【文章內(nèi)容簡介】 結(jié)構(gòu)和工藝流程，經(jīng)理論和實際考核合格者方可上崗。 中國最龐大的資料庫下載 2．壓力容器操作維護 (1)應(yīng)從工藝操作上制定措施，保證壓力容器的安全經(jīng)濟運行。如完善平穩(wěn)操作規(guī)定，通過工藝改 革，適當(dāng)降低工作溫度和工作壓力等。 (2)應(yīng)加強防腐蝕措施，如噴涂防腐層、加襯里，添加緩蝕劑，改進凈化工藝，控制腐蝕介質(zhì)含量等。 (3)根據(jù)存在缺陷的部位和性質(zhì)，采用定期或狀態(tài)監(jiān)測手段，查明缺陷有無發(fā)展及發(fā)展程度，以便采取措施。 3．異常情況處理 為了確保安全，壓力容器在運行中，發(fā)現(xiàn)下列情況之一者應(yīng)停止運行。 (1)容器工作壓力、工作壁溫、有害物質(zhì)濃度超過操作規(guī)程規(guī)定的允許值，經(jīng)采取緊急措施仍不能下降時； (2)容器受壓元件發(fā)生裂紋、鼓包、變形或嚴重泄漏等，危及安全運行時； (3)安全附件失靈，無法保證容器安全運行時； (4)緊固件損壞、接管斷裂，難以保證安全運行時； (5)容器本身、相鄰容器或管道發(fā)生火災(zāi)、爆炸或有毒有害介質(zhì)外逸，直接威脅容器安全運行時。 在壓力容器異常情況處理時，必須克服僥幸心理和短期行為，應(yīng)謹慎、全面地考慮事故的潛在性和突發(fā)性。 三、壓力容器破壞形式和缺陷修復(fù) 1．壓力容器破裂 壓力容器及其承壓部件在使用過程中，其尺寸、形狀或材料性能發(fā)生改變，完全失去或不能良好實現(xiàn)原定功能，繼續(xù)使用會失去可靠性和安全性，需要立即停用修復(fù)或更換 ，把這稱作壓力容器及其承壓部件的失效。壓力容器最常見的失效形式是破裂失效，有韌性破裂、脆性破裂、疲勞破裂、腐蝕破裂、蠕變破裂等幾種類型。通過對破裂宏觀變形和微觀形貌的觀察分析，可以判斷破裂的類型和致因。 (1)韌性破裂 韌性破裂是容器殼體承受過高的應(yīng)力，以致超過或遠遠超過其屈服極限和強度極限，使殼體產(chǎn)生較大的塑性變形，最終導(dǎo)致破裂。容器的韌性破裂，爆破壓力一般超過容器剩余壁厚計算出的爆破壓力。如化學(xué)反應(yīng)過載破裂，一般產(chǎn)生粉碎性爆炸；物理性超載破裂，多從容器強度薄弱部分突破，一般無碎片拋出。 韌性 破裂的特征主要表現(xiàn)在斷口有縮頸，其斷面與主應(yīng)力方向成 45176。角，有較大剪切唇，斷面多成暗灰色纖維狀。當(dāng)嚴重超載時，爆炸能量大、速度快，金屬來不及變形，易產(chǎn)生快速撕裂現(xiàn)象，出現(xiàn)正壓力斷口。 壓力容器發(fā)生韌性破裂的主要原因是容器過壓，壓力容器過壓已在第二章第五節(jié) 中國最龐大的資料庫下載 中國最龐大的資料庫下載 作過介紹，這里不再贅述。 (2)脆性破裂 脆性破裂從壓力容器的宏觀變形觀察，并不表現(xiàn)出明顯的塑性變形，常發(fā)生在截面不連續(xù)處，并伴有表面缺陷或內(nèi)部缺陷，即常發(fā)生在嚴重的應(yīng)力集中處。因此，把容器未發(fā)生明顯塑性變形就破壞的破裂形式稱為脆性破裂。 化工壓力容器常發(fā)生低應(yīng)力脆斷，主要原因是熱學(xué)環(huán)境、載荷作用和容器本身結(jié)構(gòu)缺陷所致。所處理的介質(zhì)易造成容器應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、氫損傷、高溫腐蝕、熱疲勞、腐蝕疲勞、機械疲勞等，使焊縫和母材原發(fā)缺陷易于擴展開裂，或在應(yīng)力集中區(qū)易產(chǎn)生新的裂紋并擴展開裂，使容器承受的應(yīng)力低于設(shè)計應(yīng)力而破壞。 (3)疲勞破裂 壓力容器長期在交變載荷作用下運行，其承壓部件發(fā)生破裂或泄漏。與脆性破裂一樣，容器外觀沒有明顯的塑性變形，而且也是突發(fā)性的。容器的這種破壞形式稱為疲勞破裂。疲勞破裂往往發(fā)生在應(yīng)力較高或存在材料缺陷處，加之器 壁總體應(yīng)力不大，所以容器沒有明顯塑性變形。