壓力容器安全技術

1、壓力容器安全技術,主講:楊存章二00八年三月,第一章 壓力容器基本知識,壓力容器是工業(yè)生產過程中不可缺少的一種設備。隨著國民生產經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，壓力容器的使用越來越廣泛，它不僅用于工農業(yè)、科研、國防、醫(yī)療衛(wèi)生和文教體育等國民經濟各部門，而且已深入到千家萬戶之中。生產中常見的鍋爐、儲油罐、家庭中用的高壓鍋等都是壓力容器。為了保證壓力容器的安全運行，多了解一些壓力容器的有關基本知識，很有必要。,第一節(jié) 壓力容器簡介,一

2、、壓力 垂直作用在物體表面上的力叫壓力（F）。單位面積上承受的力叫壓強（P）。P=F/S。壓力與壓強是兩個不同的物理量。但在壓力容器上或一般工程技術上，人們習慣于將壓強稱為壓力。壓力國際單位為Pa。大的單位常用M Pa，國內常用kgf/cm2.1kgf/cm2=9.8X104 Pa=0.1 M Pa.,（1）大氣壓力,包圍在地球外面的大氣層對地球表面及其上的物體便產生了大氣壓力，即所謂的大氣壓。大氣層越厚，壓力就越大；反之就越小。

3、所以大氣壓力不是恒定不變的。為了計算有個統(tǒng)一基點，我們將海平面上的大氣壓1.033kgf/cm2相當于0.1 M Pa)稱為1個標準大氣壓或一個物理大氣壓. 工程上為了計算方便,把1kgf/cm2的壓力稱為1個工程大氣壓.,(2)絕對壓力、表壓力、負壓力,容器內的實際壓力稱為絕對壓力。壓力表測得的壓力稱為表壓。P絕=P表+P大氣。人們通常所說的壓力或介質壓力均指表壓力而言。表壓相當于是介質絕對壓力與大氣壓的差值。為什么要把表壓作為

4、介質的壓力，主要是因為對容器造成破壞的動力是壓差，我們研究壓力的目的主要是為了保證容器的安全。,所有承受壓力的密閉容器稱為壓力容器，或者稱為受壓容器。,三、壓力容器的壓力源,容器所盛裝的，或在容器內參加反應的物質，稱之為工作介質。壓力來源可以分為工作介質的產生或增大來自容器內或容器外兩類。（1）容器的介質壓力產生于容器外時，其壓力源一般是氣體壓縮機或蒸汽鍋爐。（2）容器的氣體壓力產生于容器內時，其原因有：容器內介質的聚集狀態(tài)發(fā)生改變

5、；氣體介質在容器內受熱，溫度急劇升高；介質在容器內發(fā)生體積增大的化學反應等。,四、壓力容器界限,這里所講的壓力容器，主要是指那些容易發(fā)生事故，而且事故的危害性較大，須由專門機構進行監(jiān)督，并按規(guī)定的技術管理規(guī)范進行制造和使用的壓力容器。也就是對壓力容器劃個界限，哪些按一般設備對待，哪些按特殊設備對待。,（1）劃分壓力容器的界限應考慮的因素,劃分壓力容器的界限應考慮的因素，主要是事故發(fā)生的可能性與事故危害性的大小兩個方面。目前國際上對壓力容

6、器的界限范圍尚無完全一致的規(guī)定。一般說來，壓力容器發(fā)生爆炸事故時，其危害性大小與工作介質的狀態(tài)、工作壓力及容器的容積等因素有關。工作介質是液體的壓力容器，由于液體的壓縮性極小，因此在容器爆炸時其膨脹功，即所釋放的能量很小，危害性也小。而工作介質是氣體的壓力容器，因氣體具有很大的壓縮性，容器爆炸時膨脹功，即膨脹時釋放的能量很大，危害性也就大。,（1）劃分壓力容器的界限應考慮的因素,可見，工作介質為液體時，即使容器爆炸，其危害性也是比較小

7、的，所以一般都不把這類介質為液體的壓力容器列入特殊設備的壓力容器范圍內。這里所說的液體，是指常溫下的液體，不包括最高工作溫度高于其標準沸點的液體和液化氣體。所以從工作介質的狀態(tài)來劃分壓力容器的界限范圍時，它應包括介質為氣體、水蒸汽、工作溫度高于其標準沸點的飽和液體和液化氣體的容器。,（1）劃分壓力容器的界限應考慮的因素,劃分壓力容器的界限，除了考慮工作介質狀態(tài)以外，還應考慮容器的工作壓力和容積這兩個因素。一般說來，工作壓力越高，容積越大

8、，容器儲存的能量主就越大，所以事故的危害性也就大。一般工作壓力的下限值規(guī)定為1個大氣壓。壓力容器的容積很難說，有些國家是以容器的工作壓力和容積的乘積達到某一規(guī)定數(shù)值作為下限條件，如規(guī)定這兩項乘積等于19.6L.MPa作為劃分的下限值.,(2)我國壓力容器的界限范圍,A、最高工作壓力(不包括液體靜壓力)大于等于0.1MPa.B、內直徑（非圓形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m,且容積大于等于0.025m3;介質為氣體、液化氣體和最高

