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第一節 石油化工容器

石油化工容器主體通常由筒體、封頭、法蘭、密封元件、開孔和接管、支座等六大部分構成,此外,還配有安全裝置、計量儀表及完成不同生產工藝要求的內部構件,廣泛應用于石油化學工業、能源工業、科研和軍工等國民經濟的各個部門。石油化工容器按所承受的壓力大小分為常壓容器和壓力容器兩大類。壓力容器和常壓容器相比,不僅在結構上有較大的差別,而且在設計原理方面也不相同。

一、壓力容器的定義

壓力容器是用于盛裝氣體或者液體,承載一定壓力的密閉設備,其范圍規定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa(表壓)的氣體、液化氣體,最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體,容積大于或者等于30L且內直徑(非圓形截面指截面內邊界最大幾何尺寸)大于或者等于150mm的固定式容器和移動式容器;盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MPa(表壓)且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPa·L的氣體、液化氣體和標準沸點等于或者低于60℃液體的氣瓶、氧艙。其中固定式壓力容器指安裝在固定位置使用的壓力容器。對于為了某一特定用途僅在裝置或者場區內部搬動、使用的壓力容器,以及移動式空氣壓縮機的儲氣罐按照固定式壓力容器進行監督管理。

二、壓力容器的分類

壓力容器的分類方法有多種,歸結起來,常用的分類方法有如下幾種。

1.按制造方法分

根據制造方法的不同,壓力容器可分為焊接容器、鉚接容器、鑄造容器、鍛造容器、熱套容器、多層包扎容器和繞帶容器等。

2.按承壓方式分

按承壓方式分,壓力容器可分為內壓容器和外壓容器。

3.按設計壓力(p)分

(1)低壓容器(代號L):0.1MPa≤p<1.6MPa。

(2)中壓容器(代號M):1.6MPa≤p<10MPa。

(3)高壓容器(代號H):10MPa≤p<100MPa。

(4)超高壓容器(代號U):p≥100MPa。

4.按容器的設計溫度(T)分

(1)低溫容器:T≤-20℃。

(2)常溫容器:-20℃<T<150℃。

(3)中溫容器:150℃≤T<400℃。

(4)高溫容器:T≥400℃。

5.按容器的制造材料分

按容器的制造材料分,壓力容器分為鋼制容器、鑄鐵容器、有色金屬容器和非金屬容器等。

6.按容器外形分

按容器外形分,壓力容器分為圓筒形(或稱圓柱形)容器、球形容器、矩(方)形容器和組合式容器等。

7.按容器在生產工藝過程中的作用原理分

(1)反應容器(代號R):用于完成介質的物理、化學反應。

(2)換熱容器(代號E):用于完成介質的熱量交換。

(3)分離容器(代號S):用于完成介質的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離。

(4)儲存容器(代號C,其中球罐代號B):用于儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質。

8.按特種設備安全技術規范分

我國特種設備安全技術規范將壓力容器分為:

(1)固定式壓力容器。

(2)移動式壓力容器。

(3)非金屬壓力容器。

(4)氣瓶。

9.按危險程度分

在我國最新頒布的TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》中,根據國內壓力容器設計、制造和檢驗檢測的現狀,確定了新的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類壓力容器的劃分原則。

(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類壓力容器的劃分原則 根據危險程度的不同,《固定式壓力容器安全技術監察規程》仍將壓力容器劃分為三類。考慮到第Ⅲ類壓力容器設計、制造及監管與第Ⅰ類、第Ⅱ類壓力容器的差別較大,為降低因分類方法改變而增加管理成本,新舊《固定式壓力容器安全技術監察規程》兩者分類方法得到的第Ⅲ類容器比例不應有太大的差距。

《固定式壓力容器安全技術監察規程》采用Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類羅馬數字的寫法,具有不易與其他詞匯意義混淆的優點(如一類、三類等詞還有其他許多含義),含義清楚;同時,也方便外文翻譯(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ屬于羅馬數字,不需翻譯,國際通用。而一、二、三是中文,外文無法直接引用,若翻譯,又會出現歧義),便于國際交流。

