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九、容器破裂后引起的其它危害
（一）碎片的破坏作用
压力容器破裂时，高速气流喷出的推力，将壳体可能裂成大小不等的碎块或碎片，向
四周分散抛出。这些具有高速或较大质量的碎片，在飞出的过程中有较大的动能，可能造
成很大的危害。
（二）有毒液化气体容器破裂时的毒害区
在压力容器盛装的液化气体中，有很多是有毒的物质，如液氯、二氧化硫、二氧化氮、
氢氰酸等。盛装这些有毒液化气体的空器破裂时，大量液体蒸发成气体，并在空气中扩
散，造成大面积的毒害区。
（三）可燃液化气体容器破裂时的燃烧区
有许多压力容器，特别是大型贮罐，盛装着可燃性气体（如液化石油气等）。这些容器
破裂时，器内的液化气体大量蒸发，并与周围的空气混合，遇适当条件常常在器外发生燃
烧爆炸，酿成重大的火灾事故。这种由于可燃液化气体贮罐破裂引起的火灾，危害、损失
是惊人的。例如一个民用石化气瓶（！〃千克）破裂爆炸后，其爆炸范围至少可达
#米#，
一个
！％的液化石油气贮罐破裂爆炸，燃烧范围至少可达
！&米#。
第二节铁路锅炉压力容器安全标准与要求
一、压力容器制造质量安全标准
压力容器制造单位必须制订保证质量的纲领性文件，以确保产品质量。其主要内容
是：
（！）制造厂基本情况。包括：厂房面积和规模、职工总数及组成比例、车间和机构设
置、主要产品、生产能力和制造历史等。
（#）制造厂的技术力量状况。包括：各类技术干部的数量、专业、职称和各类技术工人
的数量、等级以及技术力量的比例等。
第九章铁路锅炉压力容器安全管理—
#〃！
—
〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃
〃〃
（！）工装设备和检测手段。包括：各种加工、成型、铆焊、起重、理化试验、热处理、检测
和运输设备等数量、规格和性能情况。
（〃）产品制造与质量管理制度。包括：图纸审核、材料验收、仪器设备的检查、技术人
员和技术工人的考核、制造工艺和制造质量的管理、检验及试验、外协外购件、标准化和资
料管理制度、各类人员岗位责任制度以及用户意见反馈制度等。
（#）质量保证体系。压力容器质量保证体系主要是立质量法，并实施监督检查。凡技
术力量较强的质量保证体系，应在厂长（经理）直接领导下行使质量控制和监督职权的“监
督型”，才能真正负起贯彻执行压力容器“安全第一”的方针。
质量保证体系的文字形式，称为质量保证手册。质量保证手册是企业经过慎重考虑，
写成文件，并经正式批准后出版，作为企业处理质量事务有权威性和法令性的依据。
质量保证手册一般应包括压力容器工厂的宗旨，明确压力容器最重要的质量特性是
安全可靠，以取证为手段，严格执行技术法规，实施质量保证，用法制观念进行自我检查，
以优良的工作质量来保证压力容器的产品质量，使国家放心，用户放心。
二、压力容器设计安全与规定
（一）压力容器的设计安全
压力容器设计不当，对安全运行有
〃个方面的影响：
！容器壁厚度不够，使容器在压力的作用下，产生过度的弹性变形和塑性变形，最终
导致容器的破坏。
〃容器选材不当，即具有足够的壁厚，也可能在操作条件下，或是由于材料塑性的降
低而发生脆性断裂，或由于工作介质的腐蚀性导致腐蚀破裂。
#结构不良的容器，往往因产生过高的局部应力，在反复的加压和卸压过程中导致疲
劳破裂。
由于安全泄压装置选用不当，当容器的压力超过额定工作压力时泄压装置不能迅
速泄压，致使容器因超压而破裂。
（二）应遵循的若干设计规定
！容器的设计单位必须严格执行批准及备案手续，图纸应有三级审核人员（设计、校
对、审核）签字。
〃容器的设计应保证安全可靠、经济、合理，使设计的容器便于制造、安装、操作、检查
及维修。
#压力容器中的焊接结构的设计，应按
％&#年《钢制石油化工压力容器规定》附录的
有关规定。
压力容器受压元件所采用的材料，应符合
％&#年《钢制石油化工压力容器规定》的
第二章的有关内容。
％容器简体的公称直径应按
’（#
）
*！《
压力容器公称直径》标准选用。封头的型式及
尺寸应按
’（#〃
）
*！
、＋（##
）
*！
、＋（#；
）
*！
标准选用。
&容器及封头上开孔不得超过以下数值：
简体内径
…！#//毫米，开孔最大直径
0！
1
2…且
0！#//毫米；
。。
简体内径
…3
#//毫米，开孔最大直径
0！
1
！…且
0！///毫米；
。。
—
#〃！
—
铁路运输质量安全管理与事故处理实用手册
###################################################
##
凸形封头或环形壳的开孔，最大直径
！！〃
#
％&
；
