國家質檢總局實行壓力容器制造資格許可制度和產品安全性能強制監督檢驗制度,凡最高工作壓力≥0.1MPa(表壓),且PV≥2.5MPa·L以及公稱工作壓力≥0.2MPa(表壓)且PV≥1.0MPa·L的壓力容器都得接受監檢。標準法規
壓力容器是一種使用廣泛具有爆炸危險的特種設備。最新的壓力容器相關標準匯編(第四版)上下卷二冊,是2006年7月第一次印刷,內容比壓縮機標準匯編(上下冊)還要多。但在中石化招標時,有關壓縮機壓力容器執行的標準最主要的有五種:
1、《鍋爐壓力容器制造監督管理辦法》。由國家質檢總局鍋爐壓力容器安全監察局以國質檢鍋[2003]194號文件發布,2004年1月1日實施。
2、《壓力容器安全技術監察規程》。由國家質量技術監督局發布,2000年1月1日起實施。
3、GB150-1998《鋼制壓力容器》。
4、GB151-1999《管殼式換熱器》。
5、GB/T3323-2005《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》。
壓縮機沒有反應容器,只有儲存容器(代號C)分離容器(進排氣緩沖器、氣液分離器等)(代號E)和換熱容器(代號E),因為微型空壓機也有一個儲氣罐,所以沒有壓力容器的壓縮機,幾乎是不存在的。
壓力容器按壓力分類,有四個壓力等級:
低壓容器 設計壓力≥0.1MPa,且<1.6MPa(代號L)
中壓容器 設計壓力≥1.6MPa,且<10MPa(代號M)
高壓容器 設計壓力≥10MPa,且<100MPa(代號H)
超高壓容器 設計壓力≥100MPa的壓力容器(代號U)
壓縮機一、二、三類壓力容器的劃分按照《壓力容器安全技術監察規程》規定。
三類壓力容器:
(1)高壓容器;
(2)中壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質);
(3)中壓儲存容器(僅限易燃或毒性程度為中等危害介質且PV乘積≥10MPa·m3;
(4)低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質且PV乘積≥0.2MPa·m3));
(5)移動式壓力容器;
(6)球形儲罐(V≥50m3)等。
二類壓力容器:
(1)中壓容器;
(2)低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質);
(3)低壓儲存容器(僅限易燃介質或毒性程度為中度危害介質)。
壓力容器中化學介質毒性危害和爆炸危險程度分類見HG20660-2000(國家石化局發布2001-06-01實施)。
一類壓力容器:低壓容器。
這里順便指出兩點:
1、壓縮機上非獨立的承壓部件(如中冷器)等,壓縮機的輔助壓力容器,可不受鍋檢所監檢,都是屬類外的壓力容器,所以設計結構上可以超壓力容器設計規定,但所有各焊接節點都要保證全焊透并做相應的工藝評定,如原5L焊接的中冷器從24年實踐來看也是安全可靠的。
2、多腔壓力容器,如管殼式換熱器由前端管箱、中間殼體和后端結構三部分組成。按《容規》總則規定:按照類別高的壓力腔作為該容器的類別并按該類別進行使用管理。但應按照每個壓力腔各自的類別分別提出設計、制造技術要求。對各壓力腔進行類別劃定時,設計壓力取本壓力腔的設計壓力,容積取本壓力腔的幾何容積。