由設計壓力、容積和介質危害性三個因素決定壓力容器類別,不再考慮容器在生產過程中的作用、材料強度等級、結構形式等因素,簡化分類方法,強化危險性原則,從單一理念上對壓力容器進行分類監管,突出本質安全思想。根據危險程度的不同,利用設計壓力和容積在不同介質分組坐標圖上查取相應的類別,簡單易行、科學合理、準確唯一。

(2)壓力容器分類時應考慮的因素

①設計壓力 設定的容器頂部的最高壓力,與相應的設計溫度一起作為設計載荷條件,其值不低于工作壓力。

②容積 指壓力容器的幾何容積,即由設計圖樣標注的尺寸計算(不考慮制造公差)及圓整,應當扣除永久連接在容器內部的內件的體積。永久連接是指需要通過破壞方式分開的連接。

③介質分組 壓力容器的介質包括氣體、液化氣體或者介質最高工作溫度高于或者等于其標準沸點的液體,分為兩組:

a.第一組介質:毒性危害程度為極度、高度危害的化學介質,如易爆介質、液化氣體。

b.第二組介質:除第一組以外的介質,如毒性程度為中度危害以下的化學介質,包括水蒸氣、氮氣等。

④介質危害性 介質危害性指壓力容器在生產過程中因事故致使介質與人體大量接觸,發生爆炸或者因經常泄漏引起職業性慢性危害的嚴重程度,用介質毒性危害程度和爆炸危險程度表示。

a.毒性介質 綜合考慮急性毒性、最高容許濃度和職業性慢性危害等因素,極度危害介質最高容許濃度小于0.1mg/m3,高度危害介質最高容許濃度為0.1~1.0mg/m3,中度危害介質最高容許濃度為1.0~10.0mg/m3,輕度危害介質最高容許濃度大于或者等于10.0mg/m3

b.易爆介質 易爆介質是指氣體或者液體的蒸氣、薄霧與空氣混合形成的爆炸混合物,并且其爆炸下限小于10%,或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介質。

c.介質毒性危害程度和爆炸危險程度的確定 介質毒性危害程度和爆炸危險程度按照HG/T 20660—2017《壓力容器中化學介質毒性危害和爆炸危險程度分類標準》確定。HG/T 20660沒有規定的,由壓力容器設計單位參照GBZ 230—2010《職業性接觸毒物危害程度分級》的原則,確定介質組別。

對于有色金屬、石油化工等行業,第Ⅲ類壓力容器所占比例有所提高,特別是石油化工行業的大規模裝置中第Ⅲ類壓力容器所占比例有較大提高。其主要原因在于《固定式壓力容器安全技術監察規程》中的分類方法將易爆介質歸為第一組介質,提高了對于易爆介質的安全管理要求,因而1999版《壓力容器安全技術監察規程》分類方法中相應的第一類、第二類容器按《固定式壓力容器安全技術監察規程》分類后類別普遍提高,其中高PV值的中壓易爆介質容器普遍由原第Ⅱ類提高為第Ⅲ類。

三、石油化工容器的基本結構和特點

石油化工容器因工藝要求的不同,其結構形狀也各有差異。圖2-1給出了四種常用容器的基本結構情況。分析這些典型容器的結構形狀,可歸納出以下幾個共同的結構特點。

圖2-1 常見容器的直觀圖

1.基本形體以回轉體為主

容器多為殼體容器,要求承壓性能好,制作方便、省料。因此其主體結構如筒體、封頭等,以及一些零部件(人孔、手孔、接管等)多由圓柱、圓錐、圓球和橢球等構成。

2.各部結構尺寸大小相差懸殊

容器的總高(長)與直徑、容器的總體尺寸(長、高及直徑)與殼體壁厚或其他細部結構尺寸大小相差懸殊,大尺寸大至幾十米,小的只有幾毫米。

3.殼體上開孔和管口多

容器殼體上,根據化工工藝的需要,有眾多的開孔和管口,如進(出)料口、放空口、清理孔、觀察孔、人(手)孔以及液面、溫度、壓力、取樣等檢測口。

4.廣泛采用標準化零部件

容器中較多的通用零部件都已標準化、系列化,如封頭、支座、管法蘭、容器法蘭、人(手)孔、視鏡、液面計、補強圈等。一些典型容器中部分常用零部件如填料箱、攪拌器、波形膨脹節、浮閥及泡罩等也有相應的標準,在設計時可根據需要直接選用。

