【本文摘要】討論了GB 150—1998《鋼制壓力容器》和《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》實(shí)施過(guò)程中的幾個(gè)問(wèn)題(腐蝕介質(zhì)、設(shè)計(jì)使用壽命和壓力試驗(yàn)),并闡述了作者自己的見解。
關(guān)鍵詞:壓力容器;液化氣槽車標(biāo)準(zhǔn);液化氣儲(chǔ)罐腐蝕介質(zhì);設(shè)計(jì)使用壽命;液化氣體罐式集裝箱壓力試驗(yàn)
GB 150—1998《鋼制壓力容器》實(shí)施以來(lái),廣大設(shè)計(jì)人員在標(biāo)準(zhǔn)使用過(guò)程中遇到了一些困難,提出了不少問(wèn)題,尤其對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中自的一些定性不定量的條文,由于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解不同,出現(xiàn)了一些問(wèn)題:本文著重討論了GB 150—1998《鋼制壓力容器》和《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》在實(shí)施過(guò)程中幾個(gè)典型的問(wèn)題,提出了自己的見解,希望對(duì)大家有所幫助。
1 壓力試驗(yàn)
壓力試驗(yàn)(此指耐壓試驗(yàn))是壓力容器設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一,是否可以免除以及免除后應(yīng)采取哪些措施也是設(shè)計(jì)者需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。設(shè)計(jì)者不能也不應(yīng)該輕易提出免除壓力試驗(yàn)的要求,更不應(yīng)該在設(shè)計(jì)階段忽略并免除壓力試驗(yàn)所應(yīng)該采取的措施。新版《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第30條規(guī)定:“對(duì)不能進(jìn)行耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)的液化氣體運(yùn)輸半掛車,應(yīng)注明計(jì)算厚度和制造及使用的特殊要求,并應(yīng)與使用單位協(xié)商提出推薦的使用年限和保證安全的措施”。同時(shí)GB 150—1998《鋼制壓力力容器》的第3.9條規(guī)定:“對(duì)不能按3.8條的規(guī)定作壓力試驗(yàn)的容器,設(shè)計(jì)單位應(yīng)提出確保容器安全運(yùn)行的措施,并在圖樣上注明!痹S多設(shè)計(jì)者對(duì)此行不同理解。事實(shí)上,壓力試驗(yàn)的免除僅針對(duì)那些不可能進(jìn)行壓力試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)組焊的大型壓力容器等。也就是說(shuō),壓力試 驗(yàn)之所以免除,是因?yàn)檫@些容器不具備做壓力試驗(yàn)的條件,或者根本就不允許做壓力試驗(yàn)?傊,免做壓力試驗(yàn)并不是意味著能做而不做,因此不能作為在制造廠內(nèi)生產(chǎn)的壓力容器不進(jìn)行壓力試驗(yàn)的依據(jù)。
免做壓力試驗(yàn)減少了壓力容器制造過(guò)程中的一個(gè)重要檢驗(yàn)環(huán)節(jié),當(dāng)然需要采取必要的補(bǔ)救措施以保證壓力容器的質(zhì)量和使用安全。如:①材料的要求;②提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作工藝的要求;③提高無(wú)損 檢測(cè)的比例和級(jí)別;④提高容器的超壓泄放的能力。
2 空氣是腐蝕介質(zhì)還是輕微腐蝕介質(zhì)
在壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程中,當(dāng)介質(zhì)為空氣時(shí),有人將空氣看成輕微腐蝕介質(zhì),也有人將其視為腐蝕介質(zhì),各有理由,各有根據(jù),誰(shuí)是誰(shuí)非,很難斷定。但介質(zhì)腐蝕性的確定對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)起著重要的作用,它關(guān)系到容器材質(zhì)、壁厚、結(jié)構(gòu)等的確定。
腐蝕就是“由于材料和它所處的環(huán)境發(fā)生反應(yīng)而使材料的性質(zhì)發(fā)生惡化的現(xiàn)象”,從物理化學(xué)觀點(diǎn)看,絕大多數(shù)金屬都具有對(duì)周圍環(huán)境介質(zhì)發(fā)生作用而轉(zhuǎn)入氧化(離子)狀態(tài)的傾向,因此,金屬發(fā)生腐蝕是一種自然趨勢(shì),且隨處可見。空氣對(duì)金屬的腐蝕在很大程度上取決于大氣的成分、溫度、濕度。
