求助压力容器基础知识

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求助压力容器基础知识

[ 本帖最后由 qimingxing 于 2007-10-26 18:22 编辑 ]

liangjian1

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一品黄粮

GB150-1998钢制压力容器
在咱们论坛就有，下载下来看看吧，呵呵。
太大，我传不上来。
哦，顺便说下，压力容器是个仔细活，一定搞明白再设计，也许关系到别人和自己的命运呢

mlp

是这个吗？是否还需要？
书名:压力容器基础知识
作者:李景辰等编
出版地:北京
出版社:劳动人事出版社
出版时间:1986.9
页数:538页
开本:16开

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压力容器基础知识  ~33MB

lp7722

这个问题问题太大了，都不知道怎么说起，

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对你是否有帮助？

qimingxing

压力容器一般是指在工业生产中用来完成反应、传热、传质、分离、贮存等工艺过程，并承受0．1MPa表压以上压力的容器。

　　石油化工生产过程中使用的压力容器形式多样，结构复杂，工作条件苛刻，危险性较大。



　　一、压力容器的形式

　　压力容器的形式通常有以下划分方法：

　　(一)按制造方法分

　　分为焊接容器、锻造容器、热套容器、多层包扎式容器、绕带式容器、组合容器等。

　　(二)按制造材料分

　　分为钢制容器、有色金属容器、非金属容器等。

　　(三)按几何形状分

　　分为圆筒形容器、球形容器、矩形容器、组合式容器等。

　　(四)按安装方式分

　　分为立式容器、卧式容器等。

　　(五)按受压情况分

　　分为内压容器、外压容器等。

　　(六)按壁厚分

　　(1)薄壁容器

　　(2)厚壁容器

　　　　　　　　
　　(七)按工艺过程中作用原理分

　　分为反应容器(代号R)、换热容器(代号E)、分离容器(代号S)、贮存容器(代号C，其中球罐代号B)。

　　(八)按操作温度分

　　(1)低温容器(t≤－20℃)。

　　(2)常温容器(t＞－20～150℃)。

　　(3)中温容器(t≥150～450℃)。

　　(4)高温容器(t≥450℃)。

　　(九)按设计压力分

　　(1)低压容器(代号L)　　0．1MPa≤P＜1．6MPa。

　　(2)中压容器(代号M)　　1．6MPa≤P＜10MPa。

　　(3)高压容器(代号H)　　10MPa≤P<100MPa。

　　(4)超高压容器(代号U)　　p≥100MPa。

　　另外，按使用方式可分为固定式和移动式压力容器；按结构分为可拆结构和不可拆结构容器。



　　二、压力容器分类

　　国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》(质技监局发[1999]154号，以下简称《容规》)根据压力容器操作压力、介质危害程度、容器功能、结构特性、材料和对容器安全性能的综合影响程度等，将压力容器分为三类。

　　(一)第一类压力容器

　　低压容器(第(二)、(三)款规定的除外)。

　　(二)第二类压力容器(下列情况之一，第(三)款规定的除外)：

　　(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。

　　(三)第三类压力容器(下列情况之一)：

　　(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大于或等于10MPa·m3)；

　　(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大于或等于0．5MPa·m3)；

　　(5)低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且pV大于或等于0．2MPa·m3)；

　　(6)高压、中压管壳式余热锅炉；

　　(7)中压搪玻璃钢容器；

　　(8)使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa)的材料制造的压力容器；

　　(9)移动式压力容器，包括铁路罐车(介质为液化气体、低温液体)、罐式汽车、[液化气体运输(半挂车)、低温液体运输(半挂车)、永久气体运输(半挂车)]和罐式集装箱(介质为液化气体、低温液体)；

　　(10)球形储罐(容积大于等于50m3)；

　　(11)低温液体储存容器(容积大于5m3)。



　　三、压力容器的制造材料

　　石油化工装置的压力容器绝大多数为钢制的。制造材料多种多样，比较常用的有如下几种。

　　(一)Q235—A

　　0235—A钢，含硅量多，脱氧完全，因而质量较好。限定的使用范围为：设计压力≤1．0MPa，设计温度0～350℃，用于制造壳体时，钢板厚度不得大于16mm。不得用于盛装液化石油气体、毒性程度为极度、高度危害介质及直接受火焰加热的压力容器。

　　(二)20g

　　20g锅炉钢板与一般20号优质钢相同，含硫量较Q235—A钢低，具有较高的强度，使用温度范围为－20～475℃，常用于制造温度较高的中压容器。

　　(三)16MnR

　　16MnR普通低合金容器钢板，制造中、低压容器可减轻温度较高的容器重量，使用温度范围为－20～475℃。

　　(四)低温容器(低于－20℃)材料

　　主要是要求在低温条件下有较好的韧性以防脆裂，一般低温容器用钢多采用锰钒钢。

　　(五)高温容器用钢

　　温度＜400、可用普通碳钢，使用温度400～500℃可用15MnVR、14MnMoVg，使用温度500～600℃可采用15CrMo、12Cr2Mol，使用温度600～700℃应采用0Cr13Ni9和1Cr18Ni9Ti等高合金钢。



　　四、压力容器管理法规

　　压力容器属危险性大的生产设备，为了确保压力容器安全运行，国务院颁发了《锅炉压力容器安全监察暂行条例》(以下简称《条例》)，质量技术监督局颁发了《压力容器安全技术监察规程》。

　　《条例》和《容规》都是强制执行的压力容器管理法规，凡是从事压力大于0．1MPa表压的各种压力容器的设计、制造、安装、使用、检验、修理、改造的单位，都必须贯彻执行。

《条例》的主要规定有：

　　(一)压力容器的设计

　　压力容器的设计单位，必须持有省级以上(含省级)主管部门批准，同级劳动部门备案的压力容器设计单位批准书。超高压容器的设计单位，应持有经国务院主管部门批准，并报劳动部锅炉压力容器安全监察机构备案的超高压容器设计单位批准书，否则，不得设计压力容器。

　　(二)压力容器的制造

　　凡制造和现场组焊压力容器的单位，必须持有省级以上(含省级)劳动部门颁发的制造许可证。超高压容器的制造单位，必须持有劳动部颁发的制造许可证。制造单位必须按批准的范围(即允许或组焊一、二类或三类)制造或组焊。无制造许可证的单位，不得制造或组焊压力容器。

　　容器制成后必须进行压力试验。压力试验是指耐压试验和气密性试验，耐压试验包括液压试验和气压试验。除设计图样要求用气体代替液体进行耐压试验外，不得采用气压试验。进行气压试验前，要全面复查有关技术文件，要有可靠的安全措施，并经制造安装单位技术负责人和安全部门检查、批准后方可进行。

　　需要进行气密性试验的容器，要在液压试验合格后进行。
　　液压试验时，容器要充满液体，排净空气，待容器壁温度与液体温度相同时，才能缓慢升压到规定压力，根据容器大小保持10～30min，然后将压力降到设计压力至少保持30min。气压试验时，首先缓慢升压至规定试验压力的10％，保持10min，然后对所有焊缝和连接部位进行初次检查。合格后继续升压到规定试验压力的50％，其后按每级为规定试验压力的10％的级差升压到试验压力，保持10～30min，然后再降到设计压力至少保持30min，同时进行检查。要注意气压试验时所用气体应为干燥的空气或氮气，气体温度不低于15℃。

　　压力试验要严格按照试验的安全规定进行，防止试验中发生事故。

　　液压试验后检查，符合下列情况为合格：

　　(1)无渗漏；

　　(2)无可见异常变形；

　　(3)试验过程中无异常响声。

　　压力容器出厂时，制造单位必须按照《容规》的规定向订贷单位提供有关技术资料。

　　(三)压力容器的安装

　　压力容器安装质量的好坏直接影响容器使用的安全。压力容器的专业安装单位必须经质量技术监督部门审核批准才可以从事承压设备的安装工作。安装作业必须执行国家有关安装的规范。

　　安装过程中应对安装质量实行分段验收和总体验收。验收由使用单位和安装单位共同进行。总体验收时，应有上级主管部门和劳动部门参加。压力容器安装竣工后，施工单位应将竣工图、安装及复验记录等技术资料及安装质量证明书等移交给使用单位。

　　(四)压力容器的定期检验

　　压力容器的定期检验是指在容器使用的过程中，每隔一定期限采用各种适当而有效的方法，对容器的各个承压部件和安全装置进行检查和必要的试验。通过检验，发现容器存在的缺陷，采取措施，以防压力容器在运行中发生事故。

　　压力容器实行定期检验，是及时发现缺陷，消除隐患，保证容器安全运行的必不可少的措施。定期检验，有如下规定的方法：

　　(1)外部检查。指专业人员在压力容器运行中定期的在线检查，每年至少一次。

　　(2)内外部检验。指专业检验人员在压力容器停机时的检验。其期限分为：

　　①安全状况等级为1～3级的，每6年至少一次；

　　②安全状况等级为3～4级的，每3年至少一次；

　　③安全状况等级为3级的，可视缺陷严重程度，适当延长或缩短检验周期。

　　(3)耐压试验。是指压力容器停机检验时，进行的超过最高工作压力的液压或气压试验，其周期为每10年至少一次。

　　(五)压力容器安全状况等级的划分

　　按《压力容器使用登记管理规则》(劳锅字[1989]2号)的规定，根据压力容器的安全状况，分为1级、2级、3级、4级、5级五个等级。每级的具体含义如下：

　　1、1级

　　压力容器出厂技术资料齐全；设计、制造质量符合有关法规和标准的要求；在法规规定的定期检查周期内，在设计条件下能安全使用。

　　2、2级

　　(1)新压力容器。出厂技术资料齐全；设计、制造质量基本符合有关法规和标准的要求，但存在某些不危及安全且难以纠正的缺陷，出厂时已取得设计单位、用户和用户所在地劳动部门锅炉压力容器安全监察机构同意；在法规规定的定期检验周期内，在设计条件下能安全使用。