壓縮機用的管殼式換熱器因換熱面積沒有發電廠水-水管管殼式換熱器一節貨運車箱大(屬類外),因發電長要求設備壽命至少30年,而技術協議上要求類外容器也要經當地鍋檢所監檢,而一般技術協議沒有要求的此類類外容器也可以不受監檢。見[1]。我把前端管箱,后端結構這二部分進行技術處理,就是不要封閉,做成管道及管件,而且前管道及管件不在容器監檢范圍,我這樣處理也得到了合肥通用機械研究院認,是安全可靠的。從低壓、中壓到高壓使用壽命可確保30年不壞,而且換熱性能非常好、節能和節約金屬消耗。
壓力容器的設計、制造、使用管理、檢測等都要嚴格執行《鍋爐壓力容器制造監督管理辦法》和《容規》。壓力容器制造許可級別劃分見表1規定。
上述A、B、C級別制造許可證須經國家質檢總局鍋爐壓力容器安全監察局中國特種設備檢測研究中心按《鍋爐壓力容器制造監督管理辦法》審查,符合《管理辦法》各項要求才發放,許可證有效期為4年,屆時須提前六個月申請換證復審,復審跟初審一樣嚴格。
C-10/14.5型氫氣儲氣罐制造
壓縮機三種壓力容器中以儲存容器質量要求最高,所以以C-10/14.5型氫氣儲氣罐為例,按規定是屬A2級三類容器。
1、C-10/14.5型氫氣儲氣罐設計結構示意圖如下圖1所示。
2、C-10/14.5型氫氣儲氣罐DN1800,V=10m3制造技術要求:
Ⅰ 基本數據
設計壓力 1.65MPa 容積類別 三類
最高工作壓力 1.45MPa 物料名稱 H2
設計溫度 150 ℃ 物料特性 易燃易爆
工作溫度 100℃ 質量設備凈重3750kg
水壓試驗壓力 2.1MPa 充滿水重13750kg
氣密性試驗壓力 1.65MPa 法規:99版《壓力容器安全技術監察規程》
容積 10m3 GB150-1998《鋼制壓力容器》
主要受壓元件材料 16MnR,16MnⅡ設計標準 HG20580-20585-1998
Ⅱ 設計數據
腐蝕裕度 2.0mm 封頭各部位實測厚度不小于14.5mm
焊接接頭系數A類1.0
B類1.0
安全閥型號A42Y-40,DN50
安全閥開啟壓力 1.22MPa
Ⅲ 制造、檢驗及驗收
標準、規范GB150-98《鋼制壓力容器》99版,《容規》
材料要求:符合《容規》第10條規定
無損檢測:GB/T3323-2005《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》
焊接規程:JB/T4709-2000《鋼制壓力容器焊接規程》
JB4708-2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》
焊接接頭類別A、B類100%射線控制 D類100%磷粉檢測
無損檢測標準 A、B類JB4730-94Ⅱ級合格 JB4730-94工級合格
熱處理要求 除應力回大熱處理(試板同爐熱處理)有自動溫度記錄曲線
管口及支座方法 按設計圖 表面處理 樣機只涂紅丹厚0.04
油漆、涂裝包裝 JB/T4711-2003《壓力容器涂漆與涂敷包裝》
其它要求 1、吊耳僅供起吊設備
2、管法蘭配對供應
Ⅳ 焊條表(如表2)
埋弧焊焊絲鋼號:16MnR之間H10Mn2,焊劑牌號:HT431
焊接接頭型式及尺寸除圖中注明外,按HG20583-1998中規定。A、B類焊接接頭見節點圖,接管與筒體、封頭D類焊接接頭見節點圖。
角焊縫接頭的焊角按較薄板的厚度,法蘭的焊接安相應法蘭標準中的規定。
Ⅴ 管口表(見表3)
壓力容器檢測
