壓力容器安全的影響因素與措施分析

吳凱平

【摘要】壓力容器在使用過程中，因為各種因素影響，往往會發生一些安全事故，不僅造成容器自身損壞，還會引起財產損失和人員傷亡的惡性事件，因此，加強壓力容器的安全管理非常重要。本文分析了壓力容器容易產生安全隱患的因素，并在此基礎上闡述了安全措施，希望與大家共同探討。

【關鍵詞】壓力容器 安全 影響因素 措施

隨著我國經濟社會的快速發展，壓力容器的應用范圍越來越廣，無論是在工業生產，還是農業生產，或者更重要的國防科技，壓力容器都發揮著越來越重要的作用。但是，由于使用環境的不同，壓力容器的規格、參數、構造均不同，這就造成了壓力容器的結構多樣性和種類繁雜性，同時由于壓力容器的使用環境惡劣，常常引發一些安全事故，因此，必須加強壓力容器的安全可靠性的研究。

一、壓力容器安全可靠性的影響因素

壓力容器安全可靠性的影響因素是多方面的，但都不容忽視。下面從設計和使用材料量方面加以分析。

（一）設計方面的影響

壓力容器的設計是影響安全的最重要方面，而設計參數的確定是壓力容器設計工作的前提和基礎， 也是決定壓力容器安全運行的關鍵因素。因此， 設計者要特別予以重視。壓力容器設計參數所涉及到的內容較多， 但最關鍵的參數為設計壓力、設計溫度、介質特性（ 包括易燃、易爆、毒性和腐蝕性 能等等）。這些參數選擇的合適與否， 直接影響壓力容器的使用可靠性和設計的經濟性。一是設計壓力。對于壓力容器來說， 一般根據最高工作壓力來確定， 另外還應根據系統特性， 如有無安全閥，有無泄放裝置， 是否在泵出入口， 設備特性是否屬真空、外壓操作等應綜合考慮， 可根據化工行業設計標準，如HG20580-1998規定確定設計壓力。二是設計溫度。影響壓力容器安全可靠性設計的另一個重要參數-- 設計溫度， 它是指容器在正常工作情況下，設定的元件的金屬溫度。它與操作時介質溫度及環境溫度有關，它的選擇正確與否將直接給容器選材帶來至關重要的影響。當容器處于低溫時， 若沒有考慮它的低溫影響， 將會導致選取材料低溫韌性不足而引起的脆性破壞。當容器處于高溫狀態，若設計溫度選取不合理， 也會導致選材不當而引起的安全性不足或者浪費等現象。我國壓力容器的有關設計標準規定了對有不同溫度工況下的容器， 應按最苛刻的工況設計， 并在圖樣或相應技術文件中注明各工況的溫度值。三是介質特性。介質特性是壓力容器設計中與安全有直接關系的又一個重要因素， 因此我國保證容器安全的法規性文件《容規》給予了特別的重視， 大量條文作了詳細的硬性規定。為確保《容規》正確執行，國家對有毒介質分類、化學介質毒性危害和爆炸危險程度分類都制定了專門規范， 只要正確執行是可以保證安全的。

（二）主體材料的選用對壓力容器安全性的影響

壓力容器主體材料對于壓力容器的安全使用是至關重要的， 在進行壓力容器設計時， 除了應嚴格按照GB150及壓力容器安全技術監察規程等進行選材外， 還應特別注意介質特性對主體材料的影響. 主體材料的選用應考慮設計壓力、溫度、工作介質及壽命選擇等因素. 如硫濃度環境則不宜選用16MnR、15MnVR等低合金鋼，而宜選用20R、20等碳素鋼， 除了介質的腐蝕性、使用壽命與選材有直接關系外， 介質的易燃易爆程度及毒性級別也是選材的依據，極度危害介質容器Q2352B不允許用于盛裝極高度危害介質，Q2352A不允許盛裝易燃或中、高、極度危害介質， 不得用于盛裝液化石油氣. 即壓力容器主體材料的選用不僅應考慮容器的工作壓力、溫度及規范的允許范圍， 而且還應考慮介質特性對材料腐蝕及其它化學（易燃爆、毒性）性能的影響，從而做出選擇. 為了降低制造成本，可根據有關新型材料的物理化學性質選定新型代用。

（三）壓力容器補強材料選擇分析

選擇強度等級較低的材料，所需的補強面積要增加，接管有效補強面積減少，不僅對補強效應不利，而且對焊接同樣有負面影響。厚壁接管可選用無縫鋼管，也可用鍛件加工制造，當設計壓力較小，同時滿足補強要求所需的壁厚不太大時， 通常選用無縫鋼管；當設計壓力較高，同時滿足補強要求所需的壁厚較大時，選用鍛件來加工制造，補強圈的材料一般應與筒體的材料相同，這是最經濟合理的選擇。

二、壓力容器安全控制的措施探討

一是不允許超壓。使用壓力不能超過容器的設計壓力，否則會使容器超壓爆炸。所有壓力容器上都安裝有安全卸壓裝置或超壓報警裝置，以防超壓爆炸事故的發生。二是嚴格限制溫度。在使用過程中溫度的變化與選擇必須要在原設計的溫度范圍內，這是因為溫度過高會引起材料的蠕變和晶粒變大而降低強度，溫度過低可能會使鋼材產生冷脆而斷裂，溫度的劇烈波動會使材料遭受嚴重的冷熱沖擊而受到破壞。三是加強純度控制。原料純度不夠，其中雜質使壓力容器中的反應速度加快，導致溫度與壓力迅速升高也是安全事故產生的主要原因之一，因此，一定要使用純度較高的原料，在投放以前做好雜質檢測。四是強化失誤控制。縱觀已經發生的壓力容器安全事故，其中有很大一部分都是因為相關操作人員對設備操作不當而造成的，因此，企業需要對設備相關操作人員進行崗前培訓，必須持證上崗，并嚴格遵守設備操作規范與操作流程，以降低因操作失誤而發生安全事故的幾率。五是加強對壓力容器的檢驗。企業在使用壓力容器以前，需要對壓力容器進行嚴格檢驗，并定期對設備進行檢查。在對壓力容器投入使用之前，需要對其安裝爆破片或安全閥，針對毒性較大或易燃的介質，要安裝導管，并與爆破片或安全閥相連接，將危險介質引出并妥善處理。

三、結束語

總之，壓力容器的安全可靠性問題必須引起足夠的重視。對此我們就要不斷地進行行業間的交流研討，不斷地熟悉更像標準和規范，不斷地進行技術完善，才能使我們的業務水平得到不斷的提高，使壓力容器的的應用更加安全高效，為推動工業化的發展進步作出貢獻。

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