化工安全完整课件教学作者蒋军成第6章压力容器安全设计全套完整课件齐.ppt

压力容器的破坏 压力容器设计中的问题 压力容器的破坏 压力容器设计中的问题 压力容器的应力分类及限制 应力分类（ 一次应力P、二次应力Q、峰值应力F） 对各类应力的限制 压力容器的低循环疲劳 压力容器的脆性断裂 压力容器的蠕变问题 压力容器的破坏 延性破坏 脆性破坏 疲劳破坏 蠕变破坏 延性破坏 延性破坏是材料承受过高的压力，以至超过了它的屈服极限和强度极限，因而使它产生较大的塑性变形，最后发生破坏的一种形式，一般事故多属于这一类型。 容器断口多与轴向平行，呈撕断状态，一般呈暗灰色的纤维状，断口不平齐与主应力方向成45°，将破坏部分拼接时，沿断口线有间隙。容器破坏时不发生碎片或者仅有少量碎块，爆破口的大小视容器爆破的膨胀能量而定。 脆性破坏 破坏发生在低应力状态下，绝大多数发生在材料的屈服极限以下。 破坏时没有或者有很少的塑性变形，有些压力容器在脆裂以后，如将碎片拼接起来，测量其周长与原来相比没有明显的变化。破裂的断口齐平并与主应力方向垂直，断面呈晶粒状的光亮，一般称为解理型断口。在较厚的断面中，还常出现人字形纹路(辐射状)，其尖端指向始裂点，而始裂点往往是缺陷或形状突变处。 疲劳破坏 破坏特征 疲劳破坏是材料经过长期的交变载荷后，在比较低的应力状态下，没有明显的塑性变形，而突然发生的损坏。 有关防止疲劳破坏的设计问题 容器疲劳破坏的发生，是由于交变载荷以及局部应力过高所引起。在运行中尽量避免不利因素和设计压力容器时应采取适当的措施。 蠕变破坏 破坏特征 材料在高于一定温度下受到外力作用，即使内部的应力小于屈服强度，也会随时间的增长而缓慢产生塑性变形，即蠕变。产生蠕变的材料，其金相组织有明显的变化，如晶粒粗大珠光体的球化等，有时还会出现蠕变的晶界裂纹。 防止蠕变破坏的措施 设计时,根据压力容器的使用温度，选用合适的材料。制造中进行焊接及冷作加工时，为不影响材料的抗蠕变性能，应防止材料产生晶间裂缝。运行中必须防止容器局部过热。 压力容器的制造 对材料的要求 压力容器用钢的基本类型（碳素钢、低合金钢、高合金钢） 对压力容器用钢的基本要求（化学成分、力学性能、工艺性能） 压力容器用钢的选择 制造公差要求（制造加工中造成的几何缺陷，如焊缝对口错边量、角位移、圆度误差及器壁表面的凸凹不平等） 压力容器的安全装置 安全装置是压力容器的安全附件之一。 分为通用性和专用性两大类。 通用性安全附件是指为满足一般机械设备的使用要求而设计和制造的装置，在压力容器上使用时无特殊要求，如一般供参数测量、控制用的压力表、温度计、液面计、水位表、警报器、紧急切断阀、减压阀、回火防止器等。 专用性安全附件是指专门为防止压力容器超压、超温而设计和制造的装置，如安全阀、爆破片（帽）、易熔塞等，当压力容器中的压力超过允许值时，这些装置能自动形成泄压口，使超压或超温的操作介质及时泄放出，以保护容器免于超压变形或爆破，这些装置称为压力容器的安全防护装置。 爆破片的选择原则 破片装置属于一次作用式的安全防护装置（亦称非自复位式的安全防护装置）。当爆破片爆破时，系统或容器即需要停车更换爆破片，不同于安全阀消除超压后能自动复位。 适用范围： 压力可能急剧升高的装置，由于安全阀的惯性难以及时排除过高的压力。 为避免有毒介质（或贵重产品）泄漏而需要提供一个可靠的密封装置时。 工作介质为不洁净或易于结晶时 与安全阀组合使用时； 对于腐蚀性大的工作介质，须用昂贵的材料（如金、银、铂金等）制造机械式安全阀，成本较高，而爆破片的成本相对较低。 当气温较低影响安全阀正常工作时。 安全阀的动作原理 安全阀是压力容器安全装置中一种应用最广泛的型式。当压力容器中介质压力由于某种原因而升高超过规定值时，阀门自动开启，继而全量排放，以防止压力继续升高；当介质压力由于安全阀的排放而降低，达到另一规定值时，阀门又自动关闭，阻止介质继续排出。当介质压力处于正常工作压力时，阀门保持关闭和密封状态。 重锤式或杠杆重锤式安全阀的动作原理与弹簧载荷式安全阀基本相同。所不同的是作用在阀瓣上的外加载荷不是由弹簧而是由重锤或者借助于杠杆来提供的。 安全阀的种类 按作用原理可分为直接作用式安全阀和非直接作用式安全阀，其中非直接作用式安全阀又可区分为先导式安全阀和带动力辅助装置的安全阀。 按动作特性可分比例作用式安全阀和两段式安全阀 按开启高度可分为微启式安全阀、全启式安全阀和中启式安全阀 按有无背压平衡机构可分为背压平衡式安全阀和常规式安全阀 按加于阀瓣的载荷形式可分为重锤式安全阀及杠杆重锤式安全阀、弹簧式安全阀和气室式安全阀 安全阀的基本要求 必要的密封性 可靠的开启 及时稳定地排放 适时的关闭 关闭后的密封