《超高压容器安全技术监察规程》宣贯材料-125页.ppt
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1、超高压容器安全技术监察规程 编写说明及条文解释,*大学化工机械研究所 年 月,主要内容,规程修订的必要性 规程修订的经过 国内外有关超高压容器的规范标准 规程修订的主要内容 条文解释,主要内容,规程修订的必要性,规程修订的必要性,规程对超高压容器的材料、设计、制造、使用、管理、检验和安全附件等问题,从安全方面提出了明确要求和规定。贯彻执行十余年来,规程在强化超高压容器使用管理、提高超高压容器制造质量水平、减少爆炸事故等方面起到了积极的作用,是超高压容器安全监察和监督检验的重要依据之一。,1993年原劳动部颁布了超高压容器安全监察规程(试行)(以下简称规程),并于1994年6月正式施行。,但是,
2、在实施规程过程中发现了一些问题:,规程修订的必要性,有的基本安全要求,规程中虽然作了规定,但难以执行:,规程规定超高压容器主要受压元件的应力集中部位,应进行应力分类限制,但没有给出可引用的技术标准,也没有给出分类限制的原则;,对于承受变动载荷的超高压容器,规程要求进行疲劳分析,但没有给出疲劳设计方法。,规程修订的必要性,规程中有的规定与现行法规不一致:,进口超高压容器如何安全监察;,超高压容器事故如何处理和报告;,规程修订的必要性,超高压容器事故发生率高:,超高压容器的操作条件十分恶劣,如超高压水晶釜的工作压力为140MPa,工作温度为350400,工作介质为碱性溶液。,由于材料、设计、制造、
3、检验等方面的原因,超高压容器的事故发生率远高于其它类型压力容器。例如,某厂于1991年底在不到一个月时间内,接连发生了九台水晶釜爆炸或开裂事故。,规程修订的必要性,随着超高压容器应用领域的拓广,加上没有超高压容器国家标准或行业标准,规程已难以适应超高压容器生产、安全监察、监督检验和贸易的需要。,规程修订的必要性,有必要在分析超高压容器共性问题和关键问题的基础上,深入研究美国、日本、欧盟有关超高压容器的法规和标准,调查我国超高压容器设计、制造、使用和管理的现状,修订规程。,规程修订的必要性,修订后的规程只对超高压容器材料、设计、制造、使用管理、修理改造、定期检验和安全附件等从安全性能方面提出基本
4、要求;,新版规程的目标:,既体现技术上的先进性,又适合我国超高压容器设计、制造和使用的实际情况;,具有较高的可操作性。,规程修订的经过,规程修订的经过,2004年4月,国家质量监督检验检疫总局(以下称国家质检总局)特种设备安全监督局(以下简称特种设备局)提出了超高压容器安全技术监察规程安全技术规范修订工作立项计划,并向中国特种设备检测研究中心(以下简称特检中心)下达了特种设备安全技术规范起草任务书。,起草任务书的下达,规程修订的经过,特检中心按任务书的要求组织了修订起草组,2004年6月在北京召开了修订起草组首次会议,确定了修订起草工作的原则,制定了修订起草工作时间表。,形成草案,2004年8
5、月在包头召开了修订起草组末次工作会议,经讨论修改,形成了超高压容器安全技术监察规程草案,同时,邀请部分专家对草案进行了讨论,并按专家意见进行了修改。,组织修订起草组,规程修订的经过,2004年10月向特种设备局提交了该安全技术规范的征求意见稿,特种设备局对征求意见稿进行审查后,以质检特函 2004 57号文对外征求基层部门、有关单位和专家及公民的意见。根据征求到的意见,起草组进行了修改并形成送审稿。,送审稿的形成,规程修订的经过,2004年12月特种设备局将送审稿提交给国家质检总局特种设备安全技术委员会进行审议,起草组按审议意见修改后形成了报批稿。,批准颁布,2005年7月本规程的报批稿报国家
6、质检总局批准颁布。,报批稿的形成,规程修订的经过,浙江大学 中国特种设备检测研究中心 北方重工集团公司民品研究院 湖北省锅炉压力容器检验研究所 河南省锅炉压力容器安全科学研究院 全国锅炉压力容器标准化技术委员会 原国家质检总局锅炉局,主要起草单位,规程修订的经过,本规程考虑了特种设备安全监察条例颁布后,由于机构调整导致主管部门变更以及超高压容器技术、使用、检验等方面的发展变化情况,在原劳动部颁发的超高压容器安全监察规程(试行)的基础上修订而成,是超高压容器安全的基本技术要求,明确了超高压容器的生产(含设计、制造、安装、改造、维修)、使用、检验检测及其监督检查应当遵守特种设备安全监察条例并且必须
