2010年資產(chǎn)評(píng)估師《機(jī)電設(shè)備評(píng)估》考點(diǎn)精講:第六章(6)

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第四節(jié) 壓力容器
    壓力容器:對(duì)安全性有一定要求,內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力的密封容器。
    一、壓力容器的使用條件
    特點(diǎn):多品種、非標(biāo)產(chǎn)品;
    使用條件苛刻:易燃、易爆、高溫、高壓、低溫、強(qiáng)腐蝕條件下工作;盛裝有毒、有害介質(zhì),對(duì)安全性要求高;
    對(duì)于承受表壓0.1Mpa以上壓力的各種容器,國(guó)家實(shí)行壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察制度:
    1.設(shè)計(jì)單位應(yīng)持有壓力容器設(shè)計(jì)單位批準(zhǔn)書(shū);設(shè)計(jì)圖紙上應(yīng)蓋有壓力容器設(shè)計(jì)單位資格印章;審查人員應(yīng)經(jīng)資格認(rèn)可,并持有審查人員資格證書(shū)。
    2.制造單位應(yīng)持有壓力容器制造許可證。
    3.使用單位實(shí)行嚴(yán)格的壓力容器定期檢驗(yàn)制度。
    二、壓力容器的使用工藝條件(掌握)
    (一)壓力 
    工作壓力
       在正常使用過(guò)程中,容器頂部可能出現(xiàn)的表壓力。
    設(shè)計(jì)壓力
       在設(shè)計(jì)溫度下,用以確定容器壁厚的壓力。
    允許工作壓力
       根據(jù)容器受壓元件有效壁厚計(jì)算所得,特殊要求容器中使用。
    【提示1】容器的操作壓力不得高于容器的工作壓力。容器的設(shè)計(jì)壓力不得低于容器的工作壓力。
    【提示2】對(duì)裝有安全泄放裝置的壓力容器,其設(shè)計(jì)壓力不得低于安全泄放裝置的開(kāi)啟壓力或爆破壓力;對(duì)盛裝液體、氣體介質(zhì)的容器,視其介質(zhì)按規(guī)定溫度下的飽和蒸汽氣壓確定。容器制成后,設(shè)計(jì)壓力就是安全泄壓裝置調(diào)整的依據(jù)。
    (二)溫度  
    金屬溫度
       指沿金屬截面溫度的平均值。在任何情況下金屬表面溫度不得超過(guò)金屬材料的允許使用溫度。
    設(shè)計(jì)溫度
       在正常工作條件下,設(shè)定的受壓元件的金屬溫度。標(biāo)注在容器銘牌上的設(shè)計(jì)溫度是指殼體的設(shè)計(jì)溫度。
    使用溫度
       容器運(yùn)行時(shí),通過(guò)測(cè)溫儀表測(cè)得的介質(zhì)溫度。
    試驗(yàn)溫度
       壓力試驗(yàn)時(shí),容器殼體的金屬溫度。
    (三)容積
    按照標(biāo)準(zhǔn)化、系列化所得的公稱(chēng)直徑計(jì)算得到的容積;通常以內(nèi)徑為準(zhǔn)。
    (四)介質(zhì)
    按照易燃程度分類(lèi):易燃介質(zhì)和非易燃介質(zhì)。易燃介質(zhì)是指與空氣混合爆炸下限小于10%;或爆炸上下限之差大于等于20%的氣體。
    按照毒性程度分為:極度危害、高度危害、中度危害、輕度危害。
    【例題·單選題】壓力容器的設(shè)計(jì)溫度是指(?。?BR>    A.在正常工作條件下,設(shè)定的受壓元件的金屬溫度
    B.在正常工作條件下,壓力容器內(nèi)部工作介質(zhì)的溫度
    C.額定工況的介質(zhì)溫度
    D.壓力試驗(yàn)時(shí)殼體的金屬溫度
    『正確答案』A
    『答案解析』選項(xiàng)B是使用溫度,選項(xiàng)D為試驗(yàn)溫度。
    三、壓力容器設(shè)計(jì)的基本要求
    在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算、材料選用、技術(shù)條件等方面,壓力容器的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求:
    強(qiáng)度要求
       強(qiáng)度是指容器在外力作用下受壓元件不發(fā)生過(guò)度塑性變形引起斷裂的能力。
    剛度要求
