Trykkbeholdere har et bredt bruksområde, et stort antall og komplekse arbeidsforhold, og graden av skader forårsaket av ulykker varierer.Graden av fare er knyttet til mange faktorer, som designtrykk, designtemperatur, middels fare, materialers mekaniske egenskaper, bruksmuligheter og installasjonsmetoder.Jo høyere fare, desto høyere krav til trykkbeholdermaterialer, design, produksjon, inspeksjon, bruk og styring.Det kreves derfor en rimelig klassifisering av trykkbeholdere.
1. Mediefare
Mediets fare refererer til mediets toksisitet, brennbarhet, korrosivitet, oksidasjon osv., blant annet toksisitet og brennbarhet er hovedfaktorene som påvirker klassifiseringen av trykkbeholdere.
(1) Toksisitet
Toksisitet refererer til evnen til en kjemisk gift til å forårsake skade på kroppen, og brukes til å uttrykke forholdet mellom dosen av giften og den toksiske responsen.Størrelsen på toksisiteten uttrykkes vanligvis i form av dosen som kreves for at et kjemisk stoff skal forårsake en viss toksisk reaksjon hos forsøksdyr.Gassformig gift, uttrykt som konsentrasjonen av stoffet i luften.Jo lavere konsentrasjonen av den nødvendige dosen er, desto større toksisitet.
Ved utforming av trykkbeholdere, i henhold til den maksimalt tillatte konsentrasjonen av kjemiske medier, klassifiserer Kina kjemiske medier som ekstremt farlige (Ⅰ
Det er fire nivåer: høy fare (nivåⅡ), moderat fare (nivåⅢ), og mild fare (nivåⅣ).Den såkalte maksimalt tillatte konsentrasjonen refererer til den høyeste konsentrasjonen som anses ikke å være skadelig for menneskekroppen fra medisinsk nivå, uttrykt i milligram giftige stoffer per kubikkmeter luft, og enheten er mg/m3.De generelle klassifiseringskriteriene er:
Ekstremt farlig (Klasse I) maksimal tillatt massekonsentrasjon <0,1mg/m3;
Svært farlig (Klasse II) maksimal tillatt massekonsentrasjon 0,1~<1,0mg/m3;
Moderat fare (grad III) maksimal tillatt massekonsentrasjon 1,0~<10mg/m3;
Mild fare (grad IV) Maksimal tillatt massekonsentrasjon er≥10 mg/m3.
Jo høyere toksisiteten til mediet er, desto mer alvorlig er skaden forårsaket av eksplosjonen eller lekkasjen av trykkbeholderen, og jo høyere krav til materialvalg, produksjon, inspeksjon og styring.For eksempel skal Q235-B stålplater ikke brukes til å produsere trykkbeholdere med ekstremt eller svært farlige medier;ved produksjon av beholdere som inneholder ekstremt eller svært farlige medier, skal karbonstål og lavlegerte stålplater utsettes for ultralydtesting en etter en, og den totale varmebehandlingen etter sveising skal utføres, og klasse A og B sveisede skjøter på beholderen bør også utsettes for 100 % stråle- eller ultralydtesting, og lufttetthetstesten må utføres etter at den hydrauliske testen er kvalifisert.
Kravene til produksjon av beholdere med moderat eller mild toksisitet er mye lavere.Graden av toksisitet har stor innflytelse på valg av flenser, noe som hovedsakelig gjenspeiles i flensens nominelle trykknivå.Hvis det indre mediet er moderat giftig, bør det nominelle trykket til den valgte rørflensen ikke være mindre enn 1,0 MPa;det indre mediet er høyt eller ekstrem giftighetsfare, det nominelle trykket til den valgte rørflensen bør ikke være mindre enn 1,6 MPa, og stumpsveiseflensen med hals bør også brukes så mye som mulig.
(2) Brennbarhet
Blandingen av brennbar gass eller damp og luft er ikke brennbar eller eksplosiv i noen forhold, men har en streng kvantitativ andel og endres på grunn av endringer i forholdene.Forskningen viser at når innholdet av brennbar gass i blandingen oppfyller betingelsene for fullstendig forbrenning, er forbrenningsreaksjonen den voldsomste.Hvis innholdet avtar eller øker, vil flammens brennhastighet avta, og når konsentrasjonen er lavere eller høyere enn en viss grenseverdi, vil den ikke lenger brenne og eksplodere.Konsentrasjonsområdet der en blanding av brennbar gass eller damp og luft vil eksplodere umiddelbart etter at den møter en brannkilde eller en viss detonasjonsenergi kalles eksplosjonskonsentrasjonsgrensen, den laveste konsentrasjonen på tidspunktet for eksplosjonen kalles den nedre eksplosjonsgrensen, og den høyeste konsentrasjonen kalles øvre eksplosjonsgrense.
Eksplosjonsgrensen uttrykkes vanligvis ved volumfraksjonen av brennbar gass eller damp i blandingen.Mediet med den nedre eksplosjonsgrensen mindre enn 10 %, eller forskjellen mellom den øvre eksplosjonsgrensen og den nedre grensen er større enn eller lik 20 %, vanligvis referert til som brennbare medier, som metan, etan, etylen, hydrogen, propan, butan, etc. Brannfarlige medier inkluderer brennbare gasser, væsker og faste stoffer.Det brennbare mediet i trykkbeholderen refererer hovedsakelig til brennbar gass og flytende gass.
