围内，打磨后不需补焊，不影响定级；其深度超过壁厚余量，打磨后补焊合格，可定为 2 级或 3 级。 由于工卡具、电弧等因素引起压力容器损伤，如果是焊迹可利用打磨方法消除，在不补焊的情况下能保持原有性能，不影响定级；需要补焊的，补焊合格后可定为 2级或 3 级。 变形无需进行处理的，不影响定级；继续使用不能 满足强度要求的，可定为 5 级。 使用时出现局部鼓包，如弄清原因并判断不在继续发展时，可定为 4 级；无法查明原因或发现材质进入屈服状态，可定为 5 级。 焊缝咬边深度，在内表面不超过 0． 5 mm，在外表面不超过 1． 0 mm；焊缝连续长度在内外表面均不超过 100 mm；焊缝两侧咬边长度，在内表面不超过焊缝总长的10％，在外表面不超过焊缝总长的 15％，对于一般压力容器不影响定级，当咬边超标时应予修复。 对罐、槽车和有特殊要求的压力容器，检验时未发现新的缺陷，可定为 2 级或 3 级；查出有新缺陷及咬边超标，应予修复。 对低温压力容 器，焊缝咬边应打磨消除，无需补焊的，不影响评级；若需补焊，补焊合格后可定为 2 级或 3 级。 存在腐蚀的压力容器，对于均匀腐蚀，如按最小壁厚余量 (扣除至下一个使用周期的腐蚀量的 2 倍 )校核强度合格，不影响评级；若需补焊，补焊合格后可定为 2 级或 3 级。 压力容器焊缝存在的埋藏缺陷，应按规定进行局部或全部探伤，根据具体情况评定。 压力容器耐压试验时安全性能不能满足要求，属于本身原因的，应定为 5 级。 3．检验评定报告 检验评定报告应包括所评定的安全状况等级、允许继续使用的参数、监控使用的限制条件、下次的检验周 期、判废的依据及其他事宜 第三节 高压工艺管道的安全技术管理 一、概述 在化工生产中，工艺管道把不同工艺功能的机械和设备连接在一起，以完成特定的化工工艺过程，达到制取各种化工产品的目的。 工艺管道与机械设备一样，伴有介质的化学环境和热学环境，在复杂的工艺条件下运行，设计、制造、安装、检验、操作、维修的任何失误，都有可能导致管道的过早失效或发生事故。 特别是高压工艺管道，由于承受高压，加上化工介质的易燃、易爆、有毒、强腐蚀和高、低温特性，一 中国最庞大的资料库下载 中国最庞大的资料库下载 旦发生事故，就更具危险性。 高压工艺管道较为突出的危 险因素是超温、超压、腐蚀、磨蚀和振动。 管道的超温、超压与反应容器的操作失误或反应异常过载有关；腐蚀、磨蚀与工艺介质中腐蚀物质或杂质的含量和流体流速等有关。 振动和转动机械动平衡不良或基础设计不符合规定有关，但更主要的是管道中流体流速高，转弯过多，截面突变等形成的激振力气流脉动。 腐蚀、磨蚀会逐渐削弱管道和管件的结构强度；振动易造成管道连接件的松动泄漏和疲劳断裂。 即使是很小的管线、管件或阀门的泄漏或破裂，都会造成较为严重的灾害，如火灾、爆炸或中毒等。 多年实践证明，高压管道事故的频率及危害性不。