       剛度是指容器在外力作用下,受壓元件不發(fā)生過(guò)度彈性變形的能力。
    穩(wěn)定性要求
       指容器在外力作用下,保持其幾何形狀不發(fā)生改變的能力。
    密封要求
       壓力容器的介質(zhì)一般是易燃、易爆或有毒介質(zhì),一旦泄露,會(huì)造成環(huán)境污染、財(cái)產(chǎn)損失、人員傷亡等,因此密封性能要求至關(guān)重要
    使用壽命
       壓力容器通常應(yīng)具有一定的使用壽命。壓力容器的設(shè)計(jì)使用壽命一般為10~15年,重要的容器設(shè)計(jì)使用壽命為20年。
    結(jié)構(gòu)要求
       壓力容器的結(jié)構(gòu)不僅要滿足工藝要求,有良好的承載特性,還要加工、檢驗(yàn)、運(yùn)輸、安裝、操作及維修方便。
    四、壓力容器的分類(lèi)(掌握)
    (一)按照使用位置分類(lèi):固定式(大型儲(chǔ)油罐)、移動(dòng)式(液化氣體罐車(chē))。
    (二)按照設(shè)計(jì)壓力分類(lèi):低壓L、中壓M、高壓H、超高壓U。
    表6—9 壓力容器的壓力等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)
    壓力等級(jí)
       代號(hào)
       設(shè)計(jì)壓力范圍(MPa)
    低壓容器
       L
       0.1≤p<1.6
    中壓容器
       M
       1.6≤p<10
    高壓容器
       H
       10≤p<100
    超高壓容器
       U
       P≥100
    (三)按照壓力容器在生產(chǎn)工藝過(guò)程中的作用分類(lèi):  
    反應(yīng)壓力容器
    (代號(hào)R)
       用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的壓力容器,如反應(yīng)器、反應(yīng)釜、煤氣發(fā)生爐等。
    換熱壓力容器
    (代號(hào)E)
       用于完成介質(zhì)的熱量交換的壓力容器,如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等。
    分離壓力容器
    (代號(hào)S)
       用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡和氣體凈化分離等的壓力容器,如分離器、過(guò)濾器、集油器、緩沖器、洗滌器、吸收塔、干燥塔等。
    儲(chǔ)存壓力容器
    (代號(hào)C,其中球罐代號(hào)B)
       用于盛裝生產(chǎn)用的原料氣體、液化氣體等的壓力容器,如各種型式的儲(chǔ)罐。
    【注意】當(dāng)某種壓力容器同時(shí)具備兩個(gè)以上的工藝功能時(shí),其品種劃分應(yīng)按主要作用來(lái)進(jìn)行。
    (四)按容器壁厚分類(lèi):
    薄壁容器:容器壁厚小于等于內(nèi)徑的1/10;或外徑內(nèi)徑之比K=DO/Di≤1.2(式中DO為容器的外徑;Di為容器的內(nèi)徑)
    厚壁容器:容器壁厚大于內(nèi)徑的1/10;或外徑內(nèi)徑之比K=DO/Di>1.2
    (五)按壓力容器的壓力等級(jí)、品種劃分及介質(zhì)危害程度分類(lèi):
    第一類(lèi)
       一般低壓容器
    第二類(lèi)
       一般中壓容器;
    易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓容器;
    毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器;
    低壓管殼式余熱鍋爐;
    塘玻璃壓力容器。
    第三類(lèi)
       毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的中壓容器和壓力p與容積v的乘積≥0.2MPa·m3的低壓容器;
    易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)且p·v≥0.5MPa·m3的中壓反應(yīng)容器和p·v≥10MPa·m3的中壓儲(chǔ)存容器;
    高壓、中壓管殼式余熱鍋爐
    高壓容器。
