Посудини, що працюють під тиском, мають широку сферу використання, велику кількість і складні умови роботи, а ступінь шкоди від аварій різний.Ступінь небезпеки залежить від багатьох факторів, таких як розрахунковий тиск, розрахункова температура, середня небезпека, механічні властивості матеріалів, випадки використання та методи встановлення.Чим вища небезпека, тим вищі вимоги до матеріалів посудини під тиском, конструкції, виробництва, перевірки, використання та управління.Тому необхідна розумна класифікація посудин під тиском.
1. Медіа небезпека
Небезпека середовища відноситься до токсичності, займистості, корозійності, окислення тощо середовища, серед яких токсичність і займистість є основними факторами, які впливають на класифікацію посудин під тиском.
(1) Токсичність
Токсичність означає здатність хімічної отрути завдавати шкоди організму та використовується для вираження зв’язку між дозою отрути та токсичною реакцією.Величина токсичності зазвичай виражається дозою, необхідною для того, щоб хімічна речовина викликала певну токсичну реакцію у піддослідних тварин.Газоподібна отрута, виражена концентрацією речовини в повітрі.Чим менша концентрація необхідної дози, тим більша токсичність.
При проектуванні посудин під тиском відповідно до гранично допустимої концентрації хімічних середовищ Китай класифікує хімічні середовища як надзвичайно небезпечні (Ⅰ
Є чотири рівні: висока небезпека (рівеньⅡ), помірна небезпека (рівеньⅢ) і помірна небезпека (рівеньⅣ).Так звана гранично допустима концентрація відноситься до найвищої концентрації, яка з медичної точки зору вважається нешкідливою для організму людини, виражається в міліграмах токсичних речовин на кубічний метр повітря, а одиницею є мг/м3.Загальні критерії класифікації:
Надзвичайно небезпечний (клас I) максимально допустима масова концентрація <0,1 мг/м3;
Дуже небезпечний (Клас II) максимально допустима масова концентрація 0,1~<1,0 мг/м3;
Помірна небезпека (клас III) максимально допустима масова концентрація 1,0~<10 мг/м3;
Помірна небезпека (клас IV) Гранично допустима масова концентрація становить≥10 мг/м3.
Чим вища токсичність середовища, тим серйозніша шкода, спричинена вибухом або витоком резервуара під тиском, і тим вищі вимоги до вибору матеріалу, виробництва, перевірки та управління.Наприклад, сталеві пластини Q235-B не повинні використовуватися для виготовлення посудин під тиском з надзвичайно або дуже небезпечними середовищами;при виготовленні контейнерів, що містять надзвичайно або дуже небезпечні середовища, листи з вуглецевої сталі та низьколегованої сталі повинні піддаватися ультразвуковому випробуванню один за одним, а також повинна бути виконана загальна термічна обробка після зварювання, а зварні з’єднання класів А та В на контейнер також слід піддати 100% променевому або ультразвуковому випробуванню, а випробування на герметичність необхідно провести після гідравлічного випробування.
Вимоги до виготовлення тари середньої або слабкої токсичності значно нижчі.Ступінь токсичності має великий вплив на вибір фланців, що в основному відображається на рівні номінального тиску фланця.Якщо внутрішнє середовище є помірно токсичним, номінальний тиск вибраного фланця труби не повинен бути менше 1,0 МПа;внутрішнє середовище має високу або надзвичайну небезпеку токсичності, номінальний тиск вибраного фланця труби не повинен бути меншим за 1,6 МПа, а фланець для стикового зварювання з горловиною також слід використовувати якомога частіше.
(2) Займистість
Суміш горючого газу або пари і повітря не є горючою або вибухонебезпечною в будь-якій пропорції, але має сувору кількісну пропорцію і змінюється внаслідок зміни умов.Дослідження показують, що коли вміст горючого газу в суміші відповідає умовам повного згоряння, реакція горіння протікає найбільш бурхливо.Якщо його вміст зменшується або збільшується, швидкість горіння полум'я зменшиться, і коли концентрація буде нижчою або вищою за певне граничне значення, воно більше не горітиме та вибухатиме.Діапазон концентрацій, при якому суміш горючого газу або пари з повітрям вибухне відразу після зустрічі з джерелом вогню або певною енергією детонації, називається межею концентрації вибуху, найменша концентрація в момент вибуху називається нижньою межею вибуху, а найвища концентрація називається верхньою межею вибуховості.
Межа вибуховості зазвичай виражається об'ємною часткою горючого газу або пари в суміші.Середовище з нижньою межею вибуховості менше 10 % або різницею між верхньою межею вибуховості та нижньою межею більше або дорівнює 20 %, як правило, називають легкозаймистими середовищами, такими як метан, етан, етилен, водень, пропан, бутан тощо. До легкозаймистих середовищ належать горючі гази, рідини та тверді речовини.Займисте середовище, що міститься в посудині під тиском, в основному відноситься до горючого газу та зрідженого газу.
