Tlačne posode imajo širok spekter uporabe, veliko število in zapletene delovne pogoje, stopnja škode zaradi nesreč pa je različna.Stopnja nevarnosti je povezana s številnimi dejavniki, kot so načrtovani tlak, načrtovana temperatura, srednja nevarnost, mehanske lastnosti materialov, priložnosti uporabe in metode namestitve.Večja ko je nevarnost, višje so zahteve glede materialov tlačnih posod, načrtovanja, proizvodnje, pregledovanja, uporabe in upravljanja.Zato je potrebna razumna klasifikacija tlačnih posod.
1. Medijska nevarnost
Nevarnost medija se nanaša na strupenost, vnetljivost, jedkost, oksidacijo itd. medija, med katerimi sta strupenost in vnetljivost glavna dejavnika, ki vplivata na razvrstitev tlačnih posod.
(1) Strupenost
Toksičnost se nanaša na sposobnost kemičnega strupa, da poškoduje telo, in se uporablja za izražanje razmerja med odmerkom strupa in toksičnim odzivom.Velikost toksičnosti je na splošno izražena z odmerkom, ki je potreben, da kemična snov povzroči določeno toksično reakcijo pri poskusnih živalih.Plinasti strup, izražen kot koncentracija snovi v zraku.Nižja kot je koncentracija zahtevanega odmerka, večja je toksičnost.
Kitajska pri načrtovanju tlačnih posod glede na največjo dovoljeno koncentracijo kemičnih medijev razvršča kemične medije med izjemno nevarne (Ⅰ
Obstajajo štiri stopnje: velika nevarnost (stopnjaⅡ), zmerna nevarnost (ravenⅢ) in blago nevarnost (ravenⅣ).Tako imenovana mejna dovoljena koncentracija se nanaša na najvišjo koncentracijo, za katero z medicinske ravni velja, da ni škodljiva za človeški organizem, izražena je v miligramih strupenih snovi na kubični meter zraka, enota pa je mg/m3.Splošna merila za razvrstitev so:
Izjemno nevarno (razred I) največja dovoljena masna koncentracija <0,1mg/m3;
Zelo nevarno (razred II) največja dovoljena masna koncentracija 0,1~<1,0mg/m3;
Zmerna nevarnost (stopnja III) največja dovoljena masna koncentracija 1,0~<10mg/m3;
Blaga nevarnost (stopnja IV) Največja dovoljena masna koncentracija je≥10 mg/m3.
Večja kot je strupenost medija, resnejša je škoda, ki jo povzroči eksplozija ali puščanje tlačne posode, in višje so zahteve za izbiro materiala, proizvodnjo, pregledovanje in upravljanje.Na primer, jeklene plošče Q235-B se ne smejo uporabljati za proizvodnjo tlačnih posod z izjemno ali zelo nevarnimi mediji;pri izdelavi posod, ki vsebujejo izredno ali zelo nevarne medije, je treba plošče iz ogljikovega jekla in nizko legiranega jekla eno za drugo podvrči ultrazvočnemu preskušanju in izvesti celotno toplotno obdelavo po varjenju ter zvarjene spoje razreda A in B na posodo je treba podvrči tudi 100-odstotnemu žarku ali ultrazvočnemu testiranju, preskus zrakotesnosti pa je treba izvesti po tem, ko je hidravlični preskus kvalificiran.
Zahteve za izdelavo posod z zmerno ali blago toksičnostjo so veliko nižje.Na izbiro prirobnic ima velik vpliv stopnja toksičnosti, ki se odraža predvsem v nominalnem tlaku prirobnice.Če je notranji medij zmerno strupen, nazivni tlak izbrane prirobnice cevi ne sme biti manjši od 1,0 MPa;notranji medij je visoka ali ekstremna nevarnost strupenosti, nazivni tlak izbrane cevne prirobnice ne sme biti nižji od 1,6 MPa, čim bolj pa je treba uporabiti tudi prirobnico za sočelno varjenje z vratom.
