铁路运输质量安全管理-第427章
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
等介质的压力容器，如各种型式的储罐。
（&）按容器的压力分类。
低压容器（代号
’）：（
）
*＋；…！；
。
*）/＋；…（*！；
。
*/0123
45&）
中压容器（代号
＋）：*）/！；
。
*（＋；…（*/！；。
*（（012345&）
高压容器（代号
6）：*（！；
。
*（（＋；…（*（（！；
。
*（（（712
3
45&）
超高压容器（代号
8）：；〃*（（＋；…（；〃*（（（0123
45&）
（9）按容器的压力、介质的危害程度及在生产过程中的重要作用分类。
属于下列情况之一者为一类容器：非易燃或无毒介质的低压容器；易燃或有毒介质的
低压分离容器及换热容器。
属于下列情况之一者为二类容器：剧毒介质的低压容器；易燃或有毒介质的低压反应
容器或贮运容器；内径小于
*米的低压废热锅炉。
属于下列情况之一者为三类容器：高压、超高压容器；剧毒或有毒介质且
；：
8
〃
；（（’·＋；…（；（（（’·712
3
45&）中压贮运容器；中压废热锅炉或内径大于
*米的低压废热锅
炉。
上述分类表明：重要性高、危险性大的是三类，并按三类、二类、一类依次递减。在管
理上也有区别，例如三类压力容器制造厂的资格复审和许可证的发放，要由国家劳动人事
部办理，而二类、一类容器则由省、市自治区劳动部门办理。
三、压力容器厂必备条件及分级审批
根据国务院颁发的《锅炉压力容器安全监察暂行条例》和劳动人事部颁发试行的《锅
炉压力容器安全监察暂行条例实施细则》的规定，对压力容器内制造单位，实行主管部门
和锅炉压力容器安全监察部门分级审批制度，其基本原则及压力容器制造单位的制度与
质量保证内容介绍如下：
（*）压力容器制造厂必须具备的条件
一是压力容器制造厂必须具备保证产品质量所必需的技术力量、工装设备和检验手
段。焊工必须经过考核取得合格证才准焊接受压元件。
二是压力容器制造单位须经省主管部门和安全监察部门的审查同意。对于制造压力
为
（
）
*＋；…表压（一个表压）以上的蒸气锅炉和三类压力容器单位，还须经国务院主管部
门和国家劳动人事部锅炉压力容器安全监察局批准，由劳动人事部发给制造许可证。未
履行上述手续的单位，不准制造这种设备。对产品质量低劣又无改进的制造单位，应取消
其制造资格。
三是压力容器制造单位，必须按照有关规定制定并严格执行原材料验收制度、工艺管
理制度和产品质量检验制度，保证产品的质量，不合格的产品不准出厂。
—
#〃！
—
铁路运输质量安全管理与事故处理实用手册
！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
！！
四是压力容器的新产品，必须经过试制和鉴定才准批量生产。新产品的鉴定，必须有
当地安全监察机构的代表参加。
（！）压力容器制造单位的分级审批
审批的程序如下：
一是初审。制造第一、二类压力容器的单位，由地、市劳动部门会同主管部门进行。
制造第三类压力容器的单位，应由省、市、自治区锅炉压力容器安全监察机构会同省级主
管部门进行。
二是复审。制造第一、二类压力容器的单位，由省、市、自治区锅炉压力容器安全监察
局备案。
四、压力容器的塑性破坏
压力容器的安全，最重要的是防止它在使用过程中发生破裂。压力容器在使用过程
中发生爆破，会造成很大的危害。
（一）塑性破坏的特性
塑性破坏的主要特征是容器破坏后具有较明显的塑性变形，破坏后容积残余变形率
和圆周最大伸长率可达
〃#
％
！#；圆筒形容器破坏后大都呈两头小、中间大的鼓形；破
坏时的压力计算与计算爆破力相近，压力常常大于或等于材料的屈服强度或抗拉强度；裂
口呈撕裂状，不齐平，和应力方向大致成
&’（角，即与轴向平行；断口为暗灰色的纤维状，
有明显减薄；一般没有碎片或只有少量碎块，裂口大小视容器爆破时的膨胀能量而定，膨
胀量大（如气体）特别是液化气体容器的破裂，裂口也大，产生能量很大的化学爆炸，也可
能将容器撕裂成很多碎块。
（二）塑性破坏的原因
！容器内因充装介质过量，在环境温度骤增的情况下，介质体积急剧膨胀，例如液化
气瓶被曝晒，液体气化造成压力迅速上升，器壁产生塑性变形，最后造成破裂事故。
〃由于违犯操作规程，操作失误或安全装置（安全阀、压力表）不全或失灵，造成压力
失控而使压力骤升，最后容器发生过量的塑性变形而破裂。
#容器维修不良致使壁厚减薄，有些容器因为介质对器壁的腐蚀作用，或长期闲置不
用而未采取有效的防腐措施，以致器壁产生大面积腐蚀，壁厚严重减薄，结果容器在正常
的操作下发生破裂。
通常，容器的塑性破坏多发生于使用、维护和操作不当。
（三）塑性破坏事故的预防
要防止压力容器塑性破裂事故，最根本的措施是保证容器在任何情况下，器壁上的应
力（整个截面上的应力）都低于器壁材料的屈服极限。为此，必须做到：
！使用的压力容器应经过认真的设计，使容器具有足够的壁厚，以保证容器在规定的
工作压力下操作时，器壁上的应力在许用范围以内；
〃容器应按规定装设安全泄压装置，并保证其灵敏完好；
