压力容器安全

《压力容器安全》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力容器安全（23页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第五章 压力容器安全5.1 压力容器的安全问题5.1.1 压力容器的应用和特点压力容器是工业生产中必不可少的一类机械设备，压力容器不仅是承受流体压力(包括内压或外压)的密闭容器，从安全使用管理而言，更是一类具有潜在爆炸危险的特种设备。 (1)容器应用的广泛性压力容器广泛用于石油、化工、医药、冶金、机械、采矿、航天航空、交通运输等工业生产部门，且多半在压力条件下操作。(2)操作条件的复杂性压力从真空到高压、超高压；温度从低温到高温。处理介质包括：爆、燃、毒、辐(照)、腐(蚀)、磨(损)等。(3)对安全的高要求压力容器本身要求有足够的强度、刚度和稳定性，密封性好。5.1.2压力容器的安全问题压力容

2、器事故有三个主要特征：（1） 量大面广；（2）事故率高；（3）危害性大。发生压力容器事故多是由于制造和操作管理上的原因。压力容器只要在压力容器的材料、设计、制造、检验、运行、管理等各个环节循其规律，周密防范，完全可做到减少和避免事故发生。压力容器是具有潜在爆炸危险的特殊承压设备，需要专业技术与专门管理，即技术管理和行政管理。技术管理是指各种压力容器的安全技术，包括设计、制造、安装、检验的技术、标准与规范等；行政管理即政府和劳动部门的安全监察机构与技术检验单位，包括各项压力容器、锅炉、气瓶、液化石油气槽车安全监察法规、规程和条例等制度。5.2 压力容器的分类5.2.1 压力容器的定义范围压力容器

3、从字面上看，凡承受压力的密闭容器都属压力容器范围。实际中只是将比较容易发生事故，且事故危害性较大的压力容器才作为一种需要实施专门安全监察的设备；即：最高工作压力0.1Ma(不包含液体静压力)；内直径(非圆形截面则指断面最大尺寸)0.15m，且容积0.025m；盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体。5.2.2 压力容器的分类（1）按使用位置分类：1) 固定式压力容器即固定安装在使用地点的容器；2) 移动式容器指气瓶、气桶和槽车等无固定安装和使用地点的容器。（2）按设计压力分类：1)低压容器： 0.1 1.6 MPa；2)中压容器： 1.6 10 MPa；3)高压容器：

4、10 100 MPa；4)超高压容器： 100 MPa。(3)按工艺作用分：1) 反应容器主要用于完成介质的物理、化学反应的压力容器；2) 换热容器主要用于完成介质的热量交换的压力容器；3) 分离容器主要用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等的容器； 4) 储存容器主要用于盛装生产或生活用的原料气体、液体、液化气体等。(4)按安全监察管理分：根据容器在生产过程中的重要性、压力高低和介质危害程度(指易燃介质、毒性介质)将容器分成三类，对不同类别的容器在设计、材料、制造检验与使用管理等方面提出不同要求，具体划分见表5.2所示。（此表未附上，祥见教材）化学介质毒性程度和易燃介质的划分参照HG20

5、660压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类。无规定时按毒性程度，即极度、高度、中度、轻度危害分为四级，其分别最高允许浓度为0.1mgm-、0.11.0mgm-、1.010mgm-、10mgm-。易燃介质是指与空气混合的爆炸下限10%，或爆炸上限和爆炸下限之差20%的气体。5.3 压力容器的基本结构5.3.1 概述1.压力容器的结构组成：由上图可见，影响压力容器安全性的主要部分是承压部件。重点就是这些承压部件的正确选用、合理设计结构、保证有足够的强度、刚度与稳定性。2. 压力容器的主要工艺参数：影响压力容器设计、制造和使用管理的主要技术参数有压力、温度、直径。(1)压力：工作压力指在正常