9、工作溫度高于標準沸點的液體。同時具備上述三個條件的容器作為特殊設備來管理。,五、壓力容器在工業(yè)生產中的應用,化學工業(yè)、煉油、制藥、炸藥、油脂、化肥、航空、潛艇、運輸儲罐等石油化學工業(yè)應用最為普遍。液氨儲罐、氫氣、氮氣、液化氣儲罐等還用于基本建設、醫(yī)療衛(wèi)生、地質勘探、文體教育等國民經濟各部門。,第二節(jié) 壓力容器工藝參數(shù),壓力容器的工藝參數(shù)是由生產的工藝要求確定的，是進行壓力容器設計和安全操作的主要依據(jù)。壓力容器的主要工藝參數(shù)為壓力和

10、溫度。一、壓力是指壓力容器工作介質的壓力，即壓力容器工作時所承受的主要載荷。主要用壓力表來測量。還要了解與壓力有關的幾個概念：工作壓力、最高工作壓力、設計壓力。,第二節(jié) 壓力容器工藝參數(shù),（一）工作壓力也稱操作壓力，系指容器頂部在正常工藝操作時的壓力（不包括液體靜壓力）（二）最高工作壓力系指容器頂部在工藝操作過程中可能產生的最大表壓力（不包括液體靜壓力）。壓力超過此值時，容器上的安全裝置就要動作?！度菀?guī)》對盛裝液體氣體的最高工

11、作壓力，根據(jù)不同情況作出以下三條具體規(guī)定：,第二節(jié) 壓力容器工藝參數(shù),（1）盛裝臨界溫度大于或等于50℃的液體氣體的容器，如有可靠的保冷措施，其最高工作壓力應為所盛裝氣體在可能達到的最高工作溫度下的飽和蒸汽壓力；如無保冷措施，其最高工作壓力不得低于50℃時的飽和蒸汽壓力。（2）盛裝臨界溫度低于50℃的液化氣體的容器,如有可靠的保冷措施并能確保低溫儲存的,其最高工作壓力不得低于試驗實測的最高溫度下的飽和蒸汽壓力;沒有實測數(shù)據(jù)或沒有保冷措

12、施的容器,其最高工作壓力不得低于所裝介質在規(guī)定的最大充裝量和50℃時的氣體壓力.,第二節(jié) 壓力容器工藝參數(shù),(3)盛裝混合液化石油氣的容器,其50℃時的飽和蒸汽壓力低于異丁烷在50℃時的飽和蒸汽壓力時,取50℃時異丁烷的飽和蒸汽壓力為最高工作壓力;如高于50℃時異丁烷的飽和蒸汽壓力時,取50℃時丙烷的飽和蒸汽壓力為最高工作壓力;如高于50℃時丙烷的飽和蒸汽壓力時,取50℃時丙烯的飽和蒸汽壓力為最高工作壓力,第二節(jié) 壓力容器工藝參數(shù),(三

13、)設計壓力指在相應設計溫度下用以確定容器計算壁厚及其元件尺寸的壓力.一般取設計壓力等于或高于最高工作壓力,由于考慮問題的角度不一樣,不同規(guī)范對設計壓力的選取原則可能會略有差異.《容規(guī)》規(guī)定容器的設計壓力，應略高于容器在使用過程中的最高工作壓力。裝有安全裝置的，其設計壓力不得小于安全裝置的開啟壓力或爆破壓力。,第二節(jié) 壓力容器工藝參數(shù),二、溫度（一）介質溫度指容器內工作介質的溫度，可用測溫儀表測得。（二）設計溫度設計溫度不同于

14、其內部介質可能達到的溫度，系容器在正常工作過程中，在相應設計壓力下，表壁或元件金屬可能達到的最高或最低溫度。,第三節(jié) 壓力容器的分類,一、按壓力分類分為低壓、中壓、高壓、超高壓四個等級。低壓容器：0.1MPa≦P﹤1.6MPa中壓容器:1.6MPa ≦ P ﹤ 10MPa高壓容器:10MPa ≦ P ﹤ 100MPa超高壓容器: P ≧ 100MPa,二、按殼體承壓方式分類分為內壓（殼體內部承受介質壓力）容器和外壓（殼體

15、外部承受介質壓力）容器兩大類。這兩類容器是截然不同的，首先反映在設計原理上，內壓容器壁厚是根據(jù)強度指標確定的，而外壓容器設計則主要考慮穩(wěn)定性問題。其次反映在安全性上，外壓容器一般較內壓容器安全。,第三節(jié) 壓力容器的分類,三、按設計溫度分類按設計溫度的高低，壓力容器可分為低溫容器（t≦-20℃)、常溫容器(-20℃﹤t﹤450℃)和高溫容器(t≧450℃) 。四、按使用方式分類分為固定容器和移動式容器兩大類。固定式容器系指固

16、定的安裝和使用地點，工藝條件和使用操作人員也比較固定，一般不是單獨裝設，而是用管道與其它設備相連接的容器。如合成塔、熱交換器等。,第三節(jié) 壓力容器的分類,移動式容器系指一種儲裝容器，如氣瓶、汽車槽車等。其主要用途是裝運有壓力的氣體。這類容器無固定使用地點，一般也沒有專職的使用操作人員，使用環(huán)境經常變遷，管理比較復雜、較易發(fā)生事故。,第三節(jié) 壓力容器的分類,五、按在生產工藝過程中的作用原理分類分為反應容器、換熱容器、分離容器和貯

17、運容器。反應容器主要用于完成介質的物理、化學反應的壓力容器，如反應器、分解塔等；換熱容器主要用于完成介質的熱量交換的壓力容器，如熱交換器、冷卻器等；分離容器主要用于完成介質的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的壓力容器，如分離器、集油器、分汽缸等；貯運容器主要用于儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質的壓力容器。。,第三節(jié) 壓力容器的分類,六、《容規(guī)》對壓力容器的分類為有利于安全技術管理和監(jiān)督檢查，根據(jù)容器的壓力高低，介質的危害程度以

18、及在生產過程中的重要作用，《容規(guī)》將其適用范圍的容器劃分為三類。（一）第三類壓力容器1、高壓容器。2、中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質）。3、中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質，且PV乘積大于等于10MP a.m3);,第三節(jié) 壓力容器的分類,4、中壓反應容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質，且PV乘積大于等于0.5MP a.m3);5、低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質，且PV乘積大于等于0.

