过程装备通用零部件

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过程装备通用零部件

压力容器（过程装备）零部件是容器不可缺少的组成部分。压力容器特定的操作条件不仅要求其主体必须满足设计要求，而且零部件也应符合结构、材料、性能等方面的要求。作为受压元件的零部件，如问壳体一样，应纳入质量管理与保证的监控范围。所以能否按照要求合理地选用各零部件，对压力容器的整体质量和确保安全使用有着十分重要的意义。
为了便于组织生产，降低成本，利于互换，我国各有关部门对压力容器零部件进行了标准化和系列化工作，并制定了国家标准和满足行业特点的行业标准。随着经济的发展和生产技术的不断提高曾多次修定，目前已日臻完善。
压力容器零部件种类很多，涉及面较广，但总体可以分为两类：
1通用零部件；
2各种典型化工设备零部件。包括搅拌器、机械密封、填料密封、管板、塔盘等等，

化工设备中常使用一些作用和结构相同的零部件，如筒体、封头、支座、法兰、人手孔、视镜、液面计及安全阀等。为了便于设计、互换及批量生产，这些零部件都已经标准化、系列化，并在各种化工设备上通用。
一．    支  座
设备支座用来支承设备重量和固定设备的位置。支座一般分为立式设备支座、卧式设备支座和球形容器支座。
立式设备支座分为悬挂式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座四种。
卧式设备支座分为鞍式支座、圈式支座和支腿三种。
球形容器支座分为柱式、裙式、半埋式、高架式支座四种。
1．    悬挂式支座（JB/T4725-92）
    悬挂式支座又称耳座，一般由两块筋板及一块底版焊接而成。耳座的优点是简单，轻便；缺点是对器壁易产生较大的局部应力。
●耳座适用范围（JB/T4725-92）：适用于公称直径不大于4000mm的立式圆筒形容器。
●    耳座数量一般应采用四个均布，但容器直径小于等于700mm时，支座数量允许采用2个。
●    耳式支座标准中分为A、AN（不带垫板），B、BN（带垫板）四种; A、AN
型用于一般立式设备，B、BN型用于带保温的立式设备。
●支座与筒体连接处是否加垫板，应根据容器材料与支座连接处的强度或刚度决定。对低温容器的支座，一般要加垫板。对于不锈钢制设备，当用碳钢制作支座时，为防止器壁与支座在焊接的过程中，不锈钢中合金元素的流失，也需在支座与筒连接处加垫板。
●JB/T4725-92特点：
1.考虑支座弯矩对容器圆筒所产生的局部应力，避免筒体由于局部应力过大有可能引起失效。局部径向弯矩包括设备自重、水平载荷（风载荷或地震载荷）及偏心载荷所产生的弯矩。
2.提出了支座的制造要求，以保证支座的制造质量。
若容器壳体有热处理要求时，支座垫板应在热处理前焊接在器壁上。
3.改进了垫板结构。为改善容器的受力情况，JB/T4725-92将垫板四角倒圆；并在垫板中心开一通气孔，以利于焊接或热处理时气体的排放。
●耳式支座设计计算：
支座处容器圆筒内存在以下几种应力：（1）内压引起的一次总体薄膜应力Pm；（2）支座弯矩引起的一次局部薄膜应力Pl；（3）支座弯矩引起的一次弯曲应力Pb；根据应力分析的方法按照下列原则计算：
Pm≤[σ]
Pm+Pl≤1.5[σ]
Pm+Pl+Pb≤1.5[σ]
至于组合应力，按照第三强度理论进行计算。

一般情况下，应校核支座处圆筒所受的支座弯矩ML，使ML≤[ML]；对衬里容器，ML≤[ML]/1.5，目的是为了防止过大的局部应力造成衬里层的破坏。
若容器壳体有热处理要求时，支座垫板应在热处理前焊接在器壁上。
●    耳式支座选用方法：
（1）    计算一个支座的实际负荷Q
              KN
式中，m0-设备总质量（包括壳体及其附件，内部介质及保温层的质量），Kg;
g-重力加速度;Ge-偏心载荷，K-不均匀系数，n=3时，K =1，n >3时，K=0.83 ; n –支座数量；P-水平力，P=MAX（Pe,Pw）
当容器高径比不大于5，且总高度H0不大于10m时，Pe、Pw可按下式计算，超出此范围的容器本标准不推荐使用耳座。
                      Pe(水平地震力)=0.5a0m0g  ao-地震系数，对7，8，9度地震分别取0.23,0.45,0.9。  
                      Pw(水平风载荷)=0.95f1q0D0H0  D0-容器外径，有保温层时取保温层外径；f1-风压高度变化系数；q0-10米高度处的基本风压值；H0-容器总高度；h-水平力作用点至底板距离；Se-偏心距；D-螺栓分布圆直径。  
（2）    按 ，选取相应的支座。
（3）    校核 ，若不符合则应选取大一号的支座或增加支座数量。
  由于支反力Q对容器器壁作用一外力矩M，M=Q（l2-s1）/103；支座处的器壁内在此力矩作用下产生弯矩和弯曲应力，为了使支座处器壁内附加弯曲应力和由介质压力引起的薄膜应力之和不超过许用值，对于不同DN，不同 的筒体，在不同内压下，均有其允许承受的最大支座外力矩值 （“由容器筒体限定的、支座的许用外力矩”）。因此， 值既和筒体的DN， ，材质及所承受的内压有关，也和支座的型号有关。

2．    支承式支座（JB/T4724-92）
●    支承式支座适用于下列条件的钢制立式圆筒形容器：
a.公称直径DN800~4000mm；
b.圆筒长度L与公称直径DN之比L/DN≤5;
c.容器总高度HO≤10m。
●支承式支座多用于安装在距地坪或基础面较近的具有椭圆形或碟形封头立式容器。  
●    支承式支座数量一般应采用三个或四个均布。
●支承式支座型式分类：
型  式    支 座 号    适 用 公 称 直 径（mm）    结 构 特 征
A    1~6    DN800~3000    钢板焊制，带垫板
B    1~8    DN800~4000    钢管制作，带垫板

●支座与筒体连接处是否加垫板，应根据容器材料与支座连接处的强度或刚度决定。
●JB/T4724-92特点：
1.考虑了B型支承式对封头产生的局部应力，避免封头由于支座垂直反作用力可能引起的失效。对于A 型支座，严格规定了垫板尺寸，以改善局部应力。
2.在支座选用时，应考虑偏心载荷、风载荷或地震载荷对支座所引起的附加载荷。
3.提出了支座的制造要求，以保证支座的制造质量。
4垫板结构及尺寸  A型支座采用四角倒圆及开通气孔的矩形垫板结构，其尺寸由结构决定；B型支座垫板直径由下式确定：1.25≤d3/d2≤1.5，并应在垫板上方便的部位开设排气孔（开设排气孔目的是利于焊接或热处理时气体的排放）。
●支承式支座设计计算：
支座处容器圆筒内存在以下几种应力：（1）内压引起的一次总体薄膜应力Pm；（2）支座垂直载荷引起的一次局部薄膜应力Pl；（3）垂直载荷引起的一次弯曲应力Pb；根据应力分析的方法，对这些应力的组合按照第三强度理论进行计算：
Pm≤[σ]
Pm+Pl≤1.5[σ]
Pm+Pl+Pb≤1.5[σ]
●    对于B型支座，应校核由容器封头限定的允许垂直载荷，即要求Q≤[F]；但对于衬里容器，要求Q≤[F]/1.5。目的为了防止过大的局部应力造成衬里层的破坏。
    ●支承式支座用于带夹套容器时，如夹套不能承受整体重量，应将支脚焊于容器的下封头上。
●    支承式支座选用方法：
（1）    计算一个支座的实际负荷Q
              KN
（2）    按 ，选取相应的支座。
（3）对于B型支座，校核 ；但对于衬里容器，则要求 /1.5；对于具有矩形垫板的A型支座来说，由于对支反力计算尚无合理的计算方法，暂不进行这项校核计算。