6、工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。设计压力指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件。计算压力在相应的设计温度下用以确定承压元件厚度的压力。试验压力在压力试验时容器顶部的压力。公称压力即标准化后的压力数值（如当设计为0.5MPa时，公称压力应为0.6MPa）。常用的公称压力有：0.1、0.25、0.6、1.0、1.6 (MPa) 等。(2)温度：容器的机械强度取决于材料的机械性能，而材料的机械性能又与温度高低有关，因此需要规定设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。温度可通过传热计算求得，或取容器在工作状态下内部介质可能达到最高温度或最低温度(当摄氏零度以下时)。为

7、此，在容器压力试验时，要规定试验温度，即压力试验时壳体的金属温度。(3)直径：容器直径大体决定了容器的容积。为了标准化，采用公称直径。系列的公称直径有300、400、500、1000、1200、1400、(mm)。除无缝钢管制的容器壳体外，钢板卷制的容器的公称直径均指内直径。当容器壳体是无缝钢管时，容器的公称直径均指钢管的外直径。系列的公称直径有159、219、273、325、426(mm)。5.3.2 压力容器的结构特征1、中低压容器的结构特征直径不十分大时，其壁厚较小，直径范围宽，制造较易，一般用金属板材卷焊制造，密封结构较简单，常用螺栓垫片法兰连接的强制密封结构。中低压容器的几何形状通常

8、为圆筒形或球形，也有异形。中低压容器的封头结构形式很多，主要有平板、锥形、无折边球形、碟形、椭球形、半球形等。2、高压容器的结构特征壁厚、长直径比大、外观细长、密封要求高。（1）筒体圆筒体居多，由于壁厚，常见筒体的器壁形式有二类，单层式和多层式或组合式，锻造的比焊接的质量高。它们各有其优缺点，根据具体情况，综合考虑来选择。 (2)封头封头主要是平盖（小直径容器）或半球形封头（直径较大的容器）。(3)密封高压密封采用各种在操作时有自密封作用的半自紧密封，或自紧密封结构，如双锥密封、伍德式密封、C形环密封等。5.4 压力容器的安全设计5.4.1 强度安全设计压力容器设计从安全角度考虑应包括强度安全

9、设计和结构安全设计。强度安全设计：指在确定的容器结构尺寸下，所选材料在容器寿命期内有足够抵抗各种外来载荷和经受周围环境条件破坏的能力；结构安全设计：指设计容器的总体或局部结构时，尽量避免制造和使用中附加的削弱容器强度的因素。 1、压力容器用钢的选择压力容器设计要求的材料的主要性能是：机械性能和制造工艺性能。普通机械性能主要包括：强度、塑性、韧性、冷弯性能和硬度等。制造工艺性主要指：铸、锻、焊、热处理等加工性能。 (1)压力容器用钢的安全要求1) 冶炼方法：承压元件应使用由平炉、电炉或氧气转炉冶炼的钢材，要求使用镇静钢板，如碳素钢沸腾钢板因是在不完全脱氧条件下获得，因此质量较差。2) 化学成分一

10、般要求含碳量在0.25 %以下，硫含量不大于O.020 %，磷含量不大于0.030 %。3) 机械性能要求强度高、塑性和韧性好，较低的冷脆倾向，较低的缺口和时效敏感性等。4) 与介质的相容性某些介质对某种钢材具有腐蚀性，故选钢材时应注意。(2)压力容器用钢：有普通碳素钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、抗氢钢和低温钢等。应根据需要来选择。2、压力容器中的应力压力容器承受的载荷有静载荷和动载荷两类。设计容器时主要考虑的是静载荷，包括内压、外压和液体静压力。压力容器受到载荷后发生变形，并在器壁中产生内力，通常把单位截面上的内力称为应力。当该应力大到超过材料允许的限度时，即屈服点或强度极限，容器产生明显的