5.采用焊接結構多

設備中較多的零部件如筒體、支座、人(手)孔等都是焊接成型的。零部件間連接,如筒體與封頭,筒體、封頭與容器法蘭,殼體與支座、人(手)孔、接管等大都采用焊接結構。焊接結構多是容器一個突出的特點。

6.對材料有特殊要求

容器的材料除考慮強度、剛度外,還應當考慮耐腐蝕性、耐高溫性(最高達1500℃)、耐深冷性(最低為-269℃)、耐高壓性(最高達300MPa)、高真空性。因此,常使用碳鋼、合金鋼、有色金屬、稀有金屬(鈦、鉭、鋯等)及非金屬材料(陶瓷、玻璃、石墨、塑料等)作為結構材料或襯里材料,以滿足各種容器的特殊要求。

7.防泄漏安全結構要求高

在處理有毒、易燃、易爆的介質時,要求密封結構好,安全裝置可靠,以免發生“跑、冒、滴、漏”及爆炸。因此,除對焊縫進行嚴格的檢驗外,對于各連接面的密封結構提出了較高要求。

四、內壓薄壁容器

在石油化工生產中應用最多的容器設備是薄壁容器,其中大多數為內壓容器,外壓容器較少。

內壓薄壁容器分為球形、圓筒形和錐形幾種。球形容器由于受力情況較好,一般主要用于儲存具有一定壓力的液體,如石油液化氣儲罐。圓筒形容器應用最多,它由圓筒和封頭兩部分組成,如圖2-2(a)所示,其受力情況如圖2-2(b)所示。在圓筒形器壁中,環向應力[如圖2-2(d)所示]是軸向拉應力[如圖2-2(c)所示]的2倍,因此,在制造圓筒形容器時,縱向焊縫的質量要求比環向焊縫的質量高。為保證安全,最好不要在縱向焊縫上開孔。當在圓筒上開設人孔或手孔時,應使其短軸與筒體的縱向一致。

圖2-2 內壓圓筒形容器的結構和受力分析

1—筒體;2—封頭

五、外壓容器

外壓容器是指容器的外部壓力大于其內部壓力的容器。在化工行業中使用的壓力容器,大多數承受的是內壓力,但也有一些承受的是外壓力。例如化工原料過濾用的抽濾器、石油分餾用的減壓精餾塔、多效蒸發中的真空冷凝器、真空輸送設備等。還有一些容器同時承受外壓力和內壓力,例如帶夾套的反應釜。

當容器承受外壓時,其強度計算與內壓情況下的強度計算沒有區別,但應力方向相反,承受內部操作壓力時,器壁中產生的是拉伸應力,承受外部操作壓力時,器壁中產生的是壓縮應力。從強度方面考慮,當外壓容器產生的壓縮應力達到材料的屈服極限時,外壓容器才會破壞。但是人們發現,有許多外壓容器特別是外壓薄壁容器,在壓縮應力遠遠低于材料的屈服極限時,殼體就失去了自身原有形狀而被壓扁或出現褶皺現象,這種現象稱為外壓容器的失穩。例如,圓筒容器失穩時,其殼體瞬間變為曲波形,其波數(n)可能為2、3、4、5等,如圖2-3所示。

圖2-3 外壓容器失穩后的形狀

外壓容器的失效主要有兩種形式,一是剛度不夠引起的失穩,二是強度不夠造成的破裂。對于常用的外壓薄壁容器,剛度不夠引起失穩是主要的失效形式。

外壓容器失穩前,器壁內只有單純的壓縮應力,在失穩后,容器變形使器壁內產生了以彎曲應力為主的附加應力。外壓容器的失穩需要一定條件,對于特定的殼體,當外壓小于某一臨界值時,器壁在壓縮應力作用下處于平衡的穩定狀態,即使增加外壓,也不會引起殼體形狀和應力狀態的改變,外壓卸除后,殼體能恢復原來形狀。但是,外壓一旦達到臨界值,殼體的形狀和應力狀態就會發生突變,殼體產生永久變形,即使外壓卸除后也不能恢復其原來形狀。