19、2MP a.m3);6、高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；7、中壓搪玻璃壓力容器；8、使用強度級別較高的材料制造的壓力容器；9、移動式壓力容器；10、球形儲罐（容積大于50m3）11、低溫液體儲存容器（容積大于5m3）,第三節(jié) 壓力容器的分類,（二）第二類壓力容器下列情形中，（一）中規(guī)定的除外1、中壓容器。2、低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質。3、低壓反應容器和低壓儲存容器（僅限易燃介質或毒性程度為中度危害介質）；4

20、、低壓管殼式余熱鍋爐。5、低壓搪玻璃壓力容器。,第三節(jié) 壓力容器的分類,（三）、第一類壓力容器低壓容器為第一類壓力容器（（一）（二））中規(guī)定的除外。七、其他分類方法按容器壁厚有薄壁容器和厚壁容器按殼體的幾何形狀有球形容器、圓筒形容器、圓錐形容器按制造方法有焊接容器、鍛造容器、鉚接容、鑄造容器及各式組合制造容器之分按結構材料可有鋼制容器、鑄鐵容器、有色金屬容器和非金屬容器之分。按容器的安放型式則有立式容器、臥式容器等。,

21、第三節(jié) 壓力容器的分類,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,制造壓力容器的材料種類較多，有金屬材料和非金屬材料，黑色金屬和有色金屬等，但目前絕大多數(shù)的壓力容器是鋼制的。壓力容器是在承壓狀態(tài)下工作的，有些同時還要承受高溫或腐蝕介質的作用，因此工作條件較差，易產生變形、疲勞和受到腐蝕等損壞。此外，在制造壓力容器時，為了獲得所需的幾何形狀，鋼材還需要彎卷、沖壓、焊接等冷熱成形加工，將產生加工殘余應力及缺陷。所以壓力容器要比其他一般的機械設備容易損

22、壞。為了保證壓力容器安全運行，正確選用鋼材是一個重要因素。,一、對選用鋼材的要求重點應考慮鋼材的機械性能、工藝性能和耐腐蝕性。（一）機械性能主要強調其強度、塑性、韌性三個性能指標。1、強度物體所能承受的應力有一定的限度，超過了這個限度，物體就會破壞，這一限度就稱為強度。簡單說就是物體能承受外力和內力作用而不破壞的能力。,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,應力物體間存在著相互作用的力稱為內力，這是物體所固有的。當對物體施加外力，在物體

23、內部將引起附加的內力，這一附加內力會隨著外力的加大而相應地增加。我們把物體單位面積上所承受的附加內力稱為應力?？估瓘姸蠕摬脑嚇釉诶煸囼炛校瓟嗲八艹惺艿淖畲髴?。,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,屈服極限（又稱屈服強度）試樣在拉伸過程中，拉力不增加（甚至有所下降），還繼續(xù)顯著變形時的最小應力。蠕變常溫條件下金屬受外力作用時，如應力小于屈服極限，僅會發(fā)生彈性變形，如應力達到屈服極限時，除發(fā)生彈性變形外金屬還會產生一定的塑性變形，這

24、些變形值只要受力不變就一直保持下去，不隨時間而改變。但在高溫條件下則不然，金屬材料即使受到小于屈服極限的應力，也會隨著時間的增長而緩慢地產生塑性變形，且時間愈長，累積的塑性變形量愈大，這種現(xiàn)象稱為“蠕變”,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,蠕變極限指在一定溫度和恒定拉力負荷下，試樣在規(guī)定時間間隔內的蠕變變形量或蠕變速度不超過某規(guī)定值時的最大應力。持久強度試樣在給定溫度下，經過規(guī)定時間發(fā)生斷裂的應力。,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,對于壓力容器

25、用鋼材的強度，以常溫及工作溫度下的抗拉強度和屈服極限表示其短時強度性能，而以蠕變極限和持久強度表示其長時高溫性能。當壓力容器在室溫和低于50℃下工作時，鋼材的短時強度以設計溫度下的抗拉強度和屈服極限來控制，當壓力容器的工作溫度超過某一界限（如碳鋼約為400 ℃） ，在高溫下長期工作時，必須考核鋼材的高溫持久強度和蠕變極限,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,2、塑性指金屬材料發(fā)生塑性變形的性能。壓力容器在制造過程中要經受彎卷、沖壓等成形加工，

26、要求用于制造壓力容器的鋼材具有較好的塑性，以防止壓力容器在使用過程中因意外超載而導致破壞，也便于加工。這是因為塑性好的鋼材在破壞前一般都會產生較明顯的塑性變形，不但易于發(fā)現(xiàn)，且可松弛局部超應力而避免斷裂。,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,3、韌性一定尺寸和形狀的試樣在規(guī)定類型的試驗機上受到沖擊負荷折斷時，試樣槽口處單位面積上所消耗的沖擊功。為了防止或減少壓力容器發(fā)生脆性破壞（在較低的應力狀態(tài)下發(fā)生無顯著塑性變形的破壞），要求壓力容器在用鋼