11、塑性变形或破裂。为此，控制应力值是容器强度安全设计的目标。应力的数值与容器的几何形状、尺寸和施加的载荷有关，同样的载荷在同一容器不同结构部位产生的应力大小也不相同，各类应力对容器破坏的作用也不相同。(1)内压薄壁圆筒筒体中的薄膜应力对圆筒体，以筒体的外直径与内直径之比值K的大小区分：K1.2为薄壁圆筒，K1.2为厚壁圆筒。当筒壁很薄时，假设犹如薄膜一样，只能承受拉伸或压缩应力，完全不能承受弯曲应力，称为“无力矩理论”或“薄膜理论”。由薄膜理论分析得到的应力，称为“薄膜应力”。如图5.7(a)为一承受均匀内压力p的圆筒，在离开封头一定距离处，用一横向截面将其切开，使圆筒端部的总压力与作用在圆筒横

12、截面上的纵向力相等，便可计算出纵向应力1，如图5.7(b)： 式中： 1t 2rc纵向压力 pri2总压力1 纵向应力 MPa t 容器壁厚 mm r c 圆筒的平均半径 mm r i 圆筒的内半径 mm 2rc 圆筒的平均周长 mm ri2 圆筒的截面积 mm2 p 圆筒承受的内压力 Mpa因是薄壁圆筒，rc ri，故有： 如在圆筒水平直径处将一段圆筒切开。得到下图5.7(c)所示的上半个圆筒体。作用在圆筒上内压力的合力与作用在圆筒横截面上的力相等。则可求得环向应力2：若以圆筒平均直径D c代替平均半径r c，则有： 比较12，显然可见，圆筒器壁中薄膜应力中的环向应力2比纵向应力1要高两倍。

13、(3)不连续应力的基本概念：实际容器都是几个不同几何形状壳体的组合，当容器受到内压作用时，这些部位受相邻部分材料的约束或结构自身的约束，将产生局部的弯曲，这样接合处受到附加的弯矩和剪力的作用，也称边缘弯矩和边缘剪力。边缘弯矩和边缘剪力在其附近的器壁内产生附加应力，可能比筒体上内压产生的薄膜应力大得多。边缘弯矩和边缘剪力只存在于不连续部位，因此称为不连续应力。例如图5.9为一厚平盖与圆筒体的连接部位。在内压的作用下，该处圆筒部分的径向增大量与封头径向增大量是不相同的，在这些部位的接合处就发生了局部弯曲，产生如图中虚线所示的弯曲变形，在其附近产生相应的附加应力，即不连续应力。这些应力只存在于接合部

14、位及其邻近的区域，离开连接处不远，就很快衰减至筒体的正常薄膜应力。对于厚平盖与圆筒的情况，当离开连接边缘X = 2k时，(k称衰减系数，其值与圆筒尺寸和材料有关)，与圆筒处合，弯曲应力已经趋近于零。当X =k时，对于钢质圆筒，即相当于X = 2.5（R t）1/2时，其轴向弯矩已衰减掉95.7 %。(4)热应力的基本概念大多数容器在一定温度下运行，由于温度的改变(未运行或安装时的温度,通常为室温)，升高或降低，使结构发生膨胀或收缩变形。由于温度的改变，使容器材质结构发生膨胀或收缩变形，受到自身内部或相邻部件的限制时，将在器壁内产生应力，这种应力称为温差应力或热应力。用符号T表示。温差应力概念的

15、说明：如图5.10(a)、(b)。一根长为L的直管，管子一端被约束。当管子受热工作时，工作温度T与安装温度Ta存在温差T = TTa，管子伸长，伸长量为：L=LT 式中： 管子材料的线膨胀系数,单位为1/0C；而当另一端也被约束时(图5.10(b)，这一伸长量完全被限制，相当于管子受到一约束反力P (本例为压缩力)，其压缩量等于伸长量，存在以下关系：L = PL / EA 式中： E管子材料的弹性模量，A管子的横截面积。将 L=LT 和 L = PL / EA 两式合并得： LT = PL / EAT = P/A = ET 因为是压缩力，故取“”号，则： 温差应力T仅与温度差和材料的物理性质(

