Сосуды под давлением имеют широкий спектр применения, большое количество и сложные условия работы, различна степень вреда, причиняемого авариями.Степень опасности связана со многими факторами, такими как расчетное давление, расчетная температура, средняя опасность, механические свойства материалов, случаи использования и способы установки.Чем выше опасность, тем выше требования к материалам сосудов высокого давления, конструкции, изготовлению, проверке, использованию и управлению.Поэтому требуется разумная классификация сосудов под давлением.
1. Медиа-опасность
Опасность среды относится к токсичности, воспламеняемости, агрессивности, окислению и т. д. среды, среди которых токсичность и воспламеняемость являются основными факторами, влияющими на классификацию сосудов под давлением.
(1) Токсичность
Токсичность относится к способности химического яда вызывать повреждение организма и используется для выражения взаимосвязи между дозой яда и токсической реакцией.Величину токсичности обычно выражают в виде дозы, необходимой для того, чтобы химическое вещество вызвало определенную токсическую реакцию у экспериментальных животных.Газообразный яд, выражаемый концентрацией вещества в воздухе.Чем ниже концентрация необходимой дозы, тем больше токсичность.
При проектировании сосудов под давлением по предельно допустимой концентрации химических сред Китай относит химические среды к чрезвычайно опасным (Ⅰ
Различают четыре уровня: высокая опасность (уровеньⅡ), средней опасности (уровеньⅢ), и легкой опасности (уровеньⅣ).Под так называемой предельно допустимой концентрацией понимается наибольшая концентрация, считающаяся с медицинской точки зрения безвредной для организма человека, выражаемая в миллиграммах токсических веществ на кубический метр воздуха, единицей измерения является мг/м3.Общие критерии классификации:
Чрезвычайно опасный (класс I) предельно допустимая массовая концентрация <0,1 мг/м3;
Особо опасные (II класс) предельно допустимая массовая концентрация 0,1~<1,0мг/м3;
Средняя опасность (III класс) ПДК 1,0~<10мг/м3;
Опасность средней степени (IV класс) Предельно допустимая массовая концентрация составляет≥10 мг/м3.
Чем выше токсичность среды, тем серьезнее вред, причиняемый взрывом или утечкой сосуда под давлением, и тем выше требования к выбору материалов, производству, контролю и управлению.Например, листовая сталь Q235-B не должна использоваться для изготовления сосудов под давлением с чрезвычайно или очень опасными средами;при изготовлении емкостей, содержащих особо или особо опасные среды, листы из углеродистых и низколегированных сталей должны подвергаться ультразвуковому контролю поочередно, а также должна проводиться общая послесварочная термическая обработка, а сварные соединения классов А и В на контейнер также должен быть подвергнут 100% лучевой или ультразвуковой проверке, а испытание на герметичность должно быть проведено после квалификации гидравлического испытания.
Требования к изготовлению контейнеров со средней или легкой токсичностью значительно ниже.Степень токсичности оказывает большое влияние на выбор фланцев, что в основном отражается на уровне номинального давления фланца.Если внутренняя среда умеренно токсична, номинальное давление выбранного фланца трубы должно быть не менее 1,0 МПа;внутренняя среда имеет высокую или экстремальную токсичность, номинальное давление выбранного фланца трубы не должно быть менее 1,6 МПа, а фланец для стыковой сварки с горловиной также следует использовать как можно чаще.
(2) Воспламеняемость
Смесь горючего газа или пара с воздухом не является горючей или взрывоопасной ни в каком соотношении, а имеет строгую количественную пропорцию и изменяется при изменении условий.Исследования показывают, что при содержании горючего газа в смеси, соответствующем условиям полного сгорания, реакция горения протекает наиболее бурно.Если его содержание уменьшится или увеличится, скорость горения пламени уменьшится, а при концентрации ниже или выше определенного предельного значения оно уже не будет гореть и взрываться.Диапазон концентраций, при котором смесь горючего газа или пара с воздухом взорвется сразу же при встрече с источником огня или определенной энергией детонации, называется концентрационным пределом взрыва, наименьшая концентрация в момент взрыва называется нижним пределом взрываемости, а самая высокая концентрация называется верхним пределом взрываемости.
Предел взрыва обычно выражается объемной долей горючего газа или пара в смеси.Среда с нижним пределом взрываемости менее 10% или разница между верхним пределом взрываемости и нижним пределом больше или равна 20%, обычно называемая горючей средой, такая как метан, этан, этилен, водород, пропан, бутан и т. д. К горючим средам относятся легковоспламеняющиеся газы, жидкости и твердые вещества.Горючая среда, содержащаяся в сосуде под давлением, в основном относится к горючему газу и сжиженному газу.