如果容器材料強度較低而韌性較好，不一定發(fā)生破裂，而是疲勞裂紋穿透器壁發(fā)生泄漏。如果容器材料強度偏高而韌性較差，則要發(fā)生爆破事故。 疲勞破裂一般要經(jīng)歷裂紋的產(chǎn)生、裂紋擴展到臨界尺寸、剩余斷面的失隱斷裂三個階段，斷口也有三個區(qū)。由于裂紋始發(fā)部分占斷口尺寸很小，觀察到的較明顯的是裂紋擴展區(qū)和最終斷裂區(qū)兩個區(qū)。前者有一個“磨亮”的平滑表面，能看到貝殼狀紋理，匯聚于破裂起源點，即應(yīng)力集中或原始缺陷處；后者則成放射及人字狀花紋。 容器發(fā)生疲勞破裂的先決條件是存在交變載荷 ，可以是開停車或間歇操作容器周期性的加壓卸壓；操作過程中較大的壓力或溫度波動等。其次，發(fā)生疲勞破壞的局部區(qū)域存在較大的應(yīng)力變化幅度，因而，具備疲勞裂紋擴展的載荷條件，即交變應(yīng)力范圍。此外，該區(qū)域原來就可能存在裂紋性缺陷。 (4)應(yīng)力腐蝕破裂 應(yīng)力腐蝕破裂是指容器材料在特定的介質(zhì)環(huán)境中，在拉應(yīng)力作用下，經(jīng)一定時間后發(fā)生開裂或破裂的現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕裂紋將在下一章“工業(yè)腐蝕與預(yù)防措施”中詳細介紹。 (5)蠕變破裂 在高溫下運行的壓力容器，當(dāng)操作溫度超過一定限度，材料在應(yīng)力作用下發(fā)生緩慢的塑性變形，塑 性變形經(jīng)長期累積，最終會導(dǎo)致材料破裂。蠕變破裂有明顯的塑性變形和蠕變小裂紋，斷口無金屬光澤呈粗糙顆粒狀，表面有高溫氧化層或腐蝕物。 2．壓力容器缺陷修復(fù) 壓力容器破裂大多是由于制造質(zhì)量較差所致。壓力容器的制造缺陷有成型組裝缺陷和焊接缺陷兩個類型。確認材質(zhì)無劣化或劣化甚微不影響使用，或可用焊接方法修復(fù)的壓力容器，應(yīng)該進行修復(fù)。 在材質(zhì)沒有劣化的前提下，表面缺陷如裂紋、咬邊、劃傷、電弧擦傷等，可通過打磨圓滑過渡消除，如果剩余壁厚能夠滿足結(jié)構(gòu)強度要求，則可接著采用防腐措施或改進工藝參數(shù)防止繼續(xù)腐蝕。對 于塑性、韌性、可焊性較好的鋼材，其缺陷可采用補焊或堆焊的方法處理。施焊時應(yīng)采取必要措施，防止焊接產(chǎn)生新的焊接缺陷和金屬損傷。發(fā)現(xiàn)有大面積腐蝕和磨損難以堆焊處理時，可采用局部挖補方法，也可采用開設(shè)接管或人孔的方法。發(fā)現(xiàn)材質(zhì)嚴重劣化時，不應(yīng)輕易補焊或堆焊，必要時可局部更換或報廢。臨氫介質(zhì)容器缺陷涉及焊接修復(fù)時，必須消氫后施焊。根據(jù)上述缺陷處理原則，可采用以下方法修復(fù)。 (1)打磨法 中國最龐大的資料庫下載 中國最龐大的資料庫下載 表面缺陷可用打磨法處理。考慮到缺陷底部可能產(chǎn)生裂紋或表面裂紋有超深的可能，打磨時應(yīng)注意：如點狀或小面積缺陷應(yīng)用指 形砂輪打磨；條狀缺陷應(yīng)用角形砂輪沿缺陷走向打磨成條形深槽，邊打磨邊進行磁粉或著色探傷，直到消除缺陷為止。打磨后不得有棱角或條痕。如打磨缺陷過深需要補焊時，應(yīng)進行補焊處理。 (2)補焊和堆焊方法 表面超深缺陷和埋藏缺陷，首先將有缺陷部位按焊接要求打磨成坡口，用補焊方法消除。表面龜裂或大面積腐蝕，需要堆焊處理。如母材和焊縫存在埋藏缺陷，當(dāng)清除缺陷深度達 2／ 3 板厚時仍存在缺陷，應(yīng)停止清除，開始補焊；然后在背面重新清除再補焊。如采用碳弧氣刨清除缺陷，應(yīng)用砂輪修整刨槽，并清除滲碳層后補焊。補焊后應(yīng)進行無損探傷 。 (3)局部挖補或部分更換法 發(fā)現(xiàn)局部腐蝕超深、局部材質(zhì)劣化、局部蠕變或局部鼓脹變形，難以保證安全使用，可采取局部挖補或部分更換筒節(jié)或封頭的方法處理。挖補就是挖掉一塊補上一塊，也叫鑲塊補焊。對厚壁容器的局部挖補，補板中心要加厚，邊緣與筒體等厚，焊后應(yīng)進行熱處理或消除應(yīng)力處理。 