压力容器安全技术基础论文

（生物工程学院）

摘要：随着经济的快速发展和科学技术的不断进步，压力容器不仅数量日渐增多，而

且不断向结构复杂化、性能高级化、技术综合化的方向发展，因压力容器引起的人身伤亡也越来越多。探讨压力容器使用中存在的问题，提高安全管理水平，对保证安全生产和提高经济效益起着十分重要的作用。 关键词：压力容器;使用;问题;安全管理

1 引言

压力容器是一种广泛使用且具有爆炸危险的特种设备。它承受着一定的压力、温度，且盛装的多是易燃、易爆、有毒的介质。它的品种多，数量大，分布面广，在使用中工作条件十分恶劣，损坏的可能性非常大，因此容易发生事故，事故一旦发生，将造成无可挽回的损失。但在一些企业中仍存在着管理混乱的现象。针对此现象，找出压力容器使用单位目前存在的问题，寻求压力容器管理一些对策，确保压力容器正常使用，保证人身安全，以减少日常安全事故的发生。

2 压力容器使用范围与应用

2.1 压力容器应用

压力容器，一般泛指在工业生产中盛装用于完成反应、传质、传热、分离和储存等生产工艺过程的气体或液体，并能承载一定压力的密闭容器。它被广泛用于石油、化工、能源、冶金、机械、轻纺、医药、国防等工业领域。 2.2 压力容器工作特点 (1) 结构特点

压力容器一般由简体(又称壳体)、封头、密封元件、开孔与接管(人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管)、附件(液位计、流量计、测温计、安全阀等)和支座等组成。 (2) 压力

压力容器的压力可以来自两个方面，一是压力是容器外产生(增大)的，二是压力是容器内产生(增大)的。

1) 最高工作压力，多指在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高压力。

2) 设计压力，系是指在相应设计温度下用以确定容器壳体厚度的压力，亦即标注在容器铭牌上的设计压力，压力容器的设计压力值不得低于最高工作压力；当容器各部位或受压元

件所

承受的液柱静压力达到5 %设计压力时，则应取设计压力和液柱静压力之和进行该部位或元件的设计计算；装有安全阀的压力容器，其设计压力不得低于安全阀的开启压力或爆破压力。容器的设计压力确定应按《钢制压力容器》GB150.1～150.4—2011的相应规定。 (3) 温度

1) 工作温度，是指容器内部工作介质在正常操作过程中的温度，即介质温度。 2) 金属温度，系指容器受压元件沿截面厚度的平均温度。任何情况下，元件金属的表面温度不得超过钢材的允许使用温度。

3) 设计温度，系指容器在正常操作时，在相应设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。当壳壁或元件金属的温度低于 -20℃ ，按最低温度确定设计温度；除此之外，设计温度一律按最高温度选取。设计温度值不得低于元件金属可能达到的最高金属温度；对于0℃ 以下的金属温度，则设计温度不得高于元件金属可能达到的最低金属温度。容器设计温度(即标注在容器铭牌上的设计介质温度)是指壳体的设计温度。 (4) 介质

生产过程所涉及的介质品种繁多，分类方法也有多种。按物质状态分类，有气体、液体、液化气体、单质和混合物等；按化学特性分类，则有可燃、易燃、惰性和助燃四种；按它们对人类毒害程度，又可分为极度危害(Ⅰ)、高度危害(Ⅱ)、中度危害(Ⅲ)、轻度危害(Ⅳ)四级；按它们对容器材料的腐蚀性可分为强腐蚀性、弱腐蚀性、非腐蚀性。

所以压力容器具有压力高、盛装介质易燃、易爆、剧毒等特点，使用过程中存在爆炸、腐蚀等群死群伤的潜在社会危害性，安全管理绝不容忽视。

3 压力容器爆炸的危害

3.1 二次爆炸及燃烧

当容器所盛装的介质为可燃液化气体时，液化气槽车破裂爆炸在现场形成大量可燃蒸气，并迅即与空气混合形成可爆性混合气，在扩散中遇明火即形成二次爆炸。可燃液化气体容器的这种燃烧爆炸常使现场附近变成一片火海，造成重大危害。 3.2 冲击波及其破坏作用

