1、<p>　　華東理工大學(xué)2013—2014學(xué)年第一學(xué)期</p><p>　　《壓力容器安全技術(shù)基礎(chǔ)》課程論文 </p><p>　　班級(jí) 工程135 學(xué)號(hào) 030130755 姓名 陳星妤 </p><p>　　開課學(xué)院 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院任課教師 施哲雄 成績__________</p><p>　論文題目： 壓力容器的

2、事故以及預(yù)防檢測技術(shù)的研究</p><p>　論文要求：1、要結(jié)合課程內(nèi)容進(jìn)行選題，可以結(jié)合壓力容器事故討論壓力容器的安全技術(shù)；2、論文結(jié)構(gòu)完整，自己撰寫，不得網(wǎng)上下載和抄襲；3、論文字?jǐn)?shù)不少于2000字，參考文獻(xiàn)不少于8篇。</p><p>　教師評(píng)語：1、論文選題（與課程內(nèi)容結(jié)合情況） 15% （ ）2、文獻(xiàn)檢索（檢索文獻(xiàn)數(shù)量及綜合分析情況 ） 20%

3、 （ ）3、論文內(nèi)容（內(nèi)容翔實(shí)，論點(diǎn)明確，論據(jù)充分，論證思路符合邏輯） 40% （ ）4、寫作能力（條理是否清楚，層次是否分明等） 25% （ ）教師簽字： 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了最新的壓力容器的分類方法和事故類型，并分析了壓力容器事故發(fā)生的原

4、因及后果，包括了壓力容器事故的技術(shù)分析和綜合分析，并舉了一個(gè)生產(chǎn)硅酸鈉的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)罐發(fā)生爆炸的具體事例進(jìn)行分析，最后介紹了紅外檢測技術(shù)在DC101反應(yīng)器中的應(yīng)用和聲發(fā)射檢測技術(shù)在中國的發(fā)展現(xiàn)狀。</p><p>　　關(guān)鍵詞：壓力容器；事故；原因；無損檢測</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引 言

5、1</b></p><p>　　1.1 最新壓力容器分類1</p><p>　　1.1.1 壓力容器分類時(shí)考慮的因素1</p><p>　　1.1.2 基本分類2</p><p>　　2 壓力容器事故及分析3</p><p>　　2.1 壓力容器的事故類型3</p><p&g

6、t;　　2.2 壓力容器事故原因分析3</p><p>　　2.2.1 設(shè)計(jì)制造失誤3</p><p>　　2.2.2 使用不規(guī)范3</p><p>　　2.3 壓力容器爆炸傷害事故后果分析4</p><p>　　2.3.1 對(duì)一般常見事故技術(shù)分析4</p><p>　　2.3.2 壓力容器事故綜合分析4&

7、lt;/p><p>　　3 壓力容器的無損檢測技術(shù)5</p><p>　　3.1塑料廠DC101反應(yīng)器的紅外熱成像檢測5</p><p>　　3.2 國內(nèi)壓力容器聲發(fā)射檢測現(xiàn)狀6</p><p>　　3.3超聲波檢測技術(shù)6</p><p>　　4 具體事例淺析8</p><p><b

8、>　　結(jié) 論9</b></p><p><b>　　致 謝10</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　據(jù)2012年的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國有壓力容器271.82萬臺(tái)，全年

9、228起特種設(shè)備事故中，鍋爐事故29起，壓力容器事故26起，氣瓶事故26起，壓力管道事故8起，電梯事故42起，起重機(jī)械事故76起，場（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛事故17起，客運(yùn)索道事故2起，大型游樂設(shè)施事故2起。2012年萬臺(tái)設(shè)備死亡率為0.517，比上一年下降了13.11%。設(shè)備事故的大小，影響因素多，也十分復(fù)雜。它不但與整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的各項(xiàng)技術(shù)水平有關(guān)，而且還與社會(huì)與人的因素有關(guān)。各國的情況也不盡相同。但從總的情況來看，在相同的條件下，壓力容