3．腿式支座
●    腿式支座（JB/T4713-92）适用于安装在刚性基础，且符合下列条件的容器：
a.公称直径DN400~1600mm；
b.圆筒长度L与公称直径DN之比L/DN≤5;
c.容器总高度H1≤5000m。
不适用于通过管线直接与产生脉动载荷的机器设备刚性连接的容器，而应选用裙座等支承型式，以避免振动，如经计算，确认无问题时，可不受此限制。  
●    耳座数量一般应采用三个或四个均布。
●腿式支座型式分类：
型  式    支 座 号    适 用 公 称 直 径（mm）    结 构 特 征
A    1~7   

DN400~1600    角钢支柱，带垫板
AN    1~7        角钢支柱，不带垫板
B    1~5        钢管支柱，带垫板
BN    1~5        钢管支柱，不带垫板
A、AN型支座具有易与容器圆筒相吻合、焊接安装较为容易的优点；B、BN型支座具有在所有方向上都具有相同截面系数，具有较高抗压失稳能力的优点。标准考虑了支腿与圆筒连接处局部应力问题,故分为带垫板和不带垫板。
●    符合下列情况之一,应设置垫板:
a用合金制的容器壳体;
b容器壳体有热处理要求;
c与支腿连接处的圆筒有效厚度小于JB/T4712-92表4给出的最小厚度;
垫板材料一般与容器壳体材料相同.
●腿式支座设计计算：
支座连接处局部应力计算复杂,为了方便选用小于JB/T4712-92表4给出的最小厚度,标准中采用比吉拉德法,计算了圆筒的局部应力,得出不同直径,不同材料,不需要设置垫板的圆筒有效厚度的最小值.凡圆筒的有效厚度小于JB/T4712-92表4给出的最小厚度,即需要设置垫板。

4裙式支座
●    裙式支座适用于高大型或重型立式容器的支承。
●    裙式支座型式
裙座有圆筒形和圆锥形两种形式，通常采用圆筒型裙座。
圆锥形裙座一般用于以下情况：1塔径D>1000，且H/D≥30或D≤1000，且H/D≥25；2基本风压q≥0.5KN/m2或地震烈度≥8度时。圆锥形裙座的半锥角≤15°。
●    裙座开孔
1排气孔
裙座顶部须开设Φ80~Φ100的排气孔，以排放可能聚结在裙座与封头死区的有害气体。
对于有人孔的矮裙座或者顶部在封头拼接焊缝处开有缺口的可以不开设排气孔。
2排液孔
    裙座底部须开设80~100的排液孔，一般孔径Φ50，中心高50mm的长圆孔。
3人孔
    裙座上必须开设人孔，以方便检修；人孔一般为圆形，当截面削弱受到限制或为方便拆卸塔底附件（如接管等），可开长圆孔。
4引出管通道孔
    考虑到管子热膨胀，在支承筋与引出管之间应保留一定间隙。
●    裙座与塔体封头连接
    裙座直接焊接在塔底封头上，可采用对接焊缝或搭接焊缝。在没有风载荷或地震载荷时，对接焊缝承受容器重量产生的压缩载荷，搭接焊缝则承受剪切载荷。相比而言，搭接焊缝受力情况较差，在一些小塔或受力较小的情况下采用。

●    裙座壳体过渡段
    塔壳设计温度低于-20℃或高于250℃时，裙座壳顶部分的材料应与塔下封头材料相同，裙座壳体过渡段长度取4倍保温层厚度，但不小于500mm；对奥氏不锈钢塔，其裙座壳体过渡段高度不小于300mm，材料同底封头。
●    裙座保护层
当塔内或周围容器内有易燃、易爆介质时，一旦发生火灾，裙式支座型式会因温度升高而丧失强度，故裙座应设防火层。当裙座D≤1500mm时，仅外面敷设防火层；当裙座D>1500mm时，两侧均敷设50 mm石棉水泥层。
当塔内操作温度很高，塔体与裙座的温度差引起不均匀热膨胀，会使裙座与塔底封头连接焊缝受力情况恶化，此时须对裙座加以保温。

  5鞍式支座
支座的数目  水平置于支座上的圆筒形容器，共受力状态和梁相似。从应力分析看，承受同样载且具有同样截面几何形状和尺寸的梁采用多个支承比采用两个支承优越，因为多支承在粱内产生的应力较小。所以，从理论上说卧式容器的支座数目越多越好。但在是实际上卧式容器应尽可能设计成双支座，这是因为当支点多于两个时，各支承平面的影响如容器简体的弯曲度和局部不圆度、支座的水平度、各支座基础下沉的不均匀性、容器不同部位抗局部交形的相对刚性等等，均会影响支座反力的分市。因此采用多支座不仅体现不出理论上的优越论反而会造成容器受力不均匀程度的增加，结容器的运行安全带来不利的影响。
关于支座的承重  支座设计时必须考虑它可能承受的最大荷重。因此，对用于盛装气体或密度比水小的液体的卧式容器支座，由于进行水压试验的需要，应按支承装满水的容器来设计。
关于支座型式的选择  在一般情况飞建议采用鞍式支座支承卧式容器。对于大直径薄壁容器、真空下操作的容器或需要两个以上支承的容器， 一般选用圈座。支腿只适用于轴向弯曲应力比由工作压力所引起的轴向应力小的小型容器，而且其支座处由于反作用力所引起的局部应力，应在容许的范围以内。
   

●    鞍式支座（JB/T4712-92）适用范围：适用于双支点支承的钢制卧式容器的鞍式支座。
●    鞍式支座型式特征:
按鞍座实际承载的大小分为轻型(A) 、重型(B)两种.
a轻型鞍座120º包角,DN1000~4000;
b重型鞍座按包角、制作方式及附带垫板情况分五种型号:
BI--包角120º、焊接制作、带垫板,DN159~4000;
BII--包角150º、焊接制作、带垫板, DN1500~4000;
BIII--包角120º、焊接制作、不带垫板, DN159~900;
BIV--包角120º、弯制、带垫板, DN159~900;
BV--包角120º、弯制、不带垫板, DN159~900;
鞍座分固定式(F)和滑动式(S)两种安装形式。
●    鞍式支座型式选择：
1重型鞍座可满足卧式换热器，介质比重较大或L/D较大卧式容器的要求；轻型鞍座则满足一般卧式容器的使用要求。但容器直径小于1米鞍座未设轻型结构，原因容器直径太小其重量差别不大。
2当容器直径小于1米时，分带垫板和不带垫板两种。当容器直径小时，有些容器的壁厚裕量较大，可不带垫板；但有些容器壁厚裕量较小或筒体材质与鞍座材质差别较大或容器需热处理等，此时须加垫板；当容器直径大时，一般壁厚裕量较小，需加设垫板，以改善支座处受力状况。
3容器因温度变化，固定侧应采用固定鞍座；滑动侧采用滑动鞍座。固定鞍座一般设在接管较多的一侧。采用三个鞍座时，中间鞍座宜选固定鞍座，两侧鞍座可选滑动鞍座。

●    提出了支座的制造要求，以保证支座的制造质量。
若容器壳体有热处理要求时，鞍座垫板应在热处理前焊接在器壁上。
●    鞍式支座结构尺寸：
1鞍座包角θ
增加鞍座包角可以降低鞍座边角处产生的较高应力值。增加θ=150º系列，对于大直径薄壁容器，若使用120º包角鞍座，会在鞍座边角处产生的较高应力值，故增加θ=150º系列。
    2鞍座筋板上设置了两个螺栓孔接地之用。
3.垫板结构。为改善容器的受力情况，JB/T4712-92将垫板四角倒圆；并在垫板中心开一通气孔，以利于焊接或热处理时气体的排放；为使垫板按实际需要设置或与容器等厚，标准中垫板厚度允许改变。
●    垫板选用：
    DN≤900mm容器，鞍座分为带垫板和不带垫板两种，符合下列情况之一,必须设置垫板:
a容器圆筒有效厚度小于或等于3mm时；
b容器圆筒鞍座处的周向应力大于规定值时；
c容器圆筒壳体有热处理要求;
d容器圆筒与鞍座间温差大于200℃时;
e当容器圆筒材料与鞍座材料不具有相同或相近化学成分和性能指标时；
●    鞍座设计条件如下：
设计温度：200℃；
地震设防烈度：8度（II类场地）；
●    安装位置
    鞍座应尽可能靠近封头，即A应小于或等于D0/4且不宜大于0.2L。当需要时，A最大不得大于0.25L。
●    基础垫板
    当容器基础是钢筋混凝土时，滑动鞍座底板下面必须安装基础垫板。基础垫板必须保持平整光滑。
●    滑动鞍座螺栓孔长度L
    当容器操作壁温与安装环境温度有较大差异时，滑动鞍座螺栓孔长度L根据容器圆筒金属温度和鞍座间距按附录A确定。
●    鞍座设计计算：
1鞍座受力分析：
a垂直静载荷  垂直静载荷由容器自重和其内部介质重量引起，产生压应力；
b静载荷在弧形承压面上所产生的水平推力，产生水平拉应力；
c由于容器膨胀或收缩，在底板上产生的摩擦力，在鞍座底部横断面上产生弯曲应力；
d风载荷；
    由于鞍座一般较低，实际计算表明在鞍座上产生的弯曲应力是很低的，可忽略不计。
e地震载荷。在鞍座底部横断面上产生弯曲应力；
2在计算鞍座的允许载荷时，不但要考虑荷载所产生的水平拉应力，还要考虑垂直静荷载产生的压应力以及摩擦力、地震力等作用弯矩产生的弯曲应力。
在JB/T4712-92中，除了按水平拉应力确定鞍座腹板厚度外，还按垂直静荷载以及摩擦力作用弯矩组合载荷计算鞍座的允许载荷。鞍座允许载荷[Q]计算中未考虑地震工况，因为标准中考虑地震设防烈度8度，地震系数K=0.135，小于摩擦力工况中钢对钢摩擦系数f=0.3。故摩擦力工况是最危险的组合工况。

6圈座
在下列情况下可采用圈座：
因自身重量而可能造成严重挠曲的薄壁容器；
多于两个支承的长容器。
除常温常压下操作的容器外，若采用圈座时则至少应有一个圈座是滑动支承的。

7球形容器支座
由于球形容器都设置在室外，会受到各种自然环境(如风载荷、地震载荷及环境温度变化）的影响，而且球形容器的重量较大，外形又呈圆球状，因而支座的结构具有多种球形容器的支座结构。但总括起来可分为柱式支承和裙式支承两大类。
其中柱式支承又可分为赤道正切柱式支承、V型柱式支承和三柱会一型柱式文承等三种主要类型。裙式支座则包括圆筒形裙式文座、锥形支承、钢筋混凝土连续基础支承、半埋式支承、锥底支承等多种。
    在上述各种结构型式的球形容器支座中，以赤道正切柱式支承用得最为普遍。    ●赤道正切柱式支承
这种支承的结构特点是由多根圆柱状的支柱，在球壳的赤道带部位等距离分布，支柱上端加工成与球壳相切或近似相切的形状与球壳焊在一起。为保证球壳的稳定性，必要时在支柱之间加设连接拉杆。这种支座的优点是受力均匀，弹性好，安装方便，施工简单，易于调整，现场操作和检修也较方便。它的主要不足是重心高，稳定性较差。  
赤道正切柱式支承的结构设计应注意以下三点：
    1对于储存易燃、易爆及液化石油气物料的球罐，每个支柱应设置易熔塞排气口及防火隔热层；
    2对需进行现场整体热处理的球形容器，因热处理时球壳受热膨胀，将引起支柱移动，因此要求支柱与基础之间应有相应的移动措施；
    3当需要设置拉杆以增加赤道正切柱式支座的稳定性时，拉杆应采用可调节松紧的结构型式，两根拉杆的交叉处应为立体交叉，不得焊死，各拉杆最高点和最低点的安装位置应分别在同一标高上。采用上述措施的目的，是为了保证各支柱和拉杆的受力均匀。


二．    法  兰
    法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。
    法兰分类主要有以下方法：
    1按其被连接的部件分为管法兰和容器法兰。
    2按法兰接触面的宽窄可分为窄面法兰和宽面法兰。
      a宽面法兰是指垫片接触面分布于法兰螺栓中心圆内外两侧的法兰连接，一般用于压力很低场合。
      b窄面法兰是指垫片接触面位于法兰螺栓孔包围的圆周内的法兰连接。
3按整体性程度分为整体法兰、松式法兰和任意式法兰。
      a整体法兰：指法兰环、颈部及圆筒三者有效地连接成一整体的法兰，共同承受法兰力矩的作用。
      b松式法兰：指法兰与圆筒未能有效地连接成一整体的法兰，计算中认为法兰力矩完全由法兰环本身来承担。典型松式法兰有活套法兰。
      c任意式法兰：指整体性程度介于上述二者间的法兰。其圆筒与法兰环虽未形成一整体结构，但可作为一个接构元件，共同承受法兰力矩。
法兰连接设计分为三部分：垫片设计、螺栓设计和法兰设计。
a 垫片设计：应根据设计条件和使用介质，选定适当垫片种类、材质、并确定垫片尺寸（内径和外径），以此计算预紧和操作状态下压紧力。
b螺栓设计：在选用适当螺栓材料基础上，根据垫片所需压紧力分别计算螺栓面积，取大者作计算面积，实际螺栓面积应不小于计算面积。螺栓设计的关键是须确定一尽可能小螺栓中心圆直径，通过试算合适螺栓规格和数量进行。
c法兰设计。
垫片强制密封有两个条件：预紧密封条件和操作密封条件。法兰连接在形成预紧密封条件时，垫圈单位面积上的压紧力称为垫片的密封比压力，用y表示。垫片材料越硬，y越高。法兰连接在形成操作密封条件时，垫圈单位面积上的压紧力与其内压力的比值，称为垫片系数，用m表示。m 随垫片硬度增大而增大。

平面法兰密封面具有结构简单，加工方便，且便于进行防腐衬里等的优点，由于这种密封面和垫片的接触面积较大，如预紧不当，垫片易被挤出密封面。也不宜压紧，密封性能较差，适用于压力不高的场合，一般使用在PN≤2.5MPa的压力下。
凹凸面法兰密封面相配的两个法兰结合面是一个凹面和一个凸面。安装时易于对中，能有效地防止垫片被挤出密封面，密封效果优于平面密封。
榫槽面法兰密封面相配的两个法兰结合面是一个榫面和一个槽面。密封面更窄。由于受槽面的阻挡，垫片不会被挤出压紧面，且少受介质的冲刷和腐蚀。安装时易于对中，垫片受力均匀，密封可靠，适用于易燃、易爆和有毒介质的运用。只是由于垫片很窄，更换时较为困难。