27、材在使用溫度下有較好的韌性。,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,（二）工藝性能壓力容器大多數(shù)是用鋼板滾卷或沖壓后焊接制成的，所以可以通過控制塑性指標得到保證；為了保證焊接質量，壓力容器用鋼需選用不發(fā)生裂紋、可焊性好的鋼材。目前常用碳當量作為主要指標。一般認為，碳當量不超過0.45%的合金鋼具有良好的可焊性.,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,（三）、耐腐蝕性指材料在使用條件下抵抗工作介質腐蝕的能力。壓力容器在使用過程中接觸

28、腐蝕性介質時會受到腐蝕，其用鋼要求具有良好的耐蝕性。金屬的耐蝕性通常按腐蝕速率評定。,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,二、壓力容器常用鋼材及其使用范圍（一）碳素鋼含碳量﹤2.06%的鐵碳合金稱為碳素鋼。壓力容器常用的碳素鋼鋼板有Q235，20R。Q235系列中有四個鋼號： Q235-A·F、Q235-A、Q235-B、Q235-C。GB150-1998對這四個鋼號的鋼板制造壓力容器的運用范圍作了如下規(guī)定：,第四節(jié) 壓力容器常

29、用鋼材,Q235-A·F鋼板 容器設計壓力P≦0.6MPa；鋼板使用溫度為0-250℃；用于殼體時，鋼板厚度不大于12mm；不得用于易燃介質以及毒性程度為中度、高度或極度危害介質的壓力容器。Q235-A鋼板 容器設計壓力P≦1MPa；鋼板使用溫度為0-350℃；用于殼體時，鋼板厚度不大于16mm；不得用于液化石油氣介質及毒性程度為高度或極度危害介質的壓力容器。,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,Q235-B鋼板 容器設計壓力P≦

30、1.6MPa；鋼板使用溫度為0-350℃；用于殼體時，鋼板厚度不大于20mm；不得用于毒性程度為高度或極度危害介質的壓力容器。Q235-C鋼板 容器設計壓力P≦2.5MPa；鋼板使用溫度為0-400℃；用于殼體時，鋼板厚度不大于30mm。,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,（2）20R其冶煉和檢驗嚴于一般碳素結構鋼，鋼中S、P含量較低，分別控制在不大于0.030%和0.035%。 20R的6-16mm厚度鋼板，其焊接性能良好。但由于強度低

31、，一般用于制造中低壓的中小型容器,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,（二）普通低合金鋼普通碳鋼添加少量合金元素即成，其機械性能和工藝性能都較好。制造壓力容器常用的普通低合金鋼是16MnR（比Q235鋼多含1%的錳，但強度卻高得多）。用這種鋼板制造的容器比一般碳素鋼減輕重量30%-40%，作用溫度為-20--475 ℃。,第四節(jié) 壓力容器常用鋼材,（三）特殊條件下使用的容器用鋼（1）低溫（小于-20 ℃）容器用鋼要求在最低使用溫度下仍具有較好

32、的韌性，以防止容器在運行中產生脆性破裂。深冷容器常采用高合金鋼制造，一般低溫容器常用錳鋼及錳釩鋼制造。 16MnR鋼板用于低溫時，需要做低溫沖擊試驗。（2）高溫容器用鋼，碳鋼A3R、20g等可以用到475 ℃，而其他普通鋼一般只能用到400 ℃。使用溫度在400-500 ℃范圍內的容器一般可選用錳釩鋼、錳鉬釩鋼等低合金鋼，使用溫度為500-600 ℃時，可選用鉻鉬低合金鋼；使用溫度為600-700 ℃時，則可選用鎳鉻高合金鋼。,第四節(jié)

33、 壓力容器常用鋼材,（3）抗氫腐蝕用鋼，根據(jù)國內外的使用經驗，工作壓力為300個大氣壓，介質含氫的壓力容器，可以根據(jù)不同的使用溫度選用下列一些鋼材：低于200 ℃時可用優(yōu)質碳鋼，低于350 ℃時可用鉻鉬低合金鋼，低于450 ℃時可用鉻鉬合金鋼，在更高溫度下使用時可選用含釩量0.5%的鉻鉬合金鋼。,第五節(jié) 壓力容器的應力及其對安全的影響,壓力容器在運行過程中，可能承受著各種形式的載荷。比較常見的是壓力載荷、重力載荷、溫度載荷、風載荷和地震

34、載荷等。這些載荷都會使容器產生整體的或局部的變形，并相應地產生各種應力。一、各種載荷所產生的應力（一）由壓力而產生的應力壓力是壓力容器最主要的載荷，受內壓的容器，由于殼體在壓力作用下要向外擴張，所以在容器壁上總是要產生拉伸應力，這一應力又稱為薄膜應力。由壓力而產生的應力則是確定容器壁厚的主要因素，對大多數(shù)容器來說往往是唯一的因素。,第五節(jié) 壓力容器的應力及其對安全的影響,（二）由重量而產生的應力壓力容器本體就具有一定的重量，此外

35、，容器內的工作介質、工藝裝置附件以及容器外的其他附加裝置，如保溫裝置、扶梯、平臺等也有較大的重量。由于重量的作用而產生彎曲應力。（三）由溫度而引起的應力壓力容器在使用過程中，由于溫度變化也會引起應力。熱脹冷縮是物體的固有特性，如果物體的溫度發(fā)生了變化，而它又受到相鄰部分或其它物體的牽制約束而不能自如地熱脹冷縮，則此物體內部就會產生應力。這種應力稱為溫度應力。（四）風載荷產生的應力安裝在室外的塔容器，大多數(shù)是支承式的，在風力作用下

