压力容器基础知识.pptx
2021/8/9,1,第一节、压力容器简介,一、压力容器的含义 为何要用容器？ 气体、液体、液化气体等介质储存、盛装都需要各种型式的储罐。 压力容器从广义上讲应该包括所有承受压力的密闭容器。但我们所指的压力容器只是其中的一部分，即为固定式压力容器安全技术监察规程所辖范围内的压力容器。因为这部分压力容器事故率高，特别是事故破坏性大，损失严重。所以，各级锅炉压力容器安全监察机构应加强对压力容器设计，制造、销售、安装、使用、检验、修理、改造七个环节的监督检查，以确保压力容器安全运行。 按压力容器的安装使用位置可分为固定式容器、移动式容器；,2021/8/9,2,第一节、压力容器简介,一、压力容器的含义 压力容器的使用特征主要表现在生产工艺要求高、使用条件比较恶劣、承载多种载荷、操作要求高； 压力容器内介质危险特性主要表现在介质的燃烧性、爆炸性、毒性、腐蚀性； 焊接压力容器是应用最广泛的一种，因为应力分布较均匀、制造安装方便。 压力容器容积的大小，应满足生产工艺的需要。 压力容器在运行中，由于受到载荷作用，会产生变形。 压力容器按承压方法不同可分为内压、外压； 压力容器直径越小，承压也越高。,2021/8/9,3,第一节、压力容器简介,二、固定式压力容器安全技术监察规程管辖范围内的压力容器： 本规程适用于同时具备下列条件的压力容器： (1)最高工作压力大于或者等于0.1MPa；（注1-2） (2)工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPaL；(注1-3) (3)盛装介质为气体、液化气体以及最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。 详见固定式压力容器安全技术监察规程 注1-2：工作压力，是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力（表压力）。 注1-3：容积，是指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并且圆整。一般应当扣除永久连接在压力容器内部的内件的体积。 注1-4：容器内介质为最高工作温度低于其标准沸点的液体时，如果气相空间的容积与工作压力的乘积大于或者等于2.5MPaL时，也属于本规程的适用范围。,2021/8/9,4,第一节、压力容器简介,固定式压力容器安全技术监察规程不适用下列压力容器： （1）移动式压力容器、气瓶、氧舱； （2）锅炉安全技术监察规程适用范围内的余热锅炉； （3）正常运行最高工作压力小于0.1MPa 的容器（包括在进料或出料过程中需要瞬时承受压力大于或者等于0.1MPa 的容器）； （4）旋转或者往复运动的机械设备中自成整体或者作为部件的受压器室（如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等）； （5）可拆卸垫片式板式热交换器（包括半焊式板式热交换器）、空冷式热交换器、冷却排管。 压力容器在进料或出料过程中，如舜时承压大于或等于0.1MPa时，不属于固定容规管辖范围。 移动式空气压缩机储气罐，属于安全监督管理范围。 详见固定式压力容器安全技术监察规程,2021/8/9,5,第一节、压力容器简介,三、固容规压力容器范围的界定： 固容规适用的压力容器，其范围包括压力容器本体和安全附件。,2021/8/9,6,第一节、压力容器简介,固容规压力容器本体界定在下述范围内： （1）压力容器与外部管道或者装置焊接连接的第一道环向焊接接头的坡口面、螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面； （2）压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件； （3）非受压元件与压力容器的连接焊缝。,2021/8/9,7,第一节、压力容器简介,压力容器本体中的主要受压元件包括： 壳体、封头（端盖）、膨胀节、设备法兰； 球罐的球壳板； 换热器的管板和换热管； M36 以上（含M36）的设备主螺柱以及公称直径大于或者等于250mm 的接管和管法兰。,2021/8/9,8,第一节、压力容器简介,压力容器的安全附件： 直接连接在压力容器上的安全阀、爆破片装置、紧急切断装置、安全联锁装置、压力表、液位计、测温仪表等。,2021/8/9,9,第一节、压力容器简介（例题）,例：压力容器只应当承受内压。 （X） 例：压力容器直径越小，承压也越高。 （V） 例：压力容器直径越大，承压也越高。 （X）,2021/8/9,10,第二节、 压力容器的工艺参数,压力容器的基本参数有： 压力、温度和容积。 