Займисті середовища висувають підвищені вимоги до вибору, проектування, виробництва та управління посудинами під тиском.Усі зварні шви (включаючи кутові шви) легкозаймистих посудин середнього тиску повинні мати структуру повного проплавлення тощо.
2. Класифікація посудин, що працюють під тиском
У різних країнах світу існують різні методи класифікації посудин під тиском.Цей розділ присвячено методам класифікації в «Правилах технічного нагляду за безпекою стаціонарних посудин під тиском» Китаю.
(1) Класифікація за рівнем тиску
За типом тиску посудини під тиском можна розділити на внутрішні та зовнішні.Внутрішню ємність під тиском можна розділити на чотири рівні тиску відповідно до розрахункового тиску (p), які поділяються таким чином:
Ємність низького тиску (код L) 0,1 МПа≤p<1,6 МПа;
Ємність середнього тиску (код М) 1,6 МПа≤p<10,0 МПа;
Ємність високого тиску (код Н) 10 МПа≤p<100 МПа;
Ємність надвисокого тиску (код U) с≥100 МПа.
У контейнері під зовнішнім тиском, коли внутрішній тиск контейнера менший за абсолютний атмосферний тиск (приблизно 0,1 МПа), його також називають вакуумним контейнером.
(2) Класифікація відповідно до ролі контейнерів у виробництві
Відповідно до функції посудини під тиском у виробничому процесі, її можна розділити на чотири типи: реакційна ємність під тиском, теплообмінна ємність під тиском, роздільна ємність під тиском і ємність під тиском для зберігання.Конкретний поділ полягає в наступному.
①Реакційна ємність під тиском (код R) в основному використовується для завершення фізичної та хімічної реакції середовища, наприклад реактора, реакційного котла, полімеризаційного котла, автоклава, вежі синтезу, автоклава, газогенератора тощо.
②Теплообмінна ємність під тиском (код E) в основному використовується для комплектації середньої теплообмінної ємності під тиском.Такі як кожухотрубні котли-утилізатори, теплообмінники, охолоджувачі, конденсатори, випарники, нагрівачі тощо.
③Роздільна ємність під тиском (код S) в основному використовується для завершення буфера балансу тиску для очищення та розділення рідини та газу.Такі як сепаратори, фільтри, маслозбірники, буфери, сушильні вежі тощо.
④Резервуар під тиском (код C, у якому сферичний резервуар код B) в основному використовується для зберігання та утримання газу, рідини, рідини
Посудини під тиском для газу та інших середовищ.Такі як резервуари для зберігання рідкого аміаку, резервуари для зберігання зрідженого нафтового газу тощо.
У посудині під тиском, якщо існує два або більше принципів процесу одночасно, різновиди слід розділити відповідно до основної ролі в процесі.
(3) Класифікація за способом встановлення
Відповідно до способу встановлення, його можна розділити на стаціонарні та мобільні резервуари під тиском.
①Стаціонарна ємність під тиском відноситься до ємності під тиском із фіксованою установкою та місцем використання, а також відносно фіксованими умовами процесу та операторами.Такі як горизонтальні резервуари для зберігання, сферичні резервуари, вежі, реактори тощо у виробничому цеху.
②Мобільна посудина під тиском відноситься до транспортного обладнання, що складається з резервуарів або газових балонів великого об’єму та постійно з’єднаних ходових механізмів або каркасів, включаючи залізничні цистерни, автомобільні цистерни, причепи з довгими трубами, контейнери-цистерни та контейнери з пучками труб.Пересувні посудини під тиском повинні враховувати силу інерції та розбризкування рідини під час транспортування, тому до них пред’являються особливі вимоги щодо конструкції, використання та безпеки.
Посудина під тиском, яка виконує функції завантажувального та розвантажувального середовища, використовується лише в пристрої або на полі та не бере участі в залізничному, автомобільному чи водному транспорті, не є мобільною посудиною під тиском.
(4) Класифікація за технологією безпеки
Кілька методів класифікації, згаданих вище, враховують лише певний конструктивний параметр або умови використання посудини під тиском і не можуть повністю відобразити загальний рівень небезпеки, з якою стикається посудина під тиском.Наприклад, посудина під тиском, у якій зберігаються легкозаймисті, помірно токсичні або більш небезпечні середовища, набагато небезпечніша, ніж посудина під тиском такого ж геометричного розміру, у якій зберігаються помірно токсичні чи незаймисті середовища.
Небезпека посудини під тиском також пов’язана з добутком її розрахункового тиску p і повного об’єму V. Чим більше значення pV, тим більша енергія вибуху і тим більша небезпека, коли посудина розірветься.До проектування, виробництва, перевірки, використання та управління судном пред’являються підвищені вимоги.