10、器的事故率顯然要比其他的一般機(jī)械設(shè)備高得多。而且壓力容器一旦發(fā)生爆炸，不僅僅是設(shè)備本身遭到破壞，而且常會(huì)破壞周圍及建筑物。甚至產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，釀成災(zāi)難性事故。故對(duì)壓力容器事故進(jìn)行研究和提出相應(yīng)的預(yù)防措施顯得尤為重要。</p><p>　　1.1 最新壓力容器分類</p><p>　　一般的來說，壓力容器是指盛裝氣體、液化氣體或液體， 工作壓力不小于0.1MPa，內(nèi)直徑不小于0.15m，容積不

11、小于0.025m³ 的密閉設(shè)備。它是一種具有爆炸危險(xiǎn)的特種設(shè)備，在過程生產(chǎn)中用來完成反應(yīng)、儲(chǔ)存、換熱、分離等作用。大多數(shù)情況下需要承受高溫、超高壓、高壓、超低溫等惡劣工況，且工藝介質(zhì)多為易燃易爆、有毒有害物質(zhì)，工作條件復(fù)雜、苛刻，屬于具有高度危險(xiǎn)性的過程裝備[1]。</p><p>　　1.1.1 壓力容器分類時(shí)考慮的因素</p><p><b>　　(1)設(shè)計(jì)壓力&l

12、t;/b></p><p>　　指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力[2]。</p><p><b>　　(2)容積</b></p><p>　　指壓力容器的幾何容積，即由設(shè)計(jì)圖樣標(biāo)注的尺寸計(jì)算(不考慮制造公差)并且圓整。應(yīng)當(dāng)扣除永久連接在容器內(nèi)部的內(nèi)件的體積。永久連接是指需要通過破壞方式分

13、開的連接[2]。</p><p><b>　　(3)介質(zhì)分組</b></p><p>　　壓力容器的介質(zhì)分為兩組，包括氣體、液化氣體或者介質(zhì)最高工作溫度高于或者等于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。1)第一組介質(zhì)：毒性程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)，易爆介質(zhì)，液化氣體。2)第二組介質(zhì)：由除第一組以外的介質(zhì)組成，如毒性程度為中度危害以下的化學(xué)介質(zhì)，包括水蒸氣、氮?dú)獾取＝橘|(zhì)毒性危害強(qiáng)

14、度和爆炸危險(xiǎn)程度按GB 5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》、HG 20660《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)確定。兩者不一致時(shí)，以危害(危險(xiǎn))程度高的為準(zhǔn)[2]。</p><p>　　1.1.2 基本分類</p><p>　　壓力容器分類應(yīng)當(dāng)先按照介質(zhì)特性，按照以下要求選擇分類圖，再根據(jù)設(shè)計(jì)壓力p(單位MPa)和容積V(單位L)，標(biāo)出坐標(biāo)點(diǎn)，確定容器類別[2]：

15、</p><p>　　對(duì)于第一組介質(zhì)，壓力容器的分類見圖1[2]。</p><p>　　圖1　壓力容器分類圖—第一組介質(zhì)</p><p>　　(2)對(duì)于第二組介質(zhì)，壓力容器的分類見圖2[2]。</p><p>　　圖2　壓力容器分類圖———第二組介質(zhì)</p><p>　　2 壓力容器事故及分析</p>&

16、lt;p>　　2.1 壓力容器的事故類型</p><p>　　壓力容器事故按照壓力容器自身的損壞程度來分，可以分為一般事故、重大事故和爆炸事故三類[3]：</p><p>　　（1）一般事故，是指壓力容器損壞程度比較輕，修理時(shí)不需要將其停止使用的事故；</p><p>　?。?）重大事故，是指壓力容器的受壓部件或附件受到比較嚴(yán)重的損壞，導(dǎo)致不得不馬上停止使用進(jìn)

