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危險性機械設備 危險性機械: 包括固定式起重機,移動式起重機,人字臂起重機,升降機,營建用提升機,吊籠等
危險性設備: 包括鍋爐,壓力容器,高壓氣體特定設備,高壓氣體容器等 以上機械或設備都需要事前取得設備檢查合格證書,操作的勞工也都要有合格的操作執照
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危險性機械 起重機: 超過三噸以上者,必須列管 升降機荷重在一公噸以上者,必須列管
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名詞 鍋爐種類: 圓筒鍋爐,水管鍋爐,特殊鍋爐等
低溫儲槽: 單層殼保冷 (可達-50oC), 雙層殼保冷 (可達-196oC), 真空保冷 (可達-256oC) 高壓儲槽: 球形槽(構造強度穩定均勻,但製作比較困難),圓筒形槽 檢點: 檢查清點之意
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安全裝置 安全閥safety valve: 每年皆須保養維修 破裂板 rupture disc: 強度不可大於其容器的設計壓力
通氣閥 vent: 置於油槽頂部,進料時可以排出空氣,避免壓力過大; 出油時。作用相反。 火焰防止器flame arrestor: 搭配通氣閥,防止火焰回燒 緊急遮斷閥: 供意外事件時使用 超流閥: 裝在進出口管線,有方向性,避免流速過大 液面計: 壓力計: 以上兩種儀器都是協助觀察追蹤容器內的流體之數量或壓力之用。壓力計的上限應該是該容器設計壓力的1.5 到3.0倍之間。
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鍋爐與壓力容器規則 基本法規包括: 鍋爐及壓力容器安全規則,以及高壓氣體勞工安全規則,危險性機械及設備安全檢查規則,高壓氣體特定設備檢查基準等。 鍋爐: 蒸汽鍋爐,熱水(含熱媒)鍋爐,小型鍋爐三類 壓力容器: 第一類壓力容器,第二類壓力容器,以及小型壓力容器。另外加上高壓氣體特定設備與高壓氣體容器。 分類的意義在於針對不同性質的鍋爐或壓力容器,依其不同程度的危險性,進行不同程度的管理。
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名詞定義 小型鍋爐的定義: 最高使用壓力小於1 kg/cm2, 且熱傳面積在1 m2以下之蒸汽鍋爐
最高使用壓力小於1 kg/cm2, 且胴體內徑在300 mm 以下,長度在600 mm 以下之蒸汽鍋爐 熱傳面積在3.5 m2以下者,且裝有內徑25 mm以上之U型豎立管,其水頭壓力在5m以下之蒸汽鍋爐 熱傳面積在3.5 m2以下者,且裝有內徑25 mm以上之開放於大氣的蒸汽管之蒸汽鍋爐 水頭壓力在10 m 以下,且熱傳面積在8 m2以下之熱水鍋爐 最高使用壓力在10 kg/cm2, 且熱傳面積在10 m2以下之貫流鍋爐。
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壓力容器的規定 第一類壓力容器: 接受外來熱源使產生蒸汽,且容器壓力高於一大氣壓者; 或保存溫度超過其大氣壓下之沸點之液體之容器。
第二類壓力容器: 內存超過大氣壓氣體之容器,例如壓力在2-10 kg/cm2 (壓縮空氣則為2 –50 kg/cm2), 且內容積在0.04 m3以上者,或胴體內徑在200 mm以上,長度在1000 mm以上者 小型壓力容器: (a) 最高使用壓力在1 kg/cm2以下,且內容積在0.2 – 0.04 m3間之第一類壓力容器; (b)最高使用壓力在1 kg/cm2以下,且胴體內徑在 mm間,長度在1000mm以下之第一類壓力容器; (c) P (kg/cm2) x V (m3) 在0.2 – 0.04 以下之第一類壓力容器
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* 取自Marshall, 1987; 一般的壓力容器示意圖
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更多的相關名詞 容器: 指罐裝高壓氣體的移動式壓力容器 灌氣容器: 仍然保有超過罐裝時1/2以上者 殘氣容器: 現有量未滿罐裝時的1/2者
低溫容器 超低溫容器: 指可罐裝-50oC以下之液化氣體者 儲槽: 固定在地盤上的高壓氣體儲存設備 高壓氣體設備: 有高壓氣體流通之部分 處理設備: 已壓縮,液化或其他方法處理氣體之高壓氣體製造設備 減壓設備
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範例 高壓空氣 高壓氫氣 液氨,液氧,液氮,液氯等 液化石油氣,液化天然氣 高壓乙炔 液化環氧乙烷,液化溴甲烷
高壓反應器: 例如合成甲醇,硝酸等
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若干一般性的管理要點 設置合格的專責人員,每人以一作為原則,於運轉時,雇主不得使從事與鍋爐或高壓容器無關的工作
鍋爐應安裝在專用建築物內,或者以障壁分開之場所。固體燃料應距鍋爐至少1.2m, 其他燃料保持2m以上距離 設置禁止無關人員擅自進入的標示,鍋爐檢查合格證書,以及專責人員的資格證書影本,也要揭示於明顯處 高低水位警報器加上液位計,是鍋爐的安全裝置之一 安全閥應調整於最高使用壓力以下吹洩,安全閥經檢查後,應予固定不得變動 壓力表刻度板上,應明顯標示最高使用壓力之位置,以隨時提醒作業人員
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若干共通的安全規範 事業場所應有明確的境界線,並設置警戒標示
彼此間要保持安全距離,例如可燃性高壓氣體設備,要與氧氣製造設備間,保持10 m 以上之距離 可燃性氣體,要圖以紅色或以紅色字體書寫該氣體名稱 液化氣體四周要設置防溢堤 高壓氣體設備要以常用壓力的1.5倍壓力進行耐壓試驗,以及常用壓力進行氣密試驗 要有能承受地震影響的耐震構造 要有如安全閥safety valve或破裂板rupture disc之安全裝置,如為毒性氣體,需要放在除毒設備內 大型的液化氣體儲槽配管,要在5m以外處,設置緊急遮斷裝置 液化儲槽儲存量,不得超過常用溫度下容積的90%
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危險性設備的法定檢查 製造前: 型式檢查 製造時: 熔接檢查,構造檢查
