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危險性機械設備

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. 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. 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 -50 o C), 雙層殼保冷 ( 可達 -196 o C), 真空保冷 ( 可達 -256 o C)

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危險性機械設備

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  1. 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

  2. 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

  3. 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

  4. 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。

  5. 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。

  6. 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。

  7. 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500-200 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

  8. * 取自Marshall, 1987; 一般的壓力容器示意圖

  9. 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

  10. 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

  11. 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

  12. 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%

  13. 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

  14. * 取自Marshall, 1987; 壓力容器在不同階段的參與工作人員

  15. 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

  16. 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

  17. * 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)

  18. 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

  19. 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。

  20. 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)

  21. * 取自Marshall, 1987; 壓力容器破裂原因的統計數字

  22. 不同的材料選擇 其他還可以包括: 塑膠，玻璃，橡膠Teflon等

  23. 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

  24. * 取自Marshall, 1987; 破裂部位的統計分析數據

  25. * 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。

  26. 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

  27. 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。

  28. 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。

  29. 資料取自SST, 153-158, July, 2001

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