【文章內(nèi)容簡介】 器由于連接處焊縫外單位安裝施工未按標準要求連續(xù)雙面焊接，也沒有按設(shè)計要求焊 加強板導(dǎo)致焊縫開裂，直接 損失 事故。 破裂的因素： 焊接接頭及 其熱影響區(qū)的缺陷處，在焊接接頭 存在氣孔、夾渣、裂紋、未焊透、 未熔合及咬邊等：在某些區(qū)域性能 顯著下降以及存在較大的附加應(yīng)力 所至。 第 二 講 壓力容器常用材料及力學基礎(chǔ)知識 事 故 案 例 1996年 10月 2日 20時 5分，寧夏化工廠合成氨裝置甲醇水分離罐，在正常生產(chǎn)工況下破裂，甲醇工藝氣泄露著火，繼而發(fā)生爆炸，造成該罐粉碎性破裂，罐體炸成 19塊，有人員傷亡，直接經(jīng)濟損失 165萬元，裝置停工 12天。 事故分析： 事故發(fā)生前，合成氨裝置 100％負荷運行； 系統(tǒng)內(nèi)始終沒有超壓。 事 故 案 例 為什么會發(fā)生爆炸呢？ 專家分析 ： 是由于介質(zhì)中硫化氫應(yīng)力腐蝕與焊接氫共同作用 的結(jié)果。 結(jié)論： 設(shè)計選材不當 制造存在缺陷 壓力容器常用材料及力學基本知識 壓力容器所用材料存在的風險： 材料本身與容器內(nèi)的介質(zhì)不匹配。 材料本身存在缺陷，如沙眼、重 皮、金屬組織惡化等。 材料用錯。 材料在使用中發(fā)生腐蝕等。 壓力容器常用材料及力學基本知識 壓力容器用鋼的基本知識 鋼材的分類：碳鋼和合金鋼 碳鋼 —— 含碳量小于 ％的鐵碳合金。 碳鋼的分類： （ 1）按碳含量分： 低碳鋼 —— 含碳量小于 025％ 中碳鋼 —— 含碳量為 025％～ 055% 高碳鋼 —— 含碳量大于 055% （ 2）按 S、 P含量分： 普通碳鋼 （ P≤ %,S ≤ % ） 優(yōu)質(zhì)碳鋼 （ P、 S ≤ % ） 壓力容器常用材料及力學基本知識 （ 3） 按脫氧程度分 （ 4） 按鋼的用途分 鋼號： 20g 優(yōu)質(zhì)碳素鍋爐鋼。 20—— 平均含碳量為 020％， g—— 鍋爐鋼 16MnR 低合金容器鋼。 Mn的含碳 120％～ 160% R—— 容器用鋼 16MnDR 低溫容器鋼， D—— 低溫鋼 壓力容器常用材料及力學基本知識 ： 鐵、碳、錳、硅、硫、磷基本元素 一些其他金屬元素 合金元素 壓力容器用鋼中所包括的元素按作用可分為： 基本元素、添加元素和殘留元素 對鋼的不同要求，添加不同的元素 鐵、碳 硫 、 磷 、錳、硅、 氧 、 氫 、氮 錳、鉬、釩、硼、 、鎳等 壓力容器常用材料及力學基本知識 硫、磷、氫、氧元素對鋼的影響： 硫 —— 它和鐵生成的 FeS易于 rFe形成低熔點共晶體。會導(dǎo) 致鋼材在高溫時破裂，則銲接時會產(chǎn)生熱裂紋。 磷 —— 可使鋼材的強度、硬度增加、塑性和韌性下降。特別 是會降低材料的低溫沖擊韌性。 壓力容器常用材料及力學基本知識 石油化工設(shè)備常用的鋼種： 在常溫或中溫下工作的鍋爐、壓力容器，常用的鋼材就是碳鋼和低合金鋼。 壓力容器常用的鋼材有： 普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、 不銹鋼、耐熱鋼等。 壓力容器常用材料及力學基本知識 石油化工設(shè)備對鋼材的要求： 具有良好的力學性能 具有良好的工藝性能 具有良好的耐腐蝕性能和抗氧化性能 鋼材在高溫下應(yīng)具有的性能 足夠高的強度和持久塑性、良好的組織穩(wěn)定性、高的 松弛穩(wěn)定性、良好的抗氧化性等性能。 高壓鍋爐、高溫壓力容器所用的耐熱鋼一般都是低溫 合金耐熱鋼。 