36、塔體就會隨風向發(fā)生彎曲變形，使迎風面產生拉伸應力，而背風面則產生壓縮應力。,第五節(jié) 壓力容器的應力及其對安全的影響,二、應力對容器安全的影響不同的載荷使容器壁產生的應力，或者由同一種載荷在容器各部位引起不同類型的應力，對于容器安全的影響是不一樣的。有些應力分布在容器壁的整個截面上，它使容器發(fā)生整體變形，且隨著應力增大容器變形加劇，當這些應力達到材料的屈服極限時，容器壁即產生顯著的塑性變形，若應力繼續(xù)增大，容器則因過度的塑性變形而最終

37、破裂。由容器內的壓力而產生的薄膜應力就是這樣一種應力。因其能直接導致容器破壞，所以是影響容器安全的最危險的一種力。,第五節(jié) 壓力容器的應力及其對安全的影響,有些應力只產生在容器的局部區(qū)域內，也能引起容器變形，當應力值增大到材料的屈服極限時，局部地方還可能產生塑性變形。一般溫度應力和總體結構不連續(xù)處的彎曲應力就是這樣一種應力。在這種應力作用下容器的加載與卸載循環(huán)次數(shù)不需太多，就會導致容器破壞，因此對容器的安全也構成重要影響。有些應力集中

38、而產生的局部應力，只局限在一個很小的區(qū)域內，如容器壁上的小孔或缺口附近的應力集中就是這樣一種應力。這種類型的應力雖不會直接導致容器破壞，但可使韌性較差的材料發(fā)生脆性破壞，也會容器發(fā)生疲勞破壞，故對容器安全也有一定影響。,第五節(jié) 壓力容器的應力及其對安全的影響,不同應力對壓力容器安全的影響雖然不同，但都可能導致容器破壞。為了防止在使用過程中壓力容器早期失效或發(fā)生破裂而導致嚴重的破壞事故，對容器在各種載荷下可能產生的各類型應力都必須加以控制

39、而把它限制在允許范圍內。操作人員要認真操作，保持工況穩(wěn)定，不超溫，不超壓也是十分重要的。,第二章 壓力容器結構,第一節(jié) 壓力容器的基本構成容器的結構主要是由封頭（端蓋）、筒體、連接件，密封元件和支座等主要部件組成的。一、殼體殼體是壓力容器最主要的組成部分，是儲存物料或完成化學反應所需要的壓力空間，其形狀有圓筒形、球形、錐形和組合形等數(shù)種，但最常用的圓筒形和球形兩種。,第二章 壓力容器結構,（一）圓筒形殼體其形狀特點是軸對稱，圓筒

40、體是一個平滑的曲面，應力分布比較均勻，承載能力較高，且易于制造，便于內件的設置和裝拆。圓筒形殼體由一個圓柱形的筒體和兩端的封頭或端蓋組成。1、筒體筒體直徑較小時，可用無縫鋼管制作；直徑較大時，可用鋼板在卷板機上先卷成圓筒，然后焊接而成。2、封頭與端蓋凡與筒體焊接連接而不可拆的，稱為封頭；與筒體以法蘭等連接而可拆的則稱為端蓋。封頭可分為半球形、橢圓形、碟形、有折邊錐形和平板形頭等數(shù)種。,第二章 壓力容器結構,（二）球形殼體容器殼

41、體呈球形，又稱球罐。其形狀特點是中心對稱，具有以下優(yōu)點：受力均勻；在相同的壁厚條件下，球形殼體的承載能力最高，在同樣內壓下，球形殼體所需要的壁厚最薄，在相同容積條件下，球形殼體的表面積最小，因此制造時可節(jié)省鋼材。,第二章 壓力容器結構,球形殼體也存在某些不足：一是制造比較困難，工時成本較高，往往要采用冷壓或熱壓成形法。二是球形殼體用于反應或傳熱容器時，既不便于在內部安裝工藝內件，也不便于內部相互作用的介質流動。,第二章 壓力容器結構,二

42、、連接件壓力容器由于生產和安裝檢修的需要，封頭和筒體需采用可拆連接結構時就要使用連接件。容器的接管與外部管道連接也需要連接件。所以，連接件是容器及管道中起連接作用的部件，一般采用法蘭螺栓連接結構。法蘭通過螺栓起連接作用，并通過擰緊螺栓使墊片壓緊而保證密封。用于容器端蓋和筒體連接后的密封法蘭叫容器法蘭；用于管道連接和密封的法蘭叫管法蘭；容器法蘭按其結構分為整體式、活套式和任意式三種。,第二章 壓力容器結構,三、密封元件是可拆連接結構的

43、容器中起密封作用的元件。它放在兩個法蘭或封頭與筒體端部的接觸面之間，借助于螺栓等連接件的壓緊力而起密封作用。,第二章 壓力容器結構,四、接管、開孔及其補強結構（一）接管接管是壓力容器與介質輸送管道或儀表、安全附件管道等進行連接的附件。常用的接管有三種形式：螺紋短管式、法蘭短管式與平法蘭式。（二）開孔為了便于檢查、清理容器的內部，裝卸、修理工藝內件及滿足工藝的需要，一般壓力容器都開設有手孔和人孔。有圓形和橢圓形兩種。,第二章 壓力