法兰强度校核时需校核下列强度条件：（GB150-1998 P97）
1轴向应力：
对整体法兰（除图9-1（c）、（g）外）：σH≤1.5［σ］ft与2.5［σ］nt小值。［σ］ft是法兰材料在设计温度下的许用应力，［σ］nt是壳体或接管材料在设计温度下的许用应力。  
对按整体法兰计算的任意法兰及图9-1（g）所示的整体法兰：σH≤1.5［σ］ft与1.5［σ］nt小值。
对图9-1（c）所示的整体法兰：σH≤1.5［σ］ft
2环向应力：σT≤［σ］ft
3径向应力：σR≤［σ］ft
4组合应力：σH+σT≤2［σ］ft及σH+σR≤2［σ］ft
5剪应力：在预紧和操作两种状态下的剪应分别小于或等于翻边（或圆筒）材料在常温和设计温度下许用应力的0.8倍。

一．压力容器法兰
JB4701 ~4707-2000《压力容器法兰》 包括：法兰、垫片及等长双头螺柱等8个标准。其中法兰分三种：甲型平焊法兰、乙型平焊法兰及长颈法兰。
标准适用范围：公称压力0.25MPa至6.40 MPa ，工作温度-70℃至450℃的碳钢、低合金钢制压力容器法兰。

标准中甲、乙型法兰是以板材16MnR，工作温度为200℃时的最大允许工作压力为公称压力作基准；长颈法兰是以锻材16Mn，工作温度为200℃时的最大允许工作压力为公称压力作基准。在同一公称压力下，温度升高或降低，允许的工作压力可以相应地降低或提高；若温度不变而所选的材料不同，则允许的工作压力也不同。
   

(1)    甲、乙型法兰的比较
甲型法兰，特别是当与其相连接圆筒较薄时，由于在圆筒与法兰环焊缝上存在
很高的轴向应力σH，为降低其应力，通常可采取两种处理方法：（1）增加法兰厚度。由于法兰厚度对σH的作用并不明显，因此往往需要增加较大的法兰厚度才能使σH的满足要求。计算表明，此法效果不明显。（2）增加圆筒和焊缝厚度（此结构类似乙型法兰设计结构）。可明显降低σH值。
乙型法兰较甲型法兰有较大强度优势，乙型法兰的使用范围比甲型法兰扩大了许多。
    (2)乙型法兰与长颈对焊法兰比较
    乙型法兰由于直接加大了圆筒及锥颈的尺寸，对降低σH起着积极的作用，σH的最大值往往发生于锥颈的小端端面上。为有效地降低此起比控制作用的小端σH，更为直接的办法是拉开小端与大端距离，即加长锥颈的长度，使σH在锥颈上有较大的衰减，使σH满足许用应力要求。
    对于平焊法兰来说，其锥颈长度取决于焊缝高度。由于焊缝高度是有限的，这就限制了较大地降低小端σH的可能。而锻制法兰可具有较大的锥颈，从而有效地降低其小端σH。
长颈法兰较乙型法兰有较大强度优势，长颈法兰的使用压力等级及尺寸范围比乙型法兰大。
    (3)锥颈及法兰环尺寸对法兰应力影响
锥颈及法兰环尺寸对法兰三项主要应力σH（轴向应力）、σR（径向应力）、σT（环向应力）的影响关系较为复杂。增加锥颈尺寸，可以明显降低σH，σT↘（影响较小），σR↗。增加法兰环厚度，可以明显降低σR，σH↘（影响较小），对σT影响更小，且作用效果并不肯定。由此可见：法兰设计中σH过大或过小时，应调整锥颈尺寸；法兰设计中σR过大或过小时，应调整法兰环厚度尺寸；法兰设计中σT过大或过小时，应调整锥颈尺寸。
以上根据法兰不同应力的情况，分别调整“颈”和“环”的做法。
法兰设计优化原则：法兰设计应使各项应力分别接近材料许用应力值，即结构材料在各个方向的强度都得到较充分的发挥。
法兰设计时，须注意以下二点：
①    外压法兰与内压法兰
其他设计条件相同时，外压法兰所需螺栓面积较小，法兰力矩值小，法兰厚度小。因此一般外压法兰可以按同等压力的内压法兰选用是安全的。
②    宽面法兰与窄面法兰
宽面法兰压紧面积大，特别在操作状态下所需的螺栓载荷较大，所以所需螺栓面积较大，同等设计条件下，宽面法兰所需螺栓面积是窄面法兰的数倍；宽面法兰计算模型将法兰作为沿宽度视作一简支梁考虑，窄面法兰将法兰环作为沿圆周均布作用力矩的环板考虑，而宽面法兰受力较好，因此法兰较薄。
但是由于在压力较高的场合下，螺栓太多会发生布置困难或螺栓中心圆直径太大，法兰径向尺寸极不紧凑。另外宽面法兰密封效果不好。因此一般用于压力很低场合。

（4）法兰类型与垫片、螺柱、螺母材料匹配
垫片是整个法兰连接的基础。垫片材质和型式决定了所需配置螺柱及螺母的要求，同时也直接影响到法兰结构的型式及其所需强度尺寸。
甲型平焊法兰一般采用钢板制作，由于其最大厚度有限，所以只能适用于低压
情况，为此只宜配用软垫片，如石棉橡胶板，匹配螺柱螺母材料均为Q235-A。
    对于乙型平焊法兰和长颈对焊法兰标准中，对PN<1MPa的情况下，采用软垫片所需螺栓载荷较小，因此配置螺柱材料为35钢等；对PN≥1MPa的情况下，由于螺栓载荷逐步变成受操作压力控制。压紧垫片所需螺栓载荷相对为平衡内压轴向力所需的螺栓载荷为小（尤其在大规格直径螺栓规格时），因此采用不同垫片时，它们螺栓载荷相差不很大，标准中允许采用相同的螺柱配置并以要求较大螺栓载荷的垫片进行考虑，螺柱材料为40MnB或40Cr等，可供匹配垫片包括石棉橡胶板、缠绕垫和包垫。
对于高应力和较大直径规格的法兰，由于所需螺栓载荷很大，因此采用了高强
度的螺柱材料：40MnVB 和35 Cr MoA，以保证法兰有较紧凑的结构尺寸，受力合理，允许匹配的材料包括上述三种。
(5)法兰腐蚀裕量
根据标准法兰长期使用经验，可以认为本标准能适应≤2 mm的腐蚀裕量。对于乙型法兰，当法兰材料对使用介质的腐蚀裕量超过2 mm小于3 mm 时，应加厚短节2 mm。长颈对焊法兰的适用腐蚀裕量不大于3 mm。
（6）对法兰材料的要求
乙型平焊法兰的强度是按整体法兰进行考虑的，短节材料不仅应具有良好的焊接性，而且直接影响到法兰强度，乙型法兰短节的材料及其制造、检验和验收等方面要求与对接的圆筒相同。
对法兰材料进行正火或完全退火的目的是细化晶粒，改善韧性。参照ASME VIII 和GB150，对15MnVR钢板和厚度大于50mm的20R、16MNR钢板制作的法兰及长颈对焊法兰（轧制和锻制）提出了正火状态下的使用要求。
法兰短节材料应与法兰材料相同。如不相同，其强度级别应不低于法兰材料，且应与法兰材料间有良好的焊接性，并在图样名细栏中注明。短节长度允许加长，加长后，法兰厚度δ与总高度H均在法兰标记中标明。法兰衬环材料由设计者决定。

(7)法兰焊缝检测要求
法兰的拼接焊缝须经百分之百射线或超声检测。
对长颈法兰，当工作压力大于或等于0.8倍本标准中规定的最大允许工作压力时，法兰与圆筒的对接焊缝必须进行100%射线或超声检测，检测方法按JB4730。射线检测II级合格，超声波检测I级合格。当法兰所在容器图样对容器壳体的检测要求未能满足上述要求时，则该要求应在图样中标明。
对甲型平焊法兰、乙型平焊法兰，法兰与圆筒或短节间的连接焊缝应进行磁粉或渗透检测，检测方法按JB4730，I级合格。


