安全工程 第一章-基礎(chǔ)知識-完成版.

1、1鍋爐壓力容器安全工程第一章 基礎(chǔ)知識主講教師：吳俊飛2主要教學(xué)內(nèi)容n基礎(chǔ)知識n設(shè)計(jì)n制造與檢驗(yàn)n破裂形式n安全附件n定期檢驗(yàn)n使用管理n氣瓶安全n事故處理與事故分析n缺陷評定與風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)3特種設(shè)備n鍋爐n壓力容器(含氣瓶)n壓力管道n電梯n起重機(jī)械n客運(yùn)索道n大型游樂設(shè)施4第一章 基礎(chǔ)知識第一節(jié) 概述 廣義上的壓力容器定義：容器器壁兩邊存在著一定壓力差的所有密閉容器。 一、界定 1、壓力容器被劃歸為一種特殊設(shè)備進(jìn)行管理，設(shè)立專門機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行監(jiān)督，建立健全各類規(guī)章制度，并要求嚴(yán)格按規(guī)定的規(guī)范進(jìn)行選材、設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用管理與維修改造和定期檢驗(yàn)。目前，我國的這一專門的監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是國家質(zhì)量

2、監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局。 2、壓力容器界定應(yīng)從事故發(fā)生的可能和事故危害的嚴(yán)重性來考慮。一般來說，這種可能性和危害的嚴(yán)重程度與壓力容器的工作介質(zhì)、工作壓力及容積等密切相關(guān)。5 （1）工作介質(zhì)：氣體介質(zhì)比常溫液體介質(zhì)危害性大，其爆破能量要大數(shù)百倍至數(shù)萬倍；另外高于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的飽和液體和沸點(diǎn)低于常溫的液化氣體只有在壓力較高時(shí)才呈現(xiàn)液態(tài)，若容器破裂，壓力下降，這些飽和液體即呈過熱狀態(tài)，并立即蒸發(fā)氣化，體積積聚膨脹，發(fā)生“蒸汽爆炸”（暴沸）。 （2）工作壓力：工作壓力越大，爆炸時(shí)釋放能量越大，危害性越嚴(yán)重。 （3）容積：容積越大，爆炸時(shí)釋放能量越大，危害性越嚴(yán)重。 3、我國目前完全納入壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程適

3、用范圍的壓力容器應(yīng)同時(shí)具備下列三個(gè)條件： （1）高工作壓力Pw0.1MPa（不含液體靜壓） （2）內(nèi)直徑（非圓形截面指其最大尺寸）不小于0.15m，且容積0.025m3 （3）盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于或等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。 注：另有8種壓力容器，即使不滿足上述三個(gè)條件，也納入壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程適用范圍。6二、應(yīng)用1、石油化工：過程設(shè)備；2、儲運(yùn)：油庫等的儲罐、鐵路和公路槽（罐）車等；3、高壓容器：人造水晶、人造金剛石、高壓萃取、超高壓食品處理、粉末冶金、材料改性等；4、核工業(yè)：核電廠生產(chǎn)裝備中的壓力容器；5、航空航天：大型高空噴氣式飛機(jī)，載人宇宙飛船返回艙等；6、軍事：

4、深水潛艇、導(dǎo)彈、火箭等。7891011三、我國壓力容器的管理和監(jiān)察設(shè)計(jì)制造選購安裝注冊使用設(shè)計(jì)單位需要有設(shè)計(jì)資質(zhì)制造單位需要有壓力容器制造許可證1、制造單位出示壓力容器制造許可證2、提供壓力容器隨機(jī)技術(shù)資料 由取得相應(yīng)制造資格的單位或經(jīng)所在地省級安全監(jiān)督機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的安裝單位安裝，并提供壓力容器安裝交工技術(shù)文件攜帶有關(guān)技術(shù)資料到當(dāng)?shù)刭|(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局辦理壓力容器注冊登記，領(lǐng)取壓力容器使用證1、經(jīng)培訓(xùn)考核的壓力容器操作人員持證上崗2、安全管理人員12 一、一般分類 按容器壁厚：常根據(jù)容器外徑和內(nèi)徑的比值K(K=D0/Di)，將容器分為薄壁容器（K1.2）和厚壁容器（K1.2）。 按殼體承壓方式：內(nèi)壓容器

