1、压力容器安全技术,主讲:杨存章二00八年三月,第一章 压力容器基本知识,压力容器是工业生产过程中不可缺少的一种设备。随着国民生产经济的发展和人民生活水平的提高，压力容器的使用越来越广泛，它不仅用于工农业、科研、国防、医疗卫生和文教体育等国民经济各部门，而且已深入到千家万户之中。生产中常见的锅炉、储油罐、家庭中用的高压锅等都是压力容器。为了保证压力容器的安全运行，多了解一些压力容器的有关基本知识，很有必要。,一、压力 垂直作用在物体表面上的力叫压力（F）。单位面积上承受的力叫压强（P）。P=F/S。压力与压强是两个不同的物理量。但在压力容器上或一般工程技术上，人们习惯于将压强称为压力。压力国际单
2、位为Pa。大的单位常用M Pa，国内常用kgf/cm2.1kgf/cm2=9.8X104 Pa=0.1 M Pa.,（1）大气压力,包围在地球外面的大气层对地球表面及其上的物体便产生了大气压力，即所谓的大气压。大气层越厚，压力就越大；反之就越小。所以大气压力不是恒定不变的。为了计算有个统一基点，我们将海平面上的大气压1.033kgf/cm2相当于0.1 M Pa)称为1个标准大气压或一个物理大气压. 工程上为了计算方便,把1kgf/cm2的压力称为1个工程大气压.,(2)绝对压力、表压力、负压力,容器内的实际压力称为绝对压力。压力表测得的压力称为表压。P绝=P表+P大气。人们通常所说的压力或介
3、质压力均指表压力而言。表压相当于是介质绝对压力与大气压的差值。为什么要把表压作为介质的压力，主要是因为对容器造成破坏的动力是压差，我们研究压力的目的主要是为了保证容器的安全。,二、压力容器的定义,所有承受压力的密闭容器称为压力容器，或者称为受压容器。,三、压力容器的压力源,容器所盛装的，或在容器内参加反应的物质，称之为工作介质。压力来源可以分为工作介质的产生或增大来自容器内或容器外两类。（1）容器的介质压力产生于容器外时，其压力源一般是气体压缩机或蒸汽锅炉。（2）容器的气体压力产生于容器内时，其原因有：容器内介质的聚集状态发生改变；气体介质在容器内受热，温度急剧升高；介质在容器内发生体积增大的
4、化学反应等。,四、压力容器界限,这里所讲的压力容器，主要是指那些容易发生事故，而且事故的危害性较大，须由专门机构进行监督，并按规定的技术管理规范进行制造和使用的压力容器。也就是对压力容器划个界限，哪些按一般设备对待，哪些按特殊设备对待。,（1）划分压力容器的界限应考虑的因素,划分压力容器的界限应考虑的因素，主要是事故发生的可能性与事故危害性的大小两个方面。目前国际上对压力容器的界限范围尚无完全一致的规定。一般说来，压力容器发生爆炸事故时，其危害性大小与工作介质的状态、工作压力及容器的容积等因素有关。工作介质是液体的压力容器，由于液体的压缩性极小，因此在容器爆炸时其膨胀功，即所释放的能量很小，危
5、害性也小。而工作介质是气体的压力容器，因气体具有很大的压缩性，容器爆炸时膨胀功，即膨胀时释放的能量很大，危害性也就大。,（1）划分压力容器的界限应考虑的因素,可见，工作介质为液体时，即使容器爆炸，其危害性也是比较小的，所以一般都不把这类介质为液体的压力容器列入特殊设备的压力容器范围内。这里所说的液体，是指常温下的液体，不包括最高工作温度高于其标准沸点的液体和液化气体。所以从工作介质的状态来划分压力容器的界限范围时，它应包括介质为气体、水蒸汽、工作温度高于其标准沸点的饱和液体和液化气体的容器。,（1）划分压力容器的界限应考虑的因素,划分压力容器的界限，除了考虑工作介质状态以外，还应考虑容器的工作
6、压力和容积这两个因素。一般说来，工作压力越高，容积越大，容器储存的能量主就越大，所以事故的危害性也就大。一般工作压力的下限值规定为1个大气压。压力容器的容积很难说，有些国家是以容器的工作压力和容积的乘积达到某一规定数值作为下限条件，如规定这两项乘积等于19.6L.MPa作为划分的下限值.,(2)我国压力容器的界限范围,A、最高工作压力(不包括液体静压力)大于等于0.1MPa.B、内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m,且容积大于等于0.025m3;介质为气体、液化气体和最高工作温度高于标准沸点的液体。同时具备上述三个条件的容器作为特殊设备来管理。,五、压力容器在工业生产中的应用,化