　　(2)在用压力容器。出厂资料基本齐全；设计、制造质量基本符合有关法规和标准的要求；根据检验报告，存在某些不危及安全可不修复的一般性缺陷；在法规规定的定期检验周期内，在规定的操作条件下能安全使用。

　　3、3级

　　出厂技术资料不够齐全；主体材质、强度、结构基本符合有关法规和标准的要求；对于制造时存在的某些不符合法规或标准的问题或缺陷，根据检验报告，未发现由于使用而发展或扩大；焊接质量存在超标的体积性缺陷，经检验不需要修复；在使用过程中造成的腐蚀、磨损、损伤、变形等缺陷，其检验报告确定为能在规定的操作条件下，按法规规定的检验周期安全使用；对经安全评定的，其评定报告确定为能在规定的操作条件下，按法规规定的检验周期安全使用。

　　4、4级

　　出厂技术资料不全；主体材质不符合有关规定，或材质不明，或虽属选用正确，但已有老化倾向；强度经校核尚能满足使用要求，主体结构有较严重的不符合有关法规和标准的缺陷，根据检验报告，未发现由于使用因素而发展或扩大；焊接质量存在线性缺陷；在使用过程中造成的腐蚀、磨损、损伤，变形等缺陷，其检验报告确定为不能在规定的操作条件下，按法规规定的检验周期安全使用；对经安全评定的，其评定报告确定为不能在规定的操作条件下，按法规规定的检验周期安全使用。必须采取有效措施，进行妥善处理，改善安全状况等级，否则只能在限定条件下使用。