44、容器結構,（三）開孔補強結構1、補強圈補強結構是在開孔的邊緣焊一個加強圈，其材料與容器材料相同，厚度一般也與容器的壁厚相同，其外徑約為孔徑的2倍。一般貼合在容器外壁上，與殼體及接管焊接在一起。2、厚壁短管補強結構是把與開孔連接的生產接管的一段管壁加厚，使這段接管除了承受管內壓力所需的厚度外，還有很大一部分剩余厚度用來加強孔邊。,第二章 壓力容器結構,3、整體鍛造補強結構是先把開孔與部分球殼鍛造成一個整體，再車制成形后與殼體進行

45、焊接。五、支座對壓力容器起支承和固定作用。有立式和臥式容器支座兩類。,第二章 壓力容器結構,第二節(jié) 圓筒體結構一、整體式筒體整體式筒體結構有單層卷焊、整體鍛造、鍛焊、鑄-鍛-焊以及電渣重熔等五種結構。（一）單層卷焊式筒體是用卷板機將鋼板卷成圓筒，然后焊上縱焊縫制成筒節(jié)，再將若干個筒節(jié)組焊形成筒體，它與封頭或端蓋組裝成容器。優(yōu)點（1）結構成熟，使用經驗豐富，理論較完善；（2）制造工藝成熟，工藝流程較簡單，材料利用率高；（3

46、）便于利用調質處理等熱處理方法，發(fā)送和提高材料的性能。（4）開孔、接管及內件的裝設容易處理。（5）零件少，生產及管理均方便。（6）使用溫度無限制，可作為熱容器及低溫容器。,第二章 壓力容器結構,缺點：（1）其壁厚往往受到鋼材軋制和卷制能力的限制。（2）規(guī)格相同的壓力容器產品，單層卷焊筒體所用鋼板厚度最大，厚鋼板各項性能差異大，且綜合性能也不如薄板和中厚板，因此產生脆性破壞的危險性增大。（3）在壁厚方向上應力分布不均勻，材料利用

47、不夠合理。,第二章 壓力容器結構,（二）整體鍛造式筒體（三）鍛焊式筒體（四）鑄-鍛-焊式筒體（五）電渣重熔筒體,第二章 壓力容器結構,第三節(jié) 封頭按形狀可以分為三類：凸形封頭、錐形封頭和平板封頭。一、凸形封頭有半球體、碟形、橢圓形和無折邊球形。（一）半球形封頭就是一個半球體，直徑較小的半球形封頭可整體壓制成形,而直徑較大的則由于其深度太大,整體壓制困難,故采用數(shù)塊大小相同的梯形球面板和頂部中心的一塊圓形球面板組焊而成.,

48、第二章 壓力容器結構,(二)碟形封頭又稱帶折邊的球形封頭,由半徑為Rc的球面,高度為L的圓筒形直邊,半徑為r的連接球面與直邊的過渡區(qū)三部分組成.過渡區(qū)的存在是為了避免邊緣應力疊加在封頭與筒體的連接環(huán)焊縫上.(三)橢圓形封頭由半橢球體和圓筒體兩部分組成.由于封頭的曲率半徑是連續(xù)而均勻變化的,所以封頭上的應力分布也是連續(xù)而均勻變化的,受力狀態(tài)比碟形好,但不如半球形封頭.,第二章 壓力容器結構,(四)無折邊球形封頭是一塊深度很小的球面

49、體.它結構簡單,深度淺,容易制造,成本也較低.但它與筒體的連接處由于形狀突變而產生較大的局部應力,故受力狀況不良.二、錐形封頭分為無折邊錐形封頭和折邊錐形封頭。,第二章 壓力容器結構,1、無折邊錐形封頭就是一段圓錐體。由于錐體與筒體直接連接，連接處殼體形狀突變而不連續(xù)，產生較大的局部應力。這一應力的大小取決于錐體半頂角的大小。半頂角越大，應力越大，反之則小。壓力容器上采用無折邊錐形封頭時，多采用局部加強結構，加強結構的形式較多，既

50、可以在錐形封頭與筒體連接處附近焊加強圈，也可在封頭與筒體連接處局部加大壁厚。,第二章 壓力容器結構,2、折邊錐形封頭折邊錐形封頭包括圓錐體、折邊和圓筒體三個部分。就受力狀態(tài)而言，錐形封頭較半球形、碟形、橢圓形封頭都差，但是錐形封頭由于其形狀有利于流體流速的改變和均勻分布，有利于物料的排出，所以在壓力容器上仍得到應用，一般用于直徑較小、壓力較低的容器上。,第二章 壓力容器結構,第四節(jié) 法蘭連接結構一、法蘭的連接與密封作用原理法蘭在容

51、器與管道中起連接與密封作用。法蘭實際上就是套在管道和容器端部的圓環(huán)，上面開有若干螺栓孔，一對相組配的法蘭之間裝有墊片，用螺栓連接在一起，通過擰緊螺栓來連接一對法蘭，并壓緊墊片，使墊片表面產生塑性變形，從而阻塞了容器內介質向外流的通道，起到密封作用。,第二章 壓力容器結構,二、法蘭與筒體的連接型式1、整體法蘭 法蘭與法蘭頸部為一整體或法蘭與容器的連接可視為相當于整體結構的法蘭。常見平焊法蘭和對焊法蘭。2、活套法蘭 法蘭環(huán)套在筒體外

52、面但不與筒壁固定成整體的法蘭。3、任意式法蘭 將法蘭環(huán)開好坡口并先鑲在筒體上，然后再焊在一起的法蘭。,第二章 壓力容器結構,三、法蘭密封面及墊片（一）法蘭密封面即法蘭接觸面。一般需經過比較精密的加工，以保證足夠的精度和光潔度，才能達到預期的密封效果。常用有平面型、凹凸型、榫槽型、自緊式等數(shù)種。,第二章 壓力容器結構,（二）墊片作用是在螺栓的栓緊力作用下產生塑性變形，以填充法蘭密封面之間存在的微小間隙，堵塞介質泄漏通道，達到密封

53、目的。常用墊片有非金屬軟墊片、纏繞墊片、金屬包裝片和金屬墊片等數(shù)種。,第二章 壓力容器結構,四、法蘭連接的堅固型式有螺栓緊固、帶鉸鏈的螺栓緊固和“快開式”法蘭堅固。,第二章 壓力容器結構,第五節(jié) 密封結構可分為強制密封和自緊密封兩大類。幾種常用的密封結構1、平墊密封2、卡扎里密封3、雙錐密封4、伍德密封5、o形環(huán)密封,第二章 壓力容器結構,第六節(jié) 支座一、立式容器支座主要有懸掛式、支承式及裙式三類二、臥式容器支

54、座主要有鞍式、圈座式及支承式三類三、球形容器支座分為柱式支承和裙式支承，其中柱式支承又分為赤道正切柱式支承、V形柱式支承和三柱合一型柱式支承。,第三章 安全附件,第一節(jié) 安全閥一、工作原理：當容器內的壓力在規(guī)定的工作壓力范圍之內時，器內介質作用于閥瓣上的壓力小于加載機構施加在它上面的力，兩者之差構成閥瓣與閥座之間的密封力，使閥瓣緊壓著閥座，容器內氣體無法排出；當器內壓力超過規(guī)定的工作壓力并達到安全閥的開啟壓力時，介質作用于閥瓣上

55、的力大于加載機構施加在它上面的力，于是閥瓣離開閥座，安全閥開啟，容器內氣體通過閥座排出。,第三章 安全附件,二、安全閥的類型1、按加載機構分：重錘式、彈簧式2、按閥瓣開啟高度分：全啟式、微啟式、3、按氣體排放方式：全封閉式、半封閉式、開放式三、對安全閥的要求1、安全閥應選用經省級以上安全監(jiān)察機構批準的企業(yè)的合格產品,第三章 安全附件,2、安全閥的選用必須符合壓力容器的設計需要3、對易燃介質或毒性程度為極度、高度或中度危害介質

56、的壓力容器，應在安全閥的排出口設導管，將排放介質引至安全地點，并進行妥善處理，不得直接排入大氣。4、移動式壓力容器安全閥的開啟壓力應為罐體設計壓力的1.05-1.10倍，安全閥的額定排放壓力不得高于罐體設計壓力的1.2倍，回座壓力不應低于開啟壓力的0.8倍。,第三章 安全附件,5、彈簧式安全閥應有防止隨便擰動調整螺釘?shù)你U封裝置。6、安全閥安裝應符合以下幾點要求：（1）安全閥應垂直安裝，并應裝設在壓力容器液面以上氣相空間部分，或裝設

57、在與壓力容器氣相空間相連的管道上。（2）壓力容器與安全閥之間的連接管和管件的通孔，其截面積不得小于安全閥的進口截面積，其接管應盡量短而直。,第三章 安全附件,（3）壓力容器一個連接口上裝設兩個或兩個以上的安全閥時，則該連接口入口的截面積應至少等于這些安全閥的進口截面積總和。（4）安全閥與壓力容器之間一般不宜裝設截止閥門。（5）安全閥裝設位置應便于檢查和維修。7、新安全閥在安裝之前，應根據(jù)使用情況進行調試后，才準安裝使用。8、安

58、全附件應實行定期檢驗制度，安全附件的定期檢驗按照《在用壓力容器檢驗規(guī)程》的規(guī)定進行。 《在用壓力容器檢驗規(guī)程》未作規(guī)定的，由檢驗單位提出檢驗方案，報省級監(jiān)察機構批準。安全閥一般每年至少應檢驗一次。,第三章 安全附件,9、安全閥有下列情況之一時，應停止使用并更換：（1）安全閥的閥芯和閥座密封不嚴且無法修復；（2）安全閥的閥芯與閥座粘死或彈簧嚴重腐蝕、生銹；（3）安全閥選型錯誤。,第三章 安全附件,四、安全閥常見故障及排除方法,第三

59、章 安全附件,第三章 安全附件,第三章 安全附件,第二節(jié)　壓力表一、壓力表結構和工作原理原理：彈簧管在壓力和真空作用下，產生彈性變形引起管端位移，其位移通過機械傳動機構進行放大，傳遞給指示裝置，再由指針在刻有法定計量單位的分度盤上指出被測壓力或真空量值。,第三章 安全附件,結構：彈簧式壓力表，由表盤、彈簧彎管、連桿、扇形齒輪、小齒輪、中心軸、指針等零件組成。二、對壓力表的要求（一）選用１、選用的壓力表必須與壓力容器內的介質相適

60、應。２、低壓容器使用的壓力表精度不應低于2.5級；中壓及高壓容器使用的壓力表精度不應低于1.5級３、壓力表刻度極限值應為最高工作壓力的1.5-3.0倍，表盤直徑不應小于１００mm。,第三章 安全附件,（二）壓力表的檢驗和維護（三）壓力表的安裝要求１、壓力表的裝設位置應便于操作人員觀察和清洗，且應避免受到輻射熱、凍結或震動的不利影響。２、壓力表與壓力容器之間，應裝設三通旋塞或針形閥；三通旋塞或針形閥上應有開啟標記和鎖緊裝置；壓力