17、行修理的事故；</p><p>　?。?）爆炸事故，是指壓力容器在使用時(shí)的表面發(fā)生破裂，在破裂的瞬間壓力容器內(nèi)的壓力大氣環(huán)境壓力持平后發(fā)生爆炸或者壓力容器內(nèi)的物質(zhì)泄漏被點(diǎn)燃發(fā)生爆炸的事故。</p><p>　　2.2 壓力容器事故原因分析</p><p>　　2.2.1 設(shè)計(jì)制造失誤</p><p>　　盡管幾何圖形比較簡單(圓球，橢圓，以球

18、形封頭的筒形)，但是其材質(zhì)卻必須考慮到工作壓力、溫度、介質(zhì)的性質(zhì)和焊接制造工藝等多種因素，國家專門頒布了制造壓力容器材質(zhì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但是仍然有些并不具備生產(chǎn)條件的廠家為謀取較大利潤，以次充好，加上管理上的漏洞，致使不合格產(chǎn)品進(jìn)入企業(yè)并造成后患。如1997年浙江省在一次工業(yè)安全大檢查中就查禁偽劣鍋爐2000多臺(tái)，當(dāng)場查封1000臺(tái)，4萬多只在用氣瓶中查出不合格3000余只；1997年4月與6月，化工部兩次安全大檢查也發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)數(shù)量不規(guī)范的

19、壓力容器、管道在使用中。不合格產(chǎn)品進(jìn)入企業(yè)的后果是十分嚴(yán)重的。例如，1999年1月15日，寧夏石嘴山礦務(wù)局銀川辦事處住宅小區(qū)燃油鍋爐發(fā)生爆炸。這次震憾全國的事故主要原因就是容器在安裝前后均未經(jīng)安監(jiān)部門審核、驗(yàn)收，系不合格產(chǎn)品[4]。</p><p>　　2.2.2 使用不規(guī)范</p><p>　　據(jù)對(duì)“八五”期間的壓力容器事故統(tǒng)計(jì)，80%是由使用管理環(huán)節(jié)中的問題而產(chǎn)生，這主要是因?yàn)閴毫θ萜?/p>

20、的結(jié)構(gòu)雖不復(fù)雜，但在部件連接處和開孔附近的應(yīng)力情況卻是復(fù)雜的。在高溫、高壓、低溫、腐蝕等惡劣條件下運(yùn)行，常常易發(fā)生破裂，一旦破裂，里面的介質(zhì)立即泄壓膨脹，釋放出很大能量，形成爆炸。如果容器里的介質(zhì)是可燃的，與空氣混合還會(huì)引起第二次爆炸。第二次爆炸的能量要比第一次爆炸大得多壓力容器破裂的形式主要有延性破壞和低應(yīng)力破壞兩大類。對(duì)近年來壓力容器事故的統(tǒng)計(jì)表明，后者更為主要。低應(yīng)力破壞是指材料還沒有達(dá)到屈服極限就突然破壞，構(gòu)件存在缺陷(如焊接質(zhì)

21、量問題)和材料的韌性差是引起低應(yīng)力破壞的主要原因。吉林省某化肥廠的一臺(tái)水洗塔在使用中發(fā)生爆炸，整個(gè)塔碎成百余塊，其中一塊重1t的碎片飛出百余米造成十余人死亡，其原因就是焊接有裂紋，加上所用材料低溫時(shí)韌性較差，造成了低應(yīng)力破壞[4]。</p><p>　　2.3 壓力容器爆炸傷害事故后果分析</p><p>　　壓力容器爆炸時(shí)，爆破能量在向外釋放時(shí)是以沖擊波能量、碎片能量和容器殘余變形能量3