Brannfarlige medier stiller høyere krav til valg, design, produksjon og styring av trykkbeholdere.Alle sveiser (inkludert kilsveiser) av brennbare mediumtrykkbeholdere skal ha full penetrasjonsstruktur osv.
2. Klassifisering av trykkbeholdere
Ulike land i verden har ulike klassifiseringsmetoder for trykkbeholdere.Denne delen fokuserer på klassifiseringsmetodene i Kinas "Stationary Pressure Vessel Safety Technical Supervision Regulations".
(1) Klassifisering etter trykknivå
I henhold til type trykk kan trykkbeholdere deles inn i interne trykkbeholdere og eksterne trykkbeholdere.Den interne trykkbeholderen kan deles inn i fire trykknivåer i henhold til designtrykket (p), som er delt inn som følger:
Lavtrykk (kode L) beholder 0,1MPa≤p<1,6 MPa;
Middels trykk (kode M) beholder 1,6MPa≤p<10,0 MPa;
Høytrykk (kode H) beholder 10MPa≤p<100 MPa;
Ultrahøytrykksbeholder (kode U) s≥100 MPa.
I den eksterne trykkbeholderen, når det indre trykket i beholderen er mindre enn et absolutt atmosfærisk trykk (ca. 0,1 MPa), kalles det også en vakuumbeholder.
(2) Klassifisering etter rollen til containere i produksjonen
I henhold til funksjonen til trykkbeholderen i produksjonsprosessen, kan den deles inn i fire typer: reaksjonstrykkbeholder, varmevekslingstrykkbeholder, separasjonstrykkbeholder og lagringstrykkbeholder.Den spesifikke inndelingen er som følger.
①Reaksjonstrykkbeholder (kode R) brukes hovedsakelig til å fullføre den fysiske og kjemiske reaksjonen til mediet, for eksempel reaktor, reaksjonskjele, polymerisasjonskjele, autoklav, syntesetårn, autoklav, gassgenerator, etc.
②Varmevekslertrykkbeholder (kode E) brukes hovedsakelig for å komplettere medium varmevekslertrykkbeholder.Som for eksempel skall- og røravfallsvarmekjeler, varmevekslere, kjølere, kondensatorer, fordampere, varmeovner, etc.
③Separasjonstrykkbeholder (kode S) brukes hovedsakelig til å fullføre trykkbalansebufferen for rensing og separasjon av medium væske og gass.Som separatorer, filtre, oljeoppsamlere, buffere, tørketårn, etc.
④Lagringstrykkbeholder (kode C, hvor sfærisk tankkode B) brukes hovedsakelig til å lagre og inneholde gass, væske, væske
Trykkbeholdere for gass og andre medier.Slik som lagringstanker for flytende ammoniakk, lagringstanker for flytende petroleumsgass, etc.
I en trykkbeholder, hvis det er to eller flere prosessprinsipper samtidig, bør variantene deles inn etter hovedrollen i prosessen.
(3) Klassifisering etter installasjonsmetode
I henhold til installasjonsmetoden kan den deles inn i faste trykkbeholdere og mobile trykkbeholdere.
①Fast trykkbeholder refererer til trykkbeholderen med fast installasjons- og brukssted, og relativt faste prosessforhold og operatører.Slik som horisontale lagertanker, sfæriske tanker, tårn, reaktorer osv. i produksjonsverkstedet.
②Mobilt trykkbeholder refererer til transportutstyret som består av tanker eller store gassflasker og reiseutstyr eller rammer som er permanent tilkoblet, inkludert jernbanetankvogner, biltankvogner, langrørstilhengere, tankcontainere og rørbuntcontainere.Mobile trykkbeholdere må ta hensyn til treghetskraft og væskesliping under transport, så de har spesielle krav når det gjelder struktur, bruk og sikkerhet.
En trykkbeholder som har funksjonen å laste og losse medium, brukes kun i enheten eller feltet, og som ikke deltar i jernbane-, vei- eller vanntransport, er ikke en mobil trykkbeholder.
(4) Klassifisering etter sikkerhetsteknologiledelse
De flere klassifiseringsmetodene nevnt ovenfor tar kun hensyn til en bestemt designparameter eller brukstilstand for trykkbeholderen, og kan ikke fullstendig gjenspeile det totale farenivået som trykkbeholderen står overfor.For eksempel er en trykkbeholder som lagrer brennbare eller moderat giftige eller mer farlige medier mye farligere enn en trykkbeholder av samme geometriske størrelse som lagrer mildt giftige eller ikke-brennbare medier.
Faren til trykkbeholderen er også relatert til produktet av dets designtrykk p og hele volumet V. Jo større pV-verdien er, desto større eksplosjonsenergi og større fare når fartøyet brister.Design, produksjon, inspeksjon, bruk og styring av fartøyet høyere krav.