(2) Vnetljivost
Mešanica gorljivega plina ali hlapov in zraka ni gorljiva ali eksplozivna v nobenem razmerju, ima pa strogo določeno količinsko razmerje in se spreminja zaradi sprememb pogojev.Raziskave kažejo, da je reakcija gorenja najbolj burna, ko vsebnost gorljivega plina v zmesi ustreza pogojem popolnega zgorevanja.Če se njegova vsebnost zmanjša ali poveča, se bo hitrost gorenja plamena zmanjšala, in ko bo koncentracija nižja ali višja od določene mejne vrednosti, ne bo več gorel in eksplodiral.Območje koncentracije, pri katerem bo mešanica gorljivega plina ali hlapov in zraka eksplodirala takoj po srečanju z virom ognja ali določeno energijo detonacije, se imenuje meja koncentracije eksplozije, najnižja koncentracija v času eksplozije pa se imenuje spodnja meja eksplozije in najvišjo koncentracijo imenujemo zgornja eksplozivna meja.
Meja eksplozije je na splošno izražena z volumskim deležem vnetljivega plina ali hlapov v mešanici.Medij s spodnjo mejo eksplozivnosti manj kot 10 % ali razlika med zgornjo mejo eksplozivnosti in spodnjo mejo je večja ali enaka 20 %, ki se na splošno imenujejo vnetljivi mediji, kot so metan, etan, etilen, vodik, propan, butan itd. Vnetljivi mediji vključujejo vnetljive pline, tekočine in trdne snovi.Vnetljivi medij v tlačni posodi se v glavnem nanaša na vnetljiv plin in utekočinjen plin.
Vnetljivi mediji postavljajo višje zahteve pri izbiri, načrtovanju, izdelavi in upravljanju tlačnih posod.Vsi zvari (vključno z kotnimi zvari) vnetljivih srednjetlačnih posod morajo imeti strukturo s popolnim prebojem itd.
2. Razvrstitev tlačnih posod
Različne države na svetu imajo različne metode razvrščanja tlačnih posod.Ta razdelek se osredotoča na metode razvrščanja v kitajskih »Predpisih o varnosti nepremičnih tlačnih posod«.
(1) Razvrstitev po stopnji tlaka
Glede na vrsto tlaka lahko tlačne posode razdelimo na notranje tlačne posode in zunanje tlačne posode.Notranjo tlačno posodo je mogoče razdeliti na štiri stopnje tlaka glede na konstrukcijski tlak (p), ki so razdeljeni na naslednji način:
Nizkotlačna (šifra L) posoda 0,1MPa≤p<1,6 MPa;
Srednjetlačna (šifra M) posoda 1,6MPa≤p<10,0 MPa;
Visokotlačna posoda (oznaka H) 10MPa≤p<100MPa;
Ultravisokotlačna posoda (oznaka U) str≥100MPa.
V zunanji tlačni posodi, ko je notranji tlak posode manjši od absolutnega atmosferskega tlaka (približno 0,1 MPa), se imenuje tudi vakuumska posoda.
(2) Razvrstitev glede na vlogo zabojnikov v proizvodnji
Glede na funkcijo tlačne posode v proizvodnem procesu jo lahko razdelimo na štiri vrste: reakcijsko tlačno posodo, tlačno posodo za izmenjavo toplote, tlačno posodo za ločevanje in tlačno posodo za shranjevanje.Posebna delitev je naslednja.
①Reakcijska tlačna posoda (oznaka R) se uporablja predvsem za dokončanje fizikalne in kemične reakcije medija, kot so reaktor, reakcijski kotel, polimerizacijski kotel, avtoklav, sintezni stolp, avtoklav, plinski generator itd.
②Tlačna posoda za izmenjavo toplote (oznaka E) se uporablja predvsem za dokončanje tlačne posode za izmenjavo srednje toplote.Kot so lupinasti in cevni kotli na odpadno toploto, izmenjevalniki toplote, hladilniki, kondenzatorji, uparjalniki, grelniki itd.
③Tlačna posoda za ločevanje (oznaka S) se v glavnem uporablja za dokončanje medpomnilnika za izravnavo tlaka čiščenja in ločevanja srednje tekočine in plina.Kot so separatorji, filtri, zbiralniki olja, pufri, sušilni stolpi itd.