16、E、)有关，与部件尺寸无关。温差越大，应力越高。现实中常可采用挠性结构、避免刚性约束等方法来降低或消除温差应力。3、压力容器设计方法简介工程上，压力容器设计有两种方法：按规则设计和按分析设计。我们只谈按规则设计，它是基于理论、实验和经验的一种方法。压力容器设计的目的是把容器可能发生的破坏从工程设计角度限制在安全水平之内，即依据特定的使用条件，有效地利用选定材料的强度或刚度，使容器或其部件在设计寿命内不失去正常工作能力。弹性失效设计准则在内压力等静载荷作用下，容器壁中的最大当量应力(d)不应超过材料的弹性极限，并考虑应力分析、材料性质等方面估计的不精确性，采用通过安全系数(n)确定的许用应力()

17、来代替弹性极限。对受均匀内压力的薄壁圆筒容器而言，弹性失效设计准则是以筒体的环向薄膜应力作为最大当量应力，使其保持在材料的许用应力之内，从而确定它的计算壁厚。这里说的当量应力是理论假设得到的一相当应力，以代替容器实际受到的复杂应力，并将它与该容器材料的简单拉伸或压缩试验中得到的弹性或塑性极限值（“”）进行比较。压力容器设计规范中应用较早又较广泛的一种强度理论是“最大正应力理论”，该理论假设容器材料受到多向应力，其最大主应力等于或大于同样材料的试件在简单拉伸试验中失去弹性时的最大正应力即告破坏。它的数学表达式是： 式中： d最大当量应力，MPa； 2环向薄膜应力，MPa； “”塑性极限值，MPa

18、； 许用应力，MPa； n安全系数， p工作压力，MPa； DC圆筒平均直径，mm； t圆筒壁厚，mm。若需确定圆筒的计算壁厚t时，则将上式变为(以计算压力pc代替工作压力p)： 考虑到焊接和温度因素，且有Dc = Di + t，许用应力 = 设计温度下材料的许用应力焊接接头系数即： = t则有： 式中： pc 计算压力， MPa Dc 容器内径， mmt 设计温度下材料的许用应力, MPa 焊接接头系数 1，具体值参见表5.6。再考虑到钢材厚度偏差、腐蚀、磨损而导致厚度减薄等因素，实际制造容器的符合钢材标准规格的厚度(又称名义厚度)tn为： (mm)式中： t 计算厚度， mm； c1 钢材

19、厚度负偏差，当c1不大于0.25mm，且不超过名义厚度的6%时，cl可忽略不计； c2 腐蚀裕量，当介质为压缩空气、水或水蒸气时，c2不小于1mm； t 厚度圆整值，mm。通过下例题将上面所讲的内容应用如下：解：计算压力pc = 6.3MPa，内直径Di= 600 mm，设计温度下材料的许用应力 t = 133 MPa，由于是100%无损探伤，查表5.6知焊接接头系数 = 1， 按下式计算出计算厚度t： 将有关数据代入式中计算得： t = 6.3600 /（21336.3）= 14.5 mm按下式计算出名义厚度tn： mm其中：c l忽略不计，介质为压缩空气则c 2 = 1mm， tn = 1

20、4.5010.5 = 16 mm其中：tn计算为15.5 +t，经圆整后，确定t = 0.5mm。5. 4. 2 结构安全设计常规压力容器设计，除了通过计算来保证容器总体的强度、刚度和稳定性要求外，还要在结构上采取措施，减少附加应力和应力集中程度，此外合适的结构也是方便制造、检验，保证容器制造质量的重要措施。压力容器设计过程中，要在总体或局部结构、焊接结构和接头型式等方面遵循便于制造、利于检验、避免局部附加应力和应力集中的一般性原则。具体应用来说，大致有以下4个方面：(1)防止压力容器各承压部件连接处的几何形状、厚度、材料和载荷(包括温度)等突变形成的总体和局部结构不连续产生的过高的局部应力；