國家質檢總局實行壓力容器制造資格許可制度和產品安全性能強制監督檢驗制度,凡最高工作壓力≥0.1MPa(表壓),且PV≥2.5MPa·L以及公稱工作壓力≥0.2MPa(表壓)且PV≥1.0MPa·L的壓力容器都得接受監檢。如制造的壓力容器設計壓力<10MPa,同時最大直徑<150mm且水溶積<25L,則無須申請壓力容器制造許可。具有A1級或A2級或C級壓力容器制造許可證的企業即具備D級壓力容器制造許可資格。其中A、B、C級壓力容器直接由鍋爐壓力容器安全監察局中國特種設備檢測研究中心監檢,而D級壓力容器由省市地方鍋檢所具體實施監檢。
由于D1D2級壓力容器制造資格單位過多,時間上根本來不及全面深入監檢,有的只能從容器質量證明書上看看就蓋章,加之監檢人員大多是年輕一代,不熟悉設計,而容器質量設計是決定性的,對制造單位的生產情況和質保體系運轉等缺乏深入了解,缺乏實際經驗,這些我們常說監管不力。由于壓縮機行業同行不同心,只有價格競爭,沒有技術競爭和質量競爭,加上有些不開明用戶盡量壓低價格,由于用戶(年輕一代)不懂壓力容器,所以有些制造廠偷工減料、弄虛作假層出不窮,甚至連水壓試驗氣密性試驗都不做,所以D1D2級壓力容器80%以上為不合格品,存在安全隱患。如2005年3月13日無錫兩大報紙發表這樣文章:無錫小型企業質量監督部門抽查結果86%的工廠產品都是“次品”即不合格產品,大部分小型企業質量意識不強,偷工減料,只考慮企業眼前利益,沒有為企業的長遠利益和企業的發展著想,更沒有考慮消費者利益和社會發展。
另外,《容規》制度上也有不夠完善之處,不實行動態管理,從82年4月1日第一版的《容規》到91年1月的第二版《容規》始終沒有“問責”制度規定。直到2004年1月1日起《鍋爐壓力容器制造監督管理辦法》第五章第二十九條規定“從事安全監察、許可審查、監督檢驗工作人員,未按本辦法的規定履行職責,濫用職權,玩忽職守,徇私舞弊,構成犯罪的,依法追究刑事責任;尚未構成犯罪的,依法給予行政處分。”第三十條對委托容器監檢機構也有要求。問責很重要,舉一例:著名的大渡河上,清朝康熙皇帝修造的鐵索橋(公園1705年至今三百多年)一萬二千多個鐵鏈,每個鏈上都打上老鐵工的印記,相當于壓力容器(含工藝管道)焊工印記,如果哪一個鏈子出了質量問題,都是要追究責任,先要打二百板子,直到坐牢殺頭。
對于中石化設備,為了確保壓力容器安全運行,保護人民生命安全,促進國民經濟發展,除了上述各級監檢外,還要有用戶約請第三方有資質的單位監檢,監檢費為壓縮機售價的1%,由用戶單獨支付。從實踐看,凡國家重點項目的壓縮機及壓力容器最好請合肥通用機械研究院來監檢,因為它是國家壓縮機檢測試驗中心,又是全國壓力容器標準歸口單位,而且監檢時間也比較長,一般要幾天時間,從圖紙開始,各種質量記錄檢驗資料,X片及實物和材料庫等都要重點抽驗。通過材料移植標記焊工鋼印檢驗及標記X拍片鋼印甚至容器設計圖上設計資格印章都能審查出。如無錫地區D2或A2級壓力容器,有些單位委托702所設計,2001年有一批圖上蓋的設計資格印章批準日期96.6.25,因為5年有效期,而由于上層機構改革關系影響了下屬及時更換,原設計章超過有效期,即設計資格章是無效的,如不蓋有效章拒絕監檢。合肥院派出的都是經驗豐富工作認真的老專家。
那么,82.4.1第一版《容規》之前,壓縮機壓力容器的設計計算、制造、安裝、檢驗等都是采用原蘇聯相關標準、設計規定和法規,實踐證明蘇聯的標準是安全可靠的。當時工業學大慶時代對質量一絲不茍,職工的主人翁責任心很好,社會風氣遠比現在好。只有十年動亂年代,因為合理的規章制度都破壞了,所以發生了幾次大爆炸,如67年大慶煉廠發生高壓加氫裝置大爆炸,現場48名技術骨干無一幸免,76年9月石油三廠高壓加氫車間大爆炸,當班工人全部傷亡,其狀比戰爭更慘烈。
