电子书材料~压力容器基础知识讲座（第九章）

第九章压力容器安全操作

1.       压力容器运行特性

压力容器是在特殊条件下运行的特种设备，所谓特殊条件，主要是指压力、温度等介质的物理特性，以及介质的化学特性。

（1）介质的物理特性：是指介质与压力、温度相关的物理特性，如热胀冷缩，三种物理状态（气态、液态、固态）等。

（2）介质的化学特性：主要指易燃易爆特性、毒性、腐蚀性等。易燃易爆特性可分：可燃、易燃、惰性和助燃四种，毒性介质可分为：极度危害、高度危害、中度危害、轻度危害。

2.对压力容器的基本要求有：

强度、刚度、稳定性、耐久性、密封性等等。

3.压力容器的失效

（1）.失效的定义

压力容器失效既包括爆炸、破裂及泄漏等，也包括容器的过度变形、膨胀、局部鼓胀、严重腐蚀、产生较大裂纹、裂纹的疲劳扩展或腐蚀扩展、高温下过度的蠕变变形、几何形状受压失衡变形、金属材料长期使用的变形等。因此凡因安全问题导致容器不能发挥原有效能的现象均为失效。

（2）.压力容器的破坏形式

通常将压力容器的破坏形式分为韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破裂、蠕变破裂、复合型破裂。

（3）容器破裂爆炸及其危害知识简介

①.爆炸的定义

爆炸，从广义上说，是指一种极其迅速的、物理的或化学的能量释放过程。在这一过程中，系统的内在势能转变为机械能及光和热的辐射等。压力容器破裂时，容器内高压气体解除了外壳的约束，迅速膨胀并以很高的速度释放出内在能量。这就是通常所说的物理爆炸现象。

②.容器破裂爆炸的危害

容器破裂时，气体膨胀所释放的能量，一方面使容器进一步开裂，并使容器或其所裂成的碎片以较高的速度向四周飞散，造成人身伤亡或撞坏周围的设备等。另一方面，它的更大一部分对周围的空气作功，产生冲击波，冲击波除能直接伤人外，还可以摧毁厂房等建筑物，产生更大的破坏作用。

如果容器的工作介质是有毒的气体，则随着容器的破裂，大量的毒气向周围扩散，产生大气污染，并可能造成大面积的中毒区。更严重的是容器内盛装的是可燃液化气体，在容器破裂后，它立即蒸发并与周围的空气相混合形成可爆性混合气体，遇到容器碎片撞击设备产生的火花或高速气流所产生的静电作用，会立即产生化学爆炸，即通常所说的容器二次爆炸。它产生的高温燃气向周围扩散，并引起周围可燃物燃烧，会造成周围可燃物燃烧，会造成大面积的火灾区。

③.气体爆炸时的冲击波

压力容器破裂时气体爆炸的能量除了很少一部分消耗于容器进一步撕裂和将容器或其碎片抛出以外，大部分产生冲击波。

在爆炸中心附近，空气冲击波波阵面上的超压△P可以达到一个多兆帕。在这样高的压力下，建筑物将被摧毁，设备、管路等均会遭到严重破坏。即使是在0.1MPa内的冲击波也具有很大的破坏作用，0.005MPa超压就可以使门窗玻璃碎。

④.容器破裂爆炸引起的其它危害

A、碎片的破坏作用

压力容器破裂时，气体高速喷出的反作用力可以把整个壳体向破裂的相反方向推出，有些壳体则可能裂成大小不等的碎块或碎片向四周飞散。这些具有较高速度或较大质量的碎片在飞出的过程中具有较大的动能，也可以造成较大的危害。

B、有毒液化气体容器破裂时的毒害区

介质为液化气体的压力容器，破裂时会产生激烈的蒸汽爆炸，这在上面已经讨论过了。在压力容器所盛装的液化气体中，有很多是有毒的物质，如液氨、液氯、二氧化硫、二氧化氮、氢氰酸等。盛装这些有毒液化气体的容器破裂时，大量液体被蒸发气体，并在空气中扩散，会造成大面积的毒害区，这在国内外都不是罕见的。例如1951年1月，日本大板府某制冰厂一台小冷冻机用的氨受液器，直径仅有560mm，容积0.6m3。因封头焊缝开裂，发生蒸汽爆炸，结果在直径为80m的范围内充满着浓度很高的氨气。由于该容器置于路旁，使过路行人大部分中毒，死亡6人，轻重伤11人。

C、可燃液化气体容器破裂时的燃烧区

有这些压力容器，特别是大型贮罐，盛装的是可燃液化气体，如液化石油气等。这些容器破裂时，器内的液化气体大量蒸发，并与周围的空气混合，遇到适当条件常常在器外发生燃烧爆炸，酿成重大的火灾事故。这种由于可燃液化气体贮罐破裂引起的火灾，危害之大，损失之重是惊人的，而且还常有发生。

一个民用液化石油气瓶（15kg）破裂时，其燃烧范围至少可达20m。一个10T的液化石油气贮罐破裂爆炸，燃烧范围至少可达170m。

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