22、 種形式表現(xiàn)出來的。后二者所消耗的能量只占總爆破能量的3％～15％，也就是說大部分爆炸能量是用于產(chǎn)生空氣沖擊波[5]。</p><p>　　2.3.1 對(duì)一般常見事故技術(shù)分析</p><p>　　壓力容器事故的原因，一般來說往往是多方面的，對(duì)事故的技術(shù)分析，要找出主要原因和直接原因.首先進(jìn)入事故現(xiàn)場，進(jìn)行認(rèn)真的檢查與調(diào)查，必要時(shí)進(jìn)行技術(shù)檢驗(yàn)和鑒定，作出綜合分析并確定事故原因[6]：<

23、/p><p>　　(1)檢查事故現(xiàn)場；</p><p>　　(2)事故過程調(diào)查；</p><p>　　(3)壓力容器設(shè)計(jì)、制造情況的調(diào)查；</p><p>　　(4)技術(shù)檢驗(yàn)和鑒定工作；</p><p>　　2.3.2 壓力容器事故綜合分析</p><p>　　壓力容器破裂爆炸事故的調(diào)查分析工作，在

24、經(jīng)過事故現(xiàn)場的觀察檢查和測量，對(duì)事故發(fā)生過程和容器設(shè)計(jì)、制造、投產(chǎn)后運(yùn)行情況的調(diào)查了解，以及必要的技術(shù)檢驗(yàn)、鑒定和計(jì)算之后，則應(yīng)對(duì)事故原因進(jìn)行綜合分析確定其直接原因和主要原因.由于壓力容器類型繁多，每一次事故均應(yīng)按具體情況作具體分析[5]。</p><p>　　(1)爆炸事故性質(zhì)及過程的判斷</p><p>　　壓力容器的破裂，有的是在工作壓力下發(fā)生的，有的是在超壓的情況下發(fā)生的.其中有的

25、屬于物理性爆炸，有的屬于化學(xué)性爆炸，所以要具體分析事故原因，首先要正確判斷爆炸的性質(zhì)或過程以及容器破裂壓力等.一般容器破裂及其由此引起的氣體爆炸，可有以下幾種情況[6]：</p><p>　　(a)工作壓力破裂的容器</p><p>　　(b)超工作壓力下破裂的容器</p><p>　　(c)化學(xué)反應(yīng)而爆炸的容器</p><p>　　(d)容

26、器破裂后的二次空間爆炸</p><p>　　(2)容器破裂型式鑒別[6]</p><p><b>　　(a)韌性破裂</b></p><p><b>　　(b)脆性破裂</b></p><p><b>　　(c)疲勞破裂</b></p><p><

27、b>　　(d)腐蝕破裂</b></p><p>　　3 壓力容器的無損檢測技術(shù)</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)中，壓力容器是不可缺少的設(shè)備，在化工、機(jī)械、冶金等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，壓力容器在使用過程中受到介質(zhì)、溫度等條件的影響很容易發(fā)生銹蝕或開裂等缺陷，所以無損檢測技術(shù)就顯示出了其重要作用。壓力容器即使是從設(shè)計(jì)到制造、安裝等環(huán)節(jié)都符合標(biāo)準(zhǔn)，但是在使用過程中，都會(huì)由于一些因

28、素的影響而產(chǎn)生安全隱患，如果不能盡快將安全隱患排除，就很可能造成非常嚴(yán)重的后果。因此，必須制定定期檢測計(jì)劃。當(dāng)前，對(duì)壓力容器的定期檢測主要是采用無損檢測技術(shù)[7]，包括紅外熱成像檢測，聲發(fā)射檢測以及超聲波檢測技術(shù)等。</p><p>　　3.1塑料廠DC101反應(yīng)器的紅外熱成像檢測</p><p>　　DC101反應(yīng)器是某石化公司塑料廠聚苯乙烯生產(chǎn)的核心設(shè)備，其工作介質(zhì)為苯和乙烯的混合氣及

29、反應(yīng)生成物，工作溫度180℃，工作壓力0.8MPa，幾何尺寸為φ2 490mm×10 360mm×25mm，內(nèi)襯為173mm厚耐熱耐酸材料(一方面保溫，另一方面保護(hù)反應(yīng)器殼體不受腐蝕)。內(nèi)襯材料在工作過程中易產(chǎn)生裂紋或缺損，但由于內(nèi)襯材料為黑色，而且有附著物，停車后開罐檢修很難發(fā)現(xiàn)裂紋性質(zhì)的缺陷。因此在停車前應(yīng)采用紅外熱成像技術(shù)對(duì)內(nèi)襯的破損情況進(jìn)行檢測評(píng)價(jià)，以供停車時(shí)進(jìn)行內(nèi)部維修。檢測結(jié)果共發(fā)現(xiàn)四處超溫部位。經(jīng)熱傳導(dǎo)

30、分析，圖3所示的焊縫部位內(nèi)襯可能存在裂紋，其它三處為部分破損。該設(shè)備在停車后，對(duì)內(nèi)部進(jìn)行檢測時(shí)證明了紅外檢測的的結(jié)果是正確的。圖4為內(nèi)襯破損最嚴(yán)重的部位[8]。</p><p>　　圖3　DC101反應(yīng)器某部位紅外熱成像圖</p><p>　　圖4 反應(yīng)器第一層平臺(tái)出料口紅外熱成像圖</p><p>　　3.2 國內(nèi)壓力容器聲發(fā)射檢測現(xiàn)狀</p>&l

31、t;p>　　聲發(fā)射技術(shù)在壓力容器無損檢測中的具體原理是壓力容器由于經(jīng)常處于高溫高壓的條件下，所以很容易會(huì)由于材料疲勞、腐蝕而產(chǎn)生一些裂紋。隨著材料的裂紋成核，裂紋會(huì)不斷地?cái)U(kuò)展至開裂。在此過程中會(huì)有一個(gè)應(yīng)力集中的階段，發(fā)生微弱聲發(fā)射信號(hào)；在應(yīng)力集中到一定程度的情況下，發(fā)生的信號(hào)會(huì)增大至毫伏級(jí)。與此同時(shí)，由于大多數(shù)的材料都會(huì)產(chǎn)生聲發(fā)射。所以，聲發(fā)射檢測的用途十分廣泛，基本不受材料限制。并且可以長期的不間斷的監(jiān)視材料的缺陷是否處于安全狀

32、態(tài)或者發(fā)出超限警報(bào)。但是，聲發(fā)射的信號(hào)相對(duì)于其他的無損信號(hào)較弱，信號(hào)頻率在人耳的接受范圍以外，所以在運(yùn)用聲發(fā)射技術(shù)時(shí)要注意采用靈敏的電子儀器進(jìn)行信號(hào)檢測[7]。</p><p>　　據(jù)估計(jì)，我國目前約有30多個(gè)專業(yè)檢驗(yàn)單位、科研院所和大專院校從事壓力容器聲發(fā)射檢測技術(shù)的研究和應(yīng)用，從業(yè)人員100多人。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，這些單位每年采用聲發(fā)射檢測大型壓力容器300~500臺(tái)[9]。</p><p>

33、;　　3.3超聲波檢測技術(shù)</p><p>　　由于超聲波在介質(zhì)中傳播能夠產(chǎn)生衰減現(xiàn)象，遇到界面就會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象，這種反射性質(zhì)能夠清楚的表面所要檢測物體的缺陷，這就是超聲波檢查技術(shù)的原理。超聲波檢測技術(shù)在壓力容器檢測中的應(yīng)用范圍主要是：對(duì)壓力容器鋼板、鍛件、螺栓件等的超聲檢測。壓力容器在制造生產(chǎn)過程中，超聲波檢查技術(shù)在有厚度的壓力容器殼體和殼體之間焊縫的缺陷檢測中具有明顯的優(yōu)勢，大都使用的脈沖型超聲波探測儀，能夠