21、可以采用圆滑过渡或斜坡过渡形式消除几何形状或厚度的突变。(2)避免压力容器上局部高应力和它们之间的相互叠加，在容器上限制开大孔，容器设计规范规定，凸形封头或球壳的开孔最大直径不超过壳体内直径的1/2等；即使一般性开孔，必要时也要有局部补强措施，如采用补强圈、厚壁接管或整体补强等；采用高应力区与强度薄弱环节错开分隔，在凸形封头过渡部分一般不开孔，以避免与封头过渡区不连续效应叠加；又如使接管、支座避开筒体纵环焊缝；筒体或其他受压元件的拼接焊缝应彼此错开一定距离等。(3)合理选择焊接结构和接头型式，如避免未焊透结构和刚性焊接结构，优先采用等厚对接接头，尽量少用连接强度差的搭接和末焊透的角接接头，以减

22、少焊接变形和附加应力。(4)检验部位要方便无损检验，以准确发现制造缺陷。如整体补强的接管比补强圈补强的接管容易进行超声波检验。5.7 压力容器的安全装置5.7.1 压力容器安全装量的作用与类型由于某些物理或化学因素的影响，压力容器不可避免地会发生超压现象，一旦发生超压时，需要自动、及时、迅速泄压，保证压力容器安全运行。压力容器安全装置按照功能可分成三类：(1)安全泄压装置它的作用是容器或系统在正常工作压力下，该装置不起作用，但容器内介质压力超过其设定的安全压力时，它将自动开启，迅速泄压。超压泄压装置包括安全阀、爆破膜及其它们的组合等。(2)显示或(和)报警装置它可显示装置容器运行过程中的压力、

23、温度、液位等状况，它包括压力表、液面计、测温仪表等。有些附带有自动报警作用，能在超限时，发出声光等预警讯号。(3)安全连锁装置它的作用是防止人为的错误操作或难以预料的工艺状况的变动，能按设定的工艺参数自行调节和控制，它同时具有显示或报警作用。5.7.2压力容器安全装置的基本要求 对压力容器安全装置有以下两个基本要求：(1)选用的安全装置要满足设备的工艺操作要求如压力和温度等，且有良好的密封性，其所用的材料要适应包括粘性大、毒性大、腐蚀性强、压力有波动等介质；（2）安全装置的结构要能及时迅速排放器内介质，泄压反应快、动作及时、无明显的滞后现象。从定量上要求安全装置的排气量 G大于安全泄放量Ws，

24、即GWs。排放量G是指装置完全开启后，在排放压力下单位时间容器能够排出的介质量；安全泄放量Ws指容器超压时，保证压力不升高单位时间必须排出的介质量。5.7.3 安全泄压装置1、安全阀安全阀属于一种阀型安全泄压装置，仅用于排放容器或系统内高出设定压力的部分介质，在压力降至正常值后能自动复位，容器或系统仍可继续运行。优点是能自动开闭，可以调节、不致中断生产；缺点是存在密封性较差，会有轻微泄漏，有滞后现象，不能适应要求快速泄压的场合。此外，对粘性或含固体颗粒的介质，可能造成堵塞或粘连而影响使用。2、爆破片装置爆破片装置主要由爆破片与夹持器组成，爆破片是爆破元件，又称防爆膜；夹持器起固定爆破片的作用。

25、它属于一种断裂型安全泄压装置。爆破片装置与安全阀不同，是不可逆作用，不能回复原来状态，造成操作中断，但它具有密封性好、反应迅速，灵敏度高，泄漏量大，能适应粘性大、毒性大、腐蚀性强的介质，特别是因异常化学反应导致压力瞬间急剧升高或达到燃爆的场合。 3、安全阀与爆破片装置的组合形式根据二者的优缺点，在一些特殊的场合，将两者组合起来使用，可以充分发挥它们各自的优点。安全阀与爆破片装置的组合形式有串联和并联两种形式，如图5.22所示。串联使用要注意两者之间应有压力指示和泄压放空措施，二者的动作压力和排放能力要匹配。 并联 串联（爆破片前置） 串联（爆破片后置）串联(图5.22(b) （c）)系在弹簧式

