压力容器安全技术监察规程(2)

2020-04-14 05:54

NaOH溶液 (重量%) 温度上限(℃) 2 90 3 88 5 85 10 76 15 70 20 65 30 54 40 48 50 43 60 40 70 38

6.7.2 湿H2S应力腐蚀环境 6.7.2.1 腐蚀环境

当化工容器接触的介质同时符合下列各项条件时,即湿H2S应力腐蚀环境: a.温度≤(60+2p)℃; p为压力,MPa(表压)

b.H2S分压≥0.00035MPa即相当于常温在水中的H2S溶解度≥10-5; c.介质中含有液相水或处于水的露点温度以下; d.pH<9或有氰化物(HCN)存在。 6.7.2.2 材料要求及限制

在湿H2S应力腐蚀环境中使用的碳钢及低合金钢应符合下列各条要求; a.材料标准规定的屈服强度 σs≤355MPa;

b.材料实测的抗拉强度6b≤630MPa;

c.材料使用状态应至少为正火+回火、退火、调质状态;

d.碳当量限制(当碳当量限制超标时,应加大硬度限制的检测频度); 低碳钢和碳锰合金:

CE≤0.40,CE=[C]+[Mn]/6 低合金钢(包括低温镍钢):

CE≤0.45,CE=[C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V]/5)+([Ni]+[Cu])/15 e.对非焊接件或焊后经回火热处理的材料,硬度限制如下: 低碳钢 HV(10)≤220(单个值) 低合金钢 HV(10)≤245(单个值)

f.壳体用钢板厚度>20mm,应按JB4730进行超声波探伤,符合Ⅱ级要求。 6.7.2.3 制造要求 a.冷变形

冷变形量≤2% 不需处理

>2%~≤5% 应力消除热处理 >5% 正火或回火

b.热处理后,不允许在接触介质一侧打钢印。 6.7.2.4 焊接

a.所有焊缝均应经焊接工艺评定,包括对焊、补焊、管子与管板焊接、堆焊、角焊等; b.在满足强度要求的前提下,尽可能采用低强度焊接材料;

c.焊接接头(包括焊缝、热影响区及母材)的硬度限制同6.7.2.2(e)要求;

d.焊接工艺评定、焊接试板及每一种焊接工艺施焊的产品焊接(一条纵缝、环缝、接管焊接和填角焊、管子/管板焊缝)均应按上述c要求进行硬度测定。产品上的硬度测定应在接触介质一侧的表面。工艺评定及试板上的硬度就在横截面上测定(距表面1.5mm处); e.焊接处的起弧、打弧点(包括临时焊缝处)均应在焊后热处理前打磨0.3mm以上,并作磁粉或着色检查;

f.所有焊接接头不应留下封闭的中间空隙(如衬板、加强板的四周填角焊后),如属不可避免时,应开设排气孔;

g.不允许存在铁素体钢与奥氏体钢之间的某种金属焊接接头。 6.7.2.5 焊后热处理

原则上应进行焊后消除应力热处理,焊后热处理温度应按标准要求尽可能取上限,以保证焊接接头的硬度达到上述要求。

热处理尽量在炉内进行,当有困难时,应将含有接管等部件的筒节(或壳板)在炉内进行热处理。其余无法进行热处理的焊接接头也应采用保证硬度不大于HB185的焊接工艺施焊。

上述免除热处理,也可适用于管子与管板的焊接。 6.7.2.6 湿H2S严重腐蚀环境

容器工作条件符合下列各条工况时,为湿H2S严重腐蚀环境。 a.工作压力>1.6MPa;

b.H2S—HCN共存,且[HCN]>50×106; c.pH≤9。

当容器处于H2S严重腐蚀环境时,除满足第6.7.2条要求外,还应符合下列要求: a.材料化学成分[S]≤0.003% [P]≤0.025% b.板厚方向断面收缩率 Ф≥35%(三个式样平均) ≥25%(单个式样最低值)

c.所有焊接接头必须经焊后热处理(不适用免除热处理条款)。 6.7.3 氢腐蚀环境

设计温度≥200℃与氢气氛相接触的化工容器用钢应符合本条规定。铁素体钢在高温高压氢气氛中的适用温度限制如图1规定(图略),并应留有20℃以上的温度安全裕度。对碳素钢和珠光体耐热钢在氢气氛中的使用限制是对钢材使用状态符合钢材标准的热处理制度规定,并是对焊后经过充分消除应力热处理而言的。

