李崇勇 王 伯 張 光
(中國石油遼陽石油化纖公司機(jī)械檢修部 遼陽 111003)
安全閥校驗(yàn)用空氣緩沖罐施工圖的討論
李崇勇 王 伯 張 光
(中國石油遼陽石油化纖公司機(jī)械檢修部 遼陽 111003)
安全閥校驗(yàn)時空氣緩沖罐通常當(dāng)作氣瓶使用。結(jié)合一例高壓空氣緩沖罐施工圖,從制造的工藝審圖角度對緩沖罐的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及安全附件的符合性進(jìn)行了分析討論,認(rèn)為安全閥校驗(yàn)用空氣緩沖罐的建造應(yīng)考慮對疲勞失效風(fēng)險的控制。建議安全閥校驗(yàn)用空氣緩沖罐施工圖完善設(shè)計(jì)參數(shù)、管口接頭、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及技術(shù)要求,以保證安全閥校驗(yàn)時緩沖罐的本質(zhì)安全,供安全閥校驗(yàn)應(yīng)用緩沖罐建造與使用等相關(guān)各方參考。
緩沖罐 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 安全附件
某機(jī)修廠在制造高壓容器的同時修理閥門。該廠的閥門維修車間采用小型壓縮機(jī)和緩沖罐為校驗(yàn)安全閥提供高壓空氣。由于沒有高壓容器設(shè)計(jì)資質(zhì),由廠設(shè)計(jì)科對安全閥校驗(yàn)用壓縮空氣緩沖罐(簡稱緩沖罐)進(jìn)行委托設(shè)計(jì)。緩沖罐施工圖設(shè)計(jì)文件于今年3月完成,由該廠自行制造。廠技術(shù)科在制造過程施工圖工藝性審圖時,發(fā)現(xiàn)幾個影響緩沖罐本質(zhì)安全的不符合問題,經(jīng)與閥門維修車間核實(shí)緩沖罐使用過程并得到確認(rèn)后,將此問題及建議反饋給設(shè)計(jì)單位。設(shè)計(jì)單位修改設(shè)計(jì)文件后,該廠于9月完成了緩沖罐的制造?,F(xiàn)對緩沖罐原設(shè)計(jì)的不符合問題進(jìn)行討論,以供安全閥校驗(yàn)用緩沖罐建造與使用等相關(guān)各方參考。這是一臺安裝在室內(nèi)的兩鞍座臥式容器(由兩件封頭與圓筒組焊而成),罐體圓筒選用φ219×22mm的GB/T 6479中16Mn鋼管,封頭則是內(nèi)表面為球面而外表面為平蓋形的16MnⅣ鍛件。施工圖要求緩沖罐按TSG R0004—2009、GB 150、NB/T 47042、HG/T 20584建造,為Ⅲ類高壓容器,技術(shù)特性見表1。
表1 技術(shù)特性
設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度是壓力容器的重要設(shè)計(jì)參數(shù),兩者一起作為設(shè)計(jì)載荷條件,前者決定容器受壓元件的計(jì)算應(yīng)力水平,而后者則決定容器受壓元件材料的設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度和沖擊韌性。設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度的確定關(guān)系容器的安全性與經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,而合理確定則需要根據(jù)設(shè)計(jì)條件按規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原則進(jìn)行。
對于設(shè)計(jì)壓力,緩沖罐施工圖中注明:安全泄放裝置在管道中考慮。按TSG R0004—2009中8.2(4)規(guī)定[1]:壓力容器工作壓力低于壓力源壓力時,在通向壓力容器進(jìn)口的管道上應(yīng)當(dāng)裝設(shè)減壓閥,如因介質(zhì)條件減壓閥無法保證可靠工作時,可用調(diào)節(jié)閥代替減壓閥,在減壓閥或者調(diào)節(jié)閥的低壓側(cè),應(yīng)當(dāng)裝設(shè)安全閥和壓力表。若減壓閥的最高壓力調(diào)定為緩沖罐的工作壓力26MPa(忽略管道壓降損失),而當(dāng)緩沖罐設(shè)計(jì)壓力為29MPa時,按GB 150.1附錄B確定安全閥的整定壓力[2]:緩沖罐的超壓限度(Δp)應(yīng)不大于設(shè)計(jì)壓力的10%或20kPa中的較大值,即Δp ≤ 2.9 MPa;安全閥整定壓力偏差(δ)不應(yīng)超過±3%pz或±0.015MPa的較大值。
1)取pz= 1.05pw,pw= 26MPa,則pz=27.3MPa,考慮δ = ± 0.819MPa,pz= 26.48~28.12MPa。