冲击波超压会造成人员伤亡和建筑物的破坏。冲击波超压大于0.10 MPa时，在其直接冲击下大部分人员会死亡：0.05～0.10MPa的超压可严重损伤人的内脏或引起死亡；0.03～0.05MPa的超压会损伤人的听觉器官或产生骨折；超压0.02～0.03 MPa也可使人体受到轻微伤害。锅炉压力容器因严重超压而爆炸时，其爆炸能量远大于按工作压力估算的爆炸能量，破坏和伤害情况也严重得多。

3.3 爆破碎片的破坏作用

锅炉压力容器破裂爆炸时，高速喷出的气流可将壳体反向推出，有些壳体破裂成块或片向四周飞散。这些具有较高速度或较大质量的碎片，在飞出过程中具有较大的动能，也可以造成较大的危害。 碎片对人的伤害程度取决于其动能，碎片的动能正比于其质量及速度的平方。碎片在脱离壳体时常具有80―120 m/s的初速度，即使飞离爆炸中心较远时也常有20～30 m/s的速度。在此速度下，质量为1 kg的碎片动能即可达200～450 J，足可致人重伤或死亡。碎片还可能损坏附近的设备和管道，引起连续爆炸或火灾，造成更大的危害。 3.4 介质伤害

介质伤害主要是有毒介质的毒害和高温水汽的烫伤。在压力容器所盛装的液化气体中有很多是毒性介质，如液氨、液氯、二氧化硫、二氧化氮、氢氰酸等。盛装这些介质的容器破裂时，大量液体瞬间气化并向周围大气中扩散，会造成大面积的毒害，不但造成人员中毒，致死致病，也严重破坏生态环境，危及中毒区的动植物。有毒介质由容器泄放气化后，体积约增大100～250倍。所形成毒害区的大小及毒害程度，取决于液化气槽车内有毒介质的质量，容器破裂前的介质温度、压力及介质毒性。锅炉爆炸释放的高温汽水混合物，会使爆炸中心附近的人员烫伤。其他高温介质泄放气化也会灼烫伤害现场人员。

4 压力容器使用中存在的问题

(1) 在使用单位和个体业者中，还存在“设备”是企业或个人的，爱怎么用就怎么用，场内车辆在院内作业，不上公路，谁也管不着”等，不接受监管和依法使用的法盲现象。 (2) 使用单位安全管理工作混乱，安全责任制度不健全，无特种设备技术档案或技术档案资料不完整。

(3) 聘请无安装资质的非法安装队伍，私自改造、安装特种设备，安装质量难以保证。 (4) 购买无厂名、厂址、非法制造的特种设备或者手续不全、有严重事故隐患的旧设备。 (5) 设备无使用证，不依法进行登记、注册、报检，且在未经质监部门验收和技术检验的情况下非法使用，造成设备本身或安装过程中留下事故隐患，导致事故的发生。

(6) 设备使用中不按期报检，延期、甚至拒绝检验机构进行定期检验，致使设备带病运行，隐患不能及时发现和排除。

(7) 使用未经培训、考核、没有上岗资格证书的无证人员违规上岗操作，由于不按规程作业，使用不当造成事故发生，给人身安全和企业财产带来重大损失。

5 使用中存在问题的解决措施

5.1 健全完善压力容器台账资料

为新安装的容器建档，并妥善保存历年的检验报告书以及维修、改造资料。对已安装使用的容器依照铭牌内容补充完善。 5.2 保持铭牌的清晰、完整

对没安装遮阳棚的容器的铭牌要加以防护，做外防腐时，应将铭牌加以遮盖；安装容器的保温层时，应将铭牌露在外面；对已看不清的铭牌，应依据出厂资料返回原厂订做。既无出厂资料又无铭牌，无法确定制造单位的，依据质检锅函 [2002] 1号《关于普查整治工作中在用锅炉压力容器检验治理工作的意见》之规定判为五级，停止使用。 5.3 按规定喷涂使用证号

