Съдовете под налягане имат широк спектър на приложение, голям брой и сложни условия на работа, а степента на увреждане, причинено от аварии, варира.Степента на опасност е свързана с много фактори, като проектно налягане, проектна температура, средна опасност, механични свойства на материалите, случаи на употреба и методи на монтаж.Колкото по-висока е опасността, толкова по-високи са изискванията за материалите на съдовете под налягане, проектирането, производството, проверката, употребата и управлението.Следователно е необходима разумна класификация на съдовете под налягане.
1. Медийна опасност
Опасността от средата се отнася до токсичността, запалимостта, корозивността, окисляването и т.н. на средата, сред които токсичността и запалимостта са основните фактори, които влияят върху класификацията на съдовете под налягане.
(1) Токсичност
Токсичността се отнася до способността на химическа отрова да причини увреждане на тялото и се използва за изразяване на връзката между дозата на отровата и токсичния отговор.Размерът на токсичността обикновено се изразява чрез дозата, необходима на дадено химично вещество, за да предизвика определена токсична реакция при опитни животни.Газообразна отрова, изразена като концентрация на веществото във въздуха.Колкото по-ниска е концентрацията на необходимата доза, толкова по-голяма е токсичността.
При проектирането на съдове под налягане, според максимално допустимата концентрация на химически среди, Китай класифицира химическите среди като изключително опасни (Ⅰ
Има четири нива: висока опасност (нивоⅡ), умерена опасност (нивоⅢ) и лека опасност (нивоⅣ).Така наречената максимално допустима концентрация се отнася до най-високата концентрация, която се счита за невредна за човешкия организъм от медицинско ниво, изразена в милиграми токсични вещества на кубичен метър въздух, а мерната единица е mg/m3.Общите критерии за класификация са:
Изключително опасни (клас I) максимално допустима масова концентрация <0,1mg/m3;
Силно опасни (клас II) максимално допустима масова концентрация 0,1~<1,0mg/m3;
Умерена опасност (степен III) максимално допустима масова концентрация 1.0~<10mg/m3;
Лека опасност (клас IV) Максимално допустимата масова концентрация е≥10 mg/m3.
Колкото по-висока е токсичността на средата, толкова по-сериозна е вредата, причинена от експлозия или изтичане на съд под налягане, и толкова по-високи са изискванията за избор на материал, производство, проверка и управление.Например стоманени плочи Q235-B не трябва да се използват за производство на съдове под налягане с изключително или силно опасни среди;когато се произвеждат контейнери, съдържащи изключително или силно опасни среди, плочите от въглеродна стомана и нисколегирана стомана се подлагат на ултразвуково изпитване една по една и трябва да се извърши цялостна топлинна обработка след заваряване и заварените съединения от класове А и В на контейнерът също трябва да бъде подложен на 100% лъчево или ултразвуково изпитване, а тестът за херметичност трябва да се извърши след квалифициране на хидравличния тест.
Изискванията за производство на контейнери с умерена или лека токсичност са много по-ниски.Степента на токсичност има голямо влияние върху избора на фланци, което се отразява главно в номиналното ниво на налягане на фланеца.Ако вътрешната среда е умерено токсична, номиналното налягане на избрания тръбен фланец не трябва да бъде по-малко от 1,0 MPa;вътрешната среда е висока или екстремна опасност от токсичност, номиналното налягане на избрания тръбен фланец не трябва да бъде по-малко от 1,6MPa и фланецът за челно заваряване с шийка също трябва да се използва колкото е възможно повече.
(2) Запалимост
Сместа от горим газ или пара и въздух не е горима или експлозивна в каквото и да е съотношение, но има стриктно количествено съотношение и се променя поради промени в условията.Изследването показва, че когато съдържанието на горим газ в сместа отговаря на условията за пълно изгаряне, реакцията на горене е най-бурна.Ако съдържанието му намалее или се увеличи, скоростта на горене на пламъка ще намалее и когато концентрацията е по-ниска или по-висока от определена гранична стойност, той вече няма да гори и да експлодира.Диапазонът на концентрация, при който смес от горим газ или пара и въздух ще експлодира незабавно при среща с източник на огън или определена енергия на детонация, се нарича граница на концентрация на експлозия, най-ниската концентрация в момента на експлозията се нарича долна граница на експлозия и най-високата концентрация се нарича горна граница на експлозия.
Границата на експлозия обикновено се изразява чрез обемната част на запалим газ или пара в сместа.Средата с долна граница на експлозия под 10% или разликата между горната граница на експлозия и долната граница е по-голяма или равна на 20%, обикновено се нарича запалима среда, като метан, етан, етилен, водород, пропан, бутан и др. Запалимите среди включват запалими газове, течности и твърди вещества.Запалимата среда, съдържаща се в съда под налягане, се отнася главно до запалим газ и втечнен газ.