六、高壓容器

隨著石油化學工業的迅速發展,高壓技術越來越重要,高壓容器也得到了越來越廣泛的應用。如氨合成塔、尿素合成塔、甲醇合成塔、石油加氫裂化反應器等的壓力一般在15~30MPa之間,高壓聚乙烯反應器的壓力在200MPa左右。同時,高壓技術也大量用于其他領域,如水壓機的蓄壓器、壓縮機的汽缸、核反應堆及深海探測等。

1.高壓容器的總體結構

高壓容器和中低壓容器一樣,也是由筒體、筒體端部、平蓋或封頭、密封結構以及一些附件組成,如圖2-4所示,但因其工作壓力較高,一旦發生事故危害極大,因此,高壓容器的強度及密封等就顯得特別重要。

圖2-4 高壓容器總體結構

1—主螺栓;2—主螺母;3—平蓋(頂蓋或底蓋);4—筒體端部(筒體頂部或筒體底部);5—內筒;6—層板層(或扁平鋼帶層);7—環焊接接頭;8—縱焊接接頭;9—管法蘭;10—孔口;11—球形封頭;12—管道螺栓;13—管道螺母;14—平封頭

2.高壓容器的筒體結構

高壓容器筒體的結構形式可分為整體(單層)式和組合式兩大類:

七、壓力容器的操作與維護

為了用好、管好和修好壓力容器,容器操作人員須經過安全技術培訓,熟悉生產工藝流程,懂得壓力容器的結構原理,嚴格遵守安全操作規程,明確操作要點,能及時分析和處理異常現象,這是保證壓力容器安全使用的基本環節。這里簡要介紹壓力容器的維護與檢查的一般知識。

1.壓力容器的正確使用

正確和合理地使用壓力容器主要包括以下幾方面。

(1)啟用壓力容器,一定要檢查各閥門的開關狀態、壓力表的數值、安全閥和報警裝置的靈敏性。

(2)在開關進、出口閥門時,要核實無誤后才能操作。操作要平穩,閥門的開啟與關閉應緩慢進行,使容器有一個預熱過程和平穩升降壓過程,嚴防容器驟冷驟熱而產生較大的溫差應力。

(3)壓力容器不得超壓、超溫、超負荷運行,定時查看壓力表、流量表、溫度表的讀數,注意設備內的工藝參數變化,發現異常應及時調整至工藝控制指標范圍以內。

(4)當容器的主要受壓元件發生裂紋、鼓包、變形,容器近處發生火災或相鄰設備管道發生故障,安全附件失效,接管管件斷裂,緊固件損壞等情況時,應立即采取安全保護措施并及時向有關領導報告。

2.壓力容器的科學管理

化工生產是連續性生產,為使設備長周期運轉,關鍵要對壓力容器做好科學管理,管理內容主要有兩大方面。

(1)建立、健全壓力容器技術檔案,如原始技術資料,使用檢修記錄,技術改造、拆遷和事故記錄及操作條件變化時應記錄下變更日期及變更后的實際操作條件下的運行情況。

(2)技術管理制度有廠、車間、班組人員的崗位責任制、安全操作規程、事故報告制度、定期檢驗制度等。

八、壓力容器的檢修和壓力試驗

壓力容器修理是指對受壓元件(含與受壓元件連接的焊縫)產生危及安全使用的缺陷進行妥善修復,改善其安全狀況,確保壓力容器在規定的操作條件下和法規規定的檢驗周期內安全可靠地使用。

