Druckbehälter haben ein breites Einsatzspektrum, eine große Anzahl und komplexe Arbeitsbedingungen, und das Ausmaß der durch Unfälle verursachten Schäden ist unterschiedlich.Der Grad der Gefährdung hängt von vielen Faktoren ab, wie z. B. Auslegungsdruck, Auslegungstemperatur, mittlerer Gefährdung, mechanischen Eigenschaften von Materialien, Verwendungszwecken und Installationsmethoden.Je höher die Gefahr, desto höher sind die Anforderungen an Druckbehältermaterialien, Design, Herstellung, Inspektion, Verwendung und Management.Daher ist eine sinnvolle Klassifizierung von Druckbehältern erforderlich.
1. Mediengefährdung
Die Gefährlichkeit des Mediums bezieht sich auf die Toxizität, Entflammbarkeit, Korrosivität, Oxidation usw. des Mediums, wobei Toxizität und Entflammbarkeit die Hauptfaktoren sind, die die Klassifizierung von Druckbehältern beeinflussen.
(1) Toxizität
Unter Toxizität versteht man die Fähigkeit eines chemischen Giftes, den Körper zu schädigen, und wird verwendet, um die Beziehung zwischen der Dosis des Giftes und der toxischen Reaktion auszudrücken.Das Ausmaß der Toxizität wird im Allgemeinen als die Dosis ausgedrückt, die ein chemischer Stoff benötigt, um bei Versuchstieren eine bestimmte toxische Reaktion hervorzurufen.Gasförmiges Gift, ausgedrückt als Konzentration des Stoffes in der Luft.Je niedriger die Konzentration der erforderlichen Dosis ist, desto größer ist die Toxizität.
Bei der Konstruktion von Druckbehältern stuft China chemische Medien entsprechend der maximal zulässigen Konzentration chemischer Medien als äußerst gefährlich ein (Ⅰ
Es gibt vier Stufen: hohes Risiko (Stufe).Ⅱ), mäßige Gefahr (StufeⅢ) und leichte Gefahr (StufeⅣ).Die sogenannte maximal zulässige Konzentration bezieht sich auf die höchste Konzentration, die aus medizinischer Sicht als nicht schädlich für den menschlichen Körper gilt, ausgedrückt in Milligramm giftiger Substanzen pro Kubikmeter Luft, und die Einheit ist mg/m3.Die allgemeinen Klassifizierungskriterien sind:
Extrem gefährlich (Klasse I) maximal zulässige Massenkonzentration <0,1 mg/m3;
Hochgefährlich (Klasse II), maximal zulässige Massenkonzentration 0,1~<1,0 mg/m3;
Mäßige Gefahr (Grad III), maximal zulässige Massenkonzentration 1,0~<10 mg/m3;
Leichte Gefahr (Grad IV) Die maximal zulässige Massenkonzentration beträgt≥10 mg/m3.
Je höher die Toxizität des Mediums, desto gravierender ist der durch die Explosion oder Leckage des Druckbehälters verursachte Schaden und desto höher sind die Anforderungen an Materialauswahl, Herstellung, Inspektion und Management.Beispielsweise dürfen Q235-B-Stahlplatten nicht zur Herstellung von Druckbehältern mit extrem oder hochgefährlichen Medien verwendet werden;Bei der Herstellung von Behältern, die extrem oder hochgefährliche Medien enthalten, müssen Kohlenstoffstahl- und niedriglegierte Stahlplatten einzeln einer Ultraschallprüfung unterzogen werden, und die gesamte Wärmebehandlung nach dem Schweißen muss durchgeführt werden, und die Schweißverbindungen der Klassen A und B müssen ausgeführt werden Der Behälter sollte außerdem einer 100-prozentigen Strahlen- oder Ultraschallprüfung unterzogen werden, und die Luftdichtheitsprüfung muss durchgeführt werden, nachdem die hydraulische Prüfung qualifiziert ist.
Die Anforderungen an die Herstellung von Behältern mit mäßiger oder leichter Toxizität sind deutlich geringer.Der Grad der Toxizität hat großen Einfluss auf die Auswahl der Flansche, was sich vor allem im Nenndruckniveau des Flansches widerspiegelt.Wenn das Innenmedium mäßig giftig ist, sollte der Nenndruck des ausgewählten Rohrflansches nicht weniger als 1,0 MPa betragen;Das Innenmedium ist hoch oder es besteht eine extreme Toxizitätsgefahr. Der Nenndruck des ausgewählten Rohrflansches sollte nicht weniger als 1,6 MPa betragen und es sollte auch so oft wie möglich der Stumpfschweißflansch mit Hals verwendet werden.