7、满足本规程的要求。,国内外有关超高压容器的规范标准,除规程(试行)外,国内有关超高压容器的规范标准有:,中国特检中心,在用超高压水晶釜检验导则;,中石化公司,聚乙烯装置超高压容器及管道安全技术规程;,国内规范标准,国内外有关超高压容器的规范标准,国内外有关超高压容器的规范标准,原中国机械工程学会压力容器分会超高压容器工作组,超高压容器设计指导性技术文件(未推广执行)。 该文件的目录为:,第一章 总则 第二章 材料 2.1 技术要求 2.2 推荐钢种,国内外有关超高压容器的规范标准,第三章 结构,第四章 设计,3.1 基本要求 3.2 单层厚壁整体结构 3.3 复合结构 3.4 自增强处理的超高
8、压容器,4.1 超高压圆筒静力强度设计 4.2 超高压容器的疲劳设计 4.3 自增强设计计算 4.4 零部件设计,国内外有关超高压容器的规范标准,第五章 制造与检验,5.1 冶炼要求 5.2 锻造要求 5.3 热处理 5.4 机械性能要求 5.5 超声波检测 5.6 低倍、金相检查 5.7 加工要求 5.8 耐压试验 5.9 交付验收的技术文件 5.10 定期检验,国内外有关超高压容器的规范标准,美国,20世纪年80年代初,美国机械工程师协会(ASME)成立了超高压容器工作组,开展超高压容器标准的基础研究工作。1997年ASME颁布了锅炉压力容器规范第VIII篇第3分篇,即高压容器另一建造规范
9、。第3分篇是迄今为止内容最完整的超高压容器标准。其基本内容为:,国外规范标准,国内外有关超高压容器的规范标准,KG篇 总的要求,KM篇 材料要求,KG-1 适用范围 KG-2 本篇的结构 KG-3 资格和职责 KG-4 检验一般要求,KM-1 一般要求 KM-2 金属材料力学性能试验要求 KM-3 螺栓的附加要求 KM-4 材料设计数据,国内外有关超高压容器的规范标准,KD篇 设计要求,KD-1 总的要求 KD-2 设计基本要求 KD-3 疲劳分析 KD-4 断裂力学分析 KD-5 自增强设计 KD-6 开孔、端盖、封头、螺栓和密封要求,国内外有关超高压容器的规范标准,KD篇 设计要求,KD-
10、7 附件、支座、夹套设计要求 KD-8 多层容器特殊设计要求 KD-9 绕丝容器和绕丝框架特殊设计要求 KD-10 型槽绕带式容器特殊设计要求 KD-11 焊接容器特殊设计要求 KD-12 试验验证设计,国内外有关超高压容器的规范标准,KF篇 制造要求,KF-1 总的制造要求 KF-2 焊接要求 KF-3 衬里制造要求 KF-4 焊件热处理 KF-5 自增强容器的特殊制造要求 KF-6 对焊接有限制条件材料的附加要求 KF-7 多层容器的特殊制造要求 KF-8 绕丝容器和绕丝框架的特殊制造要求 KF-9 型槽绕带容器的特殊制造要求,国内外有关超高压容器的规范标准,KR篇 压力释放装置,KR-1
11、 总的要求 KR-2 爆破片装置的要求 KR-3 安全阀的要求 KR-4 标记和钢印 KR-5 安全阀释放量校验,国内外有关超高压容器的规范标准,KT篇 试验要求,KT-1 试验要求 KT-2 焊接容器冲击试验 KT-3 液压试验 KT-4 压力表和压力传感器,KS-1 钢印的内容 KS-2 钢印使用 KS-3 报告格式和记录保存,KS篇 标记、钢印、报告和记录,国内外有关超高压容器的规范标准,强制性附录,附录1 符号说明 附录2 质量控制系统 附录3 向锅炉压力容器委员会技术咨询的准备 附录4 安全阀释放量校验实验室要求 附录5 铭牌的粘接 附录6 用射线照相法测定焊缝中圆形显示的圆形显示图
12、的验收标准,国内外有关超高压容器的规范标准,非强制性附录,附录A 制造数据报告准备指南 附录B 设计条件再确认 附录C 授权证书中出现的信息指南 附录D 断裂力学计算 附录E 结构细节 附录F ASME锅炉压力容器规范新材料的批准 附录G 卡箍连接设计 附录H 开孔和补强,国内外有关超高压容器的规范标准,日本,日本HPIS C-103-1989超高压圆筒容器设计指针,国内外有关超高压容器的规范标准,欧盟,2002年5月,欧盟内强制执行97/23/EC承压设备法规,其适用范围为:,最大允许压力大于0.05 MPa承压设备及成套装置的设计、制造和符合性评估。承压设备包括容器、管道、安全附件和承压件