5、和外壓容器。 按容器工作壁溫：高溫容器、常溫容器和低溫容器。 按殼體幾何形狀：可分為球形容器、圓筒形容器、方形或矩形容器、錐形容器和組合形容器。 按制造方法：焊接容器、鍛造容器、鉚接容器、鑄造容器、有色金屬容器和非金屬容器。 按容器安放形式：立式容器和臥式容器。13 1、固定式-（1）按壓力等級分類 低壓容器代號為L：0.1MPa 設(shè)計(jì)壓力P 1.6MPa；中壓容器代號為M: 1.6MPa 設(shè)計(jì)壓力P 10MPa； 高壓容器代號為H: 10MPa 設(shè)計(jì)壓力P l00 L中容積氣瓶容積為12LV100L容積為0.4LV12L小容積氣瓶18按盛裝介質(zhì)的特性、用途或結(jié)構(gòu)形式分類永久氣體氣瓶永久性氣體

6、是指臨界溫度低于-l0，常溫下呈氣態(tài)的氣體，如氫氣、氧氣、氮?dú)?、空氣、一氧化碳?xì)饧岸栊詺怏w。 一般在較高壓力下充裝,是為了增加氣瓶單位容積裝氣量。常見的充裝壓力為15、12.5MPa，也有20、30MPa的。液化氣體氣瓶液化氣體是指臨界溫度等于或高于-10的各種氣體，它們在常溫、常壓下呈氣態(tài)，而經(jīng)加壓和降溫后變?yōu)橐后w。有的臨界溫度較高，如硫化氫、氨、液化石油氣等, 充裝壓力一般不超過10MPa，這類氣瓶稱為低壓液化氣體氣瓶。有的液化氣體的臨界溫度較低、在-l0T70，如二氧化碳?xì)狻⒁蚁┑?，充裝壓力較高，一般在12.515MPa，這類氣瓶常稱為高壓液化氣體氣瓶。是專門用于盛裝乙炔的氣瓶。由于乙炔

7、氣體極不穩(wěn)定，特別是在高壓下，很容易聚合或分解，液化后的乙炔，稍有振動(dòng)，即會(huì)引起爆炸。必須把乙炔溶解在溶劑(常用丙酮)中，瓶內(nèi)充滿多孔物質(zhì)(如硅酸鈣多孔物質(zhì)等)作為吸收劑。為了增加乙炔的充裝量，乙炔氣是以加壓方式充裝的。溶解乙炔氣瓶其他氣瓶指盛裝介質(zhì)特性、制造工藝、結(jié)構(gòu)形式，使用要求等不同于上述三類氣瓶。主要類型有混合氣體的無縫、焊接氣瓶，低溫絕熱氣瓶，纖維纏繞氣瓶和非重復(fù)充裝氣瓶。第一講到該頁,2007,11,7191、介質(zhì)的危險(xiǎn)程度介質(zhì)在壓力容器發(fā)生事故時(shí)的危害程度介質(zhì)的物理、化學(xué)特性介質(zhì)是否易燃、易爆或有毒易燃介質(zhì)指與空氣混合的爆炸下限不高于10%，或爆炸上限和下限之差值不低于20%的氣

8、體。如：乙烷、乙烯、氯甲烷、環(huán)氧乙烷、氫、甲烷、丙烯、丙烷、一甲胺等2007,11,10開始20介質(zhì)的毒性程度按其最高容許濃度的大小分為四級。參照GB5044職業(yè)性接觸毒物危害程度分級極度危害級級級：最高容許質(zhì)量濃度小于：最高容許質(zhì)量濃度小于0.10.1mg/m3高度危害級級級: :最高容許質(zhì)量濃度最高容許質(zhì)量濃度0.1-1.0mg/m3中度危害級級級: :最高容許質(zhì)量濃度最高容許質(zhì)量濃度1.0-10mg/m3如：二氧化硫、氨、一氧化碳、氯乙烯、甲醇等如：二氧化硫、氨、一氧化碳、氯乙烯、甲醇等輕度危害級級級: :最高容許質(zhì)量濃度大于或等于最高容許質(zhì)量濃度大于或等于10mg/m3如：氫氧化鈉、四