26、安全阀入口或出口处装设爆破片，并联(图5.22(a)则是在容器上同时安装弹簧式安全阀和爆破片。并联是将安全阀视作一级泄放装置，当因物理原因超压时，由安全阀排放；而爆破片作为二级泄放装置，当因化学反应原因急剧超压时，由爆破片与安全阀共同排放。串联中的爆破片前置安全阀 (图5.22(b)适用于密封和耐腐蚀要求高以及粘污介质，爆破片对安全阀起保护作用，安全阀也可使容器暂时继续运行。爆破片后置安全阀 (图5.22(c)则用于容器内压力有脉动的场合，安全阀对爆破片起稳压和爆破片防止安全阀泄漏的作用。5.7.4 安全泄放量的计算1、压力容器安全泄放量的定义：当容器出现超压时，保证器内压力不再继续升高，安全

27、泄放装置在单位时间内所必须的最低泄放(介质)量。2、安全泄放量的计算方法(仅介绍压缩气体储罐的安全泄放量计算)压缩气体储罐的安全泄放量按其进口管截面和最大流速进行计算： Ws = 7.73d20wp / T ( kg / h ) 解： 以知空气密度： 0 = 1.293 kg/m 故： Ws = 7.73d20wp / T = 7.7310021.29310p /(27340)又因：储罐p = 0.8 Mpa，那么要求工作压力在0.8 Mpa，则安全阀密封压力应稍高于工作压力。故取1.1倍。即0.81.1；加之： 绝对压 = 表压大气压 1 atm = 0.1 Mpa所以： P = 0.81.

28、1 + 0.1 = 0.98 Mpa那么： Ws = 7.7310021.293100.98/(27340)= 3129 kg/h5.7.5 安全阀1、安全阀的型式与适用范围（见下表）安全阀若按阀瓣开启程度，又分微启式和全启式。微启式开启高度一般都小于d / 20 (d为阀孔直径)；全启式开启高度不小于d4。安全阀若按气体排放方式又分为：全封闭、半封闭和敞开式。它们系指排放气体外泄的方式，全封闭式是将排放气体全部经泄放管排放，主要用于有毒易燃介质容器。2、安全阀排放能力的计算所谓安全阀的排放能力指在排放压力下，阀全部开启时，单位时间内安全阀的理论气体排量 G。安全阀的排放能力应不小于压力容器的

29、安全泄放量 Ws。安全阀的排放能力G按下式计算： GWs = 3129 kg / h 可见该安全阀能满足使用要求。3、安全阀的选用(1) 类型选择安全阀型式应根据容器的工作压力、工作温度、介质特性、泄放要求以及容器有否震动等因素综合考虑。(2)规格选择根据标准化要求，选用安全阀应按照标准压力和尺寸系列，即按公称压力PN和公称直径DN来选择。安全阀的公称压力PN是指安全阀在常温下的最大允许压力，因此对高温容器选用安全伐时，要考虑阀体材料因受高温影响会使其强度受到削弱，会降低阀的最大允许压力。公称直径DN是由容器安全泄放量计算确定的安全阀标准系列口径。如：(3)安全阀阀体、阀瓣、弹簧等材料的选择安

