1、压力容器安全技术0. 引言压力容器是一种容易发生事故的特殊设备。一旦发生事故不仅是容器本身遭到破坏，而且还会引起一连串恶性事故，如破坏其他设备及建筑物，危害人员生命安全，污染化境等，还会给国民经济造成重大损失。所以压力容器安全技术监察规程的制定是必要及必须的。1. 压力容器在国民经济中的地位与作用压力容器的应用极为广泛。在工业、民用、军工等许多部门，在科学研究的许多领域都有重要的作用。其中，它在石油化工的应用最为普遍，约占压力容器总使用量的50%左右。而石油是当今世界重要的能源，石油化学工业包括化肥、医药、炼油、农药、无机化工和有机合成等行业。其产品与人民生活、农业生产以及轻工业市场紧密相关。
2、在发展国民经济、巩固国防、解决人民的衣食住行等方面都起着举足轻重的作用1。压力容器在其他工业部门也应用广泛。例如城市、企业所用的煤气和液化气贮槽；工程机械所用的各种储能器；各种动力机械的辅机；制糖、造纸所用的各种蒸煮釜、大型工程管道等。2. 压力容器的断裂模式压力容器用钢的断裂模式有两种：韧握型断裂模式和剪切型断裂模式。决定这两种断裂模式转变的因素是应力三轴度。韧握型断裂模式：韧握型断裂源于材料内部的空穴的形核、扩张和汇合。因为合金材料细观结构的不均匀性，夹杂物的存在在理论和实际上都是必然的。夹杂物和基体在受力状态下会脱离形成空穴。第一空穴的汇合对应着材料的破坏。韧窝就是空穴在断面上留下的凹陷
3、组织。韧握型断裂发生在压力容器筒体上时是平断口。剪切型断裂模式：剪切型断裂的原因与材料内部的细观剪切带和宏观剪切带的集中有关。3. 压力容器破坏形式，事故危害及原因分析强度失效因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，称为强度失效，包括韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、腐蚀断裂等。表1 压力容器的断裂模式名称定义特征产生原因解决方案韧性破裂压力容器在载荷作用下，产生的应力达到或接近所用材料的强度极限而发生的断裂。 断后有肉眼可见的宏观变形，如整体鼓胀，周长伸长率可达1020%，断口处厚度显著减薄；没有碎片，或偶尔有碎片；按实测厚度计算的爆破压力与实际爆破压力相当接近。壁厚过薄（壁厚未经设计计算
4、和壁厚因腐蚀而减薄）和内压过高（操作失误、液体受热膨胀、化学反应失控等）。严格按照规范设计、选材，配备相应的安全附件，且运输、安装、使用、检修遵循有关的规定。脆性破裂变形量很小、且在壳壁中的应力值远低于材料的强度极限时发生的断裂。这种断裂是在较低应力状态下发生，故又称为低应力脆断。 断裂时容器没有膨胀，即无明显的塑性变形；其断口齐平，并与最大应力方向垂直；断裂的速度极快，常使容器断裂成碎片。由于脆性断裂时容器的实际应力值往往很低，爆破片、安全阀等安全附件不会动作，其后果要比韧性断裂严重得多。材料脆性和缺陷。材料选用不当、焊接与热处理不当使材料脆化；压力容器用钢一般韧性较好，但若存在严重的原始缺
5、陷（如原材料的夹渣、分层、折叠等）、制造缺陷（如焊接引起的未熔透、裂纹等）或使用中产生的缺陷，也会导致脆性断裂发生。严格按照设计标准选择材料，焊接与热处理完善处理。疲劳破裂在交变载荷作用下，经过一定周期后发生的断裂。疲劳破坏包括裂纹萌生、扩展和最后断裂三个阶段。疲劳断口由裂纹源、裂纹扩展区和最终断裂区组成。 （1）裂纹源往往位于接管根部、焊接接头等高应力区或有缺陷的部位。 （2）裂纹扩展区是疲劳断口最重要的特征区域。常呈现贝纹状，是疲劳裂纹扩展过程中留下的痕迹。 （3）最终断裂区裂纹扩展到一定程度时的快速断裂区。由剩余截面不能再承受施加的载荷造成的失效形式“未爆先漏” ，破坏需要有一定时间。运
6、行时的压力波动、开车和停车、加热或冷却时温度变化引起的热应力变化、振动引续表起的应力变化、容器接管引起的附加载荷的交变而形成的交变载荷等。保证设备运行时的平稳，尽量减少交变载荷的产生。蠕变破裂压力容器在高温下长期受载，随时间的增加材料不断发生蠕变变形，造成壁厚明显减薄与鼓胀变形，最终导致压力容器断裂。从变形看具有韧性断裂特征，从应力看具有脆性断裂特征。压力容器在高温下长期受载。尽量使设备在设计工作温度下运行。对压力容器进行必要的加厚。应力腐蚀破裂应力与腐蚀介质协同作用下引起的金属断裂现象主要特征:应力腐蚀断裂是时间的函数。拉伸应力越大,则断裂所需时间越短；断裂所需应力一般都低于材料的屈服强度。