進行受壓元件施焊修理的單位,必須同時具備以下條件:具有與修理容器類別相適應的技術力量、工裝設備和檢測手段;具有健全的質量保證體系;有修理或制造該類容器的經驗。

從事壓力容器施焊、無損檢測和檢驗工作的人員,必須經勞動部門考試合格并取得資格認可,且在有效期內,方可從事資格規定項目范圍內的工作。

(一)修理周期

根據以下原則確定壓力容器修理周期。

(1)壓力容器的修理周期一般與檢驗周期一致。

(2)屬于大型機組附屬設備的壓力容器,一般應結合機組大修進行修理。

(3)屬于工藝主線路中的獨立容器,根據內外部檢驗結果及實際運行狀況決定是否修理。

(4)裝有催化劑的反應容器,當其安全狀況等級在3級以上,運行中未發現異常時,可結合催化劑更換期確定修理周期。

(5)壓力容器在運行中發現有危及安全的缺陷或異常現象時,應立即進行檢驗,查明原因,組織修理。

(二)缺陷修復程序和方案

1.缺陷修復程序

在用壓力容器在進行定期檢驗,或運行過程因發現影響安全使用的異常現象時,經確定需對容器進行修復。

2.修理方案

修理方案是壓力容器修理的技術文件。修理方案由修理單位提出,征求使用單位意見后報修理單位技術負責人審批。對于較重大的缺陷處理,應呈報主管部門和勞動部門備案,必要時,當地的鍋爐壓力容器監察部門應對壓力容器的修復進行監督。修理方案的主要內容包括如下幾方面。

(1)壓力容器名稱、主要技術參數和類別及歷史簡況。

(2)修理原因及缺陷狀況分析。

(3)修理部位和修理方法。

(4)焊接試驗和焊接工藝評定。

(5)修復工藝(包括焊工資格、焊接方法、缺陷去除、焊接材料、焊接工藝以及質量控制要求等)。

(6)修理質量檢驗標準。

(7)修理的安全注意事項及防護措施。

(三)修理的一般要求

(1)修理前應仔細檢查,查明缺陷的性質、特征、范圍和缺陷發生的原因,制訂修理方案,并經技術負責人批準。

(2)壓力容器受壓元件的修理必須保證其結構、強度和質量符合有關規范和標準,滿足安全使用要求。

(3)修理所用材料(鋼材、焊材)應與壓力容器原有材料相匹配,符合相應技術標準,具有質量證明書或復驗證明,并滿足設計和使用要求。

(4)補焊、挖補、更換筒節和封頭以及熱處理等技術要求,應參照相應制造技術規范或進行工藝評定和試驗認證,制訂施工方案和修理工藝及符合使用的質量要求,并在修理過程中嚴格按批準的方案實施。

(5)壓力容器內部有壓力時,不得進行任何修理或緊固工作。

(6)缺陷清除后,一般應進行表面探傷,確認缺陷已完全消除方可進行焊接工作。完成焊接工作后,應再做無損探傷,確認修理部位符合質量要求。

(7)容器補焊、堆焊或組裝焊接,同一部位返修次數一般不得超過兩次,若兩次返修仍不合格者,應重新研究制訂施焊返修方案,必要時做工藝評定,新的施焊返修方案應經修理單位技術負責人批準。

(8)容器修理工作完成后,應按有關規定進行容器檢驗、鑒定及安全狀況等級評定工作。

(四)石油化工容器壓力試驗

石油化工容器經制成或檢修后,在交付使用前,必須進行檢驗。這是因為容器在制造過程中,從材料選取、加工焊接、組裝,直到熱處理,對原材料和各工序雖然都有工序檢查和檢驗,但因檢查方法及范圍的局限性,可能存在材料缺陷和制造工藝缺陷。

檢驗技術包括焊縫缺陷的檢驗、設備結構的檢驗、壓力試驗和致密性試驗等,這里僅介紹壓力試驗和致密性試驗。

1.壓力試驗

(1)壓力試驗的目的 壓力試驗的目的是:驗證超過工作壓力條件下密封結構的嚴密性、焊縫的致密性以及容器的宏觀強度。容器經過壓力試驗合格以后才能交付使用。

(2)壓力試驗的方法及要求 壓力試驗有兩種,液壓試驗和氣壓試驗,一般采用液壓試驗。對不允許有微量殘留液體及由于結構原因不能充滿液體等不適宜做液壓試驗的容器須進行氣壓試驗。對需要進行熱處理的容器,必須將所有的焊接工作全部完成并經過熱處理以后,才能進行壓力試驗。

①試驗裝置及過程 壓力試驗前容器各連接部位的緊固螺栓必須裝配齊全、緊固妥當,必須用兩個經校正的量程相同的壓力表,并裝在試驗裝置上便于觀察的部位。壓力表的量程在試驗壓力的2倍左右,但不應低于1.5倍或高于4倍的試驗壓力。液壓試驗的裝置如圖2-5所示。

