探討介質(zhì)特性對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)的影響

劉紅虎

文章編號(hào)：2095-6835（2016）07-0108-02

摘 要：壓力容器中的工作介質(zhì)種類(lèi)繁多，來(lái)源廣泛。大多數(shù)介質(zhì)是以氣體和液體狀態(tài)貯存在容器中，部分介質(zhì)具有易燃、易爆或有毒有害的特性。這些工作介質(zhì)會(huì)隨著工況條件或外部環(huán)境的改變而發(fā)生變化，極易出現(xiàn)超壓、泄漏和揮發(fā)現(xiàn)象，一旦容器發(fā)生爆炸，介質(zhì)外溢，將會(huì)造成災(zāi)難性的事故。

關(guān)鍵詞：介質(zhì)特性；壓力容器；毒性程度；危害程度

中圖分類(lèi)號(hào)：TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.108

1 壓力容器的介質(zhì)

根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG R0004—2009）中的規(guī)定，壓力容器的介質(zhì)分為以下兩組，包括氣體、液化氣體或者最高工作溫度高于或等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。

第一組介質(zhì)：毒性程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)，易燃介質(zhì)，液化氣體。

第二組介質(zhì)：由除第一組以外的介質(zhì)組成，例如水蒸氣、氮?dú)獾取?/p>

介質(zhì)的危害性：介質(zhì)的危害性是指壓力容器在生產(chǎn)過(guò)程中因事故致使介質(zhì)與人體大量接觸，發(fā)生爆炸或因經(jīng)常泄漏引起的職業(yè)性慢性危害的嚴(yán)重程度，一般用介質(zhì)毒性程度和爆炸危害程度表示。

毒性程度：毒性程度的確定要綜合考慮急性毒性、最高容許濃度和職業(yè)性慢性危害等因素。極度危害最高容許濃度小于0.1 mg/m3，高度危害最高容許濃度為0.1～1.0 mg/m3，中度危害最高容許濃度為1.0～10.0 mg/m3，輕度危害最高容許濃度大于或等于10.0 mg/m3。

易燃介質(zhì)：指氣體或液體的蒸氣、薄霧與空氣混合形成的爆炸下限小于10%的爆炸混合物，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或等于20%的介質(zhì)。

介質(zhì)毒性危害程度和爆炸危害程度按《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》（GB 5044—1985）、《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類(lèi)》（HG 20660—2000）兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)確定。兩者不一致時(shí)，以危害（危險(xiǎn)）程度高的為準(zhǔn)。

基于第一組介質(zhì)的特性，壓力容器的設(shè)計(jì)要按照《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG R0004—2009）與《壓力容器》（GB 150.1～150.4—2011）中的規(guī)定進(jìn)行。在設(shè)計(jì)、制造壓力容器的過(guò)程中，應(yīng)注意以下規(guī)范中的規(guī)定。

2 各規(guī)范中關(guān)于壓力容器設(shè)計(jì)的規(guī)定

《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG R0004—2009）對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)作出了以下規(guī)定：①設(shè)計(jì)圖樣時(shí)，需注明盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的壓力容器，并制備產(chǎn)品焊接試件。②對(duì)于易爆介質(zhì)或毒性程度為極度、高度或中度危害的壓力容器，應(yīng)當(dāng)在安全閥或爆破片的排出口裝設(shè)導(dǎo)管，將排放介質(zhì)引至安全地點(diǎn)進(jìn)行妥善處理，不得直接排入大氣。③將厚度大于或等于12 mm的鐵素體和低合金鋼板（不包括多層壓力容器的層板）用于制造壓力容器殼體，且用來(lái)盛裝介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害的介質(zhì)時(shí)，應(yīng)逐張按照J(rèn)B/T4730.3—2005進(jìn)行超聲檢測(cè)，保證合格級(jí)別不低于Ⅱ級(jí)。④接管（凸緣）與殼體之間的接頭設(shè)計(jì)和夾套壓力容器的接頭設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)采用全焊透設(shè)計(jì)。⑤鑄鐵不得用于盛裝極度、高度、中度危害介質(zhì)的壓力容器。⑥用于盛裝易爆，毒性程度為極度、高度危害介質(zhì)的液化氣體壓力容器上的液位計(jì)中有防止泄漏的保護(hù)裝置。⑦耐壓試驗(yàn)合格后，對(duì)于介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害或者設(shè)計(jì)上不允許有微量泄漏的壓力容器，應(yīng)進(jìn)行泄漏檢測(cè)。