#认真执行压力容器操作规程，防止容器超压运行；
加强对在役容器的维护检查，采取有效措施防止腐蚀性介质及大气对容器的腐蚀。
检查中，若发现容器器壁被腐蚀以致厚度严重减薄，或运行中发现容器器壁发生显著的塑
第九章铁路锅炉压力容器安全管理—
#〃！
—
！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
！！
性变形时，应停止继续使用。
五、压力容器的脆性破裂
（一）脆性破裂的定义
这种破裂和脆性材料的破裂现象相似，称为脆性破裂，又因为它是在较低应力状态下
发生的，故又叫做低应力破坏。脆性断裂以前，没有明显的宏观塑性变形，因此，它是一种
极危险的断裂。脆性断裂的类型很多，例如高强度钢由于材料中原始断裂纹产生的低应
力脆断，结构钢在低温下的冷脆断裂；交变应力下的疲劳断裂；由于环境介质与拉伸应力
共同作用产生的应力腐蚀与氢脆断裂；由于晶界析出脆性相而产生的沿晶脆断等。
脆性断裂是一种突然破坏，故而危害性是很大的。例如第二次世界大战期间（！〃#
％
！〃#&年）美国建造了
#&〃#艘“自由”型和“胜利”型焊接运输船，投入使用后不久，许多船
舶发生了不同程度的损坏，其中不少船舶是空载停泊在码头发生的破坏，有的甚至整个船
体折断沉没。
（二）脆性破裂的特征
！脆性破坏的断口平齐而光亮，且与拉应力方向垂直，断口附近截面的收缩很小，断
面收缩率一般不超过
’（，断口上常伴有人字形或放射性条纹。
〃破坏在瞬间发生（速度可达
！）**＋
；
…），断裂的速度快，容器内的压力无法通过一个
裂口释放，因此脆性破坏的容器常裂成碎块，且常有碎片飞出。碎片如能找齐时，并拼接
复原（韧性破坏时则不可能）。
#中、低强度的脆断事故一般发生在较低温度（如
！*
％
！。/以下）。高强度钢没有明
显的温度效应。
脆性断裂总是从结构的应力集中处（如缺陷、尖角、截面突变等）开始形成裂源，当
裂纹达到临界尺寸后，便快速扩展，横穿整个截面，直至结构断裂。
％容器没有明显的伸长变形，容器的壁厚一般地没有减薄。
通常，容器的脆性破坏多属容器本身质量问题，如选材不当，制造缺陷较多等等，容器
脆断事故的灾害也较大。
（三）脆性破坏事故的预防
！减少或消除容器的缺陷。作为结构上的缺陷，除了几何形状不连续外，还包括各种
焊接缺陷。因此，要注意焊接设计、材料选择、焊接施工与检验等工序。主要是尽量减少
应力集中，联接处要求形成圆弧过渡，防止裂纹和咬边。此外，焊缝避免过高的堆高。
〃容器材料在使用条件下，应有较好的韧性。在实际结构中，不可避免地会存在一定
程度的缺陷。缺陷附近的应力应变增强，若材料的韧性不够，将导致容器的脆性断裂。此
外，使用过程中加载速度过大也会降低材料的断裂韧性。因此，考虑操作环境的影响，适
当地选材是十分重要的。
#消除容器焊接残余应力。容器通常由多块或多层钢板拼焊而成，在某些情况下，焊
接缝残余应力就会达到材料的屈服强度。因此，在设计和制造焊接容器时要求焊缝合理
布置，焊接时要采取适当的措施，焊后要根据情况确定热处理方案。
—
#〃！
—
铁路运输质量安全管理与事故处理实用手册
！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
！！
六、压力容器的疲劳破裂
压力容器的疲劳破坏是在反复的加压和卸压过程中，壳体材料长期受交变载荷作用
后出现的破坏形式。疲劳破坏与静载荷下的断裂不同。静载荷下显示脆性或韧性材料，
疲劳断裂时都不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的，因此具有很大的危险性，常常
造成严重的事故。据英国一个联合调查组的统计，在运行期间发生破坏事故的容器，有
！〃
#
％是由裂纹引起的，而在由裂纹引起的事故中，疲劳裂纹共占
&〃
#
！％。国外还有资
料估计，压力容器的运行中的破坏事故，’（％以上是由疲劳引起的。从上面的数据可见，
绝对不能忽视压力容器的疲劳破裂。因此，研究疲劳断裂的原因，寻找提高材料疲劳抗力
的途径，防止疲劳断裂事故的发生，对压力容器的安全运行，具有很大的实际意义。
（一）压力容器的低循环疲劳
压力容器通常是按静载荷来设计的，实际上容器是在载荷作用下工作。例如换热器
的震动，频繁的升压降压，周期性的温度变化等等，都将使容器中的应力随时间呈周期性
变化，加之金属和制造的缺陷和结构上的局部应力的存在，在交变应力下不断扩展，最后
导致疲劳破坏。
对压力容器而言，应力循环数很少有超过
）*（次的，通常只有几千次，故属低循环疲
劳范围。
（二）疲劳破坏的特性
！容器没有明显的塑性变形。压力容器的疲劳破裂也是先在局部应力较高处，产生
微细的裂纹，然后逐步扩展，当所剩断面的应力达到材料的断裂强度时，即发生断裂。所
以它也和脆性断裂一样，一般没有明显的塑性变形。即使其最后断裂区是塑性断裂，也不
会造成容器的整体塑性变形，即破裂后的容器直径不会有明显的增大。大部分壁厚也没
有显著的减薄。
〃破坏的断口存在两个区域。疲劳破坏断口的形貌与脆性破坏有明显的区别，疲劳
破坏断口一般都存在比较明显的两个区域，一个是疲劳裂纹产生及扩展区，另一个�
