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压力容器设计实施过程中的几个问题

放大字体 缩小字体 发布日期:2010-11-12 来源:互联网 作者:不详 浏览次数:7012

【本文摘要】讨论了GB 150—1998《钢制压力容器》和《压力容器安全技术监察规程》实施过程中的几个问题(腐蚀介质、设计使用寿命和压力试验),并阐述了作者自己的见解。
关键词:压力容器;液化气槽车标准;液化气储罐腐蚀介质;设计使用寿命;液化气体罐式集装箱压力试验
    GB 150—1998《钢制压力容器》实施以来,广大设计人员在标准使用过程中遇到了一些困难,提出了不少问题,尤其对标准中自的一些定性不定量的条文,由于对标准的理解不同,出现了一些问题:本文着重讨论了GB 150—1998《钢制压力容器》和《压力容器安全技术监察规程》在实施过程中几个典型的问题,提出了自己的见解,希望对大家有所帮助。

1 压力试验
    压力试验(此指耐压试验)是压力容器设计的重点之一,是否可以免除以及免除后应采取哪些措施也是设计者需要重点考虑的问题。设计者不能也不应该轻易提出免除压力试验的要求,更不应该在设计阶段忽略并免除压力试验所应该采取的措施。新版《压力容器安全技术监察规程》第30条规定:“对不能进行耐压试验和气密性试验的液化气体运输半挂车,应注明计算厚度和制造及使用的特殊要求,并应与使用单位协商提出推荐的使用年限和保证安全的措施”。同时GB 150—1998《钢制压力力容器》的第3.9条规定:“对不能按3.8条的规定作压力试验的容器,设计单位应提出确保容器安全运行的措施,并在图样上注明。”许多设计者对此行不同理解。事实上,压力试验的免除仅针对那些不可能进行压力试验的现场组焊的大型压力容器等。也就是说,压力试 验之所以免除,是因为这些容器不具备做压力试验的条件,或者根本就不允许做压力试验。总之,免做压力试验并不是意味着能做而不做,因此不能作为在制造厂内生产的压力容器不进行压力试验的依据。
    免做压力试验减少了压力容器制造过程中的一个重要检验环节,当然需要采取必要的补救措施以保证压力容器的质量和使用安全。如:①材料的要求;②提高结构设计、制作工艺的要求;③提高无损 检测的比例和级别;④提高容器的超压泄放的能力。


2 空气是腐蚀介质还是轻微腐蚀介质
    在压力容器设计过程中,当介质为空气时,有人将空气看成轻微腐蚀介质,也有人将其视为腐蚀介质,各有理由,各有根据,谁是谁非,很难断定。但介质腐蚀性的确定对压力容器设计起着重要的作用,它关系到容器材质、壁厚、结构等的确定。
    腐蚀就是“由于材料和它所处的环境发生反应而使材料的性质发生恶化的现象”,从物理化学观点看,绝大多数金属都具有对周围环境介质发生作用而转入氧化(离子)状态的倾向,因此,金属发生腐蚀是一种自然趋势,且随处可见。空气对金属的腐蚀在很大程度上取决于大气的成分、温度、湿度。
    (1)纯净空气对碳钢的腐蚀是很小的,且随湿度的增加而只有轻微增加。
    (2)在污染空气中, 当相对湿度不高于70% 时,即使长期作用,对碳钢的腐蚀也是较小的;但在空气中有二氧化硫存在时,当相对湿度高于70%的情况下,空气对碳钢的腐蚀率将大大增加。
    (3)被硫酸铵和煤烟固体粒子污染的空气会使金属腐蚀加速。
    可见,在污染的空气中,当相对湿度低于临界湿度时,金属表面没有形成水膜,受到的是由于化学作用引起的腐蚀,其腐蚀速率很小:当相对湿度高于临界湿度时,由于在金属表面形成水膜,此时便发生严重的电化学腐蚀,所以其腐蚀速率便大大增加。
    据上所述,在压力容器设计过程中,将空气笼统地定为轻微腐蚀介质或腐蚀介质均是不严谨、不准确的,应根据不同的设计条件而分别确定:一般说来,当介质为干燥空气(相对湿度不高于70%)时,可视空气为轻微腐蚀介质,否则应将其定为腐蚀介质。


3 压力容器的设计使用寿命
    《压力容器安全技术监察规程》第32条规定:“为防止压力容器超寿命运行引发安全问题,设计单位一般应在设计图样上注明压力容器设计使用寿命”。同样,GB 150—1998《钢制压力容器》第 3.3.5.2条规定:“应根据预期的容器寿命和介质对材料的腐蚀速率,确定腐蚀余量”可以看出,两者都要求设计单位对压力容器的设计使用寿命有一个明确的预期和表示,二者就目前大多数设计者来说,都不愿意在图样上注明压力容器的设计使用寿命,因为压力容器设计使用寿命的确定是一个较为复杂的问题,它涉及到材料的选用、腐蚀量的确 定、容器结构设计、使用环境等多种因素:而准确地预计设计使用寿命,一方面反映了设计者的设计经验和水平,另一方面亦是对容器使用单位的安全负责。当然,设计使用寿命是设计者根据容器的设计参数和使用条件给予的一个预期的数据,它并不是容器的真正使用寿命,其作用是提醒使用者,当使用时间超过设计使用寿命时,应缩短检验周期,加强必要的防范措施。
    一般地说,确定液化气槽车设计使用寿命,主要应考虑以下几点:①材料的选择;②腐蚀余量的确定;③容器结构设计的合理性及防腐性;④制造工艺的科学性;⑤非正常因素(如超工况运行等),⑥对于低温绝热压力容器,另应考虑绝热寿命。
    按国际压力容器设计的惯例,应在图纸上标明压力容器的设计使用寿命,这样做才能真正体现对用户和对设备安全高度负责的精神,也能大大地降低压力容器的爆炸事故(违规操作、长期超过设计使用寿命运行是引发压力容器爆炸的主要因素)。除了一些特殊或重要的设备,一般我们可将设计使用寿命定为10~15年(例如,《压力容器安全技术监察规程》表3-3中腐蚀余量的确定,亦是按10~15年设计使用寿命而定的)。

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