9、氟乙烯、丙酮如：氫氧化鈉、四氟乙烯、丙酮氟、氟酸、氫氰酸、光氣、氟化氫、氯等212、壓力容器類別 為有利于安全技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，為有利于安全技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程中根據(jù)中根據(jù)容器的壓力與容積乘積的大小、介質(zhì)的容器的壓力與容積乘積的大小、介質(zhì)的危害程度以及容器在化工生產(chǎn)中的重要危害程度以及容器在化工生產(chǎn)中的重要作用，將該規(guī)程適用范圍的容器分為三作用，將該規(guī)程適用范圍的容器分為三類：類： 1 1）第三類壓力容器第三類壓力容器（代號為（代號為） 2 2）第二類壓力容器第二類壓力容器（代號為（代號為 ） 3 3）第一類壓力容器第一類壓力容器（代號為（代號

10、為 ）22三、代號標(biāo)記法 壓力容器注冊編號的前三個(gè)代號分別是前面分類方法的代號。如： M S容器類別壓力等級容器用途-第一類壓力容器第一類壓力容器-第二類壓力容器第二類壓力容器-第三類壓力容器第三類壓力容器L-低壓容器M-中壓容器H-高壓容器U-超高壓容器R-反應(yīng)壓力容器。E-換熱壓力容器。S-分離壓力容器。C-儲存容器；B-球形儲罐；LA-液化氣體汽車罐車；LT-液化氣體鐵路罐車23第三節(jié) 安全的重要性 一、事故率 事故率：是所要調(diào)查統(tǒng)計(jì)的某一類設(shè)備在一定時(shí)間內(nèi)所發(fā)生事故次數(shù)與設(shè)備運(yùn)行臺數(shù)（按設(shè)備的臺數(shù)與運(yùn)行年數(shù)乘積進(jìn)行累積）的比值，表示為“次/臺年”。如：某地區(qū)每年運(yùn)行的容器 有105臺，

11、在5年內(nèi)共發(fā)生事故5次，則該地區(qū)容器的事故率即為：5/（5X105)=1X10-2次/臺年。 從壓力容器發(fā)生事故的危害性出發(fā)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其事故率又分為一般事故率、重大事故率、爆炸 事故率等。24 工業(yè)發(fā)達(dá)國家壓力容器總的事故率為10-3-10-4數(shù)量級，爆炸事故率為10-5。 我國（1983-1993年），壓力容器爆炸事故率平均為10.3X10-5次/臺年，氣瓶爆炸事故率平均為.0757X10-5次/臺年，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比差距不大，而且 有逐年下降的趨勢。251.技術(shù)條件2.使用管理（1）使用條件比較苛刻（2）容易超負(fù)荷（3）局部應(yīng)力比較復(fù)雜（4）常隱藏有嚴(yán)重缺陷（1）使用不合法：購買無制造資

12、質(zhì)工廠生產(chǎn)的設(shè)備、不注冊；（2）容器雖合法而管理操作不符合要求：操作人員不經(jīng)考核培訓(xùn)，無證上崗；技術(shù)管理人員不懂專業(yè)知識和法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)； （3）壓力容器管理處于“四無”狀態(tài)：無安全操作規(guī)程，無建立壓力容器技術(shù)檔案，無持證上崗操作人員和相關(guān)管理人員，無定期檢驗(yàn)管理；（4）擅自改變使用條件，擅自修理改造（5）地方政府的安全監(jiān)察管理部門和相關(guān) 行政執(zhí)法部門管理不到位26 當(dāng)容器爆炸時(shí)，介質(zhì)即卸壓膨脹，瞬時(shí)釋放出很大的能量。這些能量產(chǎn)生空氣沖擊波，使周圍的廠房、設(shè)備遭到嚴(yán)重的破壞。 例如，某廠裝在室外的一臺空氣壓縮機(jī)儲氣罐，由于焊接質(zhì)量不良，再加上使用中超壓，結(jié)果在約1MPa下發(fā)生爆炸。爆炸產(chǎn)生的沖擊波

