1.3压力容器的爆炸能量分析。
压力容器之所以作为一种特种设备,是因为运行中的压力容器一旦发生爆炸破裂,不但设备本身遭到严重破坏,而且往往波及很大的范围,毁坏周围的设备或建筑,造成人员打击伤害,中毒,烧伤等,甚至会引发更大范围的爆炸事故。
压力容器发生爆炸事故而破裂时,容器内的高压流体介质突然解除器壁的约束,瞬间膨胀卸压,以极高的速度释放出内在的大量能量,发生所谓的物理爆炸。如果容器内充装的是可爆性混合气体,遇到明火,碎片撞击火花,或高速气流所产生的静电作用,会立即发生化学爆炸,即通常所说的二次爆炸。因此,压力容器爆炸破裂时,其爆炸能量的大小不但与原有的压力和容器的容积有关,而且还与介质的化学性质及在容器内的物性集态有关。
压力容器爆炸所造成的危害主要有爆炸冲击波及碎片的破坏作用,有毒介质容器破裂后造成的毒害作用,以及可燃气体介质容器破裂后造成的火灾等。
2.压力容器生命周期各阶段安全措施。
2.1压力容器安全设计。
压力容器的设计是否安全可靠,主要取决于设计过程的材料选择、结构设计和容器壁厚确定是否合理。另外还要考虑适应生产能力,保证强度和稳定性、密封性,以及制造、运行、安装、检修的方便性和总体设计的经济性。
压力容器的安全设计主要包括以下三个方面:
(1)合理选用材料。合理选用材料,是保证压力容器安全运行的一个重要措施,如果材料选择不当,即使具有较大的强度裕度,也可能在运行中发生破坏事故。选择压力容器用钢材,不仅要从操作条件和使用环境方面来考虑,即要求材料对工作介质、压力、温度、载荷特性等操作条件和气温、湿度等使用环境具有必需的适应能力;还要从锅炉、压力容器的制造方面来考虑,即要求所选用的材料容易加工成形,在工艺加工过程中不易产生缺陷。因此,在压力容器的选材上,应充分考虑材料的力学性能(强度、韧性、塑性、硬度)、物理性能、耐腐蚀性、制造工艺性能(可焊性、可锻性、切削加工性以及研磨性、冲压性、热处理性等)。压力容器选材的一般原则是:在保证塑性指标和其它性能指标的要求下,尽量选用强度指标较高的材料。
(2)选择合适的结构形式。在压力容器的破坏事故中,有相当一部分是由于结构不合理引起的,结构不合理,往往使得锅炉、压力容器在制造和使用过程中容易产生缺陷。因此首先要求结构便于制造,以利于保证制造质量和避免、减少制造缺陷;其次是要求结构便于无损检验,使制造和使用中产生的缺陷能及时、准确地检查出来;第三是结构设计中要考虑尽量降低局部附加应力和应力集中。
(3)满足强度的要求。为保证压力容器安全运行,其承压部件必须具有足够的强度,即具有适当的壁厚以抵抗外加载荷的作用。在结构设计中除了结构特殊、使用条件复杂或特别重要的压力容器需要以应力分析进行设计外,一般的是以薄膜应力来确定所需的壁厚。至于压力容器结构不连续部位的附加应力和应力集中,则从结构形式或尺寸上加以限制。
压力容器的结构比较简单,基本上都是由筒体、封头、接管、法兰、支座等零部件组成。压力的机构设计应该遵循以下基本原则:
①、结构不连续处应该平滑过渡。受压器件在几何结构突变和不连续过渡区域会产生较高的不连续应力,并可能导致应力集中,致使压力容器的疲劳破坏,因此应该避免这种情况的出现。
②、引起应力集中或削弱强度的结构应相互错开,避免高应力的叠加。