锥形封头的开孔，最大直径
！！〃
#
’％（&
％&
为开孔中心处的锥体内直径）；
内径
％&！〃（（（毫米的反应容器、贮运容器，如不能利用工艺接管检查内部时，应开设
检查孔；内径
％&〃〃（（（毫米容器，如不能利用其他可拆装置进行内部检查和清洗时，应开
设入孔、检查孔，入孔尺寸应符合有关规定。
三、压力容器安全设计规范
压力容器使用范围很广，它盛装具有压力的介质，有时还处于压力、温度、腐蚀同时作
用的条件下工作，这些介质往往又属于有毒或易爆、易燃性物质。为保证压力容器的安全
运行，压力容器的设计应严格按照《压力容器安全技术监察规程》和（）*
〃＋（—；…）《钢制
压力容器》进行。
近年来，随着国民经济的发展和对外开放，我国锅炉、压力容器的进出口量亦日益增
多。为加强进出口锅炉、压力容器的安全监察工作，防止设备漏检，我们还应了解有关国
家的规范。例如：
美国机械工程师学会（。/01）《锅炉压力容器规范》第四篇第一分篇和第二分篇
（〃；…（年版）
英国
*/＋＋（（《非火焰加热焊制受压容器规范》
（〃；23年版）
西德
。％《受压容器的结构》
（〃；22年版）
日本
45/*
…6’《压力容器的结构》
（〃；22年版）
苏联
780
6《容器和设备零件强度设计规范》
（〃；3年版）
法国
/9：8《非火焰加热容器规范》
（〃；3…年版）
罗马尼亚
：6
；
2…《固定式压力容器的设计、制造、安装、使用、修理和检验技术规程》
（〃；2…年版）
我国石油化工总公司、化学工业部和机械工业部，〃；…＋年根据自己的经验和科学实
验，并参考国外同类规范，《钢制石油化工压力容器设计规范》《设计
修改制定了（以下简称
规定》）。
我国的《设计规定》及其他国家的规范中，仍普遍采用常规设计法，即以容器元件中总
体的或基本的应力（如壳体中的总体薄膜应力）不超过一定的许用应力值为主要依据。对
于边界不连续应力等局部应力的影响，是以应力增值系数引入计算式，并与基本应力取统
一的强度数据。但不同性质的应力对容器元件有着不同的影响，所以
（世纪
3（年代美
国
。/01《锅炉和受压容器规范》中，提出采用以应力分析为基础的应力分析设计法，对不
同性质的应力取不同的强度数据。我国也着手制定以应力分析为基础的，钢制石油化工
压力容器设计规定。
四、容器结构安全要求
结构不良，使容器局部地区产生过高的应力，导致容器破坏的事故屡见不鲜。设计中
容器结构的形状、尺寸、转角、开孔、折边及焊接接头的形式等等，应满足下述要求：
（〃）强度所谓强度是指容器或其零部件，具有抵抗外力破坏的能力。若容器的强度
第九章铁路锅炉压力容器安全管理—
！#〃！
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！！
不够，就不能保证容器的安全。但为保证强度，盲目地增加结构尺寸也是不合理的，这会
造成材料的浪费。设计中，通常将各种部件作成等强度最为省料，但有时故意将设备中的
某一部件强度特别低一些，当设备过载时这个零件首先破坏，从而使整个设备不受很大影
响，这种部件称为安全部件，反应器安装的防爆膜就是一个实例。
（！）刚度所谓刚度是指容器或零部件在外力作用下，保持原来形状的能力。最常见
的例子是某些受外力的容器出现压瘪或折皱，或一些部件在运输、安装、使用过程中出现
变形，这些都是结构上刚度不足的表现。
（〃）耐久性压力容器的耐久性是根据使用年限来决定的。压力容器设计的使用年
限，一般为
#％
&
#！’，但实际使用年限往往要超过这个年限。耐久性不多决定于腐蚀情
况，有时还决定于设备的疲劳、蠕变等。根据使用情况的年限和腐蚀等因素，正确选用结
构、材料和尺寸是保证容器耐久性最主要的因素。
（（）密封性压力容器的密封性是一个重要的问题，密封的可靠性，直接关系到安全
生产。例如化工生产中的介质往往易燃、易爆或有毒、有害，介质泄漏可能导致爆炸或中
毒事故。
五、安全泄压装置的类型
安全泄压装置是压力容器普遍应用的保护设施。压力容器均按预定的使用压力进行
设计，超过这个压力，容器就能因过度的塑性变形而遭到破坏。通过安全装置，可将容器
的超荷部分泄放掉，确保设备的安全。例如安全阀与爆破片就起到这样的作用。
（一）阀型安全泄压装置
安全阀即常用的安全泄压装置，其基本原理是通过阀的开启，排放气体后达到容器的
防压目的。这种安全泄压装置是当容器超压时，排放容器内高于规定部分的压力；一旦容
器压力降至正常操作压力后即行关闭。因此，其优点是仅泄放超压部分的气体，避免容器
一旦超压，全部气体泄放造成的经济损失和生产中断。但这类泄压装置的缺点是密封性
差，即使正常工作时，也有程度不同的微量泄漏。另外，还由于弹簧等机械部件的惯性，阀