13、,如灭火器、呼吸用气瓶、蒸汽锅炉、热水发生器、高压锅等。,修订的主要内容,修订的主要内容,与原规程相比,超高压容器安全技术监察规程的适用范围主要有三点变化:,取消了最高工作压力和设计温度上限;,适用范围,将内直径大于等于100 mm改为设计压力与容积的乘积大于或等于2.5 MPaL;,将介质为气体或气液体进一步明确为“气体、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体”。,修订的主要内容,与原规程相比,超高压容器安全技术监察规程覆盖了多种容器结构,包括:,单层整锻式超高压容器; 热套式超高压容器; 绕丝式超高压容器; 管式超高压容器; 自增强超高压容器; ,超高压容器的结构,修订的主要内容,单层整锻
14、式超高压容器在厚壁容器中采用最早、应用最为广泛。整体锻造出的筒体质量较好,特别适合焊接性能较差的高强钢所制造的超高压容器。,但由于其自身的受力特点和锻件尺寸的限制,单层整体锻造筒体不能用于压力较高和尺寸较大的场合。,单层整锻式超高压容器,大型锻压设备,修订的主要内容,单层整锻式超高压筒体,修订的主要内容,热套式超高压容器筒体结构可利用套合预应力,改善筒体内应力的分布不均匀性,提高材料利用率。这种结构还可以抑制裂纹在层间的扩展,一定程度上保障设备的安全。,为在整个筒体长度上得到均匀的套合预应力,须对套合面进行精确的机械加工,并精心控制套合工艺,这样使得热套筒体的制造工艺较为复杂,对大而长的筒体进
15、行套合比较困难。,热套式超高压容器,修订的主要内容,某热套式超高压容器,修订的主要内容,绕丝式超高压容器的筒体是一种组合筒体,它可以通过控制缠绕的拉力而实现筒体应力均匀化,这比热套筒体中控制过盈量更方便,也比热套筒体容易制造;同时,绕丝筒体还具有选材容易、重量轻、安全可靠等优点。,绕丝式超高压容器,修订的主要内容,绕丝式超高压容器剖面图,某绕丝式超高压容器及其加压系统,某绕丝式超高压容器及其框架,修订的主要内容,修订的主要内容,绕丝筒体结构的最大缺点:,不能承受轴向载荷;,不能提供较为满意的封头结构。,修订的主要内容,由于超高压容器安全技术监察规程适用范围的进一步拓宽,超高压管式反应器和自增强
16、超高压容器均被纳入超高压容器安全技术监察规程监察范围。,超高压管式反应器和自增强超高压容器,修订的主要内容,超高压管式反应器,修订的主要内容,在用的超高压管式反应器,修订的主要内容,某自增强超高压反应釜,设计压力:294.2MPa; 设计温度:300; 釜体材料:4340钢; 自增强压力:637.4MPa; 自增强率:22.9%。,修订的主要内容,与原规程相比,超高压容器安全技术监察规程取消了对制造超高压容器锻件用钢的具体冶炼方法的规定,但对锻件中硫、磷等有害元素控制得更为严格:,硫含量要求达到双零级,从小于等于0.015%降至小于或等于0.008%;,磷含量从小于等于0.015%降至小于或等
17、于0.012%。,超高压容器的材料,修订的主要内容,同时,超高压容器安全技术监察规程进一步提高了材料的力学性能指标:,断后伸长率从12%提高到16%;,夏比(V型缺口)冲击功从34J提高到41J。,断面收缩率从35%提高到40%;,修订的主要内容,超高压容器安全技术监察规程首次提出了超高压容器设计使用寿命的概念。 设计使用寿命既可根据设计计算,又可根据使用经验确定,但必须考虑全寿命内各种影响安全的因素。,超高压容器的设计,修订的主要内容,明确告知使用单位容器的寿命,以便提前作出更换或者其它安排;,明确设计单位的安全责任,要确保按设计条件使用的超高压容器在全寿命内安全,不需要承担超寿命运行引发的
18、安全责任;,促进相关数据的积累,特别是材料与介质、环境的相容性数据。,明确设计使用寿命的目的有三个:,修订的主要内容,修订后的规程还明确了超高压容器设计计算书的内容。超高压容器的设计计算书,至少应包括:,筒体静强度计算书;,疲劳分析报告书。,主要受压元件应力分析报告书;,修订的主要内容,明确了超高压容器静强度设计准则:,爆破失效设计准则,修订的主要内容,机械加工精度,将容器外表面粗糙度Ra由6.3m提高到3.2m;,对于新列入规程的管式超高压容器,由于其工作条件特殊,要求外表面粗糙度Ra小于或等于1.6m;,与原规程相比,超高压容器安全技术监察规程提高了超高压容器筒体的机械加工精度要求:,由于