7、学工业、炼油、制药、炸药、油脂、化肥、航空、潜艇、运输储罐等石油化学工业应用最为普遍。液氨储罐、氢气、氮气、液化气储罐等还用于基本建设、医疗卫生、地质勘探、文体教育等国民经济各部门。,第二节 压力容器工艺参数,压力容器的工艺参数是由生产的工艺要求确定的，是进行压力容器设计和安全操作的主要依据。压力容器的主要工艺参数为压力和温度。一、压力是指压力容器工作介质的压力，即压力容器工作时所承受的主要载荷。主要用压力表来测量。还要了解与压力有关的几个概念：工作压力、最高工作压力、设计压力。,第二节 压力容器工艺参数,（一）工作压力也称操作压力，系指容器顶部在正常工艺操作时的压力（不包括液体静压力）（二）
8、最高工作压力系指容器顶部在工艺操作过程中可能产生的最大表压力（不包括液体静压力）。压力超过此值时，容器上的安全装置就要动作。容规对盛装液体气体的最高工作压力，根据不同情况作出以下三条具体规定：,第二节 压力容器工艺参数,（1）盛装临界温度大于或等于50的液体气体的容器，如有可靠的保冷措施，其最高工作压力应为所盛装气体在可能达到的最高工作温度下的饱和蒸汽压力；如无保冷措施，其最高工作压力不得低于50时的饱和蒸汽压力。（2）盛装临界温度低于50的液化气体的容器,如有可靠的保冷措施并能确保低温储存的,其最高工作压力不得低于试验实测的最高温度下的饱和蒸汽压力;没有实测数据或没有保冷措施的容器,其最高工
9、作压力不得低于所装介质在规定的最大充装量和50时的气体压力.,第二节 压力容器工艺参数,(3)盛装混合液化石油气的容器,其50时的饱和蒸汽压力低于异丁烷在50时的饱和蒸汽压力时,取50时异丁烷的饱和蒸汽压力为最高工作压力;如高于50时异丁烷的饱和蒸汽压力时,取50时丙烷的饱和蒸汽压力为最高工作压力;如高于50时丙烷的饱和蒸汽压力时,取50时丙烯的饱和蒸汽压力为最高工作压力,第二节 压力容器工艺参数,(三)设计压力指在相应设计温度下用以确定容器计算壁厚及其元件尺寸的压力.一般取设计压力等于或高于最高工作压力,由于考虑问题的角度不一样,不同规范对设计压力的选取原则可能会略有差异.容规规定容器的设计
10、压力，应略高于容器在使用过程中的最高工作压力。装有安全装置的，其设计压力不得小于安全装置的开启压力或爆破压力。,第二节 压力容器工艺参数,二、温度（一）介质温度指容器内工作介质的温度，可用测温仪表测得。（二）设计温度设计温度不同于其内部介质可能达到的温度，系容器在正常工作过程中，在相应设计压力下，表壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。,第三节 压力容器的分类,一、按压力分类分为低压、中压、高压、超高压四个等级。低压容器：0.1MPaP1.6MPa中压容器:1.6MPa P 10MPa高压容器:10MPa P 100MPa超高压容器: P 100MPa,二、按壳体承压方式分类分为内压（壳体内部
11、承受介质压力）容器和外压（壳体外部承受介质压力）容器两大类。这两类容器是截然不同的，首先反映在设计原理上，内压容器壁厚是根据强度指标确定的，而外压容器设计则主要考虑稳定性问题。其次反映在安全性上，外压容器一般较内压容器安全。,第三节 压力容器的分类,三、按设计温度分类按设计温度的高低，压力容器可分为低温容器（t-20)、常温容器(-20t450)和高温容器(t450) 。四、按使用方式分类分为固定容器和移动式容器两大类。固定式容器系指固定的安装和使用地点，工艺条件和使用操作人员也比较固定，一般不是单独装设，而是用管道与其它设备相连接的容器。如合成塔、热交换器等。,第三节 压力容器的分类,移动式
12、容器系指一种储装容器，如气瓶、汽车槽车等。其主要用途是装运有压力的气体。这类容器无固定使用地点，一般也没有专职的使用操作人员，使用环境经常变迁，管理比较复杂、较易发生事故。,第三节 压力容器的分类,五、按在生产工艺过程中的作用原理分类分为反应容器、换热容器、分离容器和贮运容器。反应容器主要用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，如反应器、分解塔等；换热容器主要用于完成介质的热量交换的压力容器，如热交换器、冷却器等；分离容器主要用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，如分离器、集油器、分汽缸等；贮运容器主要用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器。,第三节 压力容器的分