容器做完外防腐时，应及时喷涂使用证号。 5.4 加强容器的维护与修理，避免泄漏现象

压力容器出现泄漏现象，应由有资质的单位进行焊补，且应采取挖补的方式。修理完毕应经检验单位检验合格后方能使用。 5.5 定期校验安全附件

拆卸时应对每一台容器的安全附件做好标记，校验完毕安装时，应注意铅封及校验标签不得损坏。

5.6 加强对管理人员相关知识的培训

使用单位的管理人员应具备一定的特种设备安全管理及相关法规条例的知识，取得相应的资格；压力容器到检验周期时应及时报检，按照检验结论采取相应的措施；完善压力容器注册登记表，注册登记表内容要依据出厂资料，与各使用单位的技术人员配合，力求录入信息完整无误。

5.7 加强对操作人员的培训

操作人员必须熟知所操作设备的基本知识，严格执行安全管理规章制度和安全操作规程，运行记录要真实、齐全。 5.8 加大监管力度

监管部门应加大监管力度，对影响压力容器安全使用的现象和行为进行严格处罚，责任追究到人。

6 压力容器的安全管理

6.1 压力容器的设计管理

压力容器的正确设计是保证压力容器安全运行的第一个环节。《特设备安全监察条例》中告诉我们，压力容器的设计者应该取得相应的资质，才可以从事计压力容器，因此设计单位具有压力容器设计资质是非常重要的。其次，对于压力容器的设计技术要求来讲，压力容器

设计应严格遵循 《压力容器安全技术监察规程》 和GB 150—1998 《钢制压力容器》 、GB 151—1999 《管壳式换热器》等相关标准的有关规定。在压力容器设计过程中，壁厚的确定、材料的选用、合理的结构是影响容器安全性的重要内容。例如：在材料的选用中，应综合考虑介质的特性、腐蚀情况、温度高低、材料性能的可能变化等各种影响因素，在壁厚的确定中，应根据使用环境，充分考虑各种危险条件，如压力载荷、风力载荷、稳定载荷、地震载荷等，保证容器在实际应用中具有足够的强度。并且合理的结构设计也是至关重要的，不合理的结构设计会使容器某些部件产生过高的局部应力，或造成局部应力叠加，并最终导致容器的疲劳破裂或脆性断裂。而对于设计图纸同样要有明确的管理要求，容器的设计单位应向用户提供设计图样，提供设计、安装说明书，以及强度计算书等，并且再设计总图上应该注明一下内容：压力容器的名称、类别，主要受压元件的材料牌号，必要时注明材料热处理状态，设计温度、设计压力、最高工作压力、最大允许]_作压力，介质名称，容积，压力容器净重，焊缝系数，腐蚀裕度，热处理要求，压力试验要求，检验要求，以及对包装、运输、安装的要求等。

6.2 压力容器的制造管理

由于制造质量低劣而引发事故的现象在压力容器的使用过程中屡见不鲜，为了确保压力容器制造质量，压力容器应由获得相关资质的专业单位制造和现场组焊。压力容器的制造质量主要取决于材料质量、焊接质量和检验质量。制造压力容器的材料必须有质量合格证书，在投产前应认真核对证书、材料炉批号和牌号标记，认真检查材料的表面质量、性能和化学成分。焊接质量是保证制造质量的重要环节，为保证焊接质量，必须要认真编制焊接工艺和进行焊接工艺评定，严格焊接材料的验收、保管、发放、领用程序。对于工作人员必须要取得焊T合格证书。

质量的检验，压力容器主要进行焊接表面质量、无损探伤和压力试验三个方面的检验。 (1) 焊缝的表面质量，要求形状、尺寸以及外观应符合技术标准和设计图样规定；不得有裂纹、气孔、弧坑和肉眼可见的夹渣等缺陷，清除焊缝上的熔渣及附近的飞溅物，焊缝与被焊着着间实现圆滑过渡；焊缝的表面不应该有明显的咬边，或咬边应符合相关标准规定。