Запалимите среди поставят по-високи изисквания към избора, проектирането, производството и управлението на съдове под налягане.Всички заварки (включително ъглови шевове) на запалими съдове със средно налягане трябва да имат структура на пълно проникване и т.н.
2. Класификация на съдовете под налягане
Различните страни по света имат различни методи за класификация на съдове под налягане.Този раздел се фокусира върху методите за класифициране в китайските „Правила за технически надзор на безопасността на стационарни съдове под налягане“.
(1) Класификация по ниво на налягане
Според вида на налягането съдовете под налягане могат да бъдат разделени на вътрешни съдове под налягане и външни съдове под налягане.Вътрешният съд под налягане може да бъде разделен на четири нива на налягане според проектното налягане (p), които са разделени, както следва:
Контейнер с ниско налягане (код L) 0,1MPa≤p<1.6MPa;
Контейнер със средно налягане (код M) 1.6MPa≤p<10.0MPa;
Контейнер за високо налягане (код H) 10MPa≤p<100MPa;
Контейнер със свръхвисоко налягане (код U) p≥100MPa.
Във външния контейнер под налягане, когато вътрешното налягане на контейнера е по-малко от абсолютното атмосферно налягане (около 0,1MPa), той също се нарича вакуумен контейнер.
(2) Класификация според ролята на контейнерите в производството
Според функцията на съда под налягане в производствения процес, той може да бъде разделен на четири типа: реакционен съд под налягане, съд под налягане за топлообмен, съд под налягане за разделяне и съд под налягане за съхранение.Конкретното разделение е следното.
①Реакционен съд под налягане (код R) се използва главно за завършване на физическата и химическа реакция на средата, като реактор, реакционен котел, полимеризационен котел, автоклав, кула за синтез, автоклав, газов генератор и др.
②Топлообменен съд под налягане (код E) се използва главно за завършване на среден топлообменен съд под налягане.Като кожухотръбни котли за отпадна топлина, топлообменници, охладители, кондензатори, изпарители, нагреватели и др.
③Съдът под налягане за разделяне (код S) се използва главно за завършване на буфера за балансиране на налягането на пречистване и разделяне на среден флуид и газ.Като сепаратори, филтри, маслени колектори, буфери, сушилни кули и др.
④Съд за съхранение под налягане (код C, в който сферичен резервоар код B) се използва главно за съхранение и задържане на газ, течност, течност
Съдове под налягане за газ и други среди.Като резервоари за съхранение на течен амоняк, резервоари за съхранение на втечнен нефтен газ и др.
В съд под налягане, ако има два или повече принципа на процеса едновременно, разновидностите трябва да бъдат разделени според основната роля в процеса.
(3) Класификация по метод на монтаж
Според метода на монтаж, той може да бъде разделен на фиксирани съдове под налягане и мобилни съдове под налягане.
①Фиксиран съд под налягане се отнася до съд под налягане с фиксирана инсталация и място за използване и относително фиксирани условия на процеса и оператори.Като хоризонтални резервоари за съхранение, сферични резервоари, кули, реактори и др. в производствения цех.
②Мобилен съд под налягане се отнася до транспортно оборудване, съставено от резервоари или газови бутилки с голям обем и подвижни съоръжения или рамки, които са постоянно свързани, включително железопътни вагони-цистерни, автомобилни вагони-цистерни, ремаркета с дълги тръби, контейнери-цистерни и контейнери с тръбен пакет.Мобилните съдове под налягане трябва да вземат предвид инерционната сила и плискането на течността по време на транспортиране, така че те имат специални изисквания по отношение на структурата, употребата и безопасността.
Съд под налягане, който има функцията на среда за товарене и разтоварване, използва се само в устройството или полето и не участва в железопътен, автомобилен или воден транспорт, не е мобилен съд под налягане.
(4) Класификация по управление на технологиите за безопасност
Няколко метода за класифициране, споменати по-горе, отчитат само определен проектен параметър или условия на употреба на съда под налягане и не могат изчерпателно да отразят общото ниво на опасност, пред която е изправен съдът под налягане.Например, съд под налягане, който съхранява запалими или умерено токсични или по-опасни среди, е много по-опасен от съд под налягане със същия геометричен размер, който съхранява леко токсични или незапалими среди.
Опасността от съда под налягане също е свързана с произведението на неговото проектно налягане p и пълния обем V. Колкото по-голяма е стойността на pV, толкова по-голяма е енергията на експлозията и толкова по-голяма е опасността при спукване на съда.Проектирането, производството, инспекцията, използването и управлението на плавателния съд изисква по-високи изисквания.