Av denne grunn, med tanke på faktorer som designtrykk, volum, middels fare, fartøyets rolle i produksjonen, materialstyrke, karstruktur og andre faktorer, deler "Teknisk tilsynsforskrifter for trykkfartøysikkerhet" inn trykkbeholdere innenfor gjeldende virkeområde i tre kategorier.Det vil si den første typen trykkbeholder, den andre typen trykkbeholder og den tredje typen trykkbeholder.
I bruksprosessen er det funnet at fokuset til denne klassifiseringsmetoden ikke er fremtredende.For multifunksjonelle trykkbeholdere er det vanskelig å definere hvilken funksjon som spiller en stor rolle i produksjonen, noe som lett fører til inkonsekvente meninger ved klassifisering.Samtidig, med fremskritt innen materialvitenskap og produksjonsteknologi, er ikke lenger materialstyrke, beholderstruktur osv. de viktigste faktorene som påvirker risikonivået til beholdere.
I lys av problemene ovenfor, for å gjøre klassifiseringen enkel og unik, klassifiserer Kinas "Stationary Pressure Vessel Safety Technology Supervision Regulations" trykkbeholdere i henhold til tre faktorer, som medium, designtrykk og volum, og klassifiserer trykkbeholdere innenfor gjeldende omfang i kategori I. For trykkbeholdere, klasse II trykkbeholdere og klasse III trykkbeholdere er klassifiseringsmetodene nå introdusert.
①Gruppering av medium Trykkbeholderens medium er gass, flytende gass og væske hvis maksimale arbeidstemperatur er høyere enn eller lik standardkokepunktet, og er delt inn i to grupper etter grad av toksisitet og eksplosjonsrisiko.
ⅰ.Den første gruppen av medier: kjemiske medier, eksplosive medier og flytende gasser hvis toksisitetsfaregrad er ekstremt farlig og svært farlig.
ii.Det andre settet med media: andre medier enn det første settet med media.
Toksisitetsfaregraden og eksplosjonsfaregraden til mediet bestemmes i henhold til de to standardene i GBZ230 "Klassifisering av faregraden for yrkeseksponering for giftstoffer" og HG20660 "Klassifisering av toksisitetsfare og eksplosjonsfaregrad for kjemiske medium under trykk ".Når de to er inkonsekvente, skal den med høyest grad av fare (farlig) seire.
②Klassifisering av trykkbeholdere Klassifiseringen av trykkbeholdere bør først velge det tilsvarende klassifiseringsdiagrammet i henhold til egenskapene til mediet, og deretter
Mål trykket p (enhet MPa) og volum V (enhet m3), merk koordinatpunktene, og bestem beholderkategorien.
Jeg.For den første gruppen medier er klassifiseringen av trykkbeholdere vist i figur 1-2.
Når koordinatpunktet er plassert på klassifiseringslinjen i figur 1-2 eller figur 1-3, klassifiseres det i henhold til den høyere kategorien;volumet er mindre enn 25L eller den indre diameteren (for ikke-sirkulære seksjoner refererer det til bredden, høyden eller diagonallinjen, slik som rektangelet er Trykkbeholdere med lite volum med en diagonal linje og en ellipse som hovedakse) mindre enn 150 mm er klassifisert som klasse I trykkbeholdere;mediene som ikke er spesifisert i de to standardene GBZ230 og HG20660 skal vurderes grundig i henhold til deres kjemiske egenskaper, grad av fare og innhold. Mediegruppen bestemmes av trykkbeholderens designenhet.
På grunn av forskjellene i økonomisk politikk, teknisk politikk, industrielle baser og styringssystemer i forskjellige land, er klassifiseringsmetodene til trykkbeholdere også forskjellige fra hverandre.Ved utforming av trykkbeholdere ved bruk av internasjonale standarder eller avanserte utenlandske standarder, bør tilsvarende klassifiseringsmetoder benyttes.
For eksempel bestemmer EU 97/23/EC "Trykkutstyrsdirektivet" omfattende farene ved trykkutstyr i henhold til faktorer som tillatt arbeidstrykk, damptrykk ved maksimal tillatt arbeidstemperatur, middels fare, geometrisk volum eller nominell størrelse, og bruk.Det trykkbærende utstyret er delt inn i fire kategorier: I, II, III og IV, og tilsvarende krav til material, design, produksjon og inspeksjon er gitt.
Et annet eksempel er Japans JISB8270 "Pressure Vessel (Basic Standard)" som ble publisert i 1993, som deler trykkbeholdere i tre kvaliteter i henhold til designtrykket og faren til mediet: den tredje typen trykkbeholder har den laveste karakteren, og omfanget bruksområdet er at designtemperaturen ikke er lavere enn 0℃, designtrykket er mindre enn 1 MPa;designtrykket til den andre typen trykkbeholder er mindre enn 30 MPa;og designtrykket til den første typen trykkbeholder bør generelt være mindre enn 100 MPa.Men dersom det er spesielle krav til materialer, produksjon, inspeksjon etc., kan trykkbeholdere med et designtrykk høyere enn 100MPa også klassifiseres i den første kategorien av beholdere.
Innleggstid: 19. september 2022