Горючие среды предъявляют более высокие требования к выбору, проектированию, производству и управлению сосудами под давлением.Все сварные швы (включая угловые швы) легковоспламеняющихся сосудов среднего давления должны иметь структуру полного проплавления и т. д.
2. Классификация сосудов под давлением
В разных странах мира существуют разные методы классификации сосудов под давлением.В этом разделе основное внимание уделяется методам классификации в «Правилах технического надзора за безопасностью стационарных сосудов под давлением» Китая.
(1) Классификация по уровню давления
По типу давления сосуды под давлением можно разделить на сосуды внутреннего давления и сосуды внешнего давления.Сосуд внутреннего давления можно разделить на четыре уровня давления в соответствии с расчетным давлением (p), которые подразделяются следующим образом:
Баллон низкого давления (код L) 0,1 МПа≤р<1,6 МПа;
Баллон среднего давления (код М) 1,6 МПа≤р<10,0 МПа;
Контейнер высокого давления (код H) 10 МПа≤р<100 МПа;
Контейнер сверхвысокого давления (код U) p≥100 МПа.
В контейнере с внешним давлением, когда внутреннее давление в контейнере меньше абсолютного атмосферного давления (около 0,1 МПа), его также называют вакуумным контейнером.
(2) Классификация по роли контейнеров в производстве
В зависимости от функции сосуда высокого давления в производственном процессе его можно разделить на четыре типа: реакционный сосуд высокого давления, сосуд высокого давления с теплообменом, сосуд высокого давления разделения и сосуд высокого давления хранения.Конкретное деление выглядит следующим образом.
①Реакционный сосуд высокого давления (код R) в основном используется для завершения физической и химической реакции среды, такой как реактор, реакционный котел, котел для полимеризации, автоклав, колонна синтеза, автоклав, газогенератор и т. д.
②Сосуд высокого давления с теплообменом (код E) в основном используется для комплектации сосуда со средним теплообменом под давлением.Такие как кожухотрубные котлы-утилизаторы, теплообменники, охладители, конденсаторы, испарители, нагреватели и т.д.
③Разделительный сосуд под давлением (код S) в основном используется для завершения буфера выравнивания давления для очистки и разделения средней жидкости и газа.Такие как сепараторы, фильтры, маслосборники, буферы, сушильные башни и т.д.
④Сосуд для хранения под давлением (код C, в котором сферический резервуар код B) в основном используется для хранения и содержания газа, жидкости, жидкости
Сосуды под давлением для газа и других сред.Например, резервуары для хранения жидкого аммиака, резервуары для хранения сжиженного нефтяного газа и т. д.
В сосуде под давлением, если одновременно используются два или более принципов процесса, разновидности следует разделить в соответствии с основной ролью в процессе.
(3) Классификация по способу установки
По способу установки его можно разделить на стационарные сосуды под давлением и мобильные сосуды под давлением.
①Стационарный сосуд под давлением относится к сосуду под давлением с фиксированным местом установки и использования, а также с относительно фиксированными условиями процесса и операторами.Например, горизонтальные резервуары для хранения, сферические резервуары, башни, реакторы и т. д. в производственном цехе.
②Мобильный сосуд высокого давления относится к транспортному оборудованию, состоящему из цистерн или газовых баллонов большого объема и постоянно соединенных ходовых механизмов или рам, включая железнодорожные цистерны, автомобильные цистерны, прицепы с длинными трубами, контейнеры-цистерны и контейнеры с пучком труб.Мобильные сосуды под давлением должны учитывать силу инерции и выплескивание жидкости во время транспортировки, поэтому к ним предъявляются особые требования с точки зрения конструкции, использования и безопасности.
Сосуд под давлением, который имеет функцию загрузки и разгрузки среды, используется только в устройстве или в полевых условиях и не участвует в железнодорожном, автомобильном или водном транспорте, не является мобильным сосудом под давлением.
(4) Классификация по управлению технологиями безопасности
Несколько методов классификации, упомянутых выше, учитывают только определенный конструктивный параметр или условия использования сосуда высокого давления и не могут всесторонне отразить общий уровень опасности, которому подвергается сосуд высокого давления.Например, сосуд под давлением, в котором хранятся легковоспламеняющиеся, умеренно токсичные или более опасные среды, гораздо более опасен, чем сосуд под давлением того же геометрического размера, в котором хранятся слаботоксичные или негорючие среды.
Опасность сосуда под давлением также связана с произведением его расчетного давления p на полный объем V. Чем больше значение pV, тем больше энергия взрыва и тем выше опасность разрыва сосуда.К проектированию, изготовлению, осмотру, использованию и управлению судном предъявляются более высокие требования.
