?????? 4?壓力容器的失效
壓力容器在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)，因尺寸、形狀或者材料性能變化而危及安全或無法正常使用的現(xiàn)象，稱為壓力容器的失效。失效形式包括強(qiáng)度失效、剛度失效、失穩(wěn)失效和泄漏失效四類。
4.1強(qiáng)度失效
因材料屈服或斷裂引起的壓力容器失效稱為強(qiáng)度失效，危險(xiǎn)性最大。包括韌性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂、蠕變斷裂和腐蝕斷裂。
a.韌性斷裂：是壓力容器在載荷作用下，產(chǎn)生的應(yīng)力接近或達(dá)到材料的屈服極限而發(fā)生的斷裂。特征是斷后有肉眼可見的宏觀變形，如整體鼓脹，斷口處厚度明顯變??；沒有碎片或碎片很少。厚度過薄或內(nèi)壓過大是引起壓力容器韌性斷裂的主要原因。
b.脆性斷裂：這種斷裂是在較低應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的，又稱為低應(yīng)力脆斷。其特征是斷裂后容器沒有鼓脹；斷口齊平；斷裂速度極快，易形成碎片；同時(shí)由于脆性斷裂時(shí)容器的實(shí)際壓力值往往較低，爆破片、安全閥等安全附件不會(huì)動(dòng)作，導(dǎo)致后果比韌性斷裂更為嚴(yán)重。材料變脆和缺陷兩種原因都會(huì)引起脆性斷裂。除選材不當(dāng)、焊接或熱處理不當(dāng)使材料脆化外，低溫、應(yīng)變時(shí)效等也會(huì)使材料脆化。壓力容器用鋼一般韌性較好，但如果存在嚴(yán)重的原始缺陷或制造缺陷（如材料夾渣、分層、焊接裂紋等），也會(huì)導(dǎo)致脆性斷裂。
c.疲勞斷裂：是壓力容器在交變載荷作用下，經(jīng)過一定周期后發(fā)生的斷裂。交變載荷是指大小或方向隨時(shí)間變化的載荷，包括運(yùn)行時(shí)的壓力波動(dòng)、振動(dòng)、開停車、加溫或冷卻等原因引起的交變載荷。疲勞斷裂的斷口一般由裂紋源、裂紋擴(kuò)展區(qū)和最終斷裂區(qū)組成。裂紋源往往位于壓力容器接管根部、焊接接頭等高應(yīng)力區(qū)或其它有缺陷的部位。裂紋擴(kuò)展區(qū)是疲勞斷口最重要的特征，常呈現(xiàn)貝紋狀。最終斷裂區(qū)在裂紋擴(kuò)展到一定程度時(shí)迅速形成。
d.蠕變斷裂：是壓力容器長期在高溫下運(yùn)行，隨時(shí)間的增加材料不斷發(fā)生蠕變變形，造成容器厚度明顯變薄與變形，最終導(dǎo)致壓力容器斷裂的現(xiàn)象。
e.腐蝕斷裂：是由于介質(zhì)的腐蝕性使容器厚度變薄或使容器材料變脆而導(dǎo)致的斷裂?？諝庵械难鯇?duì)金屬有腐蝕作用，溫度越高腐蝕速率越快，水的存在也會(huì)加速這種腐蝕。有的人在焊接后用自來水冷卻，這樣做會(huì)使金屬產(chǎn)生氫脆性并形成較大的殘余應(yīng)力，也容易在焊縫處形成裂紋。
4.2剛度失效
是指容器由于過大的彈性變形而失去正常的工作能力。這種失效形式通常出現(xiàn)在密封結(jié)構(gòu)、換熱設(shè)備、分餾塔等地方。
4.3失穩(wěn)失效
容器在壓應(yīng)力的作用下，突然失去其原有的規(guī)則幾何形狀而引起的失效。常見于外壓容器。
4.4泄漏失效：指由于容器無法對(duì)介質(zhì)保持正常的密封效果而引起的失效。
需要補(bǔ)充一點(diǎn)，在多種因素同時(shí)作用下，壓力容器有可能發(fā)生交互失效，這種失效發(fā)生的速度更快危害更大。如腐蝕介質(zhì)和交變載荷同時(shí)作用引發(fā)的腐蝕疲勞，高溫和交變載荷同時(shí)作用引發(fā)的蠕變疲勞等。