奥氏体不锈钢在规定的温度及氢气压范围的氢气中使用都是满意的,焊后也无必要进行消除应力热处理。

6.7.4 液氨应力腐蚀环境

6.7.4.1 当化工容器接触的液氨介质同时符合下列各项条件,即为液氨应力腐蚀环境;

a.介质为液态氨,含水量不高(≤0.2%),且有可能受空气(O2或CO2,污染的场合; b.使用温度高于零下5℃。

6.7.4.2 在液氨应力腐蚀环境中使用的低碳钢和低合金高强度钢(包括焊接接头)应符合下列要求:

a.材料要求及限制按6.7.2.2(a)~(e); b.焊接的要求按6.7.2.4(a)~(e);

c.焊后进行热处理或采用保证硬度不大于HBl85的焊接工艺施焊;

d.液氨中添加≥0.2%的水作缓冲剂,也可作为防止应力腐蚀裂纹的辅助措施。 4.热处理温度和保温时间问题的说明 在修订本《容规》时,曾提出了降低热处理温度延长保温时间的处理办法,其规定如下:

低于规定的最低温度的温度降低降低温度后的最少保温时间(h) 值(℃) 25 50 80 2 4 10

但在最终定稿时取消了这部分内容,主要原因如下:

1.对于所有容器材料,降低焊后热处理温度延长保温时间的办法应是以合适的热处理制度为基础的。也就是说仅规定降低热处理温度后的最少保温时间,不对焊后热处理制度进行规定,难以起到控制热处理工艺的作用。而在新修订的JB/T4709—1999中对热处理制度和相应的降低热处理温度后的保温时间予以规定,可按标准执行。

2.所谓增加保温时间、降低热处理温度是指标准中规定的热处理制度不适用于特定的焊接工艺,如:在规定的热处理制度下,焊接工艺评定不合格;要求进行特殊热处理的材料等,而不是可以任意采取降低热处理温度,延长保温时间的做法。

3.关于降低热处理温度后热处理的下限温度,各国标准有不同的规定。 5.关于耐压试验问题的说明

《容规》中规定了各种容器的耐压试验的试验压力计算办法,pt=ηp[σ]/[σ]t 此处规定的久是进行耐压试验的最低值。在确定此值中应考虑如下问题: 1.许用应力比[σ]/[σ]t应为容器的各部件中许用应力比最小的数值: [σ]/[σ]t=min{([σ]/[σ]t)i??}

式中 [σ]/[σ]t——计算取值的许用应力比; ([σ]/[σ]t)i——容器各部件的许用应力比。

2.若采用容器的最大允许工作压力来代替设计压力确定耐压试验压力时,应注意以下事项:

(1)计算中取用的最大允许工作压力应是容器各部件的相应最大允许工作压力中的最低值,而不应当仅取简体的最大允许工作压力; (2)需按本《容规》第94条的规定核算;

(3)设计上应考虑其他结构,如:内件、支撑是否会因试验压力的改变而产生不利影响。 3.进行热态试验的容器,其耐压试验压力按下式确定:

pt??p[?]tt/[?]t 式中[?]tt——热态试验温度下的许用应力,MPa;

[σ]t——设计温度下的许用应力,MPa。

6.国外材料进行力学和弯曲试验时,应遵守的标准 从试验角度考虑,国外材料进行力学和弯曲试验时,理应按相应的国外试验方法标准进行试验。考虑到可操作性和实用性,具体分析如下:

材料标准中力学试验主要包括拉伸和冲击两项。拉伸、冲击和弯曲试验,各项试验中的关键因素包括试验机、试样和试验操作三个方面,在试验机方面,拉伸和弯曲可按国内有关标准。冲击试验机的重要技术参数,除美国外,其他国家的都比较接近。根据以往进行的大量试验,对国产钢材,采用美国标准参数的冲击试验机,所得到的钢材冲击功数值要高于采用我国标准参数的冲击试验机所得到的冲击功数值。从安全角度考虑,一律采用我国标准参数的冲击试验机较合适。在试样方面,各国拉伸试样尺寸有所不同,特别是美国和日本标准,试样尺寸对伸长率试验结果有很大影响。因此,拉伸试样应按相应国外标准的规定,其合格指标按相应国外材料标准。冲击试样的缺口形状有V形和U形两大类,目前我国压力容器用钢采用V形缺口冲击试样。试验操作方面,最主要的差异在测定钢材的屈服点,一些国外钢材标准规定测上屈服点,而我国有关标准中则一般规定测下屈服点。上屈服点(其值高于下屈服点)与试样加工精度有关,精度越高,上屈服点数值随之提高,而下屈服点数值比较稳定。