13、类,六、容规对压力容器的分类为有利于安全技术管理和监督检查，根据容器的压力高低，介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用，容规将其适用范围的容器划分为三类。（一）第三类压力容器1、高压容器。2、中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）。3、中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于10MP a.m3);,第三节 压力容器的分类,4、中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于0.5MP a.m3);5、低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积大于等于0.2MP a.m3);6、高压、中压管壳式余热锅炉；7、中压搪玻璃压力容器；8、
14、使用强度级别较高的材料制造的压力容器；9、移动式压力容器；10、球形储罐（容积大于50m3）11、低温液体储存容器（容积大于5m3）,第三节 压力容器的分类,（二）第二类压力容器下列情形中，（一）中规定的除外1、中压容器。2、低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质。3、低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；4、低压管壳式余热锅炉。5、低压搪玻璃压力容器。,第三节 压力容器的分类,（三）、第一类压力容器低压容器为第一类压力容器（一）（二）中规定的除外。七、其他分类方法按容器壁厚有薄壁容器和厚壁容器按壳体的几何形状有球形容器、圆筒形容器、圆锥形容器按制造方法有焊接
15、容器、锻造容器、铆接容、铸造容器及各式组合制造容器之分按结构材料可有钢制容器、铸铁容器、有色金属容器和非金属容器之分。按容器的安放型式则有立式容器、卧式容器等。,第三节 压力容器的分类,第四节 压力容器常用钢材,制造压力容器的材料种类较多，有金属材料和非金属材料，黑色金属和有色金属等，但目前绝大多数的压力容器是钢制的。压力容器是在承压状态下工作的，有些同时还要承受高温或腐蚀介质的作用，因此工作条件较差，易产生变形、疲劳和受到腐蚀等损坏。此外，在制造压力容器时，为了获得所需的几何形状，钢材还需要弯卷、冲压、焊接等冷热成形加工，将产生加工残余应力及缺陷。所以压力容器要比其他一般的机械设备容易损坏。
16、为了保证压力容器安全运行，正确选用钢材是一个重要因素。,一、对选用钢材的要求重点应考虑钢材的机械性能、工艺性能和耐腐蚀性。（一）机械性能主要强调其强度、塑性、韧性三个性能指标。1、强度物体所能承受的应力有一定的限度，超过了这个限度，物体就会破坏，这一限度就称为强度。简单说就是物体能承受外力和内力作用而不破坏的能力。,第四节 压力容器常用钢材,应力物体间存在着相互作用的力称为内力，这是物体所固有的。当对物体施加外力，在物体内部将引起附加的内力，这一附加内力会随着外力的加大而相应地增加。我们把物体单位面积上所承受的附加内力称为应力。抗拉强度钢材试样在拉伸试验中，拉断前所能承受的最大应力。,第四节
17、压力容器常用钢材,屈服极限（又称屈服强度）试样在拉伸过程中，拉力不增加（甚至有所下降），还继续显著变形时的最小应力。蠕变常温条件下金属受外力作用时，如应力小于屈服极限，仅会发生弹性变形，如应力达到屈服极限时，除发生弹性变形外金属还会产生一定的塑性变形，这些变形值只要受力不变就一直保持下去，不随时间而改变。但在高温条件下则不然，金属材料即使受到小于屈服极限的应力，也会随着时间的增长而缓慢地产生塑性变形，且时间愈长，累积的塑性变形量愈大，这种现象称为“蠕变”,第四节 压力容器常用钢材,蠕变极限指在一定温度和恒定拉力负荷下，试样在规定时间间隔内的蠕变变形量或蠕变速度不超过某规定值时的最大应力。持久强
18、度试样在给定温度下，经过规定时间发生断裂的应力。,第四节 压力容器常用钢材,对于压力容器用钢材的强度，以常温及工作温度下的抗拉强度和屈服极限表示其短时强度性能，而以蠕变极限和持久强度表示其长时高温性能。当压力容器在室温和低于50下工作时，钢材的短时强度以设计温度下的抗拉强度和屈服极限来控制，当压力容器的工作温度超过某一界限（如碳钢约为400 ） ，在高温下长期工作时，必须考核钢材的高温持久强度和蠕变极限,第四节 压力容器常用钢材,2、塑性指金属材料发生塑性变形的性能。压力容器在制造过程中要经受弯卷、冲压等成形加工，要求用于制造压力容器的钢材具有较好的塑性，以防止压力容器在使用过程中因意外超载而