门开启常有滞后，对于盛放不洁净气体的容器，阀座口阀瓣有被堵塞或粘住的可能性。
（二）爆破型安全泄压装置
常用的爆破型安全泄压装置是防爆片和防爆帽。前者用于中、低压容器，后者多用于
高压、超高压容器。这类安全泄压装置是通过原件（防爆片或防爆帽）一旦爆破后，排出气
体而泄压。其优点是在一定范围内，受容器内介质作用和聚合作用的影响程度较小，在爆
破前能完全保证设备的密封性，泄放能力不受限制。但是，爆破型安全装置一旦爆破后，
在没有更换上新元件以前，设备便一直处于敞开状态，导致生产过程中断和环境的污染。
（三）其他类型的安全泄压装置
除上述二种安全泄压装置外，尚有溶化型和组合型安全泄压装置。前者是借助易熔
合金的熔化，使气体从原来填充有易熔合金的孔道排出，达到泄压的目的。这种安全泄压
装置多用于泄放量小的压力容器上，例如液化气体瓶。后者常见的有弹簧安全阀和防爆
片组合型。它同时具有阀型和爆破型安全泄压装置的优点。
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铁路运输质量安全管理与事故处理实用手册
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六、压缩气体气瓶的安全要求
气瓶是压力容器的一种，为了保证它的安全使用，除了要求它符合压力容器的一般要
求外，还由于它自身的特殊性，而有一些特殊规定。
这里所指的气瓶，与
！〃#〃年劳动人事部颁发的《气瓶安全监察规程》中规定的内容一
致，即压缩气体气瓶和液化气体气瓶。不包括溶解乙炔气瓶、民用液化石油气瓶和消防气
瓶。
气瓶是盛装压缩气体和液化气体的一种容器，其最高工作压力可根据气瓶的充装量
和最高使用温度而定。对于压缩气体的压力，指其在充满温度下的充满压力；而液化气体
则是气瓶单位容积气体的充装重量；最高使用温度是充装气体后可能达到的最高温度。
考虑到我国南北四季温差较大，《气瓶安全监察规程》中规定，充装气瓶在
％&时的
压力为气瓶的设计压力。
压缩气体气瓶的设计压力应等于或略大于工作过程中可能达到的最大压力，气瓶的
设计压力就应以盛装某种气体，温度为
％&时的压力设计。
但气瓶是一种通用性盛装容器，可用作不同压缩气体的盛装，不同种类的压缩气体，
压力随温度变化的规律不同。因此，根据气瓶通用和标准化的需要，规定了气瓶统一的设
计系列压力。例如，我国现行压缩气瓶的设计压力有
’％、（％、！）兆帕，即
’％％、（％％、！）％*＋；
分
米（等几种。为使充满某种压缩气体时不超过设计压力，则是以不同的充满量给予保
证。
充装量的大小是保证充满某种压缩气体，％&时不超过设计压力的重要参数。
气瓶在充满压缩气体时，气瓶的容积受温度、压力变化的改变微小，可略去不计，气瓶
中的压力与温度，据气体热力学定律的等容过程计算，则有：
。01％
。％
/
0％1
式中。％
—气瓶充装压力（*＋；
…分米（）］
［兆帕（绝对）；
1％
—充装条件下（。％
、0％
）气体压缩系数；
0％
—气瓶充装温度（2）；
。—气瓶设计压力［兆帕（*＋；
…分米（）；
0—气瓶最高使用温度［（#’3
％/
’’’（*）］；
1—设计条件下（。、0）气体压缩系数。
七、高压液化气体气瓶安全
这类液化气体气瓶，由于压缩气体充装时，气体的压力较高而温度又较低，因而贮装
介质基本上呈液态（液化气体温度低于它的临界温度）。
高压液化气体与压缩气体气瓶一样，是一种通用的盛装液化气体的容器，故亦按统一
标准，规定了气瓶的统一的压力设计系列。我国现行高压液化气体气瓶的设计压力规定
为
（％、！）、4兆帕，即
（％％、！）％、4％*＋；
…分米（等几种。为防止液化气体充装后，由于运输、
使用、外界环境的影响，瓶内液化气体的温度超过它的临界温度，液化气体全部气化，气体
第九章铁路锅炉压力容器安全管理—
#〃！
—
〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃
〃〃
压力升高，超过设计压力危及气瓶的安全，故已规定了充装量予以保证（气瓶单位容积充
装介质的重量）。
与压缩气体气瓶一样，充装量要求充装的液化气体在
！〃#全部气化时，其压力不超
过气瓶的设计压力。
液化气体的充装量，规定以充装系数（单位容积能够充装的重量）表示，即
％
&
（（（’）
气体比容毫
）*千克）。
（
不同种类的气体，根据气体状态方程式：
＋（
&
；…。
*
/
即
％&’（
/＋
；…。
式中
％
—高压液化气体的充装系数
01
*
）；
2—气体的比容（）
*
03）；
＋—高压液化气瓶的设计压力［兆帕（034
*
567）；
/—盛装气体的分子量；
…—气体常数［89：/；％）·（8