鋼材在低溫下應(yīng)滿足的要求 在最低的使用溫度下仍具有較好的韌性，防止容器在運行中產(chǎn)生脆性斷裂。 壓力容器常用材料及力學基本知識 壓力容器選材應(yīng)注意的問題： 考慮設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、介質(zhì)和操作特點、材料的焊接性能、容器的制造工藝以及經(jīng)濟合理性。 為保證壓力容器的安全運行，要求所用材料有良好的機械性、耐腐蝕性、較好的加工工藝性以及很好的經(jīng)濟性。 壓力容器常用材料及力學基本知識 壓力容器用鋼的主要力學性能指標： 金屬的力學性能就是金屬在外力作用下表現(xiàn)出來的特征。 壓力容器用材料的常規(guī)力學性能指標主要包括：強度、硬度、塑性和韌性。 強度 —— 指金屬材料在外力作用下對變形或斷裂的抗力。 硬度 —— 鋼材抵抗壓入物壓陷的能力。 壓力容器常用材料及力學基本知識 塑性 —— 金屬材料在外力作用下產(chǎn)生不能恢復(fù)原狀的永久變形 而又不被破裂的能力。 塑性用延伸率和斷面收縮率表示。 彈性 —— 金屬材料在外力作用下產(chǎn)生變形，一旦外力除去， 仍能回復(fù)原狀的性質(zhì)。 指試件在拉斷后的總 伸長量與試件原長之比值 的百分數(shù)。 指試件在拉斷后的斷口面積 的縮小同原斷面面積之比值的 百分率。 壓力容器常用材料及力學基本知識 韌性 —— 指金屬材料抵抗沖擊負荷的能力。 常用沖擊功和沖擊韌性值表示。 金屬的疲勞 —— 鋼材在交變載荷作用下，在應(yīng)力值遠低于金 屬的屈服強度極限的情況下，發(fā)生斷裂現(xiàn)象。 鋼的熱脆性 —— 鋼的沖擊韌性在高溫和應(yīng)力長期作用下產(chǎn)生 下降的現(xiàn)象。 溫度越高、溫度和應(yīng)力作用的時間越長，鋼的熱脆性也就越顯著。 鋼的冷脆性 —— 鋼的沖擊韌性在低溫下產(chǎn)生下降的現(xiàn)象。 第 三 講 壓力容器安全裝置 壓力容器安全裝置 常見的壓力容器安全裝置： 泄壓裝置、警報裝置、計量裝置、聯(lián)鎖裝置和其他 安全保護等裝置。 壓力容器超壓的原因： 操作失誤或零件破損 充裝過量液體受熱膨脹 器內(nèi)燃燒爆炸生成高溫高壓氣體 器內(nèi)化學反應(yīng)失控 器內(nèi)液化氣體以外受熱飽和蒸氣壓增大 壓力容器安全裝置 操作失誤或零件破損引起容器超壓有兩種情況： 壓力較高的氣體進入許用壓力較低的容器內(nèi) 原因：減壓閥損壞，或操作失誤打開旁通閥 器內(nèi)產(chǎn)生的氣體無法排出造成壓力不斷升高 原因：出口閥損壞或因操作失誤而被關(guān)閉 充裝過量液體受熱膨脹而超壓： 原因：當器內(nèi)液體的溫度受環(huán)境的影響稍有升高時，壓力急劇增大。 這類事故多發(fā)生在氣瓶之類的小型容器上！ 壓力容器安全裝置 器內(nèi)燃燒爆炸生成高溫高壓氣體有兩種情況： 器內(nèi)混合氣體爆炸 原因：可燃氣體中混入助燃氣體，當混合氣體中可燃氣體的濃度在一定的爆炸范圍內(nèi)時，往往在查 不清點火源 的情況下，燃燒生成氣體，壓力急劇上升。 器內(nèi)發(fā)生燃燒反應(yīng) 原因：固體或液體 可燃物 及助燃氣體， 在一定的條件下發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量的 燃燒熱，是氣體受熱膨脹，壓力急劇上升。 在容器內(nèi)發(fā) 生的混合氣體爆 炸，引燃源可以 是靜電火花、沖 擊、摩擦及絕熱 壓縮，也可能是 自燃。 