改革開放80年代以后又引進了世界上先進工業國家如美國壓力容器質量保證和領取ASME制造許可證的標準法規,對壓力容器都是實行嚴格的控制預防。壓力容器實行監檢和工廠自我控制相結合的方法,不能認為監檢可以放松檢驗,如出了重大質量問題,企業行政負責人及質保工程師就地免職,還要經濟賠償。實踐證明,這對制止粗制濫造,確保壓力容器安全,杜絕惡性事故發生是行之有效的辦法。
意見建議
1、易燃有毒介質的安全閥結構應該改進
石化裝置目前普遍使用的各種全啟閉式安全閥,是不符合《容規》的相關規定:要在線校驗。現在的一些流行結構在線不能校驗,成為安全隱患。還有強制性國標GB50231-98《機械設備安裝工程施工級驗收通用規范》規定:安全閥的動作,應在線進行數次試驗達到正確、靈敏和可靠。有的安全事故媒體報道說工人操作不當引起,實際上部分原因是安全閥不起作用或開啟后壓力繼續升高超壓而引起爆炸的。我在幾個煉油裝置國家重點工程壓縮機性能的調試中看到,安裝建設公司的技術人員對安全閥的在線校驗有偏見,而在采用N2定壓。這實際上是掩耳盜鈴,因為安全閥的靈敏度及排放能力得不到驗證,應該是安全閥一開啟管道壓力馬上就降低,而且起跳三次以上都可靠,才會確保壓力容器及工藝管道安全。具體在線校驗《容規》第156條有規定。
其實在改革開放前,錫壓由我設計的安全閥結構是可以在線調節的,出廠前我們都在線調節,有時北京石油設計院資深工藝師劉虹及吳凱敏一起幫我們調試,有時少量煉油工藝上需要的安全閥也向錫壓訂購,這種結構華中工學院實習帶隊老實在72年9月總結過“安全閥設計資料”,低、中、高壓都可以的。
2、工藝管道及管件需增加16Mn品種
工藝管道是與壓力容器和壓縮機緊密相連的,工業管道也是特種設備。現在石化企業廠房土建工程量不大,機組式設備的安裝工程量也不大,最大且較復雜的是工藝管道,有些易燃易爆介質的須100%拍片,每道焊口須打焊工鋼印,還要分段做氣密性試驗。20號石油裂化用無縫鋼管是好材料,但比起16Mn材料質因含C量高0.04%而焊接性能低,焊接應力稍大,而σbσs較低更主要是因含Mn量較低而腐蝕性差,16Mn的含Mn1.2~1.6,而鐵路鋼軌材料U-Mn(共有10個鋼號)含Mn量1.35~1.65,大家都承認耐腐蝕性較好,能用50年不換。這里順便舉二個例子:(1)新疆天然氣二年前已進入無錫千家萬戶,入戶的天然氣管道使用GB/T3091-2001燃氣專用鍍鋅加厚管,根據40多年前石油部北京設計院給我20號鋼無縫鋼管壁厚與公稱壓力的設計規定:公稱通徑Dg15(1/2")壁厚3.25,能用到80bar,而實際家用燃氣使用壓力為2000Pa,即200mmH2O或0.02bar,而氣密性試驗壓力為1000mmH2O,為使用壓力的5倍。所以氣密性試驗壓力為公稱壓力的1/800,你說氣密性試驗危不危險?由于天然氣無腐蝕性,干燥無水份加之管道內部也鍍鋅均勻,所以能用70年不換。(2)美國在加拿大一座煉油廠,三種五臺大型氫壓機和一臺再生氣壓縮機是美國庫佩爾工業公司(Cooper Bessemer)69年制造,70年投產到79年報廢,實際運轉9年,因工藝管道腐蝕要更換檢修工程量太大而整個煉廠報廢,后來賣給香港費老板,這些壓縮機由上海交大內燃機試驗所大修,現在用在湛江東興石油企業有限公司。所以工藝管道和壓力容器壽命長是極大的節約,美國不是資源節約型國家,生產和生活浪費嚴重,最終還是發生幾十年一遇的經濟危機,從債券國變為債務國。我國必須要走自己的道路,努力建設節能減排,資源節約型國家。