19、导致破坏，也便于加工。这是因为塑性好的钢材在破坏前一般都会产生较明显的塑性变形，不但易于发现，且可松弛局部超应力而避免断裂。,第四节 压力容器常用钢材,3、韧性一定尺寸和形状的试样在规定类型的试验机上受到冲击负荷折断时，试样槽口处单位面积上所消耗的冲击功。为了防止或减少压力容器发生脆性破坏（在较低的应力状态下发生无显著塑性变形的破坏），要求压力容器在用钢材在使用温度下有较好的韧性。,第四节 压力容器常用钢材,（二）工艺性能压力容器大多数是用钢板滚卷或冲压后焊接制成的，所以可以通过控制塑性指标得到保证；为了保证焊接质量，压力容器用钢需选用不发生裂纹、可焊性好的钢材。目前常用碳当量作为主要指标。一
20、般认为，碳当量不超过0.45%的合金钢具有良好的可焊性.,第四节 压力容器常用钢材,第四节 压力容器常用钢材,（三）、耐腐蚀性指材料在使用条件下抵抗工作介质腐蚀的能力。压力容器在使用过程中接触腐蚀性介质时会受到腐蚀，其用钢要求具有良好的耐蚀性。金属的耐蚀性通常按腐蚀速率评定。,第四节 压力容器常用钢材,二、压力容器常用钢材及其使用范围（一）碳素钢含碳量2.06%的铁碳合金称为碳素钢。压力容器常用的碳素钢钢板有Q235，20R。Q235系列中有四个钢号： Q235-AF、Q235-A、Q235-B、Q235-C。GB150-1998对这四个钢号的钢板制造压力容器的运用范围作了如下规定：,第四节
21、压力容器常用钢材,Q235-AF钢板 容器设计压力P0.6MPa；钢板使用温度为0-250；用于壳体时，钢板厚度不大于12mm；不得用于易燃介质以及毒性程度为中度、高度或极度危害介质的压力容器。Q235-A钢板 容器设计压力P1MPa；钢板使用温度为0-350；用于壳体时，钢板厚度不大于16mm；不得用于液化石油气介质及毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器。,第四节 压力容器常用钢材,Q235-B钢板 容器设计压力P1.6MPa；钢板使用温度为0-350；用于壳体时，钢板厚度不大于20mm；不得用于毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器。Q235-C钢板 容器设计压力P2.5MPa；钢板使用
22、温度为0-400；用于壳体时，钢板厚度不大于30mm。,第四节 压力容器常用钢材,（2）20R其冶炼和检验严于一般碳素结构钢，钢中S、P含量较低，分别控制在不大于0.030%和0.035%。 20R的6-16mm厚度钢板，其焊接性能良好。但由于强度低，一般用于制造中低压的中小型容器,第四节 压力容器常用钢材,（二）普通低合金钢普通碳钢添加少量合金元素即成，其机械性能和工艺性能都较好。制造压力容器常用的普通低合金钢是16MnR（比Q235钢多含1%的锰，但强度却高得多）。用这种钢板制造的容器比一般碳素钢减轻重量30%-40%，作用温度为-20-475 。,第四节 压力容器常用钢材,（三）特殊条件
23、下使用的容器用钢（1）低温（小于-20 ）容器用钢要求在最低使用温度下仍具有较好的韧性，以防止容器在运行中产生脆性破裂。深冷容器常采用高合金钢制造，一般低温容器常用锰钢及锰钒钢制造。 16MnR钢板用于低温时，需要做低温冲击试验。（2）高温容器用钢，碳钢A3R、20g等可以用到475 ，而其他普通钢一般只能用到400 。使用温度在400-500 范围内的容器一般可选用锰钒钢、锰钼钒钢等低合金钢，使用温度为500-600 时，可选用铬钼低合金钢；使用温度为600-700 时，则可选用镍铬高合金钢。,第四节 压力容器常用钢材,（3）抗氢腐蚀用钢，根据国内外的使用经验，工作压力为300个大气压，介质
24、含氢的压力容器，可以根据不同的使用温度选用下列一些钢材：低于200 时可用优质碳钢，低于350 时可用铬钼低合金钢，低于450 时可用铬钼合金钢，在更高温度下使用时可选用含钒量0.5%的铬钼合金钢。,第五节 压力容器的应力及其对安全的影响,压力容器在运行过程中，可能承受着各种形式的载荷。比较常见的是压力载荷、重力载荷、温度载荷、风载荷和地震载荷等。这些载荷都会使容器产生整体的或局部的变形，并相应地产生各种应力。一、各种载荷所产生的应力（一）由压力而产生的应力压力是压力容器最主要的载荷，受内压的容器，由于壳体在压力作用下要向外扩张，所以在容器壁上总是要产生拉伸应力，这一应力又称为薄膜应力。由压力
25、而产生的应力则是确定容器壁厚的主要因素，对大多数容器来说往往是唯一的因素。,第五节 压力容器的应力及其对安全的影响,（二）由重量而产生的应力压力容器本体就具有一定的重量，此外，容器内的工作介质、工艺装置附件以及容器外的其他附加装置，如保温装置、扶梯、平台等也有较大的重量。由于重量的作用而产生弯曲应力。（三）由温度而引起的应力压力容器在使用过程中，由于温度变化也会引起应力。热胀冷缩是物体的固有特性，如果物体的温度发生了变化，而它又受到相邻部分或其它物体的牵制约束而不能自如地热胀冷缩，则此物体内部就会产生应力。这种应力称为温度应力。（四）风载荷产生的应力安装在室外的塔容器，大多数是支承式的，在风力
26、作用下塔体就会随风向发生弯曲变形，使迎风面产生拉伸应力，而背风面则产生压缩应力。,第五节 压力容器的应力及其对安全的影响,二、应力对容器安全的影响不同的载荷使容器壁产生的应力，或者由同一种载荷在容器各部位引起不同类型的应力，对于容器安全的影响是不一样的。有些应力分布在容器壁的整个截面上，它使容器发生整体变形，且随着应力增大容器变形加剧，当这些应力达到材料的屈服极限时，容器壁即产生显著的塑性变形，若应力继续增大，容器则因过度的塑性变形而最终破裂。由容器内的压力而产生的薄膜应力就是这样一种应力。因其能直接导致容器破坏，所以是影响容器安全的最危险的一种力。,第五节 压力容器的应力及其对安全的影响,有
27、些应力只产生在容器的局部区域内，也能引起容器变形，当应力值增大到材料的屈服极限时，局部地方还可能产生塑性变形。一般温度应力和总体结构不连续处的弯曲应力就是这样一种应力。在这种应力作用下容器的加载与卸载循环次数不需太多，就会导致容器破坏，因此对容器的安全也构成重要影响。有些应力集中而产生的局部应力，只局限在一个很小的区域内，如容器壁上的小孔或缺口附近的应力集中就是这样一种应力。这种类型的应力虽不会直接导致容器破坏，但可使韧性较差的材料发生脆性破坏，也会容器发生疲劳破坏，故对容器安全也有一定影响。,第五节 压力容器的应力及其对安全的影响,不同应力对压力容器安全的影响虽然不同，但都可能导致容器破坏。
28、为了防止在使用过程中压力容器早期失效或发生破裂而导致严重的破坏事故，对容器在各种载荷下可能产生的各类型应力都必须加以控制而把它限制在允许范围内。操作人员要认真操作，保持工况稳定，不超温，不超压也是十分重要的。,第二章 压力容器结构,第一节 压力容器的基本构成容器的结构主要是由封头（端盖）、筒体、连接件，密封元件和支座等主要部件组成的。一、壳体壳体是压力容器最主要的组成部分，是储存物料或完成化学反应所需要的压力空间，其形状有圆筒形、球形、锥形和组合形等数种，但最常用的圆筒形和球形两种。,第二章 压力容器结构,（一）圆筒形壳体其形状特点是轴对称，圆筒体是一个平滑的曲面，应力分布比较均匀，承载能力较
29、高，且易于制造，便于内件的设置和装拆。圆筒形壳体由一个圆柱形的筒体和两端的封头或端盖组成。1、筒体筒体直径较小时，可用无缝钢管制作；直径较大时，可用钢板在卷板机上先卷成圆筒，然后焊接而成。2、封头与端盖凡与筒体焊接连接而不可拆的，称为封头；与筒体以法兰等连接而可拆的则称为端盖。封头可分为半球形、椭圆形、碟形、有折边锥形和平板形头等数种。,第二章 压力容器结构,（二）球形壳体容器壳体呈球形，又称球罐。其形状特点是中心对称，具有以下优点：受力均匀；在相同的壁厚条件下，球形壳体的承载能力最高，在同样内压下，球形壳体所需要的壁厚最薄，在相同容积条件下，球形壳体的表面积最小，因此制造时可节省钢材。,第二
30、章 压力容器结构,球形壳体也存在某些不足：一是制造比较困难，工时成本较高，往往要采用冷压或热压成形法。二是球形壳体用于反应或传热容器时，既不便于在内部安装工艺内件，也不便于内部相互作用的介质流动。,第二章 压力容器结构,二、连接件压力容器由于生产和安装检修的需要，封头和筒体需采用可拆连接结构时就要使用连接件。容器的接管与外部管道连接也需要连接件。所以，连接件是容器及管道中起连接作用的部件，一般采用法兰螺栓连接结构。法兰通过螺栓起连接作用，并通过拧紧螺栓使垫片压紧而保证密封。用于容器端盖和筒体连接后的密封法兰叫容器法兰；用于管道连接和密封的法兰叫管法兰；容器法兰按其结构分为整体式、活套式和任意式
31、三种。,第二章 压力容器结构,三、密封元件是可拆连接结构的容器中起密封作用的元件。它放在两个法兰或封头与筒体端部的接触面之间，借助于螺栓等连接件的压紧力而起密封作用。,第二章 压力容器结构,四、接管、开孔及其补强结构（一）接管接管是压力容器与介质输送管道或仪表、安全附件管道等进行连接的附件。常用的接管有三种形式：螺纹短管式、法兰短管式与平法兰式。（二）开孔为了便于检查、清理容器的内部，装卸、修理工艺内件及满足工艺的需要，一般压力容器都开设有手孔和人孔。有圆形和椭圆形两种。,第二章 压力容器结构,（三）开孔补强结构1、补强圈补强结构是在开孔的边缘焊一个加强圈，其材料与容器材料相同，厚度一般也与容
32、器的壁厚相同，其外径约为孔径的2倍。一般贴合在容器外壁上，与壳体及接管焊接在一起。2、厚壁短管补强结构是把与开孔连接的生产接管的一段管壁加厚，使这段接管除了承受管内压力所需的厚度外，还有很大一部分剩余厚度用来加强孔边。,第二章 压力容器结构,3、整体锻造补强结构是先把开孔与部分球壳锻造成一个整体，再车制成形后与壳体进行焊接。五、支座对压力容器起支承和固定作用。有立式和卧式容器支座两类。,第二章 压力容器结构,第二节 圆筒体结构一、整体式筒体整体式筒体结构有单层卷焊、整体锻造、锻焊、铸-锻-焊以及电渣重熔等五种结构。（一）单层卷焊式筒体是用卷板机将钢板卷成圆筒，然后焊上纵焊缝制成筒节，再将若干个
33、筒节组焊形成筒体，它与封头或端盖组装成容器。优点（1）结构成熟，使用经验丰富，理论较完善；（2）制造工艺成熟，工艺流程较简单，材料利用率高；（3）便于利用调质处理等热处理方法，发送和提高材料的性能。（4）开孔、接管及内件的装设容易处理。（5）零件少，生产及管理均方便。（6）使用温度无限制，可作为热容器及低温容器。,第二章 压力容器结构,缺点：（1）其壁厚往往受到钢材轧制和卷制能力的限制。（2）规格相同的压力容器产品，单层卷焊筒体所用钢板厚度最大，厚钢板各项性能差异大，且综合性能也不如薄板和中厚板，因此产生脆性破坏的危险性增大。（3）在壁厚方向上应力分布不均匀，材料利用不够合理。,第二章 压力容
34、器结构,（二）整体锻造式筒体（三）锻焊式筒体（四）铸-锻-焊式筒体（五）电渣重熔筒体,第二章 压力容器结构,第三节 封头按形状可以分为三类：凸形封头、锥形封头和平板封头。一、凸形封头有半球体、碟形、椭圆形和无折边球形。（一）半球形封头就是一个半球体，直径较小的半球形封头可整体压制成形,而直径较大的则由于其深度太大,整体压制困难,故采用数块大小相同的梯形球面板和顶部中心的一块圆形球面板组焊而成.,第二章 压力容器结构,(二)碟形封头又称带折边的球形封头,由半径为Rc的球面,高度为L的圆筒形直边,半径为r的连接球面与直边的过渡区三部分组成.过渡区的存在是为了避免边缘应力叠加在封头与筒体的连接环焊缝
35、上.(三)椭圆形封头由半椭球体和圆筒体两部分组成.由于封头的曲率半径是连续而均匀变化的,所以封头上的应力分布也是连续而均匀变化的,受力状态比碟形好,但不如半球形封头.,第二章 压力容器结构,(四)无折边球形封头是一块深度很小的球面体.它结构简单,深度浅,容易制造,成本也较低.但它与筒体的连接处由于形状突变而产生较大的局部应力,故受力状况不良.二、锥形封头分为无折边锥形封头和折边锥形封头。,第二章 压力容器结构,1、无折边锥形封头就是一段圆锥体。由于锥体与筒体直接连接，连接处壳体形状突变而不连续，产生较大的局部应力。这一应力的大小取决于锥体半顶角的大小。半顶角越大，应力越大，反之则小。压力容器上
36、采用无折边锥形封头时，多采用局部加强结构，加强结构的形式较多，既可以在锥形封头与筒体连接处附近焊加强圈，也可在封头与筒体连接处局部加大壁厚。,第二章 压力容器结构,2、折边锥形封头折边锥形封头包括圆锥体、折边和圆筒体三个部分。就受力状态而言，锥形封头较半球形、碟形、椭圆形封头都差，但是锥形封头由于其形状有利于流体流速的改变和均匀分布，有利于物料的排出，所以在压力容器上仍得到应用，一般用于直径较小、压力较低的容器上。,第二章 压力容器结构,第四节 法兰连接结构一、法兰的连接与密封作用原理法兰在容器与管道中起连接与密封作用。法兰实际上就是套在管道和容器端部的圆环，上面开有若干螺栓孔，一对相组配的法