　　5、5级

　　缺陷严重，难于或无法修复，无修复价值或修复后仍难以保证安全使用的压力容器，应予以判废。

　　超高压力容器的安全状况等级分为三级，分别为继续使用、监控使用、判废。

　　监控使用的超高压容器，应根据技术状况和使用条件确定监控使用时间，一般不应超过12个月，且只允许监控使用一次。监控使用必须保证监控措施的落实。

qimingxing

压力容器是内部或外部承受气体或液体压力、并对安全性有较高要求的密封容器。
    压力容器早期主要应用于化学工业，压力多在10兆帕以下。合成氨和高压聚乙烯等高压生产工艺出现后，要求压力容器承受的压力提高到100兆帕以上。
    随着化工和石油化学工业的发展，压力容器的工作温度范围也越来越宽；新工作介质的出现，还要求压力容器能耐介质腐蚀；许多工艺装置规模越来越大，压力容器的容量也随之不断增大。20世纪60年**始，核电站的发展对反应堆压力容器提出了更高的安全和技术要求，这进一步促进了压力容器的发展。
    许多生产工艺过程需要在压力下进行，许多气体和液化气需要在压力下贮存，因此压力容器越来越广泛地应用于各工业部门。许多新技术的发展，对压力容器不断提出了新的更高的要求。如：煤转化工业的发展，需要单台重量达数千吨的高温压力容器；快中子增殖反应堆的应用，需要解决高温耐液态钠腐蚀的压力容器；海洋工程的发展，需要能在水下几百至几千米工作的外压容器。
    压力容器在使用中如果发生爆炸，会造成灾难性事故。历史上曾多次发生过使成百人伤亡的压力容器爆炸事故，就是小型液化石油气瓶的爆炸也会造成人身伤亡；核电站用反应堆压力容器如发生事故，就会使放射性物质外逸，造成更为严重的后果。
    因此，防止压力容器发生事故，始终是压力容器设计、制造和使用者首要的任务。为了使压力容器在确保安全的前提下达到设计先进、结构合理、便于制造、使用可靠和造价经济等目的，各国都制定了有关压力容器的标准、规范和技术条件，对压力容器的设计、制造、检验 和使用等各个方面提出具体和必须遵守的规定。随着压力容器技术的发展，在不断积累经验的基础上，标准、规范、技术条件的内容也不断得到完善和提高。
    压力容器主要为圆柱形，少数为球形或其他形状。圆柱形压力容器通常由筒体、封头、接管、法兰等零件和部件组成，压力容器工作压力越高，筒体的壁就应越厚。
    压力容器有多种结构形式，如多层式、绕板式、型槽绕带式、热套式、厚板卷焊式和锻焊式等。
    多层式压力容器在20世纪30年代就已开始在工业上使用。这种结构的压力容器由若干个多层筒节组焊而成，各筒节由内筒和在外面包扎的层板组成。
    多层式压力容器的优点是制造设备较筒单，材料的选用有较大的灵活性。这种结构即使在某一层钢板中出现裂缝，裂缝也只能在该层层板中扩展，不会扩展到其他层板上，所以安全性高是这种容器的突出优点，它的缺点是生产工序多、劳动生产率低。
    绕板式压力容器是将成卷的薄钢板连续地缠绕在内筒外面，达到所需要壁厚为止，因而不必逐层包扎层板和焊接每层层板的纵焊缝。
    型槽绕带式压力容器是在绕带机床上，对型槽钢带通电加热到红热状态，再用压辊将钢带压合到内筒表面预先加工出的螺旋沟槽内，使之相互啮合，每绕完一层钢带后再绕下一层，直到所需的筒体厚度为止。这种结构的型槽钢带层层啮合，可使钢带层承受容器的一部分轴向力；筒体上没有贯穿整个壁厚的环焊缝；使用安全性高；缺点是需要使用特殊轧制的型槽钢带和专用机床。
    热套式压力容器是在内筒外面套合上一至数层外筒，组成筒节。通常先将外层筒体加热，使其直径增大，以便套在内层筒体上。冷却后的外层筒体就能紧贴在内筒上，同时对内筒产生一定的预加压缩应力。热套压力容器用的钢板比多层压力容器的层板厚，层数少，所以生产效率较高。
    锻焊式压力容器是由锻造的筒节经组焊而成，结构上只有环焊缝而无纵焊缝。70年代以来，由于冶炼、锻造和焊接等技术的进步，已可供应570吨重的大型优质钢锭，并能锻造最大外径为10米、最大长度为4.5米的筒体锻件，因而大型锻焊式压力容器得到了发展，成为轻水反应堆压力容器、石油工业加氢反应器和煤转化反应器的主要结构形式。
    压力容器的设计通常包括：分析压力容器的使用要求和操作条件，确定合理的结构形式；选择合适的材料，规定制造工艺和质量要求；按容器可能发生的失效破坏形式，确定最佳结构尺寸，使容器各部位均能满足所需的强度、刚度或不致引起断裂等要求。
    在各国制定的规范中，大多数仍将容器壁筒化成为均匀受力的薄膜进行处理，以薄膜应力来描述整个容器的应力水平。然而，容器各部位的实际应力状态是很复杂的，所以设计时多采用较大的安全系数。为了避免容器发生脆性破坏，除对材料要求具有足够的强度外，还要考虑冲击值等要求。
    在实际使用中，压力容器的破坏大多是由于腐蚀、疲劳、辐照和容器器壁中存在过大的缺陷等原因造成的，因此按常规的强度设计有时还不够严密，还应区别不同情况进行特殊设计。如对高温压力容器必须按持久强度进行计算，因为在这种情况下温度对材料的性能有重大的影响；对于操作压力或温度频繁变动的压力容器，压力或温度的反复升降还可能引起疲劳失效，对这类压力容器应当进行疲劳强度设计；在存在缺陷的情况下，还应根据疲劳裂纹扩展理论对容器的使用寿命作出估算。
    很多压力容器造成事故的重要原因之一是选用材料不当。例如，采用焊接性差的钢材焊制压力容器时，就容易在焊接接头中产生裂缝；有些镍铬不锈钢的压力容器，常因钢号或成分选用不当，在使用中发生晶间腐蚀、应力腐蚀等形式的破坏；选用铁素体钢制造低温压力容器时，如钢的转变温度高于容器的工作温度，则容器工作时容易发生脆性破坏。
    压力容器的选材不仅要考虑机械强度的要求，也需要考虑其耐蚀性。介质的成分、温度和压力等操作条件，往往对材料的耐蚀性有很大的影响。
    为保证压力容器的安全使用，在制造时就必须按照有关标准、规范，对压力容器的原材料和加工制造过程进行严格的质量检验，因此，对投入运行的压力容器也需要进行定期检验。
    压力容器的检验内容主要有：对材料的化学成分和力学性能的常规理化检验；对焊接接头的各种性能检验；对压力容器各部分存在的各类缺陷的无损检测；用高于操作压力的液体对容器进行耐压试验等。
    质量检验在压力容器制造过程中占重要的地位。在有些反应堆压力容器的生产周期中，有一半的时间都是用于质量检验。