容器內(nèi)的可燃物一般是雜物或殘留物， 這些物質(zhì)有時在稍高的溫度下就會自燃。 壓力容器安全裝置 器內(nèi)化學反應(yīng)失控造成容器超壓： 在容器內(nèi)一般裝有攪拌裝置以及夾套或蛇管等冷卻裝置，以排除反應(yīng)熱，防止器內(nèi)壓力和溫度的過分升高，使反應(yīng)失控。 失控的原因：投料計量錯誤、原料不純、催化劑使用不當 。攪拌器或冷卻水停止循環(huán)，造成局部高熱，最后導(dǎo)致失控。 器內(nèi)液化氣體以外受熱飽和蒸氣壓增大： 密閉的容器內(nèi)將氣體加熱，則它的體積膨脹將受到容器容積的限制而表現(xiàn)為壓力升高。 壓力容器安全裝置 原因有三種情況： 因操作失誤或自動調(diào)節(jié)裝置失靈使器內(nèi)液化氣體受熱蒸汽壓力增加。 貯罐內(nèi)高分子單體聚合放熱。 貯罐周圍火災(zāi)使液化氣體受熱。 壓力容器安全裝置 壓力容器的泄漏 ： 設(shè)備材質(zhì)的變化，產(chǎn)生泄漏點。 （腐蝕、侵蝕、老化等） 運轉(zhuǎn)和控制方面的異常。 （凍堵、系統(tǒng)紊亂、停水、停電、停氣等） 維修、防護方面的不當或檢查失誤。 壓力容器安全裝置 ： 裝置區(qū)設(shè)置可燃氣體檢測儀，一旦物料泄漏立即報警。 中央控制室的操作人員立即停車，開動滅火噴水器，將蒸汽冷凝，液態(tài)烴可以用事故處理槽回收，并有惰性介質(zhì)保護。 噴水系統(tǒng)在裝置周圍和內(nèi)部形成水幕。 中央控制室的操作人員控制一切工藝變化。 如果儀表系統(tǒng)的壓縮空氣出了故障，應(yīng)當與氮氣系統(tǒng)接通，有次序地停車。 壓力容器安全裝置 ： 防止泄漏必須根據(jù)泄漏類型、泄漏物質(zhì)狀態(tài)、泄漏壓力、泄漏時間等選擇適當?shù)姆椒ā? 在運轉(zhuǎn)、維護時采取操作檢查等預(yù)防措施，包括制止突然泄漏的應(yīng)急措施。 壓力容器安全裝置 壓力容器的安全防護裝置： 設(shè)置的目的？ 為了防止可燃物大量泄漏引起燃燒爆炸事故，盡量減少事故損失。 什么叫壓力容器的安全防護裝置？ 是指為了使壓力容器能夠安全運行而裝設(shè)在設(shè)備上的一種附屬機構(gòu)，又稱安全附件。 用于壓力容器的安全附件：安全閥、爆破片、緊急放空閥、液位計、壓力表、單向閥、限流閥、溫度計、噴淋冷卻裝置、緊急切斷裝置、靜電消除裝置、防雷擊裝置等。 壓力容器安全裝置 壓力容器的安全防護裝置： 安全防護裝置的分類： 按使用性能或用途可分為四大類型，即： 聯(lián)鎖裝置 —— 為了防止操作失誤而設(shè)置的控制機構(gòu)。 警報裝置 —— 容器在運行過程中出現(xiàn)不安全因素致使容 器處于危險狀態(tài)時能自動音響或其他明顯 報警訊號的儀器。 計量裝置 —— 指能自動顯示容器運行中與安全有關(guān)的工 藝器具。 泄壓裝置 —— 指容器超壓時能自動泄放壓力的裝置。 (4)安全泄壓裝置 類型 : 按工作原理和結(jié)構(gòu)形式可分為四種 : 閥型 斷裂型 熔化型 組合型 壓力容器安全裝置 閥型泄壓裝置 —— 安全閥 優(yōu)點： 僅僅排放壓力容器內(nèi)高于規(guī)定部分壓力，到正常 操作壓力時，它自動關(guān)閉。 可重復(fù)使用。 安裝調(diào)整也比較容易。 缺點： 密封性能較差。 閥的開啟有滯后現(xiàn)象，因而泄壓反應(yīng)較慢。 用于介質(zhì)為一些不潔凈的氣體時，閥口有被堵塞和 閥瓣有被粘