37、兰之间装有垫片，用螺栓连接在一起，通过拧紧螺栓来连接一对法兰，并压紧垫片，使垫片表面产生塑性变形，从而阻塞了容器内介质向外流的通道，起到密封作用。,第二章 压力容器结构,二、法兰与筒体的连接型式1、整体法兰 法兰与法兰颈部为一整体或法兰与容器的连接可视为相当于整体结构的法兰。常见平焊法兰和对焊法兰。2、活套法兰 法兰环套在筒体外面但不与筒壁固定成整体的法兰。3、任意式法兰 将法兰环开好坡口并先镶在筒体上，然后再焊在一起的法兰。,第二章 压力容器结构,三、法兰密封面及垫片（一）法兰密封面即法兰接触面。一般需经过比较精密的加工，以保证足够的精度和光洁度，才能达到预期的密封效果。常用有平面型、凹凸型
38、、榫槽型、自紧式等数种。,第二章 压力容器结构,（二）垫片作用是在螺栓的栓紧力作用下产生塑性变形，以填充法兰密封面之间存在的微小间隙，堵塞介质泄漏通道，达到密封目的。常用垫片有非金属软垫片、缠绕垫片、金属包装片和金属垫片等数种。,第二章 压力容器结构,四、法兰连接的坚固型式有螺栓紧固、带铰链的螺栓紧固和“快开式”法兰坚固。,第二章 压力容器结构,第五节 密封结构可分为强制密封和自紧密封两大类。几种常用的密封结构1、平垫密封2、卡扎里密封3、双锥密封4、伍德密封5、o形环密封,第二章 压力容器结构,第六节 支座一、立式容器支座主要有悬挂式、支承式及裙式三类二、卧式容器支座主要有鞍式、圈座式及支承
39、式三类三、球形容器支座分为柱式支承和裙式支承，其中柱式支承又分为赤道正切柱式支承、V形柱式支承和三柱合一型柱式支承。,第三章 安全附件,第一节 安全阀一、工作原理：当容器内的压力在规定的工作压力范围之内时，器内介质作用于阀瓣上的压力小于加载机构施加在它上面的力，两者之差构成阀瓣与阀座之间的密封力，使阀瓣紧压着阀座，容器内气体无法排出；当器内压力超过规定的工作压力并达到安全阀的开启压力时，介质作用于阀瓣上的力大于加载机构施加在它上面的力，于是阀瓣离开阀座，安全阀开启，容器内气体通过阀座排出。,第三章 安全附件,二、安全阀的类型1、按加载机构分：重锤式、弹簧式2、按阀瓣开启高度分：全启式、微启式、
40、3、按气体排放方式：全封闭式、半封闭式、开放式三、对安全阀的要求1、安全阀应选用经省级以上安全监察机构批准的企业的合格产品,第三章 安全附件,2、安全阀的选用必须符合压力容器的设计需要3、对易燃介质或毒性程度为极度、高度或中度危害介质的压力容器，应在安全阀的排出口设导管，将排放介质引至安全地点，并进行妥善处理，不得直接排入大气。4、移动式压力容器安全阀的开启压力应为罐体设计压力的1.05-1.10倍，安全阀的额定排放压力不得高于罐体设计压力的1.2倍，回座压力不应低于开启压力的0.8倍。,第三章 安全附件,5、弹簧式安全阀应有防止随便拧动调整螺钉的铅封装置。6、安全阀安装应符合以下几点要求：（
41、1）安全阀应垂直安装，并应装设在压力容器液面以上气相空间部分，或装设在与压力容器气相空间相连的管道上。（2）压力容器与安全阀之间的连接管和管件的通孔，其截面积不得小于安全阀的进口截面积，其接管应尽量短而直。,第三章 安全附件,（3）压力容器一个连接口上装设两个或两个以上的安全阀时，则该连接口入口的截面积应至少等于这些安全阀的进口截面积总和。（4）安全阀与压力容器之间一般不宜装设截止阀门。（5）安全阀装设位置应便于检查和维修。7、新安全阀在安装之前，应根据使用情况进行调试后，才准安装使用。8、安全附件应实行定期检验制度，安全附件的定期检验按照在用压力容器检验规程的规定进行。 在用压力容器检验规程
42、未作规定的，由检验单位提出检验方案，报省级监察机构批准。安全阀一般每年至少应检验一次。,第三章 安全附件,9、安全阀有下列情况之一时，应停止使用并更换：（1）安全阀的阀芯和阀座密封不严且无法修复；（2）安全阀的阀芯与阀座粘死或弹簧严重腐蚀、生锈；（3）安全阀选型错误。,第三章 安全附件,四、安全阀常见故障及排除方法,第三章 安全附件,第三章 安全附件,第三章 安全附件,第二节压力表一、压力表结构和工作原理原理：弹簧管在压力和真空作用下，产生弹性变形引起管端位移，其位移通过机械传动机构进行放大，传递给指示装置，再由指针在刻有法定计量单位的分度盘上指出被测压力或真空量值。,第三章 安全附件,结构：
43、弹簧式压力表，由表盘、弹簧弯管、连杆、扇形齿轮、小齿轮、中心轴、指针等零件组成。二、对压力表的要求（一）选用、选用的压力表必须与压力容器内的介质相适应。、低压容器使用的压力表精度不应低于2.5级；中压及高压容器使用的压力表精度不应低于1.5级、压力表刻度极限值应为最高工作压力的1.5-3.0倍，表盘直径不应小于mm。,第三章 安全附件,（二）压力表的检验和维护（三）压力表的安装要求、压力表的装设位置应便于操作人员观察和清洗，且应避免受到辐射热、冻结或震动的不利影响。、压力表与压力容器之间，应装设三通旋塞或针形阀；三通旋塞或针形阀上应有开启标记和锁紧装置；压力表与压力容器之间，不得连接其他用途的