19、管式超高压容器的加工难度更大,容易出现壁厚不均匀的情况,对其直线度和壁厚差提出了检测要求,并要求筒体外表面不允许有大于0.25 mm的缺陷存在。,超高压容器的制造与无损检测,修订的主要内容,耐压试验,试验压力pT:,对超高压容器的耐压试验压力和试验程序进行了修订:,p 超高压容器设计压力;,耐压试验压力系数;,t试验温度下材料的许用应力; 设计温度下材料的许用应力; Rtp0.2试验温度下材料的屈服强度下限值; Rp0.2设计温度下材料的屈服强度下限值。,修订的主要内容,耐压试验程序:,对超高压容器耐压试验的升压程序进行了更为详细的规定,逐级升压时:,首次缓慢升压至规定试验压力的10%,保压5
20、10分钟,并对所有连接部位进行初次检查;,如无泄漏可继续升压至规定试验压力的50%;,检查期间压力应当保持不变,不得采用连续加压方法维持试验压力不变;,如无异常现象,其后按规定试验压力的10%逐级升压至设计压力,每级保压35分钟,确认无泄漏后继续升压到规定的试验压力,根据容器容积大小保压1030分钟,然后将压力缓慢降到设计压力保压并进行检查;,确认无泄漏后再按升压级差缓慢逐级卸压。,修订的主要内容,无损检测,超声检测灵敏度,超高压容器安全技术监察规程提高了对超高压容器超声检测的验收要求:,筒体超声检测灵敏度为2mm当量直径,其它主要受压元件超声检测灵敏度为3mm当量直径。,超高压容器筒体及主要
21、受压元件超声检测灵敏度为2mm当量直径。,修订的主要内容,允许存在的缺陷,其它主要受压元件超声检测灵敏度为3mm当量直径,不允许有超过6mm当量直径的单个缺陷或4mm当量直径缺陷密集区存在。,其它主要受压元件不允许有大于3mm当量直径的单个缺陷。,修订的主要内容,年度检验是超高压容器运行过程中的在线检查或者生产周期检验。检验工作可以由检验机构持证的压力容器检验员进行,也可由使用单位的超高压容器专业人员进行。检验工作由使用单位的安全技术部门负责实施,要求每年至少进行一次。,关于超高压容器的定期检验,新增了年度检查要求;同时,将超高压容器的定期检验的类别,由原规程的“外部检查、内外部检验和耐压试验
22、”,改为全面检验和耐压试验。,超高压容器的定期检验,修订的主要内容,全面检验的周期:,与原规定内外部检验的内容相比,全面检验的要求更高:,它必须对容器筒体进行100的超声检测和不少于30%的表面检测(对内径小于500 mm的筒形容器可从外表进行检测 )。,超高压人造水晶釜每3年至少进行一次;,其他超高压容器每36年至少进行一次;,超高压人造水晶釜使用超过12年后,每年至少应当进行一次全面检验。,修订的主要内容,对于超高压容器的安全状况等级,取消了原规定的监控使用级别。即, 超高压容器安全技术监察规程中的检验结论分为:,继续使用;,判废。,条文解释,条文解释,第一条 本条款说明制定超高压容器安全
23、技术监察规程(以下简称规程)的目的和依据。,第一章 总 则,第二条 本条款说明规程的性质,是超高压容器安全的基本要求,明确生产(含设计、制造、安装、改造、维修,下同)、使用、检验检测及其监督检查,应当遵守特种设备安全监察条例(以下简称条例), 并且必须满足规程的要求。各级质量技术监督部门负责超高压容器安全监察工作。,第三条 本条款规定规程的适用范围为同时具备三个条件的超高压容器。规程还适用于除超高压容器本体外的一些连接装置和附件。,与原规程相比有三点变化:,取消了最高工作压力上限;,将内直径大于等于100 mm改为设计压力与容积的乘积大于或等于2.5 MPaL;,将介质明确为“气体、最高工作温
24、度高于或者等于标准沸点的液体”。,条文解释,第四条 本条款规定了本规程不适用的超高压容器。,第五条 本条款强调了超高压容器产品设计、制造应当符合相应国家标准、行业标准的要求。对无相应标准的,不得进行超高压容器产品的设计和制造。,条文解释,第六条 本条款规定了研制、开发超高压容器产品,其有关技术要求不符合本规程时的申请试制程序:,有检验检测资格的第三方检测合格,试验研究,投入制造,条文解释,第七条 本条款明确了进、出口超高压容器应当满足国家质检总局颁布的锅炉压力容器制造监督管理办法的规定。,第八条 本条款规定了主要术语的含义。针对超高压容器特点,对规程中一些专用术语如“爆破安全系数”、“主要受压
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