34、很快的對(duì)壓力容器殼體對(duì)接焊縫內(nèi)的裂紋缺陷等進(jìn)行檢測，同時(shí)，也可以在可能出現(xiàn)裂紋的高壓螺栓當(dāng)中進(jìn)行缺陷檢測。此種檢測法所使用的脈沖型超聲波探測儀具有體積小、重量輕、易于攜帶和進(jìn)行操作、對(duì)人體的傷害小的優(yōu)點(diǎn)，因此在壓力容器的檢測中使用非常普遍[7]。</p><p><b>　　4 具體事例淺析</b></p><p>　　1992年6月22日9時(shí)04分地處東陵區(qū)某廠，一

35、個(gè)生產(chǎn)硅酸鈉的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)罐發(fā)生爆炸，致使現(xiàn)場人員一死三傷廠房受到不同程度損壞，給生產(chǎn)帶來重大影響[10]。</p><p>　　事故調(diào)查分析：通過了解設(shè)備的基本情況，事故前操作情況以及事故現(xiàn)場勘查及鑒定以及相應(yīng)的壓力容器的力學(xué)分析可以得出：</p><p>　　起碼有下列三個(gè)直接因素：(a)罐進(jìn)汽達(dá)到預(yù)定工作壓力0.5M Pa后，操作工沒有及時(shí)停汽，使罐處于超壓運(yùn)行狀態(tài)；(b)操作工帶壓去緊

36、固螺栓，違章操作；(c)在設(shè)計(jì)安裝上，所選用螺栓不合適，安裝后，使用單位沒有按《規(guī)程》要求申請(qǐng)勞動(dòng)部門檢驗(yàn)，使該隱患帶到使用中[10].</p><p>　　安全技術(shù)分析：針對(duì)這個(gè)具體案例可知，此次事故的發(fā)生歸根到底是由于在設(shè)計(jì)安裝上的失誤，因此在壓力容器使用前，進(jìn)行無損檢測顯得尤其重要。由于在設(shè)計(jì)安裝上，所選用的螺栓不合適，因此我們可以選擇超聲波檢測技術(shù)，能夠很快地檢測出螺栓的缺陷，從而避免這次事故的發(fā)生。&l

37、t;/p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本文介紹了最新的壓力容器的分類方法和事故類型，并分析了壓力容器事故發(fā)生的原因及后果，包括了壓力容器事故的技術(shù)分析和綜合分析，并舉了一個(gè)生產(chǎn)硅酸鈉的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)罐發(fā)生爆炸的具體事例進(jìn)行分析，最后介紹了紅外檢測技術(shù)在DC101反應(yīng)器中的應(yīng)用以及聲發(fā)射檢測技術(shù)在中國的發(fā)展現(xiàn)狀。</p><p>

38、;　　總而之，壓力容器事故是涉及從設(shè)計(jì)到使用各個(gè)步驟的復(fù)雜問題。因此必須從設(shè)計(jì)部門的合理設(shè)計(jì)、選材、制作開始，到操作規(guī)范、安全管理到位、做好檢驗(yàn)和維護(hù)保養(yǎng)工作等，整個(gè)過程盡可能做到一絲不茍。在檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)問題后立即采取處理措施，并要做到在日常使用中防患于未然，才能真正保障壓力容器的安全運(yùn)作[3]。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　感謝施哲

39、雄老師給我們?cè)敿?xì)地介紹了壓力容器的基礎(chǔ)知識(shí)，相關(guān)法律法規(guī)，還有壓力容器和管道事故及生活中真實(shí)所發(fā)生的案例，讓我們收獲匪淺。在這里由衷地感謝施老師讓我們了解到壓力容器的危險(xiǎn)性，讓我們?cè)谝院罂赡芙佑|到的時(shí)候能夠更加謹(jǐn)慎，請(qǐng)接受我最誠摯地謝意！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　豆懷鵬，高曉云．壓力容器的安全技術(shù)管理[J]．當(dāng)代化工，2013

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