④Tlačna posoda za shranjevanje (oznaka C, v kateri je sferični rezervoar oznaka B) se uporablja predvsem za shranjevanje in zadrževanje plina, tekočine, tekočine
Tlačne posode za plin in druge medije.Kot so rezervoarji za shranjevanje tekočega amoniaka, rezervoarji za skladiščenje utekočinjenega naftnega plina itd.
Če v tlačni posodi obstajata dve ali več procesnih načel hkrati, je treba sorte razdeliti glede na glavno vlogo v procesu.
(3) Razvrstitev glede na način namestitve
Glede na način vgradnje ga lahko razdelimo na fiksne tlačne posode in mobilne tlačne posode.
①Fiksna tlačna posoda se nanaša na tlačno posodo s fiksno namestitvijo in mestom uporabe ter relativno fiksnimi procesnimi pogoji in operaterji.Kot so vodoravni rezervoarji za shranjevanje, sferični rezervoarji, stolpi, reaktorji itd. v proizvodni delavnici.
②Mobilna tlačna posoda se nanaša na transportno opremo, sestavljeno iz rezervoarjev ali plinskih jeklenk velike prostornine in potovalnih naprav ali okvirjev, ki so trajno povezani, vključno z železniškimi vagoni cisternami, avtomobilskimi vagoni cisternami, priklopniki za dolge cevi, zabojniki cisternami in zabojniki s snopi cevi.Premične tlačne posode morajo upoštevati vztrajnostno silo in pljuskanje tekočine med transportom, zato imajo posebne zahteve glede strukture, uporabe in varnosti.
Tlačna posoda, ki ima funkcijo nakladanja in razkladanja medija, se uporablja samo v napravi ali na terenu in ne sodeluje v železniškem, cestnem ali vodnem transportu, ni mobilna tlačna posoda.
(4) Razvrstitev glede na upravljanje varnostne tehnologije
Več zgoraj omenjenih metod razvrščanja upošteva samo določen konstrukcijski parameter ali pogoje uporabe tlačne posode in ne more celovito odražati celotne stopnje nevarnosti, s katero se sooča tlačna posoda.Na primer, tlačna posoda, v kateri so shranjeni vnetljivi ali zmerno strupeni ali bolj nevarni mediji, je veliko bolj nevarna kot tlačna posoda enake geometrijske velikosti, v kateri so shranjeni rahlo strupeni ali nevnetljivi mediji.
Nevarnost tlačne posode je povezana tudi s produktom njenega konstrukcijskega tlaka p in celotne prostornine V. Večja kot je vrednost pV, večja je energija eksplozije in večja je nevarnost, ko posoda poči.Zasnova, proizvodnja, pregled, uporaba in upravljanje plovila imajo višje zahteve.
Iz tega razloga ob upoštevanju dejavnikov, kot so konstrukcijski tlak, prostornina, srednja nevarnost, vloga posode v proizvodnji, trdnost materiala, struktura posode in drugi dejavniki, »Pravilnik o varnosti tlačnih posod« deli tlačne posode znotraj veljavnega obsega na tri kategorije.To je prva vrsta tlačne posode, druga vrsta tlačne posode in tretja vrsta tlačne posode.
V procesu uporabe je ugotovljeno, da fokus te metode razvrščanja ni izrazit.Pri večnamenskih tlačnih posodah je težko opredeliti, katera funkcija igra glavno vlogo v proizvodnji, kar lahko privede do neenotnih mnenj pri razvrščanju.Hkrati pa z napredkom znanosti o materialih in proizvodne tehnologije trdnost materiala, zgradba zabojnika itd. niso več glavni dejavniki, ki vplivajo na stopnjo tveganja zabojnikov.
Glede na zgornje težave, da bi bila razvrstitev preprosta in edinstvena, kitajski »Pravilnik o nadzoru varnosti tehnologije nepremičnih tlačnih posod« razvršča tlačne posode glede na tri dejavnike, kot so medij, konstrukcijski tlak in prostornina, ter razvršča tlačne posode znotraj veljavno področje uporabe v kategorijo I. Za tlačne posode, tlačne posode razreda II in tlačne posode razreda III so zdaj uvedene metode razvrščanja.