(8)法兰颈部削薄要求
乙型平焊法兰的短节厚度或长颈对焊法兰的直边厚度与其相连接的圆筒厚度不等时：若圆筒厚度不大于10 mm，且与短节或长颈直边厚度差超过3 mm；若圆筒厚度大于10 mm，且与短节或长颈直边厚度差大于筒体厚度30%或超过5 mm时，乙型平焊法兰应按斜率1：3、长颈对焊法兰按标准中图1虚线削薄，或者在对接焊缝的筒体端按标准中图2堆焊过渡。
    法兰直边段削薄问题的处理:
    按理论计算要求；对接圆筒厚度应与法兰直边段保持等厚，且圆筒应有足够的长度(≥(DiS)0.5,其中Di一圆筒直径，S一圆筒厚度).
    法兰直边厚度通常比圆筒厚度要大，因此出现不等厚的连接情况．采取以下处理办法：本标准允许对法兰直边段作有限制的削薄，而后直接与圆筒对接，标准对“对接圆筒”的最小厚度作了规定．与长颈法兰相连接的圆筒厚度应不小于JB/T4703中规定的对接筒体最小δ0，且筒节长度不小于（DN&#8226;δ0）0。5。当对接圆筒厚度小于最小对接圆筒厚度δ0时，应按JB/T4703中的表三要求，调整法兰总高度H（其他尺寸不变），并连同法兰厚度在标记中标明．
    (9) 《非金属软垫片》（JB/T4704-2000）、《缠绕垫片》（JB/T4705-2000）、《金属包垫片》（JB/T4706-2000）
    (A1)垫片的尺寸公差
垫片的尺寸公差大小不仅对垫片的安装有影响, 对密封性能也有一定影响．本标准尺寸公差与JB/T4704-92规定中相同．
    (A2)本标准中缠绕垫的三种形式：
    对于平密封面，垫片应带外加强环或带内、外加强环；
    对于凹凸密封面，垫片应带内加强环；
    对榫槽密封面，选用基本型的垫片。
    (10)《压力容器用等长双头螺柱》
    (B1)为了满足不同使用工况及使用场合的要求，给使用者更大地灵活性，并遵照GBl50《钢制压力容器》中的规定，结合实际情况，共列入了七种材料．Q235-A按GB/T700的规定；35按GB/T699的规定，应在正火状态下使用；40MnB、40MnVB、40Cr、35CrMoA、25Cr2MoVA按GB/T3077的规定，并需经调质处理。
    (B2)  按照无螺纹部分直径d2的大小的不同，将螺柱分为A型、B型两种。A型螺柱主要是为了满足优先选用滚制螺柱的要求；B型螺柱选用于温度较高的场合，如各种型式热交换器的大法兰螺柱。
(B3)  螺柱材料用于使用温度低于-20℃的螺柱及螺母材料35CRMOA，应进行使用温度下的低温冲击实验。使用温度低于或等于0℃至大于-20℃的螺柱及螺母材料40MnB、40MnVB应进行使用温度下的冲击实验。冲击实验按GB/T229的规定，冲击功AKV≧27J。

    二．管法兰
    <<容规>>第54条规定：钢制管法兰、垫片、紧固件设计参照HG20592~HG20635的规定。
    国际管法兰标准主要有两个体系，即以德国DIN(包括原苏联)为代表的欧洲管法兰体系和以美国ANSI管法兰为代表的美洲管法兰体系。除此之外，还有日本JIS管法兰，但在石油化工装置中一般仅用于公用工程，而且在国际上影响较小。
    化工部标准HG20592-20635-97《钢制管法兰、垫片、紧固件》。
1）    其中HG20592-20614属于欧洲体系
HG管法兰(欧洲体系)的公称压力等级按DIN标准，公称压力范围：0.25 ，0.6，
1.0， 1.6， 2.5， 4.0， 6.3， 10.0，16.0， 25.0MPa 等10个压力等级。
公称直径范围：10~2000mm。  
法兰型式有板式平焊、带颈平焊、带颈对焊、整体、承插焊、螺纹、对焊环松
套、平焊环松套、法兰盖、衬里法兰等10种。密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面、环连接面、全平面等5种。
    (1)板式平焊法兰：由于取材方便，是化工部门过去广泛使用的管法兰型式。由于板式平焊法兰的刚性较差，在螺栓力作用下，法兰变形引起密封面的转角而导致接头泄漏。原HGJ45板式平焊法兰时，将其压力等级限制在PN≤1.0MPa，并规定不得用于有毒、易燃易爆和较高真空度要求的化工工艺配管系统。但在实际使用中碰到了一些问题，许多设计、制造、使用部门建议放宽板式平焊法兰的应用范围。在HG20592中参照ISO 7005—1，根据国内的使用情况对板式平焊法兰的压力等级范围进行了调整，从PN≤1.0MPa 提高至PN ≤2.5MPa ，且建议不使用在易燃易爆和高度、极度危害的场合。其密封面型式仅有突面和全平面两种。
（2）带颈平焊法兰和承插焊法兰
    参照ISO7005-1的规定，结合几年来的实际使用经验．对带颈平
焊法兰的公称压力范围进行了调整．由PN≤10.0 MPa 调整为PN≤4.0 M Pa。承插焊法兰的公称压力仍为PN≤10.0 MPa。
    承插焊法兰虽然仅采用单面填角焊．但由于仅用于DN50以下的小口径管
道上，经核算其焊缝的承载能力还是足够的。
由于带颈平焊法兰或承插焊法兰的结构，尤其是焊接结构的特征，国外对其使
用亦有限制，现摘录供选用时参考；
A在剧烈循环条件下操作的法兰应使用带颈对焊法兰(ANSIB31.3 308.2.4)。
B带颈平焊法兰或承插焊法兰不应使用于有频繁的大幅度温度循环的配管系统(ANSI B31.3 308.2.1)。
C承插焊法兰不应使用于具有缝隙腐蚀或强腐蚀性介质(ANSI B31.3 308.2.1)。
上述“剧烈循环”指的是管道的位移应力即σE≥0.8倍的位移许用应力[σ］A，
或者当量循环数N≥7000的场合。上述定义可详见美国ANSI B31.3或HGJ 8—87《化工管道设计规范》。
由于金属环垫的压紧应力高,而承插焊法兰的承载能力又差于带颈对焊法兰，为
此承插焊法兰未设置环连接面。带颈平焊法兰的密封面型式有全平面、突面、凹凸面和榫槽面四种，承插焊法兰的密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面三种。
    （3）整体法兰
整体法兰广泛地应用于阀门、泵的设计。整体法兰的适用压力范围和公称直径
参照ISO7005-1和DIN法兰标准定为PN 0．6~25MPa和DN10~2000。整体法兰的密封面型式有全平面、突面、凹凸面、榫槽面和环连接面等五种。
  