Поради тази причина, като се вземат предвид фактори като проектно налягане, обем, средна опасност, ролята на съда в производството, здравина на материала, структура на съда и други фактори, „Правилата за технически надзор за безопасност на съдове под налягане“ разделят съдовете под налягане в приложимия обхват на три категории.Тоест, първият тип съд под налягане, вторият тип съд под налягане и третият тип съд под налягане.
В процеса на използване се установява, че фокусът на този метод на класификация не е изпъкнал.За многофункционалните съдове под налягане е трудно да се определи коя функция играе основна роля в производството, което лесно води до противоречиви мнения при класифицирането.В същото време с напредъка на науката за материалите и технологията на производство здравината на материала, структурата на контейнера и т.н. вече не са основните фактори, влияещи върху нивото на риск на контейнерите.
С оглед на горните проблеми, за да направи класификацията проста и уникална, китайските „Наредби за надзор на технологиите за безопасност на стационарни съдове под налягане“ класифицират съдовете под налягане според три фактора, като средно, проектно налягане и обем, и класифицират съдовете под налягане в рамките на приложим обхват в категория I. За съдове под налягане, съдове под налягане от клас II и съдове под налягане от клас III сега се въвеждат методите за класифициране.
①Групиране на средата Средата на съда под налягане е газ, втечнен газ и течност, чиято максимална работна температура е по-висока или равна на стандартната му точка на кипене и се разделя на две групи според степента на токсичност и риск от експлозия.
ⅰ.Първата група среди: химически среди, експлозивни среди и втечнени газове, чиято степен на опасност от токсичност е изключително опасна и силно опасна.
ii.Вторият набор от медии: медии, различни от първия набор от медии.
Степента на опасност от токсичност и степента на опасност от експлозия на средата се определят съгласно двата стандарта GBZ230 „Класификация на степента на опасност от професионална експозиция на отрови“ и HG20660 „Класификация на степента на опасност от токсичност и опасност от експлозия на химическа среда в съдове под налягане ”.Когато двете са несъвместими, надделява този с най-висока степен на опасност (опасен).
②Класификация на съдове под налягане Класификацията на съдове под налягане трябва първо да избере съответната класификационна диаграма според характеристиките на средата и след това
Измерете налягането p (единица MPa) и обема V (единица m3), маркирайте координатните точки и определете категорията на контейнера.
азЗа първата група среди, класификацията на съдовете под налягане е показана на фигура 1-2.
Когато координатната точка е разположена на класификационната линия на Фигура 1-2 или Фигура 1-3, тя се класифицира според по-високата категория;обемът е по-малък от 25L или вътрешния диаметър (за некръгли секции се отнася до ширината, височината или диагоналната линия, като например правоъгълникът е Съдове под налягане с малък обем с диагонална линия и елипса като главна ос) по-малко от 150 mm са класифицирани като съдове под налягане клас I;носителите, които не са посочени в двата стандарта GBZ230 и HG20660, трябва да бъдат разгледани изчерпателно според техните химични свойства, степен на опасност и съдържание. Средната група се определя от конструктивната единица на съда под налягане.
Поради разликите в икономическите политики, техническите политики, индустриалните бази и системите за управление на различните страни, методите за класифициране на съдовете под налягане също се различават един от друг.Когато се проектират съдове под налягане, като се използват международни стандарти или усъвършенствани чуждестранни стандарти, трябва да се приемат съответните методи за класификация.
Например, „Директивата за оборудване под налягане“ на ЕС 97/23/EC изчерпателно определя опасностите от оборудването под налягане според фактори като допустимо работно налягане, налягане на парите при максимално допустимата работна температура, средна опасност, геометричен обем или номинален размер и използване.Оборудването, носещо налягане, е разделено на четири категории: I, II, III и IV и са дадени съответните изисквания за материал, дизайн, производство и проверка.
Друг пример е японският JISB8270 „Съд под налягане (основен стандарт)“, обнародван през 1993 г., който разделя съдовете под налягане на три степени според проектното налягане и опасността на средата: третият тип съдове под налягане има най-ниската степен и обхватът на приложение е проектната температура да не е по-ниска от 0℃, проектното налягане е по-малко от 1MPa;проектното налягане на втория тип съд под налягане е по-малко от 30MPa;и проектното налягане на първия тип съд под налягане обикновено трябва да бъде по-малко от 100MPa.Въпреки това, ако има специални изисквания за материали, производство, проверка и т.н., съдовете под налягане с проектно налягане, по-високо от 100 MPa, също могат да бъдат класифицирани в първата категория съдове.
Време на публикуване: 19 септември 2022 г