?????? 5?氧氣瓶安全知識(shí)
由于氧氣在工業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，氧氣瓶成為人們接觸較多的一種永久氣體氣瓶。工業(yè)氧氣瓶都是高壓氣瓶，其公稱工作壓力系列為15MPa、20MPa和30MPa。我們廠的氧氣瓶公稱工作壓力均為15MPa。由于壓力高，氣瓶材料強(qiáng)度高而韌性較低，純氧又具有極強(qiáng)的助燃和氧化性能，氧氣瓶在使用中容易發(fā)生燃燒或爆炸事故。氧氣瓶破裂爆炸時(shí)釋放的能量較多，氣瓶常破碎成片，造成嚴(yán)重的破壞和傷害。因而有必要了解氧氣瓶的安全知識(shí)。
5.1氧氣瓶結(jié)構(gòu)
氧氣瓶由氣瓶本體和氣瓶附件組成。
氣瓶本體為管狀無縫結(jié)構(gòu)，上端瓶口處的縮頸部分為瓶頸，瓶頸外側(cè)固定連接有頸圈，下端一般為凹形底。瓶體由優(yōu)質(zhì)錳鋼、鉻鉬鋼或其他合金鋼制成。最常用的是中容積瓶，外徑219mm，容積40L，高度約1.5m，公稱工作壓力15MPa，許用壓力18MPa。
主要附件包括瓶閥、瓶帽和防震圈。瓶閥一般由黃銅制成，抗燃，而且不起靜電和機(jī)械火花。其密封材料常用聚四氟乙烯密封帶。瓶帽的作用是保護(hù)瓶閥免受磕碰，通過螺紋與頸圈連接。瓶帽上一般有排氣孔或側(cè)孔，以防瓶閥漏氣使瓶帽飛出傷人。防震圈是套在瓶體上的彈性橡膠圈，起減震和保護(hù)瓶體的作用。
5.2?氧氣瓶的充裝與儲(chǔ)運(yùn)
（1）氧氣瓶充裝時(shí)，要嚴(yán)防混裝和超裝，而混裝造成的后果更為嚴(yán)重，常因混入可燃?xì)怏w、油脂等而導(dǎo)致氧氣瓶爆炸；
（2）氧氣瓶充裝前，應(yīng)由專人負(fù)責(zé)逐只進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)不得充裝，而須對(duì)氣瓶進(jìn)行處置，如倒水、清除油污、送檢等；
（3）對(duì)應(yīng)一定的充裝溫度，必須嚴(yán)格按規(guī)定的充裝壓力進(jìn)行充裝，確保在氣瓶最高工作溫度60℃時(shí)瓶內(nèi)壓力不超過氣瓶許用壓力；氣瓶充氣速度不得大于8m3/h，且充裝時(shí)間應(yīng)不少于30min；
（4）氣瓶運(yùn)輸裝卸時(shí)，必須配戴好瓶帽、防震圈，輕裝輕卸，嚴(yán)禁拋、滑、滾、碰；氧氣瓶不得與任何易燃、易爆物質(zhì)同車運(yùn)輸；夏季運(yùn)輸氧氣瓶應(yīng)避免曝曬；嚴(yán)禁用電磁起重機(jī)吊運(yùn)；
（5）氧氣瓶不得與可燃?xì)怏w氣瓶同室儲(chǔ)存，儲(chǔ)存室內(nèi)應(yīng)禁絕煙火。
5.3 氧氣瓶的安全使用
?（1）拒絕使用超過檢驗(yàn)期的氣瓶；
（2）氧氣瓶不得靠近熱源和明火。采用氧一乙炔焰進(jìn)行作業(yè)時(shí)，氧氣瓶與焊（割）炬明火的距離應(yīng)不小于10m，氧氣瓶與溶解乙炔氣瓶的距離不小于5m；
（3）禁止用沾染油脂的手或工具操作氣瓶，以防爆炸；
（4）開啟瓶閥和減壓閥時(shí)，動(dòng)作應(yīng)緩慢，以減輕氣流的沖擊和摩擦，防止管路過熱著火；
（5）禁止用壓縮純氧進(jìn)行通風(fēng)換氣或吹掃清理，禁止以壓縮氧氣代替壓縮空氣作為風(fēng)動(dòng)工具的動(dòng)力源，以防引發(fā)燃爆事故；
（6）氧氣瓶必須留有大于0.05MPa的剩余壓力，嚴(yán)防乙炔倒灌引起爆炸。尚有剩余壓力的氧氣瓶，應(yīng)將閥門擰緊，注上“空瓶”標(biāo)記，禁止再次使用；