    五、壓力容器的基本結(jié)構(gòu)
    (一)壓力容器的結(jié)構(gòu)形式:球形、圓筒形、箱形、錐形。
    球形容器受力,在容器直徑、工作壓力、制造材料相同時(shí),球形容器的壁厚只有圓筒形容器的1/2,并且相同的容積,球形容器的表面積最小,所以節(jié)省材料。但是,球形容器制造工藝復(fù)雜,并且內(nèi)件難以安裝,介質(zhì)流動(dòng)困難,故一般用做大型儲(chǔ)罐。
    圓筒形容器受力優(yōu)于其他形狀,制造方便,并且工藝附件容易安裝,所以使用最廣泛。
    (二)壓力容器的組成
    常見(jiàn)的壓力容器一般由筒體、封頭、法蘭、接管、人(手)孔等組成。結(jié)構(gòu)一般比較簡(jiǎn)單,主要由一個(gè)能承受一定壓力的殼體及必要的連接件、密封件和內(nèi)件構(gòu)成。
    (三)安全附件
    1.監(jiān)控類(lèi)安全附件。主要起監(jiān)測(cè)和控制工藝操作條件的作用,包括壓力表、溫度計(jì)和液面計(jì)等。
    2.保護(hù)類(lèi)安全附件。主要包括安全閥、爆破片和緊急切斷閥。
    安全閥和爆破片都是起超壓泄放的作用。在使用性能上,安全閥和爆破片都要保證工作時(shí)嚴(yán)密不漏,超壓時(shí)能自動(dòng)、迅速地動(dòng)作,達(dá)到安全排放、快速降壓的作用,其泄放能力要設(shè)計(jì)成大于等于容器的安全泄放量。爆破片是一次性使用的安全附件,每次爆破或超壓動(dòng)作后都必須及時(shí)更換新片。爆破片的泄放動(dòng)作時(shí)間短,常用于反應(yīng)快速升高、容積急劇增加、壓力迅速上升的容器上。
    緊急切斷閥通常用于輸送物料的管道上,在管道發(fā)生泄漏事故時(shí)起緊急止漏作用,以及時(shí)控制危害介質(zhì)的進(jìn)一步泄漏。緊急切斷閥應(yīng)能在10秒鐘內(nèi)準(zhǔn)確閉合。
    3.靜電接地裝置。為了防止壓力容器及其附件上由于靜電聚焦而引發(fā)燃爆事故,在含有一氧化碳、氫、酒精、液化石油氣等易燃介質(zhì)的容器和管道上均應(yīng)考慮裝設(shè)靜電接地裝置。
    【例題·單選題】(2008)下列關(guān)于壓力容器的說(shuō)法中,錯(cuò)誤的是(?。?。
    A.壓力容器的工作壓力不大于壓力容器的設(shè)計(jì)壓力
    B.高溫壓力容器的使用溫度有時(shí)高于壓力容器的設(shè)計(jì)溫度
    C.球形壓力容器應(yīng)力分布均勻,易于介質(zhì)流動(dòng),一般用做大型反應(yīng)容器
    D.壓力容器的安全附件按其功能分為監(jiān)控類(lèi)、保護(hù)類(lèi)和靜電接地裝置等3類(lèi)
    『正確答案』C
    『答案解析』球形容器制造復(fù)雜、拼焊要求高,并且在作為傳質(zhì)、傳熱或反應(yīng)的容器時(shí),因工藝附件難以安裝,介質(zhì)流動(dòng)困難,故一般用作大型儲(chǔ)罐。
    【例題·多選題】下列關(guān)于壓力容器安全附件的說(shuō)法中,正確的是(?。?。
    A.壓力表、溫度計(jì)和液面計(jì)屬于監(jiān)控類(lèi)安全附件
    B.爆破片是一次性使用的安全附件,常用于反應(yīng)快速升高、容積急劇增加、壓力迅速上升的容器上
    C.安全閥起穩(wěn)定系統(tǒng)壓力作用,也是一次性使用的安全附件
    D.緊急切斷閥通常用于輸送物料的管道上,要求動(dòng)作靈活,應(yīng)能在l0秒鐘內(nèi)準(zhǔn)確閉合
    E.在含有一氧化碳、氫、酒精、液化石油氣等易燃介質(zhì)的容器和管道上均應(yīng)考慮裝設(shè)靜電接地裝置
    『正確答案』ABDE
    『答案解析』安全閥和爆破片都是起超壓泄放作用的,以保護(hù)容器在許可工作壓力范圍內(nèi)運(yùn)行,但是并非一次性使用的。和溢流閥有些類(lèi)似。
    六、使用管理
    (一)新容器驗(yàn)收
    1.首次檢驗(yàn):包括對(duì)圖紙、強(qiáng)度計(jì)算書(shū)、結(jié)構(gòu)、材料、組裝、壁厚、探傷、安全附件以及使用單位的安全操作規(guī)程等做全面的檢查驗(yàn)收。
    2.申請(qǐng)發(fā)證:首次檢驗(yàn)合格后,必須向當(dāng)?shù)貏趧?dòng)部門(mén)申請(qǐng)發(fā)證,在發(fā)給《壓力容器登記使用證》后,方可投入使用。
