压力容器爆炸与预防措施

浅析压力容器爆炸与预防措施

摘要：压力容器在工矿企业中应用广泛，由于设备的特殊性，压力容器会由于物理的或化学的原因，压力容器壁不能承受内压而突然爆裂的爆炸灾祸。因此加强对有压力容器的空压站易发生事故区域内设备和装置的管理，分析爆炸产生原因并实施有效的预防措施是文章主要研究的内容。

关键词：压力容器；爆炸；检验

压力容器的应用极为广泛，在工业、民用、军工等许多部门，在科学研究的许多领域都有重要的作用。其中，它在石油化工的应用最为普遍，约占压力容器总使用量的50%左右。压力容器是一种容易发生事故的特殊设备。一旦发生事故不仅是容器本身遭到破坏，而且还会引起一连串恶性事故，如破坏其他设备及建筑物，危害人员生命安全，污染化境等，还会给国民经济造成重大损失。

1 压力容器爆炸主要危害

1.1 碎片的破坏作用。高速喷出的气体的反作用力把壳体向破裂的相反方向推出，有些壳体则可能裂成碎块或碎片向四周飞散而造成危害。

1.2 冲击波危害。容器破裂时的能量除了小部分消耗于将容器进一步撕裂和将容器或碎片抛出外，大部分产生冲击波。冲击波可将建筑物摧毁，使设备、管道遭到严重破坏，运处的门窗玻璃破碎，冲击波与碎片的危害一样可导致周围人员伤亡。

1.3 有毒介质的毒害。盛装有毒介质的容器破裂时，会酿成大面积的毒害区。有毒液

化气体则蒸发成气体，危害很大。一般在常温下破裂的容器，大多数液化气体生成的蒸汽体积约为液体的二、三百倍。如液氨为240倍，液氯为150倍，氢氰酸为200～370倍，液化石油气约为180～200倍。有毒气体在大范围内导致生命体的死亡或严重中毒。如一吨液氯容器破裂时可酿成8.6×104m3的致死范围，5.5×106m3的中毒范围。

1.4 可燃介质的燃烧及二次空间爆炸危害。盛装可燃气体、液化气体的容器破裂后，可燃气体与空气混合，遇到触发能量（火种、静电等）在器外发生燃烧、爆炸，酿成火灾事故。

2 压力容器爆炸原因分析

压力容器由于物理的或化学的原因，压力容器壁不能承受内压而突然爆裂的爆炸灾祸。物理原因包括容器内介质纯物理性超压，器壁材质力学性能（强度、塑性和韧性）不足或缺陷。化学原因是容器内介质发生异常化学反应或相变，使内压急剧上升。容器破裂的形式有韧性、脆性、疲劳、腐蚀和蠕变五种。贮存在容器内的有压气体或液化气体解除壳体的约束，迅速膨胀，瞬间释放出内在能量的现象。所释放的能量，一方面使容器进一步开裂，或将容器及其所裂成的碎块以较高的速度向四周飞散，造成人身伤亡或击坏周围的设施；另一方面，其更大的一部分能量对周围的空气作功，产生冲击波，摧毁附近的厂房等建筑物，造成更大的破坏作用。

2.1 超温超压。操作不当、工艺不成熟或工艺条件未得到有效控制等，造成超温超压。余热锅炉因供水不足、结垢等因素使传热系数下降，导致局部过热，就容易发生爆炸事故。

2.2 压力容器存在先天性缺陷。压力容器存在先天性缺陷主要是指压力容器未经过设计或设计错误、结构不合理、选材不当、强度不够、制造质量低劣或安装组焊质量差等。

2.3 腐蚀严重。压力容器的内外表面因腐蚀而变薄，强度显著降低，就易于引起爆炸。

2.4 裂纹起槽。压力容器在长期运行中因操作不当，开停次数多，容器骤冷骤热或压力、负荷波动频繁等，致使钢材受到交变应力，产生疲劳裂纹。另外，由于流体介质的冲刷形成沟槽，导致强度降低。