    (4)带颈对焊法兰
带颈对焊法兰是承载能力最好的法兰型式。也是化工工程设计中广泛使用
的法兰型式。对焊法兰的压力范围从1.0MPa~25 MPa  ;法兰公称直径范围参照ISO7005-1进行调整．PNl.0、1.6MPa由DN600扩大至DN2000，PN 2.5MPa由DN600扩大至DN1000。
    带颈对焊法兰密封面型式有全平面、突面、凹凸面、榫槽面和环连接面等五种。
(5)螺纹法兰
螺纹法兰是工程建设中广泛使用的—种法兰结构型式，具有现场安装方便，不
需焊接的优点。螺纹法兰仅适用于英制管系列。螺纹法兰采用的螺纹型式有GB 7306规定的55°圆锥内螺纹Rc、55°圆柱内螺纹Rp及按GB／T 12716规定的60°圆锥管螺纹NPT等三种。螺纹法兰的公称压力范围和公称直径范围为PN0.6~4.0 MPa，DN10~150 mm。
    螺纹法兰密封面型式有全平面、突面等二种。
考虑到螺纹法兰的结构特性，因此不宜用于易燃、易爆和高度以及极度危害的
场合。
(6)对焊环松套法兰和平焊环松套法兰
对焊环松套法兰和平焊环松套法兰主要用于具有腐蚀性介质的管道系统。法兰
和对焊环、平焊环可以采用不同的材料，所以能节省不诱钢的用量、降低法兰成本，提高使用性能。
标准规定对焊环松套法兰的法兰型式均采用板式法兰，其公称压力适用范围为
PN0.6~4.0 MPa ，公称通径为DN10~600 mm。对焊环松套法兰的密封面型式仅有突面一种。
平焊环松套法兰的制作较为简单，尤其适合设备制造厂单件生产，避免单件、
小批采购困难的优点。平焊环松套法兰的密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面等多种密封面型式。
    (7)法兰盖
法兰盖主要用于管道端部作封头用。为了与法兰匹配，基本上做到一种法兰就
配一个法兰盖，由此确定法兰盖的压力等级和密封面型式、公称通径。但PN1.0、~1.6 MPa公称通径为DN10~1200 ，PN2.5为DN10~600 mm，比法兰的通径范围略小。
    法兰盖的密封面型式：全平面、突面、凹凸面、榫槽面和环连接面等五种。
(8)不锈钢衬里法兰盖
不锈钢衬里法兰盖系根据德国DIN，并参考日、美等国公司标准而制定的。
    衬里法兰盖的密封面型式：突面、凸面、榫面等三种。
(9)法兰的压力-温度表
法兰的压力一温度表，是指法兰在不同工作温度下所能承受的最大无冲击工作
压力，是法兰选用的重要参数，尤其是对高温下使用的法兰。
(10) 管法兰配套垫片标准
管法兰连接的主要失效形式是泄漏。泄漏与密封结构型式、被连接件的刚性、
密封件的性能、操作和安装等许多因素有关。垫片作为法兰连接的主要元件，对密封起着重要作用。
近年来国外工业发达国家出于石棉危害人体健康，相继对石棉制品加以禁止或
限制使用。随着引进装置的增多，出于与国际接轨的要求，我国对石棉制品使用的限制也越来越多。为此在本标准中，保留了石棉橡胶板和耐油石棉橡胶板以外，引入了橡胶垫片、合成纤维橡胶垫片和改性或填充聚四氟乙烯板垫片等无石棉垫片品种。
聚四氟乙烯(PTFE)是含氟塑料中的最重要的—种产品。聚四氟乙烯具有许多优
越的性能，如极好的化学稳定性、良好的热性能(-200—+260℃)、电绝缘性、表面不粘性、自润滑性和耐大气老化性等，目前常用的聚四氟乙烯垫片的牌号为G-3510。

2)、其中HG 20615~20635-97美洲体系
    HG20615~20635-97钢制管法兰美州体系部分是以美国ANSI B16.5、ANSI
B16．47(大直径法兰B系列)为法兰部分的编制依据．垫片部分以ANSI B16.20和ISO 7483-91为编制依据，紧固件以ISO7005-1及SH 3404为M制紧固件的编制依据。ISO7483-91即为ISO 7005-1中的PN2.0-42.0MPa法兰配套的垫片标准。
HG美州体系法兰采用了ANSI B16．5全部法兰型式，包括平焊（SO）、对焊
（WN）、螺纹(Th)、承插(SW)、松套(LF但不包括对焊环)、法兰盖（BL）、整体（IF，法兰管件）。但在比力等级及公称直径范围作了调整。
密封面型式:
a．    选用了突面、环连接面、全平面、大凹凸面及大榫槽面。
b删除了小凹凸面及小榫槽面(工程设计的管法兰从不采用)。
c对焊环(松套法兰)仅保留突面，删除了环连接面(内于国内尚不能制造该种环
连接面对焊环，且工程中使用极少，尚未发现采用场合)。
d．环连接面仅用于WN、BL、IF、SW等整体性较好的法兰型式，而未引入Th、
SO、LF等法兰型式。
    e.全平面仅用于2.0MPa蒸汽的SO、Th、WN、IF相BL法兰。
对于DN≤600 mm的法兰等效采用了ANSI B16.5，对DN≥650 mm的法兰等效
采用ANSI B16.47中的B系列（API1605）。
公称压力范围为2.0 MPa(Class 150)，5.0 MPa(Class 300)，11.0 MPa(Class 600) ，15.0 MPa(Class 900)， 26.0 MPa(Class 1500) 和42.0MPa (Class 2500)。公称直径
范围为15 -1500 mm 。



三．    人孔与手孔
压力容器检查孔包括人孔与手孔，开设检查孔的目的是为了检查容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷。对压力容器检查孔的要求见《容规》第45条，《容规》第46、47条列出不开设检查孔压力容器条件。（P26）

3．1人孔、手孔的选用(HG/T21514~21535-2005)
    人孔和手孔均巳标准化，可根据设计需要和操作要求直接选用。选用时应综合考虑公称压力、公称直径(人、手孔的公称压力与法兰的公称压力概念类似。公称直径则指其简节的公称直径)、工作温度以及人、手孔的结构和材料等诸方面的因素。

3．2人孔和手孔类型的确定
人、手孔的类型很多，选择使用上有较大的灵活性。通常可以根据操作需要、
使用压力、重量大小、安装位置以及开启频繁程度等方面确定人、手孔的类型。具体有以下考虑：
    1．工作压力较高时宜选用对焊法兰人、手孔，反之多用平焊法兰人、手孔；
    2．安装位置较高，检修不便的容器上宜选用回转盖或吊盖型式的人、手孔；
3．若选择吊盖人孔时，当人孔筒节轴线水平安装，应选垂直吊盖人孔；当人孔筒节轴线垂直安装，应选水平吊盖人孔；
4.人、手孔需经常打开时，可选用快开式的人、手孔结构。

四．视    镜

    视镜是用来窥视容器内部情况、指示物料液面以及照明的部件，常装设于容器简体、封头或人、手孔等位置。
4．1视镜的结构型式及应用特点
    视镜有两种基本的结构型式，一种是不带颈视镜，另一种是带颈视镜。这两种视镜都有相应的衬里结构型式。
    4.1.1不带颈视镜，它主要由凸缘、视镜、玻璃和压紧环等零件组成。它结构简单、不易结料、便于窥视。但凸缘与简体或封头焊接时易产生变形，如不采取措施则会影响视颈玻璃的安装和使用。
4.1.2带颈视镜主要由带颈法兰、视镜玻璃和压紧环组成。适于在视镜需要斜装
或容器直径较小的场合应用。
根据结构型式不同，还有一些特殊的视镜，如真空设备视镜、带罩视镜、安全
视镜、粉状物料视镜以及长型视镜等。
    《压力容器视镜》其标准号为HGJ 501~502-86，其中规定最高使用压力为2.5MPa，允许介质温度为0-200℃。视镜玻璃材质为钢化硼硅玻璃，其耐热急变温差为180℃，其它金属零件材料有碳素钢(代号I)和不锈钢(代号II）两种。视镜的选用:
    1应合理选择视镜的公称直径。大直径视镜不易很快全部污染，可用于污染情况。大直径容器需要观察的范围大，此时应选用较大直径的视镜。
    2．当需要观察容器内部时，应有部分视镜作照明用。照明视镜的装设位置应视视镜的位置不同、照明光线强弱、观察区域大小以及容器内部情况而定。
    3．视镜因介质结晶、水汽冷凝等原团严重影响观察时，应装设冲洗装置。
3．    利用某些位置的人、手孔装置视镜，可减少容器简体的开孔，对有衬层的容器有利。