《壓力容器》（GB 150.1～150.4—2011）對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)作出如下規(guī)定：①對(duì)于用于盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的碳素鋼、低合金鋼制容器，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理；②對(duì)于盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器，需采用設(shè)計(jì)文件規(guī)定的方法對(duì)A類(lèi)和B類(lèi)焊接接頭進(jìn)行射線檢測(cè)或超聲檢測(cè)。③對(duì)于盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器，如果有A類(lèi)縱向焊接接頭的容器，應(yīng)逐臺(tái)制備產(chǎn)品焊接試件。④對(duì)于介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害或者不允許有微量泄漏的容器，應(yīng)在耐壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行泄漏試驗(yàn)。⑤對(duì)于盛裝易爆介質(zhì)或者毒性程度為極度、高度或者中度危害的容器，應(yīng)在泄放裝置的排出口裝設(shè)導(dǎo)管，將泄放介質(zhì)引至安全地點(diǎn)，并進(jìn)行妥善處理，不得直接排入大氣。⑥對(duì)于盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器，在焊后熱處理后，如果要進(jìn)行焊接返修，應(yīng)對(duì)返修部位重新進(jìn)行熱處理。⑦《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板和鋼帶》（GB/T 3274—2007）中的Q235B和Q235C鋼板不得用于盛裝毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的容器設(shè)計(jì)中。⑧對(duì)于盛裝毒性為極度或者高度危害介質(zhì)的容器，如果鋼板冷成形受壓元件變形率超過(guò)表1中的范圍，應(yīng)于成形后進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，以恢復(fù)材料的力學(xué)性能。GB 150.1—2011附錄C中以驗(yàn)證性爆破試驗(yàn)確定容器設(shè)計(jì)壓力的方法不得用于盛裝極度和高度危害介質(zhì)的容器設(shè)計(jì)。⑨爆破片安全裝置不能單獨(dú)用于排放介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害或者易爆、液化石油氣等場(chǎng)合，而需要與安全閥組合使用。⑩GB/T 8163—2008中10、20和Q345D鋼不得用于盛裝毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的容器設(shè)計(jì)。?GB/T 12771—2008中的Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)鋼管不得用于盛裝毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的容器設(shè)計(jì)中。?GB/T 21832—2008中的Ⅳ類(lèi)鋼管不得用于盛裝毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的容器設(shè)計(jì)。?GB/T 24593—2009中的鋼管不得用于盛裝毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的容器設(shè)計(jì)中。

根據(jù)多年從事壓力容器設(shè)計(jì)工作的經(jīng)驗(yàn)，筆者總結(jié)出壓力容器設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題，主要有以下：①按照《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性和爆炸危險(xiǎn)程度分類(lèi)》（HG 20660—2000）劃分介質(zhì)的毒性程度和爆炸危險(xiǎn)程度，容器內(nèi)為易燃、易爆介質(zhì)或毒性為中度、輕度危害介質(zhì)的接管法蘭的公稱(chēng)壓力等級(jí)選用應(yīng)不低于1.6 MPa，毒性為極度或高度危害的介質(zhì)以及介質(zhì)特性為強(qiáng)滲透性介質(zhì)的接管法蘭的公稱(chēng)壓力等級(jí)選用應(yīng)不低于2.0 MPa。②真空容器宜儲(chǔ)存毒性為極度、高度危害的介質(zhì)或液化石油氣，公稱(chēng)壓力為中高壓的容器宜選用公稱(chēng)直徑小的人孔。③當(dāng)容器中盛裝易燃、易爆危險(xiǎn)性介質(zhì)或毒性程度為中度、高度、極度的介質(zhì)時(shí)，不允許選用玻璃管液面計(jì)和玻璃浮子液面計(jì)。④當(dāng)容器內(nèi)介質(zhì)的毒性程度為極度或高度危害時(shí)，應(yīng)采用整體補(bǔ)強(qiáng)（即增加殼體的壁厚）或局部整體補(bǔ)強(qiáng)元件的補(bǔ)強(qiáng)方法。⑤容器內(nèi)介質(zhì)的毒性為極度危害、高度危害或介質(zhì)為液化石油氣時(shí)，接管的法蘭應(yīng)采用帶頸對(duì)焊型管法蘭。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)特種設(shè)備研究檢測(cè)院，國(guó)家質(zhì)檢總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局，合肥通用機(jī)械研究院，等.TSG R0004—2009 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

〔編輯：王霞〕