(1)純凈空氣對(duì)碳鋼的腐蝕是很小的,且隨濕度的增加而只有輕微增加。
(2)在污染空氣中, 當(dāng)相對(duì)濕度不高于70% 時(shí),即使長(zhǎng)期作用,對(duì)碳鋼的腐蝕也是較小的;但在空氣中有二氧化硫存在時(shí),當(dāng)相對(duì)濕度高于70%的情況下,空氣對(duì)碳鋼的腐蝕率將大大增加。
(3)被硫酸銨和煤煙固體粒子污染的空氣會(huì)使金屬腐蝕加速。
可見,在污染的空氣中,當(dāng)相對(duì)濕度低于臨界濕度時(shí),金屬表面沒有形成水膜,受到的是由于化學(xué)作用引起的腐蝕,其腐蝕速率很。寒(dāng)相對(duì)濕度高于臨界濕度時(shí),由于在金屬表面形成水膜,此時(shí)便發(fā)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕,所以其腐蝕速率便大大增加。
據(jù)上所述,在壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程中,將空氣籠統(tǒng)地定為輕微腐蝕介質(zhì)或腐蝕介質(zhì)均是不嚴(yán)謹(jǐn)、不準(zhǔn)確的,應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)條件而分別確定:一般說(shuō)來(lái),當(dāng)介質(zhì)為干燥空氣(相對(duì)濕度不高于70%)時(shí),可視空氣為輕微腐蝕介質(zhì),否則應(yīng)將其定為腐蝕介質(zhì)。
3 壓力容器的設(shè)計(jì)使用壽命
《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第32條規(guī)定:“為防止壓力容器超壽命運(yùn)行引發(fā)安全問(wèn)題,設(shè)計(jì)單位一般應(yīng)在設(shè)計(jì)圖樣上注明壓力容器設(shè)計(jì)使用壽命”。同樣,GB 150—1998《鋼制壓力容器》第 3.3.5.2條規(guī)定:“應(yīng)根據(jù)預(yù)期的容器壽命和介質(zhì)對(duì)材料的腐蝕速率,確定腐蝕余量”可以看出,兩者都要求設(shè)計(jì)單位對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)使用壽命有一個(gè)明確的預(yù)期和表示,二者就目前大多數(shù)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō),都不愿意在圖樣上注明壓力容器的設(shè)計(jì)使用壽命,因?yàn)閴毫θ萜髟O(shè)計(jì)使用壽命的確定是一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題,它涉及到材料的選用、腐蝕量的確 定、容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用環(huán)境等多種因素:而準(zhǔn)確地預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)使用壽命,一方面反映了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和水平,另一方面亦是對(duì)容器使用單位的安全負(fù)責(zé)。當(dāng)然,設(shè)計(jì)使用壽命是設(shè)計(jì)者根據(jù)容器的設(shè)計(jì)參數(shù)和使用條件給予的一個(gè)預(yù)期的數(shù)據(jù),它并不是容器的真正使用壽命,其作用是提醒使用者,當(dāng)使用時(shí)間超過(guò)設(shè)計(jì)使用壽命時(shí),應(yīng)縮短檢驗(yàn)周期,加強(qiáng)必要的防范措施。
一般地說(shuō),確定液化氣槽車設(shè)計(jì)使用壽命,主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):①材料的選擇;②腐蝕余量的確定;③容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性及防腐性;④制造工藝的科學(xué)性;⑤非正常因素(如超工況運(yùn)行等),⑥對(duì)于低溫絕熱壓力容器,另應(yīng)考慮絕熱壽命。
按國(guó)際壓力容器設(shè)計(jì)的慣例,應(yīng)在圖紙上標(biāo)明壓力容器的設(shè)計(jì)使用壽命,這樣做才能真正體現(xiàn)對(duì)用戶和對(duì)設(shè)備安全高度負(fù)責(zé)的精神,也能大大地降低壓力容器的爆炸事故(違規(guī)操作、長(zhǎng)期超過(guò)設(shè)計(jì)使用壽命運(yùn)行是引發(fā)壓力容器爆炸的主要因素)。除了一些特殊或重要的設(shè)備,一般我們可將設(shè)計(jì)使用壽命定為10~15年(例如,《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》表3-3中腐蝕余量的確定,亦是按10~15年設(shè)計(jì)使用壽命而定的)。