    《壓力容器登記使用證》在檢驗(yàn)周期內(nèi)有效,若容器使用超過(guò)檢驗(yàn)期不予檢驗(yàn)者,則自行失效。
    (二)容器立卡建檔及使用維護(hù)保養(yǎng)制度
    1.立卡建檔:一臺(tái)容器一張卡片;容器檔案包括:圖樣、強(qiáng)度計(jì)算書(shū)、產(chǎn)品合格證、質(zhì)量證明書(shū)、運(yùn)行檢驗(yàn)檢修記錄、安全附件校驗(yàn)記錄和事故記錄等。
    2.操作、維護(hù)檢修
    (1)正確操作。操作人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《崗位責(zé)任制》、《安全操作規(guī)程》,正確開(kāi)、停車(chē),按規(guī)定的操作參數(shù)(壓力、溫度、負(fù)荷等)進(jìn)行工作。
    (2)日常保養(yǎng)。經(jīng)常保持容器安全附件靈敏、可靠;定期擦拭安全附件、儀表和銘牌,使之保持潔凈、指示清晰;防止容器受到腐蝕;潤(rùn)滑轉(zhuǎn)動(dòng)部件;做好清潔工作。
    (3)定期檢修。壓力容器應(yīng)有定期檢修計(jì)劃,并予以實(shí)施,以保持容器的工作能力,延長(zhǎng)使用壽命,確保安全使用。
    (三)定期檢驗(yàn)
    壓力容器的定期檢驗(yàn)分為外部檢查和內(nèi)外部檢驗(yàn),檢驗(yàn)內(nèi)容及程序,按《在用壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》執(zhí)行。
    (四)壓力容器的技術(shù)檔案
    從設(shè)計(jì)直到報(bào)廢為止,反映壓力容器“一生”各個(gè)階段真實(shí)情況的記錄和技術(shù)條件、狀況的記載。
    七、壓力容器法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
    (一)《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》(簡(jiǎn)稱(chēng)《條例》)
    《條例》是國(guó)務(wù)院頒發(fā)的,是制定有關(guān)法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。適用于所有的承壓鍋爐和壓力為1個(gè)表壓(0.1MPa)以上的各種壓力容器(船舶、機(jī)車(chē)上的鍋爐和壓力容器除外)。它是從行政管理、技術(shù)監(jiān)察的角度對(duì)于壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、檢驗(yàn)、修理、改造等環(huán)節(jié)做出規(guī)定。
    (二)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(簡(jiǎn)稱(chēng)《容規(guī)》)
    明確規(guī)定了壓力容器的適用范圍、選材要求、試驗(yàn)方法,對(duì)設(shè)計(jì)、制造、探傷、壓力試驗(yàn)做出了明確的規(guī)定。
    (三)《壓力容器使用登記管理規(guī)則》(簡(jiǎn)稱(chēng)《管規(guī)》)
    它對(duì)壓力容器的使用登記、注冊(cè)、發(fā)證、定期檢驗(yàn)、使用變更等做出明確的規(guī)定。
    (四)《在用壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》(簡(jiǎn)稱(chēng)《檢規(guī)》)
    對(duì)檢驗(yàn)單位、檢驗(yàn)員的資格做出了明確的規(guī)定,還規(guī)定了安全狀況等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。
    (五)《鋼制壓力容器(GB150—89)》
    1989年3月作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)的,適用于設(shè)計(jì)壓力不大于35MPa的鋼制壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收,是我國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)、制造的綜合性國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。