13、將附近廠房的磚墻摧毀，整座廠房80以上玻璃被震碎。沖擊波不但破壞建筑物及設(shè)備，還會(huì)直接傷人。輕的可以震裂耳膜，重的往往傷及內(nèi)臟。如有的人因肝被震傷而造成昏迷，甚至還會(huì)造成粉碎性骨折而死亡。 如果容器是脆性破裂，或者是由于化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生爆炸，還會(huì)產(chǎn)生爆破碎片，特別是化學(xué)反應(yīng)爆炸，常使容器發(fā)生粉碎性破裂。大量的碎片飛出，擊傷周圍的人員或設(shè)備。如某廠的高壓容器發(fā)生爆炸，容器殼體全部碎成鐵塊飛出，一般距離為400500m，最遠(yuǎn)的達(dá)1500m。致使周圍的人被碎片擊傷或致死，甚至禍及廠外行人，造成重大人身傷亡事故。事例 沖擊波陣面上的超壓P(MPa): P=0.02-0.03,對人體造成輕微損傷； P=0

14、.03-0.05，聽覺器官損傷或骨折； P=0.05-0.1，內(nèi)臟嚴(yán)重?fù)p傷或死亡； P0.1,大部分人員死亡。27 容器爆破以后，容器內(nèi)介質(zhì)外泄，還會(huì)引起一系列的連鎖反應(yīng)，使事故的危害進(jìn)一步擴(kuò)大。事例 如果介質(zhì)是有毒的氣體或液化氣體，它在周圍迅速擴(kuò)散后會(huì)造成大面積的毒害區(qū)。 例如某廠一個(gè)容積為415L的液氯瓶發(fā)生爆炸，碎片將周圍的10個(gè)液氯瓶擊穿，并引起其中4個(gè)裝滿液氯的氣瓶接連爆炸，約有10200kg的液氯外泄擴(kuò)散，中毒的范圍波及7035KM2，因中毒而死亡的數(shù)十人，輕傷需住院治療的達(dá)數(shù)百人。事例 若容器內(nèi)介質(zhì)若為可燃?xì)怏w或液化氣體，在容器爆破后可燃介質(zhì)流出與空氣混合，產(chǎn)生二次爆炸，并釀成火

15、災(zāi)。如某地一臺盛裝液化丙烷的汽車槽車，由于充裝過量，又在烈日下曝曬，使容器內(nèi)壓力急劇升高，槽車在途中爆炸，車體飛離原地140m，厚度為16mm的殼體碎片飛出300m，大量的丙烷泄出后在空間爆炸燃燒，在半徑為200m的地區(qū)內(nèi)形成一片火海，火柱升起30m。爆炸產(chǎn)生的沖擊波摧毀公路旁的14座建筑物和正在路上行駛的100多輛汽車，死亡150多人，燒傷120多人。1984年11月19日，墨西哥市培麥克斯公司所屬的液化石油氣供應(yīng)中心，6臺球形貯罐和48臺臥式貯罐全部爆炸，大火持續(xù)36 小時(shí)，附近的民宅約1500棟被毀，造成500多人死亡，一千余人下落不明，三萬余人流離失所。由于現(xiàn)場工作人員全部遇難死亡，事

16、故原因一直沒有查明。28事例 2005年11月13日，吉化雙苯車間發(fā)生爆炸，造成8人死亡，1人重傷，50多人輕傷。事故原因是違章操作造成的。雙苯廠的硝基苯的經(jīng)流裝置塔底發(fā)生堵塞，停車處理。在處理過程中，操作人員對于進(jìn)料加熱器的閥門改錯(cuò)了，違章操作，最終造成爆炸。泄露的苯在80.6度高溫便會(huì)徹底燃燒，而且泄露后為防止苯造成污染，有意思地將苯在空氣中燃燒。正因?yàn)槿绱?，吉化始終認(rèn)為沒有對松花江造成污染。但是在滅火時(shí)，消防人員用水沖洗現(xiàn)場時(shí)，制造苯原料的硝基苯很容易伴隨其他有機(jī)物一起被沖刷出來，然后它們被當(dāng)成污水排放，最終流入了松花江，造成松花江大面積污染。29101廠發(fā)生爆炸30101廠再次發(fā)生爆炸