（7）冬天，氣瓶的減壓器和管路發(fā)生凍結(jié)時(shí)，嚴(yán)禁用火烘烤或使用鐵器之類的東西敲擊氣瓶，更不能猛擰減壓表的調(diào)節(jié)螺絲，以防氧氣突然大量沖出，造成事故；
（8）禁止使用沒有減壓器或減壓器損壞的氧氣瓶。氣瓶的減壓器應(yīng)由專業(yè)人員修理。
?????? 6?壓力容器事故危害與案例
6.1 壓力容器事故的危害主要有震動(dòng)危害、碎片的破壞危害、沖擊波危害、有害物質(zhì)泄露危害等。（1）震動(dòng)危害 壓力容器發(fā)生爆炸事故時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生巨大的聲響，這種聲響可使設(shè)備發(fā)生震動(dòng)、
? 損壞，也可能傷及人的耳膜和內(nèi)臟，危及生命；??????
（2）碎片的破壞作用 壓力容器發(fā)生爆炸時(shí)，殼體可以裂解成大小不等的碎片向四周飛散，這些碎片具有極大的動(dòng)能，能夠擊穿墻壁，損壞設(shè)備設(shè)施，危及人身安全，也可能引起連續(xù)爆炸和火災(zāi)；
（3）沖擊波危害 壓力容器發(fā)生爆炸時(shí)，80%以上的能量都是以沖擊波的形式擴(kuò)散的。0.005MPa的超壓就可使門窗玻璃破碎，0.1MPa的超壓可使人死亡。在爆炸中心附近，空氣沖擊波波陣面上的超壓可達(dá)到幾個(gè)甚至十幾個(gè)大氣壓。在這樣高的壓力下，建筑物將被摧毀，設(shè)備、管道會(huì)遭到嚴(yán)重破壞；如果一個(gè)壓力為2.5MPa，120m3的氧氣球罐爆炸，將釋放131KWh的能量。
（4）有害物質(zhì)泄露危害 如果失效的壓力容器盛裝介質(zhì)為有毒有害物質(zhì)，泄漏的物質(zhì)就會(huì)在較大范圍內(nèi)造成環(huán)境污染和人員傷亡。氧氣泄漏有可能造成人員富氧中毒或引發(fā)火災(zāi)，液氮泄漏會(huì)造成人員凍傷、窒息。
6.2 壓力容器事故案例
固定式壓力容器事故比較少見，移動(dòng)式壓力容器更容易發(fā)生事故。對(duì)于我們廠，主要是氧氣瓶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，95％以上的氫、氧氣瓶爆炸事故與氣瓶充裝站有關(guān)。下面我們了解一起典型的充裝低余壓氧氣瓶引起爆炸事故。
事故經(jīng)過：2004年8月17日12時(shí)10分，某公司一制氧站在氧氣充裝過程中，氧氣瓶突然發(fā)生爆炸，造成制氧站充裝車間整個(gè)廠房倒塌，生產(chǎn)被迫停止，幸未造成人員傷亡。直接經(jīng)濟(jì)損失3萬元。
事故原因：1. 該氧氣瓶在使用過程中，剩余壓力過低，致使乙炔倒灌進(jìn)入氣瓶；2. 氣瓶在充裝過程中，操作人員違反了 “對(duì)氣瓶逐只進(jìn)行充裝前的檢查”和 “對(duì)瓶內(nèi)無剩余壓力、氧化性氣體氣瓶沾有油脂”的不得充裝的規(guī)定；3. 制氧站在充裝崗位雇傭臨時(shí)工，其安全素質(zhì)差、人員流動(dòng)性大。
防范措施：1. 氧氣瓶使用時(shí)必須留有大于0.05MPa的剩余壓力；2．氧氣瓶充裝前，應(yīng)由專人負(fù)責(zé)逐只進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)不得充裝；3．加強(qiáng)相關(guān)人員的培訓(xùn)管理。
7?壓力容器安全管理要點(diǎn)