①Razvrščanje medijev Medij tlačne posode je plin, utekočinjen plin in tekočina, katerih najvišja delovna temperatura je višja ali enaka standardnemu vrelišču, in je razdeljen v dve skupini glede na stopnjo strupenosti in nevarnosti eksplozije.
ⅰ.Prva skupina medijev: kemični mediji, eksplozivni mediji in utekočinjeni plini, katerih stopnja nevarnosti toksičnosti je izjemno nevarna in zelo nevarna.
ii.Drugi niz medijev: mediji, ki niso prvi niz medijev.
Stopnja nevarnosti strupenosti in stopnja nevarnosti eksplozije medija sta določeni v skladu z dvema standardoma GBZ230 »Razvrstitev stopnje nevarnosti poklicne izpostavljenosti strupom« in HG20660 »Razvrstitev stopnje nevarnosti strupenosti in nevarnosti eksplozije kemičnega medija v tlačnih posodah ”.Kadar sta oba neskladna, prevlada tisti z najvišjo stopnjo nevarnosti (nevarno).
②Razvrstitev tlačnih posod Razvrstitev tlačnih posod mora najprej izbrati ustrezen razvrstitveni diagram glede na značilnosti medija, nato pa
Izmerite tlak p (enota MPa) in prostornino V (enota m3), označite koordinatne točke in določite kategorijo posode.
jaz.Za prvo skupino medijev je klasifikacija tlačnih posod prikazana na sliki 1-2.
Ko se koordinatna točka nahaja na klasifikacijski črti na sliki 1-2 ali sliki 1-3, je razvrščena glede na višjo kategorijo;prostornina je manjša od 25 L ali notranji premer (za nekrožne odseke se nanaša na širino, višino ali diagonalno črto, kot je pravokotnik Tlačne posode majhne prostornine z diagonalno črto in elipso kot glavno osjo) manj kot 150 mm so razvrščene kot tlačne posode razreda I;mediji, ki niso določeni v dveh standardih GBZ230 in HG20660, se celovito upoštevajo glede na njihove kemijske lastnosti, stopnjo nevarnosti in vsebnost. Skupino medijev določa konstrukcijska enota tlačne posode.
Zaradi razlik v gospodarskih politikah, tehničnih politikah, industrijskih osnovah in sistemih upravljanja različnih držav se tudi metode razvrščanja tlačnih posod med seboj razlikujejo.Pri načrtovanju tlačnih posod z uporabo mednarodnih standardov ali naprednih tujih standardov je treba sprejeti ustrezne metode razvrščanja.
Na primer, „Direktiva o tlačni opremi“ EU 97/23/ES celovito določa nevarnosti tlačne opreme glede na dejavnike, kot so dovoljeni delovni tlak, parni tlak pri najvišji dovoljeni delovni temperaturi, srednja nevarnost, geometrijski volumen ali nazivna velikost in uporaba.Tlačna oprema je razdeljena v štiri kategorije: I, II, III in IV, podane pa so tudi ustrezne zahteve za material, načrtovanje, izdelavo in pregled.
Drug primer je japonski JISB8270 »Tlačna posoda (osnovni standard)«, razglašen leta 1993, ki deli tlačne posode v tri razrede glede na konstrukcijski tlak in nevarnost medija: tretja vrsta tlačnih posod ima najnižjo stopnjo in področje uporabe uporabe je, da projektna temperatura ni nižja od 0℃, je projektni tlak manjši od 1MPa;konstrukcijski tlak druge vrste tlačne posode je manjši od 30 MPa;in konstrukcijski tlak prve vrste tlačne posode mora biti na splošno manjši od 100 MPa.Če pa obstajajo posebne zahteve glede materialov, izdelave, pregleda ipd., se lahko v prvo kategorijo posod uvrstijo tudi tlačne posode s projektnim tlakom nad 100 MPa.
Čas objave: 19. september 2022