一、 開孔種類
開孔是鍋爐壓力容器工作的需要,各種結構的鍋爐壓力容器,均有數量不等、大小不同、用處各異的開孔,通常鍋爐殼體上的開孔更多一些。從結構上說,鍋爐壓力容器上的開孔可分為兩大類:
(一)管孔
即以管子或管道連接的開孔,連接方式有焊接和脹接兩種。管孔又可分為:
1.工藝管孔 供介質流動和進出設備的開孔,是鍋爐壓力容器上的主要開孔。
2.附件儀表訊號管孔 供顯示和調整介質狀態參數之用。
(二)門孔
即各種檢查孔,是以蓋板(孔蓋)封蓋的開孔,一般孔徑較大,開孔數量較少。常見的有:
1.入孔 在大直徑封閉殼體制造、檢驗、修理時,供人進入施工或檢查之用。有圓形和橢圓形兩種,尺寸較大,尺寸和結構均已標準化。
2.頭孔 在直徑較小的鍋爐鍋筒或鍋殼上,需開設頭孔,供檢驗檢查時人員伸入頭部探視。
3.手孔 在鍋爐集箱、下腳圈等小尺寸受壓部件及小型壓力容器上,需開設手孔,供檢驗檢查時人員伸手進入,觸摸表面情況及清理污物。有圓形和橢圓形兩種。
4.其他檢查孔、觀察孔及清洗孔 根據設備工作或維護需要酌情開設。
二、開孔對強度的影響
開孔是減弱殼體強度(承壓能力)的主要因素之一。開孔不僅沿整個殼體厚度挖去了面積大小不等的承載金屬,減小了殼體的承載面積,而且破壞了結構的連續,從而造成開孔邊緣區域的應力增大和強度降低。開孔最大或最密的部位往往是整個殼體強度最低的部位,而強度最低部位的承壓能力即代表整個殼體的承壓能力。
經常可以看到,開孔殼體的承壓能力比未開孔同厚度殼體的承壓能力降低一半甚至更多。
設計制造時,對開孔造成的強度降低必須進行彌補。對大面積上的密集孔排,用增大整個殼體厚度的方式進行整體補強;對大口徑的稀疏開孔,用在開孔邊緣添加金屬的方式進行開孔補強。
三、開孔布置原則
開孔布置基本原則是避開焊縫轉角,盡量使之在殼體上分布均勻。
1.設備殼體(包括圓筒體和封頭)上所開的孔一般應為圓形、橢圓形或長圓形。在殼體上開橢圓形或長圓形孔時,孔的長徑與短徑之比應不大于2。
2.在圓筒體上開橢圓形或長圓形孔時,為了減小開孔對筒體強度的削弱,孔的短徑一般應設在筒體的軸向。
3.殼體上的所有開孔宜避開焊縫。因為焊縫也是殼體上的薄弱環節,再在其上開孔將造成殼體強度的雙重減弱。
4.殼體上的開孔不允許布置在轉角處或不同形狀結構的交接處。
5.殼體上的最大開孔孔徑應不超過殼體內徑的1/2(球形殼體、凸形封頭、內徑≤1500毫米的圓筒)或1/3(錐形封頭、內徑>1500毫米的圓筒)。
四、門孔蓋板
鍋爐和工作介質為高溫或有毒氣體的容器,為了避免介質噴出傷人,承壓殼體的人孔蓋、頭孔蓋、手孔蓋均應采用“內閉式”,即由殼體內封蓋在內伸的孔圈上。孔蓋是受壓元件之一,蓋的結構應保證密封墊圈不會被氣體吹出。
五、使用中的注意事項
1.開孔部位是設備使用中檢查維護的重點,要防止開孔部位滲漏、腐蝕、開裂及產生其他缺陷。
2.鍋爐和受熱的壓力容器,在冷態旋緊的孔蓋螺栓,受熱后需帶壓繼續緊固時,應按操作規程進行并采用有效的防護措施。作業人員應經培訓持證操作,并經單位技術負責人批準。
3.鍋爐壓力容器停爐及停用后,需等內部介質壓力降低為0、溫度降低到70℃以下將介質排放后,方可松動孔蓋螺栓開啟孔蓋。
4.在修理、改造鍋爐壓力容器時,不得隨便在受壓殼體上添加開孔。
六、快開門式壓力容器
快開門式壓力容器是裝置活動端蓋且活動端蓋可快速啟閉的壓力容器,壓力鍋就是快開門式壓力容器最簡單的實例。這類容器的端蓋可以快速啟閉,器內物料可以快速裝卸,有利于提高生產效率。快開門一般較大,容器上可以不開人孔等檢查孔。
但快開門蓋是在容器外部封蓋并鎖緊在容器端部的,對鎖緊和密封的要求很高。如設計、制造或使用不當,快開門蓋在承壓時飛脫,會造成非常嚴重的事故;由于頻繁啟閉門蓋,如果在器未完全卸壓時開蓋,或在門蓋未完全閉合及鎖緊時給容器加壓,都可能導致爆炸事故。
快開門式壓力容器應設置能控制門蓋啟閉動作的安全聯鎖裝置,使之在門蓋未完全閉合之前,容器內不能增壓;在容器內壓力未完全泄放時,門蓋鎖緊裝置不能松開。