(2) Entflammbarkeit
Das Gemisch aus brennbarem Gas oder Dampf und Luft ist in keinem Verhältnis brennbar oder explosiv, sondern hat ein strenges Mengenverhältnis und verändert sich aufgrund veränderter Bedingungen.Die Forschung zeigt, dass die Verbrennungsreaktion am heftigsten ist, wenn der Gehalt an brennbarem Gas im Gemisch die Bedingungen einer vollständigen Verbrennung erfüllt.Wenn sein Gehalt abnimmt oder zunimmt, verringert sich die Brenngeschwindigkeit der Flamme, und wenn die Konzentration unter oder über einem bestimmten Grenzwert liegt, brennt es nicht mehr und explodiert.Der Konzentrationsbereich, in dem ein Gemisch aus brennbarem Gas oder Dampf und Luft beim Auftreffen auf eine Feuerquelle oder bei einer bestimmten Detonationsenergie sofort explodiert, wird als Explosionskonzentrationsgrenze bezeichnet, die niedrigste Konzentration zum Zeitpunkt der Explosion wird als untere Explosionsgrenze bezeichnet die höchste Konzentration wird als obere Explosionsgrenze bezeichnet.
Die Explosionsgrenze wird im Allgemeinen durch den Volumenanteil des brennbaren Gases oder Dampfes im Gemisch ausgedrückt.Das Medium mit einer unteren Explosionsgrenze von weniger als 10 % oder einem Unterschied zwischen der oberen Explosionsgrenze und der unteren Grenze von mindestens 20 % wird im Allgemeinen als brennbare Medien wie Methan, Ethan, Ethylen, Wasserstoff bezeichnet. Propan, Butan usw. Zu den brennbaren Medien zählen brennbare Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe.Das im Druckbehälter enthaltene brennbare Medium bezieht sich hauptsächlich auf brennbares Gas und Flüssiggas.
Brennbare Medien stellen höhere Anforderungen an die Auswahl, Konstruktion, Herstellung und Verwaltung von Druckbehältern.Alle Schweißnähte (einschließlich Kehlnähte) von brennbaren Mitteldruckbehältern müssen eine vollständige Durchdringungsstruktur usw. aufweisen.
2. Klassifizierung von Druckbehältern
Verschiedene Länder auf der Welt haben unterschiedliche Klassifizierungsmethoden für Druckbehälter.Dieser Abschnitt konzentriert sich auf die Klassifizierungsmethoden in Chinas „Vorschriften zur technischen Überwachung der Sicherheit stationärer Druckbehälter“.
(1) Klassifizierung nach Druckniveau
Druckbehälter können je nach Druckart in Innendruckbehälter und Außendruckbehälter unterteilt werden.Der Innendruckbehälter kann entsprechend dem Auslegungsdruck (p) in vier Druckniveaus eingeteilt werden, die sich wie folgt aufteilen:
Niederdruckbehälter (Code L) 0,1 MPa≤p<1,6 MPa;
Mitteldruckbehälter (Code M) 1,6 MPa≤p<10,0 MPa;
Hochdruckbehälter (Code H) 10 MPa≤p<100MPa;
Ultrahochdruckbehälter (Code U) S≥100 MPa.
Wenn bei einem Außendruckbehälter der Innendruck des Behälters unter dem absoluten Atmosphärendruck (ca. 0,1 MPa) liegt, spricht man auch von einem Vakuumbehälter.
(2) Klassifizierung nach der Rolle von Behältern in der Produktion
Entsprechend der Funktion des Druckbehälters im Produktionsprozess kann er in vier Typen unterteilt werden: Reaktionsdruckbehälter, Wärmeaustauschdruckbehälter, Trenndruckbehälter und Speicherdruckbehälter.Die spezifische Aufteilung ist wie folgt.
①Reaktionsdruckbehälter (Code R) werden hauptsächlich zur Vervollständigung der physikalischen und chemischen Reaktion des Mediums verwendet, z. B. Reaktor, Reaktionskessel, Polymerisationskessel, Autoklav, Syntheseturm, Autoklav, Gasgenerator usw.
②Der Wärmetauscher-Druckbehälter (Code E) wird hauptsächlich zur Vervollständigung des mittleren Wärmetauscher-Druckbehälters verwendet.Wie Rohrbündel-Abwärmekessel, Wärmetauscher, Kühler, Kondensatoren, Verdampfer, Heizungen usw.
③Der Trenndruckbehälter (Code S) wird hauptsächlich zur Vervollständigung des Druckausgleichspuffers für die Reinigung und Trennung von Medienflüssigkeiten und Gasen verwendet.Wie Abscheider, Filter, Ölsammler, Puffer, Trockentürme usw.