（1）使用定點(diǎn)廠家的合格產(chǎn)品。購置、選用的壓力容器應(yīng)是持證定點(diǎn)廠家的合格產(chǎn)品，并有足夠的產(chǎn)品圖樣、技術(shù)文件和質(zhì)量合格證明文件。安裝壓力容器的施工單位，也須經(jīng)省級(jí)鍋爐壓力容器安全監(jiān)察部門審查批準(zhǔn)。
（2）登記建檔。壓力容器在正式使用前，必須到當(dāng)?shù)劐仩t壓力容器安全監(jiān)察部門登記，經(jīng)審查批準(zhǔn)入戶建檔，取得使用證后方可啟用。在使用單位，也應(yīng)建立壓力容器的設(shè)備檔案，保存設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、修理、檢驗(yàn)、改造等環(huán)節(jié)的技術(shù)資料。
（3）專責(zé)管理。使用壓力容器的單位，應(yīng)對(duì)設(shè)備實(shí)行專責(zé)管理，即責(zé)成專門的領(lǐng)導(dǎo)干部和技術(shù)人員管理設(shè)備，并使其相對(duì)穩(wěn)定，有職有權(quán)，熟悉相關(guān)法規(guī)，了解和掌握專業(yè)技術(shù)。
（4）持證上崗。壓力容器操作人員，應(yīng)接受專業(yè)安全技術(shù)培訓(xùn)并考試合格，獲得相應(yīng)等級(jí)的操作證書，持證上崗，操作相應(yīng)等級(jí)的設(shè)備。
（5）照章運(yùn)行。壓力容器使用單位應(yīng)有完善的管理制度和操作規(guī)程。任何人在任何情況下都不得違章操作。在運(yùn)行中盡量平穩(wěn)操作，避免頻繁地加載和卸載，減少壓力和溫度的波動(dòng)，防止壓力容器超溫超壓；采取有效措施防止腐蝕性介質(zhì)和大氣對(duì)壓力容器的腐蝕；
（6）定期檢驗(yàn)及校驗(yàn)。即定期對(duì)壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定設(shè)備完好程度，查明缺陷并妥善處理。對(duì)于工作介質(zhì)無明顯腐蝕性且不存在較大缺陷的壓力容器，一般每年進(jìn)行一次年檢（外部檢查），每六年進(jìn)行一次全檢（內(nèi)外部檢查）。并定期對(duì)安全裝置進(jìn)行校驗(yàn)，確保其準(zhǔn)確可靠。使用壓力容器的單位，應(yīng)編制壓力容器年度定期檢驗(yàn)計(jì)劃，并負(fù)責(zé)組織實(shí)施。
（7）優(yōu)化環(huán)境。對(duì)壓力容器所在的場地，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行建造和管理，使設(shè)備和操作人員處于適宜的環(huán)境條件中。
（8）維護(hù)保養(yǎng)。包括使用中的維護(hù)保養(yǎng)和停用保養(yǎng)兩方面。使用中的維護(hù)保養(yǎng)主要有：檢查維護(hù)安全裝置、法蘭、開孔位置和管路，消除泄漏，修復(fù)或更換損壞部件；檢查維護(hù)防腐層和保溫層等。停用保養(yǎng)主要是對(duì)長期停用的壓力容器保持干燥和清潔。
（9）報(bào)告事故。壓力容器在運(yùn)行中出了泄露、爆炸等重大事故時(shí)，除按事故應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行妥善處理外，還應(yīng)如實(shí)上報(bào)上級(jí)主管部門和鍋爐壓力容器安全監(jiān)察部門。
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