З цієї причини, враховуючи такі фактори, як проектний тиск, об’єм, середня небезпека, роль посудини у виробництві, міцність матеріалу, конструкція посудини та інші фактори, «Правила технічного нагляду за безпекою посудин під тиском» поділяють посудини під тиском у відповідній сфері на три категорії.Тобто, перший тип посудини під тиском, другий тип посудини під тиском і третій тип посудини під тиском.
У процесі використання було виявлено, що фокус цього методу класифікації не є помітним.Для багатофункціональних посудин під тиском важко визначити, яка функція відіграє головну роль у виробництві, що легко призводить до суперечливих думок під час класифікації.Водночас із розвитком матеріалознавства та технології виробництва міцність матеріалу, структура контейнера тощо більше не є основними факторами, що впливають на рівень ризику контейнерів.
З огляду на вищезазначені проблеми, щоб зробити класифікацію простою та унікальною, «Правила нагляду за технікою безпеки стаціонарних посудин під тиском» Китаю класифікують посудини під тиском за трьома факторами, такими як середній, розрахунковий тиск і об’єм, і класифікують посудини під тиском у межах застосовний обсяг у категорію I. Для посудин під тиском, посудин під тиском класу II та посудин під тиском класу III тепер введено методи класифікації.
①Групування середовища Середовище резервуара під тиском - це газ, скраплений газ і рідина, максимальна робоча температура яких вища або дорівнює її стандартній температурі кипіння, і поділяється на дві групи відповідно до ступеня токсичності та ризику вибуху.
ⅰ.Перша група середовищ: хімічні середовища, вибухонебезпечні середовища та зріджені гази, ступінь небезпеки токсичності яких є надзвичайно небезпечними та особливо небезпечними.
ii.Другий набір носіїв: носії, відмінні від першого набору носіїв.
Ступінь небезпеки токсичності та вибухонебезпеки середовища визначаються відповідно до двох стандартів GBZ230 «Класифікація ступеня небезпеки професійного впливу отрут» і HG20660 «Класифікація небезпеки токсичності та ступеня небезпеки вибуху хімічного середовища в посудинах під тиском ”.Якщо обидва несумісні, переважає той, що має найвищий ступінь небезпеки (небезпечний).
②Класифікація посудин під тиском Класифікація посудин під тиском повинна спочатку вибрати відповідну діаграму класифікації відповідно до характеристик середовища, а потім
Виміряйте тиск р (одиниця МПа) і об’єм V (одиниця м3), позначте координати точок і визначте категорію ємності.
i.Для першої групи середовищ класифікація посудин під тиском показана на малюнку 1-2.
Якщо точка координат розташована на лінії класифікації на рисунку 1-2 або малюнку 1-3, вона класифікується відповідно до вищої категорії;об’єм менший за 25 л або внутрішній діаметр (для некруглих секцій це стосується ширини, висоти або діагональної лінії, наприклад, прямокутник — посудини під тиском малого об’єму з діагональною лінією та еліпсом як головною віссю) менше 150 мм класифікуються як посудини під тиском класу I;середовища, не вказані в двох стандартах GBZ230 і HG20660, повинні бути всебічно розглянуті відповідно до їхніх хімічних властивостей, ступеня небезпеки та вмісту. Група середовища визначається одиницею конструкції посудини під тиском.
Через відмінності в економічній політиці, технічній політиці, промислових базах і системах управління в різних країнах методи класифікації посудин під тиском також відрізняються один від одного.При проектуванні посудин, що працюють під тиском, з використанням міжнародних стандартів або передових зарубіжних стандартів слід застосовувати відповідні методи класифікації.
Наприклад, ЄС 97/23/EC «Директива про обладнання, що працює під тиском» всебічно визначає небезпеки обладнання, що працює під тиском, відповідно до таких факторів, як допустимий робочий тиск, тиск пари при максимально допустимій робочій температурі, середня небезпека, геометричний об’єм або номінальний розмір, а також використовувати.Обладнання, що несуть тиск, поділяється на чотири категорії: I, II, III та IV, і надаються відповідні вимоги до матеріалів, конструкції, виробництва та перевірки.
Іншим прикладом є японський стандарт JISB8270 «Посудини під тиском (основний стандарт)», оприлюднений у 1993 році, який поділяє посудини під тиском на три категорії відповідно до розрахункового тиску та небезпеки середовища: третій тип посудин під тиском має найнижчий клас, а область застосування застосування полягає в тому, щоб розрахункова температура була не нижче 0℃, розрахунковий тиск менше 1 МПа;розрахунковий тиск другого типу посудини під тиском менше 30 МПа;і розрахунковий тиск першого типу посудини під тиском, як правило, має бути менше 100 МПа.Однак, якщо існують спеціальні вимоги до матеріалів, виробництва, перевірки тощо, посудини під тиском з розрахунковим тиском вище 100 МПа також можуть бути віднесені до першої категорії посудин.
Час публікації: 19 вересня 2022 р