17、時(shí)冒出黃煙 31 除因容器本體直接爆炸而造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，其間接事故所造成的危害也不容忽視。容器 因腐蝕穿孔泄露密封元件泄露 高溫高壓氣、液介質(zhì)噴射 而出時(shí)即可直接造成人員傷亡。若泄露介質(zhì)為有毒介質(zhì)或劇毒及至，則會(huì)造成人員中毒和污染事故，特別是一些無色 無味如一氧化碳等的有毒氣體。 往往不引起重視。若容器所泄露的介質(zhì)為易燃易爆的氣、液介質(zhì)，則會(huì)造成間接爆炸和火災(zāi)。32 為了防止壓力容器發(fā)生事故，保證其安全運(yùn)行，保障人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全，必須加強(qiáng)對這種特種設(shè)備的安全管理。國家為此也制訂了相應(yīng)的法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，從法律上界定了壓力容器相關(guān)企業(yè)應(yīng)就壓力容器安全對社會(huì)所承擔(dān)的法定義務(wù)和所必須

18、承擔(dān)的責(zé)任。 第一層次：法律第一層次：法律 全國人大通過的法律（國家主席令頒布）全國人大通過的法律（國家主席令頒布） 擬定法律：中華人民共和國特種設(shè)備安全（監(jiān)察）法。 相關(guān)法律：中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法，中華人民共和國產(chǎn)品質(zhì)量法，中華人民共和國刑法，中華人民共和國安全生產(chǎn)法，中華人民共和國商品檢驗(yàn)法，中華人民共和國勞動(dòng)法。33國務(wù)院批準(zhǔn)的條例（國務(wù)院總理令頒布）國務(wù)院批準(zhǔn)的條例（國務(wù)院總理令頒布） 擬定特種設(shè)備安全監(jiān)察法實(shí)施條例即現(xiàn)行特種設(shè)備安全監(jiān)察條例，國務(wù)院關(guān)于特大安全事故行政責(zé)任追究的規(guī)定，國務(wù)院關(guān)于特別重大事故調(diào)查程序暫行規(guī)定，企業(yè)職工傷亡事故報(bào)告和處理規(guī)定等。省、自治區(qū)、直轄市等地方人

19、大通過的條例省、自治區(qū)、直轄市等地方人大通過的條例 如江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)察條例，淄博市承壓設(shè)備安全監(jiān)察條例，深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)鍋爐壓力容器壓力管道質(zhì)量監(jiān)督與安全監(jiān)察條例等特種設(shè)備或承壓設(shè)備安全監(jiān)察條例。34質(zhì)監(jiān)總局頒布的部門規(guī)章（總局長令頒布）質(zhì)監(jiān)總局頒布的部門規(guī)章（總局長令頒布）（國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局）（國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局） 如鍋爐壓力容器壓力管道特種設(shè)備事故處理規(guī)定，鍋爐壓力容器壓力管道特種設(shè)備安全檢查行政處罰規(guī)定，特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范制定程序?qū)t，鍋爐壓力容器使用登記管理辦法，鍋爐壓力容器制造監(jiān)督管理辦法等20項(xiàng)左右。地方政府頒布的規(guī)章（政府行政首長令頒布）地方政府頒布的規(guī)章（政府

20、行政首長令頒布） 如湖北省鍋爐壓力容器壓力管道特種設(shè)備安全監(jiān)察辦法等特種設(shè)備或承壓設(shè)備安全監(jiān)察政府規(guī)章。3536第五層次：引用標(biāo)準(zhǔn) 安全技術(shù)規(guī)范引用的標(biāo)準(zhǔn)（國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)、全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)等標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)制定的標(biāo)準(zhǔn)） 如GB150-1998鋼制壓力容器，GB151-1999鋼制管殼式換熱器，GB 15762001 工業(yè)鍋爐水質(zhì)，JB4732 鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等。37 下列情況之一的，為第三類壓力容器： 高壓容器； 中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）； 中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于10MPam3）； 中壓反應(yīng)容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于0.5MPam3）： 低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于0.2MPam3）； 高壓、中壓管殼式余熱鍋爐； 中壓搪玻璃壓力容器； 使用強(qiáng)度級別較高（指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于540MPa）的材料制造的壓力容器； 移動(dòng)式壓力容器，包括鐵路罐車（介質(zhì)