根據(jù)安全閥相關(guān)壓力與整定壓力之間的關(guān)系[3],并考慮整定壓力偏差(δ)得出:
ph≥0.85pz(22.51~23.90MPa),最小ph的上限值<pw。
pt= 0.9pz(23.83~25.31MPa),pt的上限值<pw。
pf≤1.10pz(29.13~30.93MPa),最大pf的上限值<p+Δp(31.9MPa)。
可見,當(dāng)pz= 27.3MPa時,盡管安全閥的最大pf的上限值滿足容器的超壓限度要求能夠安全泄放,但由于pt的上限值<pw,安全閥的密封性能達(dá)不到要求。
2)取pz= 1.1pw,pw= 26MPa,則pz= 28.6MPa,考慮δ = ± 0.858MPa,pz= 27.74~29.46MPa。
根據(jù)安全閥相關(guān)壓力與整定壓力之間的關(guān)系[3],并考慮整定壓力偏差(δ)得出:
ph≥0.85pz(23.58~25.04MPa),最小ph的上限值<pw。
pt= 0.9pz(24.97~26.51MPa),pt的下限值<pw。
大力發(fā)展農(nóng)村普惠金融,對邯鄲市農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要而深遠(yuǎn)的意義。了解目前邯鄲市農(nóng)村普惠金融發(fā)展中存在的一些問題,并根據(jù)這些問題進(jìn)行分析,從而提出了促進(jìn)邯鄲市農(nóng)村普惠金融發(fā)展的對策,那就是要大力創(chuàng)新金融產(chǎn)品和服務(wù),加強(qiáng)政府主導(dǎo)作用,優(yōu)化金融機(jī)構(gòu)的布局,創(chuàng)建良好的農(nóng)村金融信用環(huán)境。通過加強(qiáng)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平提升金融貸款風(fēng)險管理水平,實(shí)現(xiàn)農(nóng)村普惠金融模式的轉(zhuǎn)變,從而促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型升級,助力河北省美麗鄉(xiāng)村建設(shè),提高新型城鎮(zhèn)化建設(shè)水平,為河北省經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供新的動力。
pf≤1.10pz(30.51~32.41MPa),最大pf的上限值>p +Δp(31.9MPa)。
可見,當(dāng)pz= 28.6MPa時,安全閥的最大pf的上限值大于容器的超壓限度,并且pt的下限值<pw,密封仍然達(dá)不到要求。
由上分析表明,按GB 150.1附錄B確定的安全閥整定壓力滿足不了安全閥的密封性能要求。緩沖罐應(yīng)根據(jù)安全閥的整定壓力合理確定設(shè)計(jì)壓力,具體可參考文獻(xiàn)[3]。
文中符號:
pw──緩沖罐工作壓力,MPa;
p ──緩沖罐設(shè)計(jì)壓力,MPa;
pz──安全閥整定壓力,MPa;
pf──安全閥排放壓力,MPa;
ph──安全閥回座壓力,MPa;
pt──安全閥密封試驗(yàn)壓力,MPa;
δ──安全閥整定壓力偏差,MPa;
Δp──緩沖罐超壓限度,MPa。
鑒于閥門維修車間每月的檢修校驗(yàn)安全閥工作量不確定,時而多時而少,旺季在裝置大檢修時往往為大批量(如今年公司大檢修時,2個月維修校驗(yàn)安全閥的數(shù)量達(dá)2300多臺),且校驗(yàn)的整定壓力各不相同,或舊閥檢修校驗(yàn)或新閥使用前的整定壓力標(biāo)定,而淡季則僅僅幾臺閥甚至可能一臺閥都沒有。實(shí)際上閥門校驗(yàn)時,緩沖罐相當(dāng)于氣瓶使用,即根據(jù)所需校驗(yàn)的閥門壓力與數(shù)量,將緩沖罐充至一定工作壓力(≤26MPa),然后關(guān)閉壓縮機(jī)和進(jìn)口閥。校驗(yàn)閥門時打開緩沖罐的出口閥,隨著閥門校驗(yàn)的進(jìn)行,緩沖罐內(nèi)空氣量在逐漸減少,壓力也隨之降低,可能到完成閥門校驗(yàn)時緩沖罐的工作壓力降為0或尚有余壓,若有余壓待下次校驗(yàn)時或繼續(xù)使用或需要再補(bǔ)充一定壓力后使用,若后期不再校驗(yàn)閥門,可能將緩沖罐余壓放空為0??傊?,緩沖罐在使用時存在這樣的壓力循環(huán):0→≤26MPa→0或0→≤26MPa→余壓→2次充壓→余壓或0。
若每周檢修校驗(yàn)閥門時緩沖罐按上面壓力循環(huán)2次計(jì)算,則一年52周壓力循環(huán)次數(shù)累計(jì)為104次。由此可見,在緩沖罐設(shè)計(jì)使用年限10年內(nèi),檢修校驗(yàn)閥門時緩沖罐累計(jì)壓力循環(huán)為1040次,已超過1000 次[4]。所以,緩沖罐應(yīng)按JB 4732—1995中附錄C進(jìn)行疲勞失效的分析設(shè)計(jì)。