与试验方法标准紧缩密联系,且更为重要的是国外材料用于国内压力容器的适用性问题。材料标准中规定的取样部位、取样方向、性能检验率及性能指标等,则同样是重要因素。GB150—1998规定采用国外材料时,其技术要求不得低于国内相应材料的有关规定。以取样方向为例,它对冲击功数值影响很大,我国压力容器用钢材规定采用横向试样。而日本、美国材料则一般取纵向试样。这就要求国内使用单位在向国外定货时,应指明冲击试样取横向试样。又如抗拉强度的指标,我国压力容器专用钢材标准中对钢材的抗拉强度同时规定了上、下限,其下限值用于确定钢材的许用应力,上、下限之差(即抗拉强度允许波动范围)则表明对钢材性能稳定性的需要,同样是一个重要的材料技术指标。国外进口钢材也应符合与此相应的要求。

鉴于当前国内钢材生产总体上供大于求的状态,压力容器用钢应严格控制进口,在国外材料代用方面从严掌握标准。GB150—1998标准附录A中已取消了全部国外钢号。对一些技术要求高,国内生产尚有一定难度的钢材,在进口确定技术条件时,应不低于我国标准的有关规定。

7.压力容器用钢板标准的有关问题

我国现行的压力容器用钢板标准为GB6654—1996和GB3531—1996。 GB6654—1996水平较低,这一状态与标准的起草单位有关。在GB6654—1996标准中,20R和16MnR钢板常温横向AKV≥31J,低于YB(T)40—87中AKV≥34J的规定。德国的HⅡ和19Mn6钢板0℃横向AKV≥31J,日本的SPV235和SPV355钢板0℃横向AKV≥47J。GB6654的常温冲击功指标与GBl50的低温容器温度界限很不协调。以厚度12mm的20R

钢板为例,其常温冲击功为31J时,零下19℃时的冲击功难以保证达到18J(20R的最低冲击功要求)。考虑到焊接热影响区的AKV较母材还要降低,上述问题更为突出。应尽快提高GB6654标准中的冲击功指标。20R0℃横向AKV≥27J,16MnR0℃横向AKV≥31J。

GB3531—1996水平较高,与使用要求的主要差距为钢板冲击功的实物水平不够高。近几年来,武汉钢铁公司、舞阳钢铁公司等单位已制订出高韧性低温容器板的企业标准。以厚度6~36mm的16MnDR钢板为例,GB3531中规定零下40℃横向AKV≥24J,而武钢企业标准为AKV≥34J,舞阳企业标准为AKV≥41J。今后争取将GB3531标准中的零下40℃横向冲击功指标提高到27J或31J。

JB4732第1号修改单对钢板磷、硫含量的规定 钢号 标准号 P(%)不大于 S(%)不大于 20R、16MnR 15MnNbR 13MnNiMONbR 07MnCrMOVR 16MnDR 09MnNiDR 07MnNiCrMoVDR 15CrMoR 14CrlMOR GB6654 JB4732 GB6654 JB4732 GB6654 JB4732 JB4732 GB3531 JB4732 GB3531 JB4732 JB4732 GB6654 JB4732 JB4732 0.035 0.030 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.030 0.025 0.025 0.025 0.020 0.030 0.030 0.025 0.030 0.020 0.015 0.015 0.025 0.015 0.015 0.025 0.015 0.020 0.015 0.010 0.030 0.020 0.015 8.关于安全阀和爆破片的设置和选用

安全阀和爆破片的设置和选用可参照原化工部发布的行业标准HG/T20570一95《工艺系统工程设计技术规定》的第2部分HG/T20570.2—95《安全阀的设置和选用》及第3部分HG/T205.70.3—95《爆破片的设置和选用》。上述标准是目前国内能找到的有关安全阀和爆破片内容最详细的技术标准,虽然是原化工部根据化工行业的情况编制的,但对其他很多行业也都能适用。可借鉴的国外标准有美国API标准。 APIRP521(1990年第3版),泄压和减压系统指南 APIRP520(1990年第5版),炼油厂压力泄放装置的尺寸确定、选择和安装,第一部分 尺寸确定和选择

APIRP520(1988年第3版),炼油厂压力泄放装置的尺寸确定、选择和安装,第二部分 安装

9.关子缺陷安全评定的说明 为保证安全,压力容器应以完好状态投入运行。定期检验中发现的超标缺陷应及时进行修复和采取措施处理。对历史遗留的带缺陷设备,特别是安全状况等级定为四、五级的压力容器,原则上应通过更换新设备,提高在用压力容器的安全状况等级,而不能以侥幸心理,用带缺陷设备应付生产。因此,对带超标缺陷的设备,不主张广泛进行缺陷安全评定,因为那只是权宜之计。