④Speicherdruckbehälter (Code C, in dem Kugeltank Code B) wird hauptsächlich zum Speichern und Aufbewahren von Gasen, Flüssigkeiten und Flüssigkeiten verwendet
Druckbehälter für Gas und andere Medien.Wie Lagertanks für flüssiges Ammoniak, Lagertanks für Flüssiggas usw.
Wenn in einem Druckbehälter zwei oder mehr Prozessprinzipien gleichzeitig vorhanden sind, sollten die Sorten entsprechend der Hauptrolle im Prozess unterteilt werden.
(3) Klassifizierung nach Installationsmethode
Je nach Installationsmethode kann es in feste Druckbehälter und mobile Druckbehälter unterteilt werden.
①Der Begriff „Fester Druckbehälter“ bezieht sich auf einen Druckbehälter mit festem Installations- und Verwendungsort sowie relativ festen Prozessbedingungen und Bedienern.Wie horizontale Lagertanks, Kugeltanks, Türme, Reaktoren usw. in der Produktionswerkstatt.
②Unter mobilen Druckbehältern versteht man Transportgeräte, die aus Tanks oder großvolumigen Gasflaschen und fest verbundenen Fahrwerken oder Rahmen bestehen, darunter Eisenbahnkesselwagen, Autokesselwagen, Langrohranhänger, Tankcontainer und Rohrbündelcontainer.Mobile Druckbehälter müssen beim Transport Trägheitskräfte und Flüssigkeitsschwappen berücksichtigen und stellen daher besondere Anforderungen an Struktur, Verwendung und Sicherheit.
Ein Druckbehälter, der die Funktion des Be- und Entladens von Medien hat, nur im Gerät oder Feld verwendet wird und nicht am Schienen-, Straßen- oder Wassertransport teilnimmt, ist kein mobiler Druckbehälter.
(4) Einstufung durch Sicherheitstechnikmanagement
Die verschiedenen oben genannten Klassifizierungsmethoden berücksichtigen nur einen bestimmten Konstruktionsparameter oder Verwendungszustand des Druckbehälters und können die Gesamtgefährdungsstufe, der der Druckbehälter ausgesetzt ist, nicht umfassend widerspiegeln.Beispielsweise ist ein Druckbehälter, der brennbare oder mäßig giftige oder gefährlichere Medien speichert, viel gefährlicher als ein Druckbehälter derselben geometrischen Größe, der leicht giftige oder nicht brennbare Medien speichert.
Die Gefährdung des Druckbehälters hängt auch vom Produkt aus seinem Auslegungsdruck p und dem Gesamtvolumen V ab. Je größer der pV-Wert, desto größer die Explosionsenergie und desto größer die Gefahr, wenn der Behälter platzt.An die Konstruktion, Herstellung, Inspektion, Nutzung und Verwaltung des Schiffes werden höhere Anforderungen gestellt.
Aus diesem Grund unter Berücksichtigung von Faktoren wie Auslegungsdruck, Volumen, mittlerer Gefahr, der Rolle des Behälters bei der Produktion, Materialstärke, Behälterstruktur und anderen Faktoren werden in den „Vorschriften zur technischen Überwachung der Sicherheit von Druckbehältern“ Druckbehälter im anwendbaren Geltungsbereich unterteilt drei Kategorien.Das heißt, der erste Druckbehältertyp, der zweite Druckbehältertyp und der dritte Druckbehältertyp.
Bei der Verwendung wurde festgestellt, dass der Schwerpunkt dieser Klassifizierungsmethode nicht im Vordergrund steht.Bei multifunktionalen Druckbehältern ist es schwierig zu definieren, welche Funktion in der Produktion eine große Rolle spielt, was leicht zu uneinheitlichen Meinungen bei der Klassifizierung führt.Gleichzeitig sind Materialstärke, Behälterstruktur usw. mit der Weiterentwicklung der Materialwissenschaft und Fertigungstechnologie nicht mehr die Hauptfaktoren, die das Risikoniveau von Behältern beeinflussen.
Um die Klassifizierung angesichts der oben genannten Probleme einfach und eindeutig zu gestalten, klassifizieren Chinas „Vorschriften zur Überwachung der Sicherheitstechnologie für stationäre Druckbehälter“ Druckbehälter nach drei Faktoren, wie z. B. Medium, Auslegungsdruck und Volumen, und klassifizieren Druckbehälter innerhalb der Geltungsbereich in Kategorie I. Für Druckbehälter, Druckbehälter der Klasse II und Druckbehälter der Klasse III werden nun die Klassifizierungsmethoden eingeführt.