如果局部損傷嚴重、面積較大，可以采用局部更換筒節(jié)或封頭的方法。更換筒節(jié)的長度不得小于 300mm，且不小于 5 倍壁厚。局部更換筒節(jié)，施焊時必須保證一端能自由伸縮，防止焊縫產(chǎn)生過高的收縮應(yīng)力和殘余應(yīng)力。 (4)層板包扎加固 法 容器局部腐蝕嚴重，材料可焊性較差，缺陷無法用焊接方法消除時，容器受力由環(huán)向應(yīng)力控制，軸向強度有足夠安全裕量，在結(jié)構(gòu)允許的條件下，層板包扎加固。層板一般采用可焊性好的材質(zhì)，防止使用層板與筒體會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的材料。 (5)堵孔 厚壁容器發(fā)生穿孔腐蝕、制造時鉆孔失誤、運行中泄漏時，只要孔徑小于設(shè)計規(guī)定的殼體無補強開孔直徑時，可以采用自緊密封焊封堵。 四、壓力容器安全狀況等級評定 在用壓力容器安全狀況等級評定是把壓力容器安全監(jiān)察和安全管理推向按壓力容器安全狀況進行管理的軌道。這里介 紹的是常規(guī)安全狀況等級評定。 1．安全狀況等級評定原則 應(yīng)根據(jù)對材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和缺陷的檢驗結(jié)果，進行材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和缺陷的評定，做出客觀、確認的結(jié)論。評定時，既承認已多年使用的超標缺陷，又不排除其存在的危險性。對有材質(zhì)劣化、原有缺陷有擴展、又產(chǎn)生新缺陷的壓力容器，應(yīng)從嚴評定。評定等級分為 5 級。評定時，以評定項目等級最低項的等級作為壓力容器最終等級。新制壓力容器按規(guī)定 2 級可以投用；在用壓力容器按規(guī)定 3 級可繼續(xù)使用； 4 級應(yīng)控制使用，但液化氣體罐車、槽車不允許繼續(xù)使用； 5 級應(yīng)報廢。 2．安全狀況等 級評定 (1)材質(zhì)評定 實際材質(zhì)與原設(shè)計選定材質(zhì)不符合時，如果實際材質(zhì)清楚，經(jīng)材質(zhì)檢驗未發(fā)現(xiàn)新生缺陷 (不包括正常腐蝕 )，不影響定級。如使用中產(chǎn)生新缺陷，并確認是實際材質(zhì)選用不當(dāng)所致，應(yīng)定為 4 級或 5 級，液化氣體罐車、槽車應(yīng)定為 5 級。 材質(zhì)如有石墨化、合金元素遷移、回火脆性、應(yīng)變時效、晶間腐蝕、氫損傷及脫碳、滲碳等，應(yīng)根據(jù)材質(zhì)劣化程度定為 4 級或 5 級。 (2)結(jié)構(gòu)評定 中國最龐大的資料庫下載 中國最龐大的資料庫下載 封頭主要參數(shù)不符合現(xiàn)行標準，但經(jīng)檢驗未發(fā)現(xiàn)新缺陷，可定為 2 級或 3 級，如發(fā)現(xiàn)新缺陷應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)定條款評定。封頭與筒體連接形式，如 采用單面焊對接而未焊透，液化氣體罐車、槽車應(yīng)定為 5 級；其他用途壓力容器應(yīng)定為 3～ 5 級。如采用不等厚板件對接結(jié)構(gòu)，經(jīng)檢驗未查出新缺陷，可定為 3 級；若發(fā)現(xiàn)新缺陷，則應(yīng)定為4 級或 5 級。 焊縫布置不當(dāng)或焊縫間距小于規(guī)定值，經(jīng)檢驗未發(fā)現(xiàn)新缺陷，可定為 3 級；若發(fā)現(xiàn)新缺陷，則應(yīng)定為 4 級或 5 級。按規(guī)定應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)的角焊縫，但沒有采用全焊透結(jié)構(gòu)的主要承壓元件，經(jīng)檢驗未發(fā)現(xiàn)新缺陷，可定為 3 級；若發(fā)現(xiàn)新缺陷，應(yīng)定為 4 級或 5 級。 