五．液面计
    液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为四类，有玻璃板液面计、玻璃管液面计、浮子液面计和浮标液面计。在中低压容器中常用前两种。玻璃板液面计有透光式和反射式两种结构，其适用温度一般在0~250℃。但透光式适用工作压力较反射式高。玻璃管液面计适用工作压力小于1.6MPa，介质温度在0~250℃的范围。
    液面计与容器的连接型式有法兰连接、颈部连接及嵌入连接，分别用于不同型式的液面计。
压力容器液面计应符合有关标准的规定，并应符合<<容规>>第164条规定：
1应根据压力容器介质、最高工作压力和温度正确选用。
2在安装使用前，低、中压容器用液面计，应进行1.5倍液面计公称压力的液压试验；高压容器用液面计，应进行1.25倍液面计公称压力的液压试验。
3盛装0℃以下介质的压力容器，应选用防霜液面计。
4寒冷地区室外使用液面计，应选用夹套型或保温型结构液面计。
5用于易燃、毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体压力容器上，应有防止泄漏的保护装置。
6要求液面指示平稳的，不应采用浮子（标）式液面计。
7移动式压力容器不得使用玻璃板式液面计。
此外，注意：(二)液面计的选用
    1．玻璃板液面计和玻璃管液面计均适用于物料内没有结晶等堵塞固体的场合。板式液面计承压能力强，但是比较笨重、成本较高。
    2．玻璃板液面计一般选易观察的透光式，只有当物料很干净时才选反射式。
    3．当容器高度大于3m时，玻璃板液面计和玻璃管液面计的液面观察效果受到限制，应改用其它适用的液面计。

    六．超压泄放装置
超压泄放装置是一种保证压力容器安全运行，防止发生超压爆炸，兼有自动报警作用的保险装置。它包括安全阀、爆破片装置，以及二者组合装置。
安全阀是使用最广泛的自动泄压防护阀门，当介质压力由于某种原因升高到开启压力时，阀瓣自动开启，随之介质排放，以防止容器或系统超压。当容器或系统中压力恢复正常后，阀门自动关闭，保持密封状态，阻止介质排出。
爆破片装置是一次性使用的泄放装置，它靠进口静压使爆破片受压爆破或脱落，形成泄放口，超压介质迅速排放，保护容器不发生超压变形或爆炸。
《容规》第141条规定：本规程适用范围内的压力容器，应根据设计要求装设安全泄放装置（安全阀或爆破片装置）。压力源来自压力容器外部，且得可靠控制时，安全泄放装置可以不直接安装在压力容器上。

一、压力容器泄放量的计算
防止超压容器允许的超压限度，按〈〈容规〉〉第145（P67）条规定：，必须使
泄放装置排放能力大于等于容器的安全泄放量。
    容器的安全泄放量是指容器内的介质压力在达到规定的泄放压力或爆破压力值时，为保证其压力不在再继续升高而在单位时间内所必须泄放的介质量。
计算压力容器安全泄放量是按可能发生的最不利的情况考虑的，对于不同的压
力容器应按不同的方法确定其安全泄放量。

1压缩气体或水蒸汽压力容器的安全泄放量
压缩机附属的气体储罐和蒸汽锅炉以及废热锅炉汽包等压力容器的安全泄放量为单位时间内产生气体压力的设备所能注入的最大气量，即压缩机的排气量或锅炉的最大蒸发量。

2液化气体压力容器的安全泄放量
(1)    介质为易燃液化气体或位于有可能发生火灾的环境下工作时的非易燃液化
气体的压力容器。
这类容器的安全泄放量应根椐火灾时单位时间类输入的热量和液化气体的汽化
潜热来确定。容器有无绝热保温层，在火灾环境下所吸收的热量是不同的。
    (2)介质为非易燃液化气体，且置于无火灾危险环境下的压力容器这类压力容器的安全泄放量可根椐无保温层情况计算，并选取大于计算值的30%。压力容器的安全泄放量计算详见容规附件5。
二、安全阀主要参数
    (1)最大允许工作压力
  最大工作压力系指在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大压力。
(2)动作压力
动作压力系指安全阀的开启压力。
    (3)开启压力
开启压力系指安全阀阀瓣在运行条件下开始升起，介质连续排出时的瞬时压
力。化工系统中，开启压力一般定为最高工作压力的1.05~1.1倍。
    (4)泄放压力（排放压力）
泄放压力系指安全阀阀瓣达到规定开启高度时进口侧的压力。
    (5)关闭压力
关闭压力及回座压力，系指阀瓣重新与阀座接触，介质不再排出时的压力。通
常为开启压力的80%~90%。
综合上述压力值，工作压力<最高工作压力<关闭压力<开启压力<设计压力<排放压力<试验压力
三、安全阀的结构和分类
对于安全阀的结构有不同的分类方法。从安全阀的动作考虑，主要分为微启式和全启式，它们的结构区别在于阀座阀瓣连接处密封件的型式不同。从加裁机构考虑，主要分为杠杆重锤式和弹簧式两种。从介质作用是否直接施加于安全阀方面考虑，又可分为直接作用式和非直接作用式(如脉冲式安全阀)两类。  
1杠杆重锤式安全阀。最原始杠杆重锤式安全阀是阀杆中心直接装设铅块，
又称静重式安全阀。它通过增减重块的重量调整安全阀的开启压力，因此不能用于压力较高的场合。杠杆式安全阀特点是：加载衡定和可调，结构简单，但整体尺寸大；对高温敏感性小，易受到振动而发生泄漏。因此，它不能用于高压场合，也不能用在移动式容器和活塞式机械的附属容器上。目前，在许多场合均已被弹簧式安全阀所代替。
2弹簧式安全阀是利用弹簧压缩力平衡介质作用在阀瓣上的力，只要调节螺旋
弹簧的压缩量，就可以调节安全阀的开启压力。弹簧式安全阀接构紧凑，较灵敏可靠，故在压力容器上被广泛选用。弹簧式安全阀特点是：结构简单，调整灵活，体积小，载荷范围大，对振动不敏感，安装不受环境严格限制等优点。
    3脉冲式安全阀是一种非直接作用式安全阀，它由主阀和脉冲阀组成。脉冲阀仅提供主阀的驱动源，主阀则通过脉冲阀所提供的驱动源控制起自身的启比闭动作。目前，这种安全阀在电站锅炉上应用较广，在压力容器上，仍是由直接作用弹簧式安全阀为主要安全泄压装置。
四    、安全阀选用
    (1)根据安全阀计算确定的公称直径，必须使安全阀排放能力大于或等于压力
容器的安全泄放量。
(2)    根据容器设计压力和设计温度，来确定安全阀压力等级。
选用安全阀应考虑容器的压力、温度、介质的性质并核算安全阀排气泄放能力。
一股的选用原则如下：
(1)    按照安全阀排放气体的方式选用；对于工作介质为有毒、易燃气体的容器，
应选用封闭式弹簧安全阀；对空气或其它不会污染环境、非易燃气体的容器，可采用半封闭式或敞开式安全阀。槽车等移动式容器应选用内置全启式安全阀（容规P23），以防在车辆行驶时安全阀因被树枝等刮碰。
(2)    对于高压容器和安全泄放量大的中低压容器，一股均采用全启式安全阀。只
有在要求紧急排气量较小、安全阀背压较大和要求容器压力平稳的情况下，以选用微启式全安阀为宜。   
    (3)安全阀的设计、制造是按其规定的公称压力作为系列，因此，每只安全阀拥有适宜的工作压力范围，应按照容器的最高工作压力值选用合适的安全阀。虽然通过调节安全阀弹簧的松紧程度可以调整其开启压力，但是如果将公称压力过大的安全阀用在压力较低的场合，弹簧将被过分卸裁，使安个阀的动作可靠性降低。如将公称压力低的安全阀用在压力较高的场合，则使弹簧过分压缩。这也是不允许的。
(3)    根据介质的工作温度和化学性质选用相适应的材料制造的安全阀，尤其应注
意阀座阀瓣密封面材料对工作介质是否具有耐蚀性和化学稳定性。如液氨容器的安全阀就不能选用铜合金，而必须用合金钢制造。
    (5)安全阀总的排气泄压能力应足以排出容器所能产生或供给的最大气量，以防止容器在安全阀开启后的压力增值过大，要求容器的压力上升低于设计压力或最高工作压力的110%。如果容器可能暴露于火或外来热源中，安全阀泄放排气应保证容器的许用超压被限制在设计压力或最高工作压力的120%范围内。
(6)在选用安全阀时还应考虑到介质的工作压力、工作温度改变引起气体比容的
变化。当介质的压力和温度参数不同时，即使安全阀泄放气体通道处流速相同，灾际的排放量也不一样。因此，计算时应换算成实际工作压力和温度下的排放量。所以容器工作参数改变后(如降压使用、使用工作温度提高等)应重新核算安全阀的排气量。此外，   
●对一开启压力大于3MPa的蒸汽用安全阀或介质温度大于325℃的气体用安全阀，则采用带散热器安全阀。
●当安全阀有可能承受附加背压时，应选用波纹管安全阀。
●对空气、60℃以上热水或蒸汽等非危害介质，采用有可靠提升机构安全阀。
●根据介质性质选用合适的安全阀材料，例如含氨介质不能采用铜或含铜制安全阀，乙炔不能用70%以上铜合金或紫铜制安全阀。
●对于泄放量大工况，应采用全启式安全阀；对于工作压力稳定，泄放量小工况，应选用微启式安全阀；对于高压泄放量工况，应采用非直接启动式，如脉冲式安全阀。
●容器压力低且不移动工况，应采用静重式或杠杆重锤式安全阀。
●对于移动式压力容器工况，应采用弹簧式安全阀。并应根据使用的压力选用安全阀弹簧等级，以免使用时误差太大。
四、容器设计压力（GB150-98 B6.2 P137）
压力容器装有安全阀时，容器设计压力按以下步骤确定：
1)根据容器的工作压力PW，确定安全阀的开启压力PZ，取PZ≤（1.05~1.1）PW；当PZ<0.18MPa时，可适当提高PZ相对于PW的比值；
2）取容器的设计压力P等于或稍大于开启压力PZ，即P≥PZ。