(2) X一射线、超声波、磁粉和渗透探伤通常是探测压力容器的手段。生产压力容器的单位必须根据《压力容器安全技术监察规程》 、 《锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则》 和相关标准的规定选择探伤方法。钢制压力容器射线探伤应按GB3323—2005《金属溶化焊焊接接头射线照相》的规定执行；对接焊接接头超声波探伤应按JB1152—1981《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》的规定执行；渗透探伤按GB 150—1998《钢制压力容器》有关规定进行。

(3) 压力容器的压力试验是指耐压试验和气密性试验，耐压试验包括液压气压试验。压力试验应符合《压力容器安全技术监察规程》的有关规定。

6.3 压力容器的安装管理

压力容器的安装施工单位必须具备相应的资质，获得相应的资格够，方可从事安装活动。在安装施工前，施工单位应当将进行的压力容器安装情况书面告知当地特种设备安全监督管理部门。在安装特殊压力容器其容积不小于l0 m³ 的压力容器，如蒸球、生产装置中一并安装的其他压力容器，液化气储罐，医用高压氧舱等时，安装施工单位、使用单位必须向当地压力容器的安全监察部门申报，详细说明压力容器的名称、种类和数量、制造商、使用单位和部门、安装施工单位及安装地点等信息，办理相应的审批手续。 6.4 压力容器的使用管理

为保证压力容器的安全长、满、优的运行，势必要加强对压力容器的管理，要做到严格管理、安全使用、正确操作、合理维护，同时及时消除弊端和隐患，以保证容器安全可靠地运行。一方面，应加强安全操作方面的教育，制定压力容器T艺操作规程及岗位操作规程，明确安全操作要求；另一方面，要求操作人员必须严格遵循并执行操作规程，精心操作和正确使用压力容器。人员在操作、巡查时，对各种工艺参数要严格控制，禁止超过设计压力、温度和负荷的违规运行，杜绝不顾生命危险的冒险试验和试探。

日常检查首先检查操作温度、压力、流量、液位等参数指标有无异常；其次对法兰、防腐层、安全阀、爆破片等检查有无缺陷，最后检查紧急切断阀以及安全连锁、报警装置等安全附件是否灵敏和可靠。定期检验，形成日常维护与保养机制，及时消除“跑、冒、滴、漏”现象。

对于企业来说，企业负责人或总工对压力容器的安全技术工作负责，任命具有压力容器专业知识的工程技术人员负责安全T作。设备动力部门是企业对压力容器安全技术管理的职能部门。因此，设备动力部门要贯彻执行发布的 《特种设备安全监察条例》 规定和精神以及国家质量技术监察局发布的 《压力容器安全技术监察规程》 等安全技术法规，编写企业部门压力容器的安全操作规程；参与压力容器的运行、维修和安全等管理工作；根据相关规定制定压力容器的年度检验计划，并组织、督促、实施；要做好压力容器事故的调查分析和报告，做好压力容器的使用登记及技术资料管理。

7 结语

压力容器的安全运行关系整个企业的安全运行，意义重大。大量的惨重事故教训表明，绝大多数事故的发生与疏于管理和管理不完善有密切关系，一定意义上讲，对压力容器进行科学、严格的安全管理，是保证减少或杜绝事故的关键。压力容器从设计、制造、安装、运行直到退役，是一个漫长的过程。过程生产要求压力容器在整个服役过程中能安全运行，不出事故。为了加强对压力容器的安全管理，历年来，中国针对压力容器的设计、制造、检验、安装、使用、维修等技术活动颁布了一系列的法规、条例、规程、规范和标准，并不断修改、

补充、更新和完善。同时，国家也设立了专门的机构，对压力容器等特种设备的各种技术活动进行监察。完善了压力容器的安全保证体系，加强了对压力容器的质量保证体系管理。但是，由于现代工艺的不断进步，过程装备自动控制和智能化的要求，加强压力容器等过程装备的安全技术管理仍然是一个漫长的过程。

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