研究压力容器的设计

?必威动态 ????|???? ?2019-08-12 12:36


  选料不当造成压力容器发生爆炸事故某化工厂添置一台高压反应罐,使用介质为氨水、氯化铵、邻硝基苯氨。压力容器并对每个类别的压力容器在设计、制造过程,以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。压力容器已实施进口商品安全质量许可制度,未取得进口安全质量许可证书的商品不准进口。为提高反应物的产品(Product)质量,用户提出反映罐的主体材料要采用不锈钢。设计人员根据用户的要求进行设计,筒体及封头都采用了1Cr18Ni9Ti,反映罐使用42d,因介质中的氯离子使不锈钢产生应力腐蚀,筒体内壁裂纹呈龟裂状,宏观裂纹深度达5~6mm,壳体最终因强度不足而发生爆炸。事故的主要原因是设计人员对压力容器选材料常识(zhī shí)缺乏造成的。分析事故原因表明,介质与材料不相容而产生严重的应力腐蚀是爆炸的直接原因,与选择不锈钢作主体材料有关。改代用材料不当造成事故某废热锅炉的管板材料原设计为20g,因制造厂没有20g材料,由设计单位将20g改为16MnR,使用仅两个月,管子与管板连接处焊缝及热影响区产生多处表面裂纹,经确认,为使用介质中的H2S引起的应力腐蚀,与使用的管板材料16MnR有关。该废热锅炉为固定管板式换热器,管程内的介质为天然气,其中含有一定浓度的H2S,壳程为水及蒸汽。原设计是按有应力腐蚀来选材的,管板采用了强度级别较低的20g,经长期使用,情况很好。这次事故说明,设计人员在锅炉压力容器选材时,一定要符合相应规定,满足介质压力、温度、腐蚀性对材料的要求,以免造成设备的失效及人员财产损失。
  局部设计的几个关键问题在局部环节设计中,以下三个方面的问题较多,一是换热器的管子与管板连接处的设计;二是压力容器接管与筒体连接处的设计;三是带夹套压力容器的设计。  换热器的管子与管板连接处的设计管子与管板连接处的接头数量多,接头大都为填角焊缝,焊合质量较难控制,检验方法和手段都较少,接头处易产生制造缺陷。在工作状态下,管子与管板处的接头要受到介质的腐蚀和冲蚀的破坏,并要承受反复加热、冷却造成的交变载荷,因而易产生疲劳破坏。我市某大型化肥厂两台关键换热设备,使用仅一个月,就因管子与管板连接处泄漏而使设备失效,使整个生产系统全线停车,造成严重经济损失(loss)。
  压力容器接管与筒体连接处的设计压力容器的接管与筒体连接处存在比较高的局部应力,焊接比较困难,质量较难保证,容易引起重大事故。储气罐专门用来储存气体的设备,同时起稳定系统压力的作用,根据储气罐的承受压力不同可以分为高压储气罐,低压储气罐,常压储气罐。分气缸也叫分汽包,它是 蒸汽锅炉的主要配套设备,广泛用于发电、石油化工、钢铁、水泥、建筑等行业。如某厂一台缓冲器在运行中爆炸。起爆点为缓冲器的进口管与半球壳的角焊缝处,该部位的角焊缝断裂,接管完整地从球壳内拔出,巡查发现角焊缝有严重的未焊透、未熔合,是爆炸的直接原因。其后,制造厂对该厂制造的其他同类型的设备进行了检查,又发现三台正在运行的缓冲器的接管角焊缝有表面裂纹,及时进行了修理改造,避免了事故发生。焊接质量差是事故的直接原因,角焊缝采用的是单面焊缝结构,本身就是一种难以焊透的焊缝结构,即允许不焊透的结构。该容器比较简单,质量较难控制(control)的部位应是接管与壳体的角焊缝处,但设计时未能把此处作为设计的重点部位,出现设计上的缺陷,将焊缝设计为单面坡口接头形式,制造时就不能确保此处的焊缝质量,设计时如能将焊缝坡口设计为双面焊的坡口形式,成为全焊透的焊缝结构,焊接质量将容易得到保证。
  压力容器接管处的焊接应严格遵守《压力容器安全技术监察规程》和GB150-98《钢制压力容器》中的规定进行焊接,对未作明确规定,建议设计人员在设计时应做到:对一些较小而须采用全焊透的结构,由于不能采用双面焊,在设计时应提出采用的焊接方法,如氩弧焊打底等,以确保焊接质量;应尽可能(maybe)避免接管与筒体采用非径向开孔。非径向开孔将引起更大的局部应力集中,由于开孔不再是圆形,使之开孔困难,坡口加工难以达到规定的要求,在接管与筒体夹角较小的地方,焊接更为困难,接管设计时,应考虑到实际制造时的这些困难,尽可能不采用斜接管和切向接管或减小夹角,以保证角焊缝的焊接质量;比较重要的接管焊缝,应提出检验方法和要求。带夹套压力容器的失稳问题(Emerson)带夹套的压力容器,内筒体失稳的事故较多,某厂新购置的一台带夹套的反应罐,在试生产(Produce)过程中发生内筒体失稳。经事故鉴定,与设计失误有关,该容器设计时,内筒体的加强圈采用扁形钢,使加强圈根本起不到加强的作用,致使内筒体发生失稳。为防止此类事故的发生,设计时一定严格按“压力容器安全技术监察规程”.