30、全阀阀体、阀瓣等材料按照介质的压力、温度和腐蚀性等特性选定。(4) 安全阀的选择步骤1)根据容器工作压力、温度、介质特性和产品样本等，选择安全阀型式、规格和材料等；2)按照选定的公称压力和公称直径，确定安全阀的阀座通径（即最小流通直径），并据此计算其额定排放量G；3)计算容器的安全泄放量Ws，要求满足GWs。 查此安全阀的产品样本知最小流通口径为32mm，前例计算出其额定排放量G = 4541kg / h，大于容器的安全泄放量Ws = 3129 kg / h，因此选择正确。4、安全阀的调试安全阀在安装前或使用过程中的定期校验(一般每年至少校验一次)中，需要校正调试它的动作压力或开启压力。固定式

31、压力容器上只装一个安全阀时，开启压力不应大于容器的设计压力，且安全阀的密封试验压力应大于容器的最高工作压力；对移动式压力容器安全阀的开启压力取(1.051.10)倍容器的设计压力。经调定后的安全阀应于铅封，以防随意改变开启压力。5.7.6 爆破片的选用1、爆破片的主要型式与特点爆破片按其断裂特征和形状分为拉伸正拱型、失稳反拱型、剪切平板型和弯曲平板型四种主要类型。它们的特点见表5.8。2、爆破片爆破压力的确定爆破片的动作压力也称爆破压力爆破压力分为：设计爆破压力(Pb )：指爆破片在额定温度下的爆破压力；标定爆破压力(Ps )：指爆破片产品铭牌上注明的爆破压力；最低标定爆破压力(Psmin )

32、：指在制造爆破片时，当设计爆破压力Pb的允许变化范围为零的设计爆破压力。确定爆破片的设计爆破压力Pb时要考虑以下因素：(1)设计爆破压力Pb不得大于容器的设计压力P，且最小设计爆破压力Pb不应小于最高工作压力Pw的1.05倍；即： 1.05Pw Pb P(2)考虑到爆破片抗蠕变性和耐疲劳性能等，设计爆破压力Pb要高出容器最高工作压力Pw。最高工作压力Pw可按不同类型和载荷性质根据表5.9来选择最低标定爆破压力Ps min作为容器工作压力的一定倍数；(3)爆破片在制造中允许存在制造偏差，如表5.10所示。（4）考虑到膜片材料的均匀性等因素将影响爆破压力的精确性，规定实际爆破压力Pa为标定爆破压力

33、Ps的5 %。图5.24示出了容器工作压力Pw、设计压力P和正拱型爆破片设计爆破压力Pb、最低标定压力Ps min之间的关系。其中“+”“”符号表示正负偏差。图5.24 容器工作压力Pw、设计压力P和爆破片设计爆破压力Pb、最低标定爆破压力Ps min的关系例 为某压力容器选择一普通正拱型爆破片。假设该容器载荷无脉动，工作压力为Pw10 MPa。解：首先按表5.9，选定爆破片的最低标定爆破压力Ps min，(已知无脉动，属静载荷，又知是普通正拱型)即： Ps min = 1.43 Pw = 1.4310 = 14.3 MPa其次，按表5.10考虑爆破片的制造范围，确定爆破片的设计爆破压力Pb：

34、 已知：设计爆破压力Pb Ps min（Ps min = 14.3） 故按设计爆破压力Pb在“3.60以上”栏项选定： 查出下限 =3 %，上限 = + 6 % ，故： Pb = Ps min1(3%)= Ps min(1+ 3%) =14.3 (1+ 3%) = 14.39 MPa 然后，确定容器的设计压力P ： P = Pb 1+ (+6%) = Pb(1+ 6%) = 14.39(1+ 6%) = 15.25 MPa 再根据计算出的容器设计压力P，圆整为标准化的公称压力系列，取P = 16 MPa 若生产厂家按上述的制造范围将抽检的一批产品达到爆破压力取其平均值为标定爆破压力Ps，即：