對于疲勞失效,容器建造的要點(diǎn)是控制峰值應(yīng)力,而容器設(shè)計(jì)要解決的問題是盡可能降低由于局部應(yīng)力集中如結(jié)構(gòu)或材料和制造缺陷(尤其是焊接缺陷)等的不連續(xù)引起的峰值應(yīng)力,這比提高鋼材的沖擊韌性(或降低沖擊試驗(yàn)溫度)對疲勞容器的本質(zhì)安全更為有效。
緩沖罐施工圖的管口只開設(shè)了3個管接頭(螺紋連接),即空氣進(jìn)、出口與排污口。盡管“安全泄放裝置在管道中考慮”,但是緩沖罐也應(yīng)裝設(shè)壓力表,以指示緩沖罐在充壓時或使用過程降壓時的罐內(nèi)壓力,便于閥門校驗(yàn)時的安全操作。所以,緩沖罐管口中應(yīng)增設(shè)壓力表接頭。
在安全閥檢修校驗(yàn)時,緩沖罐通常相當(dāng)于氣瓶,在使用過程中存在這樣壓力循環(huán):0→≤26MPa→余壓→2次充壓→余壓或0。為保證緩沖罐的本質(zhì)安全,建議施工圖設(shè)計(jì)應(yīng)做如下完善:
1)應(yīng)考慮疲勞失效的可能性,按JB 4732—1995中附錄C進(jìn)行疲勞失效的分析設(shè)計(jì),并提出相應(yīng)技術(shù)要求,給出緩沖罐充壓使用時對壓力循環(huán)次數(shù)限制的說明;
2)為安全閥校驗(yàn)時方便并安全使用,緩沖罐應(yīng)增設(shè)壓力表管口接頭。
[1] TSG R0004—2009 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程及釋義[S].
[2] GB 150—2011 壓力容器及釋義[S].
[3]李崇勇,張雅新,張光.液化石油氣儲罐安全閥整定壓力確定的討論[J].中國特種設(shè)備安全,2015,31(9):27-30.
[4] JB 4732—1995 鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(2005年確認(rèn))[S].
Discussion on the Construction Drawing of Air Buffer Tank for the Safety Valves Verification
Li Chongyong Wang Bo Zhang Guang
(Petrochina Liaoyang Petrochemical Fibre Company Machinery Maintenance Department Liaoyang 111003)
The air buffer tank is often used as gas cylinders for the safety valves verification. Take a construction drawing of high pressure air buffer tank for instance, the design parameter, design criteria and conformity of safety accessories have been analyzed and discussed form drawing audit of manufacturing procedures, it is considered that the fatigue failure risk should be considered and controlled in air buffer tank construction for the safety valves verification. It is suggested to perfect the design parameter, nozzle joint, design criteria and requirements in drawing, which could ensure the essential safety and provide reference for the construction, use and other units of air buffer tank for the safety valves verification.
Buffer tank Design criteria Safety accessories
X924
B
1673-257X(2017)04-0040-02
10.3969/j.issn.1673-257X.2017.04.008
李崇勇(1982~),男,本科,工程師,從事壓力容器建造工作。
2016-09-02)