2.5 安全装置不全、安装不正确或失灵。大量事故表明，安全装置不全或失灵未校验是造成压力容器爆炸的主要原因之一；还有的安全阀安装错误，起不到安全阀泄压作用。

3 压力容器安全设备使用及管理

3.1 压力容器的安全附件

压力容器安全附件包括安全阀、爆破片、紧急放空阀之类的安全泄压装置以及液位计、压力表、单向阀、限流阀、温度计、紧急切断装置等保证设备正常、安全运行的一类装置。安全泄放装置是一种保证压力容器安全运行、防止超压的保护装置。当容器内压力一旦超过规定，它能自动、迅速地把容器内的介质排出，使设备内的压力始终保持在最高许可压力范围内。

3.2 爆破片又称防爆膜、防爆片、爆破膜等，是一种断裂式安全泄放装置。如果发生超压膜片自行破裂，介质迅速外泄，压力很快下降，使容器受到保护。爆破片一般适用于下列场合：存在爆燃或异常反应可能使压力骤增的场合；盛装着剧毒介质，不允许有任何泄漏的场合；工作介质不洁净，运行中会产生大量沉淀或粉状粘附物，会妨碍安全阀运作的场合。爆破帽又称防爆帽，也是一种断裂型的安全泄放装置。爆破帽的特点是结构简单、制造比较容易，且爆破压力误差较小，比较容易控制。

3.3 压力容器的使用及安全管理

正确、合理地使用压力容器，也是保证安全运行的一项重要措施。因为即使容器的设计、制造都符合要求，也会因操作不当造成事故。压力容器是工艺装置的一部分，它的操作方法要根据工艺要求确定。从压力容器的特点出发，在操作上应做到以下几点：平稳操作。主要指要缓慢地加载和卸载，并保持运行期间载荷的相对稳定。防止超载。压力容器的超载主要指超压。经常检查，遇特殊状况紧急刹车。

4 压力容器安全预防措施

为防止压力容器爆炸事故，各国都以强制性的规程规范对压力容器的设计、选材、制造、使用、检验、修理和报废等各环节作了严格的规定，并由国家管理部门监督执行。在技术方面，随着工业生产的需求和科技水平的提高，压力容器在规格大型化，高参数精心设计，结构的改进，新材料的应用，制造和检验技术的进步等方面获得了迅速发展，从而大大提高了压力容器使用的安全可靠性。

4.1 在设计上，应采用合理的结构，如采用全焊透结构，能自由膨胀等，避免应力集中、几何突变；针对设备使用工况，选用塑性、韧性较好的材料；强度计算及安全阀排量计算符合标准。

4.2 制造，修理、安装、改造时，加强焊接管理，提高焊接质量并按规范要求进行热处理和探伤；加强材料管理，避免采用有缺陷的材料或用错钢材、焊接材料。

4.3 在锅炉使用过程中，加强锅炉运行管理，保证安全附件和保护装置灵活，齐全：加强水质管理，防止产生腐蚀，结垢，相对碱度过高；提高司炉工人素质，防止产生缺水，

误判、误操作等现象。

4.4 在液化气槽车使用中，加强使用管理，避免操作失误，超温、超压、超负荷运行，失检、失修、安全装置失灵等。

另外需要加强检验工作，及时发现缺陷并采取有效措施。对从事气体空气压缩站工作的人员必须经培训教育方可上岗，压力容器管道压力须控制在规定范围内。严格执行安全规程、运行规程、操作规程及交接班制度，按时进行巡检，发现问题及时汇报，及时处理问题。配备好灭火器，定期检查，保证方便有效状况良好，并做到每位职工会使用。加强对职工的教育，提高职工的责任性和技术素质，配备相应的急救药品、器材。

参考文献

[1]王燕.压力容器的安全操作与维护[j].安全，2008年09期.

[2]孙才，朱卫国.压力容器使用管理过程中存在问题及对策浅析[j].化工劳动保护，2001年05期.

[3]李永清.浅谈压力容器爆炸火灾原因调查[a]；第十届中国科协年会论文集（一）[c].2008年.

[4]胡波.压力容器失效诊断及专家系统研究[d].武汉理工大学，2004年.