  
五、安全阀安装
    安全阀装设的要点是应能保证其正常工作，在容器超压的时刻及时进行排气泄压。
(1)    压力容器的安全阀最好装设在容器本体上，并用短管直接与容器连接，液化
气体储槽的安全阀应装在气相空间。如果安全阀不能装在容器本体上而须装设于管道上时，应尽可能考虑到安全阀与容器连接间的管道阻力。安全阀的装设位置还应便于日常检查、维护。—般来说安全阀多安装于存器顶部。
    (2)安全阀应铅直安装且与容器间不应装设阀门。但对于易燃、有毒介质或粘性介质的容器，为便于更换和清洗安全阀，可以在容器和安全阀之间装设截止阀，但截止阀结构型式和尺寸应不妨碍安全阀的正常排气泄压，截止阀应在平时处于全开状态。
    (3)封闭式安全阀应有排放导管将气体引到安全地点。排放管的内径不得小于安全阀的公称直径。对于介质为易燃或有毒的容器，应将排放管连接到隔离罐、吸收罐或“火炬”等处。当有毒介质的蒸气比重大于空气时，应将气体排入隔离罐专门的封闭系统，并应从封闭系统再回收到生产系统重复使用或者吸附解毒。只有非易燃介质或无毒介质容器上的安企阀，才能将气体直接排人大气。
(4)    当几只安全阀的进口连接在同一根总管时，该总管的通截面积应不小于所有
安装在其上安全阀通道截面积总和的1.25倍。
(5)    安全阀后的排放管水平段应该有坡度，使在这些管段不会有液体积存，井应
有排除冷凝液的设施。  

六、爆破片
《容规》第142条规定：安全阀不能可靠工作时，应装设爆破片装置，或采用爆破片装置与安全阀装置组合的结构。
爆破片又称爆破膜、防爆膜，是一次性使用的断裂型安全泄压装置。与安全阀
相比较，爆破片还有两个特点：一是装设在容器上可以做到完全密封；2是开放泄
压时动作滞后惯性小。
由于爆破片的上述特点，如果在压力容器上装设了安全阀仍不能达到有效的泄
压保护作用时，就必须设爆破片。如移动式压力容器（容规P23），但是由于它是一次性使用的安全泄压装置，因此没有安全阀使用的广泛和方便，只有在不宜装设安全阀的容器上，才由爆破片代替，或爆破片和安全阀共同使用。  
带爆破片容器设计压力（GB150-98 B7 P139）是操作压力的1.1~1.7倍。


●    使用场合
德国AD规范的规定，它基本上概括在压力容器上使用爆破片的各种情况：   
(—)当必须考虑介质压力有可能快速升高，以致安全阀不能适应时应使用爆破片。
如在有机合成等化学反应容器内，由于反应物料的配合比例不当；原料质量不纯而带入过量的“杂质”成分；冷却系统出现故障无法控制反应温度而导致反应速度剧增且合成及聚合反应本身又是放热反应，因而使反应容器内介质压力可能在极短时间内成倍地升高。
反应釜较多的冲料事故一般都是由此引起。显然，在这类容器上如果装设安全阀，因其动作滞后不可能有效地起到安全泄压作用，而必须用爆破片代替。此外，在含有爆炸性气体的系统内，如生产烯烃类聚合物的容器和系统，都必须采用爆破片作为泄压装置。
(二)当操作条件会导致介质沉淀或粘结时，会导致安全阀失灵时应使用爆破片。
这是因为这些介质的沉淀或者结晶物等粘结在安全阀阀座、阀瓣上，堵塞气体的排出通道，使安全阀不能在调定开启压力下动作，而这些因素却不会使爆破片的爆破压力受到大的影响。  
(三)对于安全泄压装置有较高的密封可靠性要求，不允许有物料泄漏时应使用爆破片。
这是因为安全阀的密封面上总会因微观的不平整而形成的曲折孔隙通道。这些通道可视为毛细管或平面间的曲折缝隙，因此，安全阀即使在关闭时也会存在微量的泄漏。当容器内盛有剧毒或贵重介质以及其他原因不允许微量泄漏时，只有使用爆破片才能实现完全密封。因爆破片夹持垫圈上受到的螺栓压紧力比安全阀密封面上承受的密封压力大的多。
(四)当需要较大的泄放面积和排放量，安全阀不能适用的其他情况时应使用爆破片。
这是因为安全阀受公称通径或泄放通道限制，有时不能满足大的泄放面积和排放量的要求。

●爆破片的结构
一次性使用的断裂型安全泄压装置主要由爆破片本身及相应的夹持器(或支承
圈)组成。   
    按照爆破片断裂的特征，可以将爆破片分为拉伸或压缩破坏型、剪切破坏型和弯曲破坏型以及其他特殊的破坏型式等几种。它们的主要区别在于膜片预制形状和膜片材料性质(延性或脆性)不同。其中，以拉伸破坏型应用最广。

qcj

总结得太好了，很好学习。谢谢版主。

tiny7

hen  bu  很不错的  东西

下了   谢谢

zjl54gc

谢谢提供，很好的资料。