确需进行安全评定时,应有完整的检验报告。检验报告应详细记录缺陷的位置、尺寸、缺陷种类,并应与前一次定期检验进行对照,以了解缺陷是陈旧性的还是发展性缺陷。 缺陷安全评定单位应依据压力容器所采用的材料、使用条件、介质的性质以及制造采用的工艺对使用产生的影响,结合定期检验测定的缺陷的形态,确定缺陷的性质和预测缺陷的

发展,从而得出评定结论。

我国缺陷安全评定已有多年的历史,但至今还处于不很完善的程度,主要表现在没有国家标准可依据,也没有技术法规规范,同时,实施评定的单位和人员的条件也参差不齐,因而作出的评定在水平上相差较大。不能把缺陷安全评定简单地理解为用断裂力学的方法进行计算,也不能以断裂力学计算替代定期检验。

为规范缺陷安全评定行为,当前所要做的工作:一是应有标准或规范;二是严格审核从事缺陷安全评定的单位及人员的资质条件。由于没有标准或规范,也影响到单位及人员资质条件的审核。两者是有密切的内在联系的。 关于单位和人员资质条件的核准,目前先做到要求将实施评定的评定组长的个人资历材料报锅炉局核准备案。将来逐步实现制订个人资质考核办法和单位考核办法,明确规定从事缺陷安全评定单位应具备的条件。

二、《压力容器安全技术监察规程》(99版)条文解释

第一章 总 则 (原《容规》总则为6条 99版《容规》总则为9条)

第1条 本条说明制订《容规》的目的和依据。与原《容规》比较有二点变化,一是删去“为了加强压力容器的安全监察”一句话,二是将“促进社会主义建设事业的发展”改为“促进国民经济的发展”。这样,文字更精炼,又能反映实际情况。制定《容规》的最终目的是为了保证压力容器的安全运行,促进国民经济的发展。制定《容规》的依据是《锅炉压力容器安全监察暂行条例》。 第2条 本条规定《容规》的适用范围为同时具备三个条件的压力容器和压力容器上所用的安全阀、爆破片装置、压力表、紧急切断阀、液面计、测温仪表、安全联锁装置等安全附件。

与原《容规》比较,适用范围增加了紧急切断阀和安全联锁装置,它们是罐车和快开门式压力容器上的重要安全附件。

第3条 本条规定了不属于《容规》管辖的压力容器范围:

1.超高压容器、各类气瓶,已有专门的安全监察规程,所以不列入本规程监察范围。 2.非金属制压力容器,如塑料、玻璃钢压力容器,由于目前数量不多,尚无标准,条件不成熟,待将来条件成熟后,再纳入规程。

3.核压力容器、军事装备用的压力容器,国家已设立专门机构管理,所以不列入本规程监察范围(核压力容器是指介质具有放射性的承压容器)。

4.波纹板换热器由于结构特殊且事故的危险性小,所以未列入监察范围;冷却排管、无壳体的套管换热器属压力管道范围亦未列入。

5.此外,本条还列入一些特殊用途的压力容器,这些压力容器可不按《容规》要求进行定期检验,但其他要求仍应满足,如:电容压力容器充装绝缘介质用于灭弧,介质一般为SF6,压力为0.3~0.65MPa,容积为200~1800L。这类设备连续运转时间长(10年),且开孔超过圆筒直径的1/2,因此不能按本容规要求进行定期检验,但设计、制造要求仍应满足。容积小于等于0.15m3的移动式压缩机储罐,量大面广,但因容积小,潜在危险性小,更新快,可不执行定期检验的要求。

第4、5条 这二条说明《容规》的性质,是压力容器安全监察和质量监督的基本要求。明确设计、制造等七个环节,必须遵守《条例》,并满足《容规》要求。各级锅炉压力容器安全监察机构负责压力容器安全监察工作,监督本规程的执行。

有关压力容器的国家标准、行业标准是设计、制造压力容器产品的依据;《容规》是压力容器安全技术监督和管理的依据,属于技术法规范畴。就安全技术监督内容而言,有一些与标准是一致的,但不可能都一致;而《容规》从安全技术监督出发的要求,标准不一定有,这是正常的,并不矛盾。《容规》主要解决安全技术监督问题,不是产品标准。但作为产品的设计和制造者,遵守《容规》和标准是一致的,如果标准与《容规》的规定相抵触时,应以《容规》为准。

第6条 本条规定了受《容规》管辖的压力容器的分类。根据压力、压力与容积的乘积、


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