7、这种应力包括外加载荷产生的应力、残余应力、腐蚀产物的楔形应力等。腐蚀介质是特定的，只有某些金属-介质的组合情况下，才会发生应力腐蚀断裂。断裂速度在纯腐蚀及纯力学破坏之间，断口一般为脆断型。 材料同时受到应力及周围环境腐蚀介质的作用。降低拉伸应力，可降低应力腐蚀断裂敏感性。改进设计，防止腐蚀介质的富集4. 压力容器安全规范发展历史，以及我国2009版标准的特点1981年国家劳动局总局颁发了压力容器安全监察规程2,1990年和1999年两次对压力容器安全监察规程进行修订，并改名为压力容器安全技术监察规程，2009年8月31日国家质量监督检查检疫总局颁布了自2009年12月1日起正式实施的固定式压力
8、容器安全技术监察规程3。2009年版标准的修订原则是：充分吸收事故教训；提出基本安全要求，重要变化要有调研、数据的支撑；强化使用管理，强化应急救援预案；体现节能原则；促进生产，方便企业；有利于技术进步、科学发展；兼顾国际发展，具有中国特色；规范与标准协调一致。09版新容规主要有以下几个特点：1、 总则上的变化。（1）容器的分类。将原来条例式的说明改为原则条款，分类更加准确细致。分类只考虑介质的危害程度及PV乘积，不再考虑工艺用途等因素。（2）在主要受压元件中移除了补强圈、人孔、人孔盖。2、 材料上的变化。压力容器主用钢板如果生产商供给非制造单位的话要求必须出具每张钢板的质证书；对非压力容器专业
9、碳素钢和低合金钢板的S、P含量都不得大于0.035%；简化了材料复验要求，规定了材料的断后伸长率。3、 设计资质。对采用国际标准或境外标准设计制造的压力容器，不再使用目前单纯由国家质检总局特种设备批准的行政方式。4、 节能要求。要求压力容器的设计要有基本的节能降耗考虑。5、 制造。取消进口压力容器安全质量许可的制度，明确对境内外压力容器制造单位统一实行制造许可制度。5. 结语压力容器是一种特殊设备，其工作条件差，一般要承受较大的压力，在运行和使用中损坏的可能性比较大。因压力容器内部的介质具有很高的压力，有一定的温度和程度不同的腐蚀性等等，并且在不停地运动，不停地对压力容器产生各种物理的、化学的
10、作用，因而使容器产生腐蚀、变形、裂纹、渗漏等缺陷。因此，为了避免在使用过程中导致严重爆炸事故，压力容器的设计合理性，制造质量合格关键。因此，压力容器安全技术监察规程的制定和更新对压力容器的制造与维护有指导性意义。 参考文献：1 钱逸，吕忠良.压力容器安全技术基础M.中国劳动出版社，1990.2 熊从贵.固定式压力容器安全技术监察规程的应用分析J.石油化工设备，2010，39（4）：45-47.3 李文炜，张亮，狄刚，王瑞欣.分析新固定式压力容器安全技术监察规程（TSGR0004-2009）的重大调整J.化学工程与装备，2010（4）:146-154.4 郭 晶，古 敏焊接工艺规程的编制、评定和
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13、，2007 Edition with 2007 up to and inel2009 AddendaS13 ASME Boiler and Pressure Vessel Code-2007，Cases，BPV，2007 Edition with 2007 up to and incl2009AddendaS14 ASME Boiler and Pressure Vessel Code-2007，Section VIII，Part A，2007 Edition with 2007 up to and inel2009 AddendaS15 常引娣谈压力容器焊接中常见缺陷的成因和防止措施J 科技信息,2007(29)16 刘彩梅 压力容器制造质量控制J.科教创新导报，2010,14:62.