44、任何配件或接管。,第三章 安全附件,、用于水蒸汽介质的压力表，在压力表和压力容器之间应装有存水弯管。、用于具有腐蚀性或高粘度介质的压力表，在压力表与压力容器之间应装设能隔离介质的缓冲装置。（四）压力表的更换、有限制钉的压力表，在无压力时，指针不能回到限止钉处；无限止钉的压力表，在无压力时，指针距零位置的数值超过压力表的允许误差、表盘封面玻璃破裂或表盘刻度模糊不清。,第三章 安全附件,、封印损坏或超过检验有效期限。、表内弹簧管泄漏或压力表指针松动、指针断裂或外壳腐蚀严重、其他影响压力表准确指示的缺陷三、压力表的维护、压力表应保持洁净，表盘上的玻璃要明亮清晰，使表盘内指针指示的压力值能清楚易见，表
45、盘玻璃破碎或表盘刻度模糊不清的压力表应停止使用。,第三章 安全附件,、压力表的连接管要定期吹洗，以免堵塞，特别是对用于较多的油垢或其它粘性物质气体的压力表连接管，要经常检查压力表指针的转动与波动是否正常，检查连接管上的旋塞是否处于全开状态。、压力表必须定期检验，每年至少经质检部门校验一次。如果容器在正常运行中发现压力表指针不正常或其它可疑迹象时应立即检验校正。,第四章 压力容器的使用管理,第一节 压力容器的技术档案技术档案是压力容器从设计、制造、使用和检修全过程的文字记载，它向人们提供各过程的具体情况，通过它可以使用压力容器的管理部门和操作人员全面掌握设备的技术状况，了解其运行规律。建立压力容
46、器的技术档案是安全技术管理工作的一个重要基础工作。压力容器应逐台建立技术档案，技术档案应包括压力容器的原始技术资料、容器使用情况记录资料和容器安全附件技术资料等。,一、压力容器的原始技术资料压力容器的原始技术资料包括压力容器的设计资料及压力容器的制造和安装文件与资料。（一）压力容器的设计文件包括设计图样、技术条件、强度计算书，必要时还应包括设计或安装、使用说明书。,（二）压力容器制造单位应向用户提供的技术文件和资料（1）竣工图样。（2）产品质量证明书及产品铭牌的拓印件。（3）压力容器产品安全质量监督检验证书（未实施监检的产品除外）。（4）移动式压力容器还应提供产品使用说明书（含安全附件使用说明
47、书）、随车工具及安全附件清单、底盘使用说明书等。（5）强度计算书。,二、容器使用情况记录资料容器投入使用后，应按时记录使用情况并存入容器技术档案内。包括运行情况记录和检验修理记录。（一）容器运行情况记录内容：容器开始使用日期、每次开车和停车时间；实际操作压力、温度及其波动范围和次数。操作条件变更时，应记下变更日期及变更后的实际操作条件。还应存入有关事故的记录资料和处理报告。,（二）容器检验和修理记录容器检验和修理记录中主要记入检验或修理日期、内容；检验中所发现的缺陷及缺陷消除情况和检验结论；容器耐压试验情况及试验评定结论；容器受压元件的修理或更换情况等。压力容器使用情况记录由容器专管人员定期或
48、每次开停车检验时如时填记。若容器调出原使用单位，应将容器技术档案，包括原始技术资料和使用情况记录资料，随同容器一并移交新使用单位。,三、安全装置技术资料这类资料主要包括安装技术说明书和安全装置的检验或更换记录资料。（一）安全装置技术说明书安全装置技术说明书中应有安全装置的名称、形式、规格、结构图、技术条件及装置的适用范围等。技术说明书由安全装置制造单位提供。（二）安全装置检验或更换记录内容包括装置检验校正日期、试验或调整结果、下次校验日期、更换日期和更换记录等。检验或更换资料由容器专管人员如实填写。,第二节 压力容器的使用登记压力容器的使用单位，在压力容器投入使用前或使用后30日内，使用单位应当向所在地登记机关申请办理使用登记证，交使用单位随设备使用。根据锅炉压力容器使用登记管理办法，具体要求如下：（1）按照有关格式，填报压力容器登记表和压力容器登记卡。 压力容器登记表留登记机关存查， 压力容器登记卡加盖机关公章后，发还申请登记单位。,（2）新建造的压力容器和槽车，应对其技术资料进行全面的审验，符合规定要求的，应准予登记。（3）在用的压力容器和槽车，必须在保证技术状况良好的情况下，才准许登记；对存有缺陷，不能保证安全使用的，应在缺陷消除后，才准予登记。（4）属于下列情况之一的，暂不予登记：,