如果開口不當(dāng)，經(jīng)檢驗未發(fā)現(xiàn)新缺陷，對一般壓力容器可定為 2 級或 3 級；如果孔徑超過規(guī)定，其計算 和補強結(jié)構(gòu)經(jīng)過特殊考慮，不影響定級；未做特殊考慮，補強不夠，應(yīng)定為 4 級或 5 級。 錯邊量和棱角度超標，應(yīng)根據(jù)具體情況評定。 (3)缺陷評定 表面裂紋按規(guī)定是不允許的，應(yīng)一律消除。如果確有裂紋，其深度在壁厚余量范圍內(nèi)，打磨后不需補焊，不影響定級；其深度超過壁厚余量，打磨后補焊合格，可定為 2 級或 3 級。 由于工卡具、電弧等因素引起壓力容器損傷，如果是焊跡可利用打磨方法消除，在不補焊的情況下能保持原有性能，不影響定級；需要補焊的，補焊合格后可定為 2級或 3 級。變形無需進行處理的，不影響定級；繼續(xù)使用不能 滿足強度要求的，可定為 5 級。使用時出現(xiàn)局部鼓包，如弄清原因并判斷不在繼續(xù)發(fā)展時，可定為 4 級；無法查明原因或發(fā)現(xiàn)材質(zhì)進入屈服狀態(tài)，可定為 5 級。 焊縫咬邊深度，在內(nèi)表面不超過 0． 5 mm，在外表面不超過 1． 0 mm；焊縫連續(xù)長度在內(nèi)外表面均不超過 100 mm；焊縫兩側(cè)咬邊長度，在內(nèi)表面不超過焊縫總長的10％，在外表面不超過焊縫總長的 15％，對于一般壓力容器不影響定級，當(dāng)咬邊超標時應(yīng)予修復(fù)。對罐、槽車和有特殊要求的壓力容器，檢驗時未發(fā)現(xiàn)新的缺陷，可定為 2 級或 3 級；查出有新缺陷及咬邊超標，應(yīng)予修復(fù)。對低溫壓力容 器，焊縫咬邊應(yīng)打磨消除，無需補焊的，不影響評級；若需補焊，補焊合格后可定為 2 級或 3 級。 存在腐蝕的壓力容器，對于均勻腐蝕，如按最小壁厚余量 (扣除至下一個使用周期的腐蝕量的 2 倍 )校核強度合格，不影響評級；若需補焊，補焊合格后可定為 2 級或 3 級。 壓力容器焊縫存在的埋藏缺陷，應(yīng)按規(guī)定進行局部或全部探傷，根據(jù)具體情況評定。壓力容器耐壓試驗時安全性能不能滿足要求，屬于本身原因的，應(yīng)定為 5 級。 3．檢驗評定報告 檢驗評定報告應(yīng)包括所評定的安全狀況等級、允許繼續(xù)使用的參數(shù)、監(jiān)控使用的限制條件、下次的檢驗周 期、判廢的依據(jù)及其他事宜 第三節(jié) 高壓工藝管道的安全技術(shù)管理 一、概述 在化工生產(chǎn)中，工藝管道把不同工藝功能的機械和設(shè)備連接在一起，以完成特定的化工工藝過程，達到制取各種化工產(chǎn)品的目的。工藝管道與機械設(shè)備一樣，伴有介質(zhì)的化學(xué)環(huán)境和熱學(xué)環(huán)境，在復(fù)雜的工藝條件下運行，設(shè)計、制造、安裝、檢驗、操作、維修的任何失誤，都有可能導(dǎo)致管道的過早失效或發(fā)生事故。特別是高壓工藝管道，由于承受高壓，加上化工介質(zhì)的易燃、易爆、有毒、強腐蝕和高、低溫特性，一 中國最龐大的資料庫下載 中國最龐大的資料庫下載 旦發(fā)生事故，就更具危險性。 高壓工藝管道較為突出的危 險因素是超溫、超壓、腐蝕、磨蝕和振動。管道的超溫、超壓與反應(yīng)容器的操作失誤或反應(yīng)異常過載有關(guān)；腐蝕、磨蝕與工藝介質(zhì)中腐蝕物質(zhì)或雜質(zhì)的含量和流體流速等有關(guān)。振動和轉(zhuǎn)動機械動平衡不良或基礎(chǔ)設(shè)計不符合規(guī)定有關(guān)，但更主要的是管道中流體流速高，轉(zhuǎn)彎過多，截面突變等形成的激振力氣流脈動。腐蝕、磨蝕會逐漸削弱管道和管件的結(jié)構(gòu)強度；振動易造成管道連接件的松動泄漏和疲勞斷裂。即使是很小的管線、管件或閥門的泄漏或破裂，都會造成較為嚴重的災(zāi)害，如火災(zāi)、爆炸或中毒等。多年實踐證明，高壓管道事故的頻率及危害性不