35、Ps = (Ps min+ Pb+ P) / 3 则： Ps = (14.3 + 14.39 + 15.25) / 3 = 14.614.5 MPa考虑到实际爆破压力Pa的偏差，爆破片的实际爆破压力Pa必须在此标定爆破压力的5%之内， 即：Pa = 5 % Ps则： Pa上 = Ps (1+ 5%) = 14.5 (1+ 5%) = 15.23Pa下 = Ps (15%) = 14.5 (15%) = 13.78所以实际爆破压力Pa为 ： Pa = 13.7815.23 MPa3、爆破片排放面积的计算容器内介质的性态不同，则爆破片的排放面积A的计算也不同。对气体而言，按下式计算： AWs /

36、7.6102C Pb K(M / ZT)1/2 (mm)2 式中： K 额定排放系数，K= 0.62； Pb 设计爆破压力，MPa； M 气体分子量； C 气体特性系数； Z 气体压缩系数； 其余符号同前面所述。4、爆破片的选用原则(1)存在爆轰或异常反应，使压力瞬间急剧上升或不允许有任何泄漏或安全阀不能适用的（如粘性、颗粒物料等）场合；(2)爆破片的排放能力或排放面积要满足容器的安全泄放量要求；(3)无特殊要求，超高、高、中、低压场合一般选用正拱型膜片；(4)低压、大直径或真空、压力有脉动的场合优先选用反拱型膜片；(5)膜片的材料按介质腐蚀和运行温度的情况选用不同的材料或采用在金属膜片接触介

37、质侧覆盖或喷涂耐腐蚀膜；对压力不大的场合，优先选用石墨爆破片。此外，实际爆破压力Pa每年要定期校验；哪怕爆破膜片未断裂，膜片也应在23年内更换。5.8 压力容器的爆炸危害及其事故分析5.8.4 压力容器的事故分析与处理1、事故分析的目的发生了事故要组织事故调查，进行现场取证，技术检验与鉴定，分析事故的原因，从中吸取教训，采取措施和对策，防止类似事故的再次发生。2、事故分析的方法现场的事故情况和过程的调查，技术上的检验与鉴定，对事故容器的爆炸能量与现场破坏能量的估算，事故容器的技术文档进行技术鉴定，压力容器材料的理化性能的复验，破裂处的断口检验和化学分析，容器材料的制造工艺性验证等等。3、压力容

38、器事故分析(1)压力容器事故的分类（按损坏程度分成三类）：爆炸事故压力容器发生承压部件破裂，使器内介质压力瞬时降低到外界大气压力的事故；重大事故压力容器承压部件严重损坏(如泄漏、变形)，附件损坏，导致被迫停运，必须进行修理的事故；一般事故压力容器承压部件或附件损坏程度不严重，无须停运进行修理的事故。(2)事故诊断与分析在事故调查和技术检验的基础上，进行事故的综合诊断与分析，判断事故的爆炸性质、鉴别事故的破坏类型、确定事故发生的原因，提出预防措施和处理意见。1)容器爆炸性质的判断压力容器爆炸的性质分成四种：a、正常工作压力下发生破裂；b、超压破裂；c、器内异常化学反应使压力急剧升高导致超压破裂；

39、 d、容器破裂后逸出易燃气体与空气混合达到爆炸极限而发生的爆炸。2)破坏类型的鉴别压力容器破坏类型的鉴别是依据压力容器破裂后的宏观和微观形貌或者破断的机理、以及使用中破坏的可能性以判别出容器的破裂形式。鉴别破裂形式有利于对容器破坏原因的追究。一般可将压力容器的破坏型式分成五类：即韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破裂和蠕变破裂。3)事故原因的确定：压力容器常见事故原因：设计、制造、使用、维修的原因。(3) 压力容器事故的处理在通过上述的一系列事故分析工作后，要按照原国家劳动总局颁布的锅炉压力容器报告办法编写事故报告，包括容器概况、事故类别、人员伤亡、建筑物破坏情况、财产损失估计、事故调查与技术鉴定报告、原因分析；提出预防的措施和事故处理意见等；报送当地劳动部门和主管部门，并由他们逐级上报，直至国家质量技术监督局锅炉压力容器安全监察局。23