По этой причине с учетом таких факторов, как расчетное давление, объем, средняя опасность, роль сосуда в производстве, прочность материала, конструкция сосуда и другие факторы, «Правила технического надзора за безопасностью сосудов под давлением» делят сосуды под давлением в применимой области на три категории.То есть сосуд высокого давления первого типа, сосуд высокого давления второго типа и сосуд высокого давления третьего типа.
В процессе использования выясняется, что направленность данного метода классификации не выделяется.Для многофункциональных сосудов под давлением трудно определить, какая функция играет основную роль в производстве, что легко приводит к противоречивым мнениям при классификации.В то же время, с развитием материаловедения и технологии производства, прочность материала, конструкция контейнера и т. д. перестают быть основными факторами, влияющими на уровень риска контейнеров.
Ввиду вышеуказанных проблем, чтобы сделать классификацию простой и уникальной, китайские «Правила надзора за технологиями безопасности стационарных сосудов под давлением» классифицируют сосуды под давлением в соответствии с тремя факторами, такими как среда, расчетное давление и объем, и классифицируют сосуды под давлением в пределах применимую область в Категорию I. Для сосудов под давлением, сосудов под давлением класса II и сосудов под давлением класса III в настоящее время введены методы классификации.
①Группировка среды Средой сосуда высокого давления является газ, сжиженный газ и жидкость, максимальная рабочая температура которой выше или равна ее стандартной температуре кипения, и делится на две группы в зависимости от степени токсичности и опасности взрыва.
ⅰ.Первая группа сред: химические среды, взрывоопасные среды и сжиженные газы, степень опасности токсичности которых чрезвычайно опасна и особо опасна.
II.Второй набор носителей: носители, отличные от первого набора носителей.
Степень опасности токсичности и степень взрывоопасности среды определяются в соответствии с двумя стандартами GBZ230 «Классификация степени опасности профессионального воздействия ядов» и HG20660 «Классификация степени опасности токсичности и взрывоопасности химической среды в сосудах под давлением». ».Если они противоречат друг другу, предпочтение отдается тому, который имеет наивысшую степень опасности (опасности).
②Классификация сосудов под давлением Классификация сосудов под давлением должна сначала выбрать соответствующую диаграмму классификации в соответствии с характеристиками среды, а затем
Измерить давление p (ед. МПа) и объем V (ед. м3), отметить координатные точки и определить категорию контейнера.
я.Для первой группы сред классификация сосудов под давлением показана на рис. 1-2.
Когда точка координат расположена на линии классификации рис. 1-2 или рис. 1-3, она классифицируется в соответствии с более высокой категорией;объем меньше 25 л или внутренний диаметр (для некруглых сечений это относится к ширине, высоте или диагональной линии, например, прямоугольник представляет собой сосуды под давлением малого объема с диагональной линией и эллипсом в качестве главной оси) менее 150 мм относятся к сосудам под давлением I класса;среды, не указанные в двух стандартах GBZ230 и HG20660, должны быть всесторонне рассмотрены в соответствии с их химическими свойствами, степенью опасности и содержанием. Группа среды определяется конструкцией сосуда под давлением.
Из-за различий в экономической политике, технической политике, промышленных базах и системах управления разных стран методы классификации сосудов под давлением также отличаются друг от друга.При проектировании сосудов под давлением с использованием международных стандартов или передовых зарубежных стандартов должны быть приняты соответствующие методы классификации.
Например, ЕС 97/23/EC «Директива по оборудованию, работающему под давлением» всесторонне определяет опасности оборудования, работающего под давлением, в соответствии с такими факторами, как допустимое рабочее давление, давление паров при максимально допустимой рабочей температуре, средняя опасность, геометрический объем или номинальный размер и использовать.Оборудование, работающее под давлением, делится на четыре категории: I, II, III и IV, и приводятся соответствующие требования к материалам, конструкции, изготовлению и проверке.
Другим примером является японский JISB8270 «Сосуд под давлением (базовый стандарт)», обнародованный в 1993 г., в котором сосуды под давлением подразделяются на три класса в зависимости от расчетного давления и опасности среды: третий тип сосуда под давлением имеет самый низкий класс и область применения. применения заключается в том, что расчетная температура не ниже 0℃, расчетное давление менее 1 МПа;расчетное давление второго типа сосудов высокого давления менее 30 МПа;и расчетное давление первого типа сосуда под давлением, как правило, должно быть менее 100 МПа.Однако при наличии особых требований к материалам, изготовлению, контролю и т. д. сосуды под давлением с расчетным давлением выше 100 МПа также могут быть отнесены к первой категории сосудов.
Время публикации: 19 сентября 2022 г.