3、微型空壓機的儲氣罐材料應用不銹鋼OCr18Ni10Ti,因沒有腐蝕裕度,可以減輕重量。
同時家用汽車輪胎充氣和家用小型成套風動工具,儲氣罐容積大大縮小,如自行車打氣筒沒有氣包,不用碳鋼而用鋁合金,重量降低4倍,主機可以靠制冷活塞壓縮機結構電機與壓縮機直聯,因考慮國外汽車普及,而在家的女士多過男士,所以重量必須輕巧,女士力氣小。這樣微型空壓機可以用幾十年,不會像液化氣瓶六年必須更換,市場前景是好的。但此種微型儲氣罐不能到處造,要集中大批量,如過去上海微型空壓機廠的儲氣罐供應華東同行。現在已進入市場經濟時代,應改變傳統觀念,盡量達到工藝性協作,當然,這要遵循合作共贏的原則。無錫阿特拉斯·科普柯壓縮機有限公司就是這么做的,螺桿壓縮機的壓力容器是與錫壓容器公司協作的。再如2005年新建的上海東方壓縮機制造有限公司,專門生產大型工藝用容積式壓縮機,但該廠100%零部件是外協的,廠里僅有一個大的裝配試車車間及配套庫,全場僅不足百名員職工。外協質量一般比自己還要好,如中日合資宜興北海封頭有限公司,有一、二、三類壓力容器封頭許可證,生產的封頭質量國內獨占鰲頭。錫壓生產的DW-2.62/4-250-XCNG壓縮機,其4級管殼式冷卻器工作壓力25MPa,是與無錫市石化設備有限公司協作的,該公司有A1級制造許可證。凡A、B、C級資質許可證都是由中國特種設備檢測研究中心發證,4年一次的換證復審也是像初審一樣嚴格、認真、全面,一絲不茍。如無錫鍋爐廠一臺A級10MPa高壓鍋爐復審中也需要像錫壓借一臺VF-1.25/200型高壓空壓機,由于蘭天重工和無錫鍋爐長都說這臺空壓機是自己必備設備,所以匯報資料都有造假嫌疑都能審查出來。C-10/14.5氫壓機儲氣罐樣機實物質量須100%合格,負責實物檢驗的楊專家從入孔爬進去,100%A、B、D焊縫認真檢驗,絕對不允許偷工減料,甚至八個責任工程師和質保工程師不能兼職,因為容器許可證辦公室有電腦檔案。無錫石化設備公司質保工程師從湖北聘請的教授級高工,無錫蘭天重工請的探傷責任工程師李衍,有NDT-Ⅲ級資質,中國無損檢測學會射線專業委員會副主任等資歷,因有另一家單位聘任,不能重復,只好到上海另請。因此我認為A、B、C級壓力容器產品質量是完全放心,錫壓的CNG產品是安全可靠的,不但無錫五座加氣站CNG壓縮機共10臺,還出口巴基斯坦8臺。天然氣公交車上裝著6只20MPa天然氣高壓瓶,司機們開始認為是定時****,但此類高壓必須有B2級資質的單位制造完全放心,正像大家對O2氣瓶一樣放心。我在公交站上等車,有時幾輛車同時到,我卻專門乘坐有“綠色環保交通”的公交車,正像許多人喜歡風景區旅游一樣的心理。
我還記得一件事,40年前文革初期,有人提出將C2儲氣罐筒體封頭壁厚從8改到6,因有不同意見就做試驗,我們試做了一臺6mm厚20g的儲氣罐。筒體封頭內徑1000,壁厚8,20g鋼板,當時沒有自動焊及氬弧焊打底,所以A、B、D類焊縫全部是雙面焊全焊透節點,水壓試驗連續做了五次超壓試驗,結果都是到了1.9MPa壓力后再也上不去了,馬上降到1.8MPa,像氣球一樣產生塑性變形,儲氣罐直徑伸長約6mm,因根據蘇聯設計規定安全系數不夠,所以維持原設計。因此錫壓的儲氣罐從來沒有爆炸過,錫壓品牌壓縮機是安全可靠的。
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