61、表與壓力容器之間，不得連接其他用途的任何配件或接管。,第三章 安全附件,３、用于水蒸汽介質的壓力表，在壓力表和壓力容器之間應裝有存水彎管。４、用于具有腐蝕性或高粘度介質的壓力表，在壓力表與壓力容器之間應裝設能隔離介質的緩沖裝置。（四）壓力表的更換１、有限制釘?shù)膲毫Ρ?，在無壓力時，指針不能回到限止釘處；無限止釘?shù)膲毫Ρ?，在無壓力時，指針距零位置的數(shù)值超過壓力表的允許誤差２、表盤封面玻璃破裂或表盤刻度模糊不清。,第三章 安全附件,３

62、、封印損壞或超過檢驗有效期限。４、表內彈簧管泄漏或壓力表指針松動５、指針斷裂或外殼腐蝕嚴重６、其他影響壓力表準確指示的缺陷三、壓力表的維護１、壓力表應保持潔凈，表盤上的玻璃要明亮清晰，使表盤內指針指示的壓力值能清楚易見，表盤玻璃破碎或表盤刻度模糊不清的壓力表應停止使用。,第三章 安全附件,２、壓力表的連接管要定期吹洗，以免堵塞，特別是對用于較多的油垢或其它粘性物質氣體的壓力表連接管，要經常檢查壓力表指針的轉動與波動是否正常，檢

63、查連接管上的旋塞是否處于全開狀態(tài)。３、壓力表必須定期檢驗，每年至少經質檢部門校驗一次。如果容器在正常運行中發(fā)現(xiàn)壓力表指針不正常或其它可疑跡象時應立即檢驗校正。,第四章 壓力容器的使用管理,第一節(jié) 壓力容器的技術檔案技術檔案是壓力容器從設計、制造、使用和檢修全過程的文字記載，它向人們提供各過程的具體情況，通過它可以使用壓力容器的管理部門和操作人員全面掌握設備的技術狀況，了解其運行規(guī)律。建立壓力容器的技術檔案是安全技術管理工作的一個

64、重要基礎工作。壓力容器應逐臺建立技術檔案，技術檔案應包括壓力容器的原始技術資料、容器使用情況記錄資料和容器安全附件技術資料等。,,一、壓力容器的原始技術資料壓力容器的原始技術資料包括壓力容器的設計資料及壓力容器的制造和安裝文件與資料。（一）壓力容器的設計文件包括設計圖樣、技術條件、強度計算書，必要時還應包括設計或安裝、使用說明書。,,（二）壓力容器制造單位應向用戶提供的技術文件和資料（1）竣工圖樣。（2）產品質量證明書及產品銘

65、牌的拓印件。（3）壓力容器產品安全質量監(jiān)督檢驗證書（未實施監(jiān)檢的產品除外）。（4）移動式壓力容器還應提供產品使用說明書（含安全附件使用說明書）、隨車工具及安全附件清單、底盤使用說明書等。（5）強度計算書。,,二、容器使用情況記錄資料容器投入使用后，應按時記錄使用情況并存入容器技術檔案內。包括運行情況記錄和檢驗修理記錄。（一）容器運行情況記錄內容：容器開始使用日期、每次開車和停車時間；實際操作壓力、溫度及其波動范圍和次數(shù)。操作

66、條件變更時，應記下變更日期及變更后的實際操作條件。還應存入有關事故的記錄資料和處理報告。,,（二）容器檢驗和修理記錄容器檢驗和修理記錄中主要記入檢驗或修理日期、內容；檢驗中所發(fā)現(xiàn)的缺陷及缺陷消除情況和檢驗結論；容器耐壓試驗情況及試驗評定結論；容器受壓元件的修理或更換情況等。壓力容器使用情況記錄由容器專管人員定期或每次開停車檢驗時如時填記。若容器調出原使用單位，應將容器技術檔案，包括原始技術資料和使用情況記錄資料，隨同容器一并移交新使

67、用單位。,,三、安全裝置技術資料這類資料主要包括安裝技術說明書和安全裝置的檢驗或更換記錄資料。（一）安全裝置技術說明書安全裝置技術說明書中應有安全裝置的名稱、形式、規(guī)格、結構圖、技術條件及裝置的適用范圍等。技術說明書由安全裝置制造單位提供。（二）安全裝置檢驗或更換記錄內容包括裝置檢驗校正日期、試驗或調整結果、下次校驗日期、更換日期和更換記錄等。檢驗或更換資料由容器專管人員如實填寫。,,第二節(jié) 壓力容器的使用登記壓力容器的使

68、用單位，在壓力容器投入使用前或使用后30日內，使用單位應當向所在地登記機關申請辦理使用登記證，交使用單位隨設備使用。根據(jù)《鍋爐壓力容器使用登記管理辦法》，具體要求如下：（1）按照有關格式，填報《壓力容器登記表》和《壓力容器登記卡》。 《壓力容器登記表》留登記機關存查， 《壓力容器登記卡》加蓋機關公章后，發(fā)還申請登記單位。,,（2）新建造的壓力容器和槽車，應對其技術資料進行全面的審驗，符合規(guī)定要求的，應準予登記。（3）在用的壓力容器和