安裝時: 竣工檢查 (發合格證); 國外進口者,要重新檢查; 高壓容器修改變更時,也要變更檢查 使用階段: 定期檢查; 若有遷移,或閒置一段時間後再使用,也要重新檢查
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* 取自Marshall, 1987; 壓力容器在不同階段的參與工作人員
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非破壞性檢測 NDE: nondestructive examination 目測法 放射線檢查: x-ray or -ray
超音波探傷檢查: 通常使用 1 – 25 MHz 音波 磁粉探傷檢查 液滲探傷檢查liquid penetrant or dye Eddy current: 用於圓管,圓管的缺陷會改變它的阻抗impedance, 因而得知 干擾圖譜: holographic interferometry 聲波發設法acoustic emission 膠體電擊法gel electrode
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整體容器的測試 前述的非破壞性檢測,理論上可以偵測出結構上的缺陷,對整體容器而言,則可以進行下列諸測試: 水壓試驗 氣密試驗
耐壓試驗 因為危險性較高,所以必須由專門的機構進行
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* 取自Marshall, 1987; 壓力容器在最初發生意外的機率高(因為設計或施工不當); 然後在使用依段時間後,發生意外的頻率再度升高(因為材料腐蝕,或維修為落實等)
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意外事故的原因 對於壓力容器與鍋爐而言,最擔心的意外事故,就是容器破裂(loss of containment) ,造成物質外洩,甚或爆炸事件。 容器破裂的原因分析: 材料問題: 選用不當的材料,以致於受到腐蝕,或材料內部缺陷造成 設計問題: 不正確的計算,或不正確的數據 施工問題: 例如施工品質不佳,焊接不良等 使用問題: 例如操作條件與當初設計不符,維修工作沒有落實等
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壓力容器的設計,皆有標準可循。原則為 : 材料行為,應力分析(設計),以及品質保證(施工與維修)三個基本要求。安全係數多選用3-5。
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造成破裂的外在原因 致命的外力撞擊: 多半是突發意外事件
材料疲乏(fatigue), 例如來自週而復始(cyclic)的作用力, 造成潛變(creep deformation), 終而變形破裂 材料脆化(brittle): 如低溫脆化,氫脆化。或者高溫高壓下,某些分子進入材料結構中,進而產生氣泡,降低材料韌性或強度 高溫效應 熱衝擊 thermal shock 振動 化學效應: 主要就是腐蝕作用,而且會因為材料承受應力,而加速腐蝕(stress corrosion cracking SCC)
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* 取自Marshall, 1987; 壓力容器破裂原因的統計數字
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不同的材料選擇 其他還可以包括: 塑膠,玻璃,橡膠Teflon等
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壓力容器的弱點 最容易發生洩漏的部位: 管線接頭: 因為安裝不良,或熱漲冷縮造成 墊圈部位: 墊圈材料受損
蓋板安裝部位: 清掃孔,或檢查孔部位,同樣會因為墊圈,或安裝不良而造成洩漏 焊接或熔接部位: 來自腐蝕或應力
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* 取自Marshall, 1987; 破裂部位的統計分析數據
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* 如果平時就會微量洩漏(聞到味道),表示結構不很健全,若加上其他外在原因,就很可能成為設備破損之點。
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鍋爐運轉的安全對策 保持正常水位,避免過高或過低 維持一定氣壓: 安全閥與壓力表必須正常運作 加強水處理: 避免節垢,或腐蝕
加強對鍋爐受熱面積的清掃工作: 避免積灰 (熱傳不均勻,會造成局部過熱,因而該區材料受損) 注意通風
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半導體業的高壓氣體鋼瓶(1) 用量多,氣體種類多,而且許多特殊氣體具高度可燃性,毒性,例如PH3, AsH3, SiF4, etc.
除氣體鋼瓶外,輸送管線,儲存空間都算是系統的一環,都要注意安全的設計與操作。此處有許多新的作法: 例如對於置放於儲存間的危險性氣體鋼瓶,目前已經發展出pneumatic controller, 以便在管線或末端洩漏時可以遙控關閉之。 再如: 使用RFO (restrictive orifice flow小孔之類的裝置)的裝置於鋼瓶出口 (e.g. SiH4), 以便意外時,洩漏速度不會太快。
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半導體業的高壓氣體鋼瓶(2) 另一項新的發展就是: 低壓或低於一大氣壓(sub-atmospheric)的輸送(delivery)氣體技術。其原理為: 利用多孔,高表面積的物質吸附該氣體,然後減壓(抽真空)或加熱脫附,達到輸出該氣體的目的。一些成功應用的範例,如下表。此類鋼瓶萬一洩漏,洩漏量將遠低於普通的高壓鋼瓶 (差到60,000倍) 上述鋼瓶的缺點: 輸送的速率有限。此外就是可用的吸附劑有限。
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資料取自SST, , July, 2001
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