圖2-5 液壓試驗裝置示意圖

1—水壓泵;2,9—壓力表;3~6—閥門;7—進水閥門;8—出氣閥門;10—排水閥門;11—自來水管;12—水槽

液壓試驗時應先打開放空口,充液至放空口有液體溢出時,表明容器內空氣已排盡,再關閉放空口的排氣閥,待容器壁溫與液體溫度接近時緩慢升壓至設計壓力,確認無泄漏后繼續升壓至規定的試驗壓力,保壓不少于30min,然后將壓力降至規定試驗壓力的80%,并保持足夠長的時間(一般不少于30min,但不得采用連續加壓以維持試驗壓力不變的做法,也不得帶壓緊固螺栓),檢查所有焊接接頭及連接部位,如發現有滲漏則需修補后重新試驗。

壓力容器液壓試驗時無滲漏、無可見的異常變形,試驗過程中無異常的響聲即認為合格。

氣壓試驗經肥皂液或其他檢漏液檢查無漏氣、無可見異常變形即為合格。

②試驗介質及要求

a.液壓試驗 凡是在壓力試驗時不會導致發生危險的液體,在低于其沸點溫度下都可作為液壓試驗的介質,液壓試驗的介質一般是水,水的可壓縮性很小,若容器一旦因缺陷擴展而發生泄漏時,水壓立即下降,因而用水作試壓介質既安全又節省成本,且操作也較為方便,故得到了廣泛使用。液壓試驗時應注意以下幾點。

ⅰ.一般采用清潔水進行試驗,對奧氏體不銹鋼制造的容器用水進行試驗后,應采取措施除去水漬,防止氯離子腐蝕。無法達到這一要求時,應控制水中氯離子的含量不超過25mg/L。

ⅱ.若采用不會導致發生危險的其他液體作試驗介質時,液體的溫度應低于其閃點或沸點。

ⅲ.碳素鋼、正火15MnVR和16MnR鋼制容器做液壓試驗時,液體溫度不得低于5℃;其他低合金鋼容器,液體溫度不得低于15℃,其他鋼種的容器按圖樣規定。

ⅳ.液壓試驗后,應及時將試驗介質排凈,必要時可用壓縮空氣或其他惰性氣體將容器內表面吹干。

b.氣壓試驗 氣壓試驗所用氣體應為干燥、潔凈的空氣、氮氣或其他惰性氣體。對高壓及超高壓容器不宜采用氣壓試驗。氣壓試驗應注意以下幾點。

ⅰ.有可靠的安全措施,該措施需經試驗單位技術總負責人批準,并經本單位安全部門現場檢查監督;

ⅱ.碳素鋼和低合金鋼制容器,試驗用氣體溫度不得低于15℃,其他鋼種的容器按圖樣規定;

ⅲ.試驗時若發現有不正常情況,應立即停止試驗,待查明原因采取相應措施后,方能繼續進行試驗。

2.試驗壓力的確定及試驗應力的校核

壓力試驗是在高于工作壓力的情況下進行的,所以在進行試驗前應對容器在規定的試驗壓力下的強度進行理論校核,滿足要求時才能進行壓力試驗的實際操作。

(1)試驗壓力 試驗壓力是進行壓力試驗時規定容器應達到的壓力,其值反映在容器頂部的壓力表上。試驗壓力按如下方法確定:

液壓試驗時試驗壓力為:

  (2-1)

氣壓試驗時試驗壓力為:

  (2-2)

式中  pT——容器的試驗壓力,MPa;

p——容器的設計壓力,MPa;

σ]——容器元件材料在試驗溫度下的許用應力,MPa;

σt——容器元件材料在設計溫度下的許用應力,MPa;

 t——容器的設計溫度。

在確定試驗壓力時應注意以下幾點:

①容器銘牌上規定有最大允許工作壓力時,公式中應以最大允許工作壓力代替設計壓力;

②容器各元件(圓筒、封頭、接管、法蘭及緊固件等)所用材料不同時,應取各元件材料的[σ]/[σt比值中最小者;

③立式容器臥置進行液壓試驗時,其試驗壓力應為按式(2-1)確定的值再加上容器立置時圓筒所承受的最大液柱靜壓力,容器的試驗壓力(液壓試驗時為立置和臥置兩個壓力值)應標在設計圖樣上。

(2)應力校核 液壓試驗時圓筒的應力應滿足的條件為:

  (2-3)

氣壓試驗時圓筒的應力應滿足的條件為:

  (2-4)

式中    σT——試驗壓力下圓筒的應力,MPa;

  pT——按式(2-1)或式(2-2)確定的試驗壓力(不包括液柱靜壓力),MPa;

  Di——圓筒內徑,mm;

  δe——圓筒的有效厚度,mm;

  ?——焊接接頭系數;

σsσ0.2)——圓筒材料在試驗溫度下的屈服強度(或0.2%屈服強度),MPa。

3.致密性試驗

致密性試驗的目的是檢查容器可拆部位的密封性能及焊縫可能發生的滲漏,包括氣密性試驗和煤油滲漏試驗。

對劇毒介質和設計要求不允許有微量介質泄漏的容器,在液壓試驗合格后還要做氣密性試驗(氣壓試驗合格的容器不必再做氣密性試驗),氣密性試驗的試驗壓力可取設計壓力的1.05倍。試驗時緩慢升壓至規定的試驗壓力后保壓10min,然后降至設計壓力,對所有焊接接頭和連接部位進行泄漏檢查,小型容器也可浸入水中檢查,如有泄漏則需修補后重新進行液壓試驗和氣密性試驗。

對常壓容器或不便采用其他方法檢查的容器可采用煤油滲漏試驗來檢驗其密封性,煤油滲漏試驗有時也可作為大型設備的密封性初檢手段。

煤油滲漏試驗時,先將待檢面的焊縫清理干凈,并涂刷白堊粉漿,待充分晾干后在另一側面涂刷2~3次煤油,使表面得到足夠的浸潤,經過30min后在白堊粉側的表面如果沒有油漬出現,即為試驗合格。若出現油漬則說明有缺陷,待修補后重新試驗。修補缺陷時,要注意防止煤油受熱起火。

九、石油化工容器的調試與驗收

(一)試車前的準備

(1)容器修理工作完成后檢驗人員應按相應標準進行質量檢驗,并根據容器的修理情況和檢驗結果先出書面通知書,當使用單位接到容器安全狀況等級符合使用的通知書后方可進行試車。

(2)使用單位應指定專人對修理、檢驗質量進行抽檢或復驗,確認合格后,進行內外部清掃、拆除盲板、封閉人孔、清理排污及放空閥等。

(3)檢查系統檢修項目是否完成、質量是否符合要求。

(4)檢查系統的儀器、儀表及安全附件等是否齊全、準確、靈敏、可靠。

(5)檢查容器連接管道是否正確、質量是否符合要求。

(6)使用單位、修理單位應分別按有關要求準備試車必需的工具、器具和物品。

(二)試車

(1)企業應組織修理單位、檢驗單位、使用單位和機動部門對修理、檢驗合格的壓力容器進行試車驗收工作。

(2)壓力容器的試車、驗收可針對容器運行的特點進行單體試車或系統聯動試車。

(3)使用單位應根據工藝操作規程和操作方法制訂試車方案,試車方案一般應包括試車程序和方法、檢查項目、質量標準、安全注意事項和防護措施。

(4)容器的試車結合系統試車進行時,在系統檢修工作完成后進行必要的清洗、吹掃和置換。

(5)試車工作應明確專人統一指揮,操作人員應服從指揮,嚴格按工藝操作規程和操作方法,并根據試車方案進行試車。試車中應定時、定點、定線、定項巡回檢查壓力容器運行情況,并認真做好試車記錄,對試車中發現的異常現象和缺陷部位詳細記錄,以便進行分析和修復。

(6)試車不合格的壓力容器應進行返修處理,直至合格。

(三)驗收

(1)Ⅰ、Ⅱ類壓力容器連續正常運行24h,Ⅲ類壓力容器連續正常運行48h,方可辦理驗收手續。

(2)修理單位應在容器正常運行后的一周內向使用單位和機動部門交付以下竣工文件和資料。

①檢修前的安全交接證明資料,檢修施工方案和修理及質量驗收記錄。

②修理所用材料、備品、配件清單及質量證明文件,材料代用應有審批資料。

③所有檢測、檢驗記錄及報告。

④存在問題及改進意見。

⑤試車及驗收證明。

(3)檢驗單位應在壓力容器正常運行后的一周內向使用單位和機動部門交付有效的檢驗報告。

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