①Gruppierung des Mediums Das Medium des Druckbehälters ist Gas, Flüssiggas und Flüssigkeit, deren maximale Arbeitstemperatur höher oder gleich seinem Standardsiedepunkt ist, und wird entsprechend dem Grad der Toxizität und dem Explosionsrisiko in zwei Gruppen eingeteilt.
ⅰ.Die erste Gruppe von Medien: chemische Medien, explosive Medien und verflüssigte Gase, deren Toxizitätsgefährdungsgrad äußerst gefährlich und hochgefährlich ist.
ii.Der zweite Mediensatz: andere Medien als der erste Mediensatz.
Der Toxizitätsgefährdungsgrad und der Explosionsgefährdungsgrad des Mediums werden gemäß den beiden Standards GBZ230 „Klassifizierung des Gefährdungsgrads der berufsbedingten Giftexposition“ und HG20660 „Klassifizierung des Toxizitätsgefährdungs- und Explosionsgefährdungsgrads chemischer Medien in Druckbehältern“ bestimmt “.Wenn die beiden nicht übereinstimmen, hat diejenige mit dem höchsten Grad an Gefährdung (gefährlich) Vorrang.
②Klassifizierung von Druckbehältern Bei der Klassifizierung von Druckbehältern sollte zunächst das entsprechende Klassifizierungsdiagramm entsprechend den Eigenschaften des Mediums ausgewählt werden, und dann
Messen Sie den Druck p (Einheit MPa) und das Volumen V (Einheit m3), markieren Sie die Koordinatenpunkte und bestimmen Sie die Behälterkategorie.
ich.Für die erste Mediengruppe ist die Einteilung der Druckbehälter in Abbildung 1-2 dargestellt.
Wenn sich der Koordinatenpunkt auf der Klassifizierungslinie in Abbildung 1-2 oder Abbildung 1-3 befindet, wird er entsprechend der höheren Kategorie klassifiziert;Das Volumen beträgt weniger als 25 l oder den Innendurchmesser (bei nicht kreisförmigen Abschnitten bezieht es sich auf die Breite, Höhe oder diagonale Linie, z. B. das Rechteck ist ein kleinvolumiges Druckgefäß mit einer diagonalen Linie und einer Ellipse als Hauptachse). weniger als 150 mm gelten als Druckbehälter der Klasse I;Die in den beiden Normen GBZ230 und HG20660 nicht spezifizierten Medien sind umfassend nach ihren chemischen Eigenschaften, ihrem Gefährdungsgrad und ihrem Inhalt zu berücksichtigen. Die Mediengruppe wird durch die Druckbehälterkonstruktionseinheit bestimmt.
Aufgrund der Unterschiede in der Wirtschaftspolitik, der technischen Politik, den industriellen Grundlagen und den Managementsystemen verschiedener Länder unterscheiden sich auch die Klassifizierungsmethoden von Druckbehältern voneinander.Bei der Konstruktion von Druckbehältern nach internationalen Standards oder fortgeschrittenen ausländischen Standards sollten entsprechende Klassifizierungsmethoden angewendet werden.
Beispielsweise bestimmt die „Druckgeräterichtlinie“ EU 97/23/EG umfassend die Gefahren von Druckgeräten nach Faktoren wie zulässigem Arbeitsdruck, Dampfdruck bei der maximal zulässigen Arbeitstemperatur, mittlerer Gefährdung, geometrischem Volumen oder Nenngröße usw verwenden.Die drucktragenden Geräte sind in vier Kategorien unterteilt: I, II, III und IV, und die entsprechenden Material-, Design-, Herstellungs- und Inspektionsanforderungen sind angegeben.
Ein weiteres Beispiel ist Japans JISB8270 „Druckbehälter (Grundnorm)“ aus dem Jahr 1993, der Druckbehälter je nach Auslegungsdruck und Gefährdung des Mediums in drei Klassen einteilt: Der dritte Druckbehältertyp hat die niedrigste Klasse und den niedrigsten Anwendungsbereich Der Anwendungsbereich besteht darin, dass die Auslegungstemperatur nicht niedriger als 0 °C ist℃, der Auslegungsdruck beträgt weniger als 1 MPa;der Auslegungsdruck des zweiten Druckbehältertyps beträgt weniger als 30 MPa;und der Auslegungsdruck des ersten Druckbehältertyps sollte im Allgemeinen weniger als 100 MPa betragen.Wenn jedoch besondere Anforderungen an Materialien, Herstellung, Inspektion usw. bestehen, können Druckbehälter mit einem Auslegungsdruck von mehr als 100 MPa auch in die erste Behälterkategorie eingeordnet werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19.09.2022