压力容器公称直径系指标准化、系列化后的尺寸。,2021/8/9,11,第二节、 压力容器的工艺参数（压力）,压力： 垂直均匀作用在物体表面上的力，称为压力。用符号F表示。 常用单位Kgf。 压强： 垂直均匀作用在物体单位面积上的压力，称为压强。 用符号P表示。 常用单位MPa。 *压强一词一般在学术上应用，工程上我们习惯的把压强称为压力。工程上过去习惯用的压力单位是千克/厘米2（Kgf/cm2）。,2021/8/9,12,第二节、 压力容器的工艺参数（压力）,压力容器的压力常用兆帕（MPa）来表示； 1MPa=106Pa； 常用压力间的换算关系： 1kgf/cm2=0.098MPa0.1 MPa ； 1 MPa10.2 kgf/cm210 kgf/cm2,2021/8/9,13,第二节、 压力容器的工艺参数（压力）,压力的表示有两种方法： 一种是表压力，另一种是绝对压力； 表压力： 以当时当地的大气压力作为测量起点，也就是用弹簧管式压力表测出的压力数值，故称为表压力或称为相对压力(P表)。 绝对压力： 以压力等于零作为测量起点，称为绝对压力(P绝)。 人们通常所说的容器的压力是指表压力。压力容器上安装的压力表其显示值为表压力；,2021/8/9,14,第二节、 压力容器的工艺参数（压力）,绝对压力和相对压力的换算关系： P绝=P表+P大气 因为我们地区大气压力近似等于0.1MPa。 故 P绝P表+P大气 P绝P表0.098（0.1）MPa； P表P绝0.098（0.1）MPa 负压: 表压小于0时的压力。 正压： 压力容器上的表压力大于“0”时，表示这台压力容器的介质处于正压状态； 静压： 水在静止时产生的压力。,2021/8/9,15,第二节、 压力容器的工艺参数（压力）,大气压力： 空气作用于地球和地球物体单位表面上的压力叫大气压力。 标准大气压： 在物理学中，把纬度为45度海平面（即海拔高度为零）上的常年平均大气压力规定为1标准大气压（atm）。此标准大气压为一定值。 1标准大气压=760毫米汞柱=1.033工程大气压 =1.0133 X 105 Pa =0.10133MPa,2021/8/9,16,第二节、 压力容器的工艺参数（压力）,容器内的压力一般是通过提高气体温度、增大气体密度、加速气体分子运动速度，使气体压力增高。 当液态介质变为或部分变为气态时，容器内就会产生压力。气体压力不仅仅是作用于容器的顶部，而是作用于整个器壁上。,2021/8/9,17,第二节、 压力容器的工艺参数（压力）,压力容器内的压力来源分为： 压力来自压力容器的外部和压力容器的内部； 1、压力源在器外产生 这类压力容器可能达到的最高压力一般限于压力源出口的压力、减压后的压力。 2、压力源在器内产生 液化石油气储罐内的压力随环境温度变化而变化。,（ 1）泵、空压机、冷冻机,（2）蒸汽锅炉,（1）物理变化,（2）化学反应,2021/8/9,18,第二节、 压力容器的工艺参数（压力）,容器内的气体压力来源于容器外部的，一般由液化气体泵、各类气体压缩机、各类锅炉等产生； 压力容器的压力来源于外部时，这类容器内可能达到的压力一般取决于压力源出口的压力、减压后的压力； 容器内的气体压力来源于容器内部的，一般由于容器内介质的聚集状态发生改变、容器内介质随温度升高、介质在容器内发生体积增大的化学反应等产生。,2021/8/9,19,第二节、 压力容器的工艺参数（压力）,工作压力 是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高表压力。 设计压力 是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷，其值不低于工作压力； 压力容器的工作压力应不得大于该容器的设计压力或最高允许工作压力。压力容器的设计压力应大于或等于工作压力。,2021/8/9,20,第二节、 压力容器的工艺参数（压力）（例题）,例：垂直均匀作用在物体表面上的力叫压强。 （） 例：压力表上所指示的压力值就是指容器内的真实压力。 （） 例：某压力容器上的表压力为1.6MPa，此时该容器内的压力为1.7MPa。 （） 例：空气储罐内的压力来源于储罐内部。 （） 例：压力容器内的压力来源分为：来自压力容器内部、外部或其他。 （）,2021/8/9,21,第二节、 压力容器的工艺参数（压力）（例题）,例：压力容器的设计压力应不大于容器在使用过程中出现的工作压力。 （X） 例：压力容器的工作压力应不得大于该容器的设计压力或最高允许工作压力。 （V） 例：压力容器的工作压力是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的设计压力。 （X） 例：工作压力指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的绝对压力。 （X） 例：压力容器的设计压力，其值应小于工作压力。 （X） 例：工作压力是指压力容器在正常工艺条件操作下，其顶部出现的表压力。 （X）,2021/8/9,22,第二节、 压力容器的工艺参数（温度）,温度是表示物体冷热程度的物理量。 温度的测量仪器，常见的有水银温度计、电阻温度计、热电偶温度计等； 温度的表示方法有三种； 1、摄氏温标； 2、华氏温标； 3、绝对温标。,2021/8/9,23,第二节、 压力容器的工艺参数（温度）,摄氏温标 是将在标准大气压下水的结冰温度（冰点）定为0度，把水的沸腾（沸点）温度定为100度，在两者之间等分成100格，每一格即为1度，故月称百分温度，用符号“0C”来表示。 华氏温标 是将在标准大气压下水的冰点定为32度，沸点定为212度，两者等分成180格，每格作为1度，用符号“F”表示。 绝对温标（凯氏温标） 是以水的三相点（即冰、水和水蒸汽三相平衡共存时的温度定为273.16K，其分度法与摄氏温标相同，即在摄氏温标相差一度时凯氏温标也相差一度，用符号“K”（开尔文）表示，凯氏温度又称热力学温度或绝对温度。,2021/8/9,24,第二节、 压力容器的工艺参数（温度）,三种温标之间的互换关系式： 摄氏温标= 5/9（华氏温标-32） = 凯氏温标 273.16 华氏温标 = 5/9 摄氏温标 + 32 = 5/9 （凯氏温标出- 273.16）+32 凯氏温标 = 摄氏温标 +273.16 = 5/9 （华氏温标 - 32）+273.16,2021/8/9,25,第二节、 压力容器的工艺参数（温度）,标志在压力容器产品铭牌上的设计温度应是壳体设计温度的最高（低）值。,2021/8/9,26,第二节、 压力容器的工艺参数（温度）（例题）,例：压力容器产品铭牌上标注的设计温度系指容器内的介质温度的控制值。 （X）,2021/8/9,27,第三节、 压力容器的基本要求,为了保证安全运行，压力容器应满足强度、刚度、稳定性、耐久性和密封性要求。 压力容器必须有足够的强度，如强度不够，受压元件在内部压力作用下，会发生塑性变形或发生爆炸事故。 压力容器受压元件用材应满足力学性能、工艺性能（物理性能、化学性能）的要求。 根据结构、介质等情况，压力容器上应开设必要的人孔、检查孔。,2021/8/9,28,第四节、压力容器的分类,按压力容器的安装使用位置可分成固定式和移动式两大类。 压力容器按承压方法不同可分为内压、外压； 按压力容器在生产过程中的作用原理可分为 A、反应压力容器； B、换热压力容器； C、分离压力容器； D、储存压力容器。,2021/8/9,29,第四节、压力容器的分类,(1)反应压力容器（代号R）： 主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，例如各种反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉、煤气发生炉等。 (2)换热压力容器（代号E）： 主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，例如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等。,2021/8/9,30,第四节、压力容器的分类,(3)分离压力容器（代号S）： 主要是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，例如各种分离器、过滤器、集油器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等。 (4)储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）： 主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，例如各种型式的储罐、缓冲罐、消毒锅、印染机、烘缸、蒸锅等。,2021/8/9,31,第四节、压力容器的分类,按压力容器的设计压力（P）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级： (1)低压(代号L) 0.1MPaP1.6MPa； (2)中压(代号M) 1.6MPaP10.0MPa； (3)高压(代号H) 10.0MPaP100.0MPa； (4)超高压(代号U)P100.0MPa。,2021/8/9,32,第四节、压力容器的分类,按压力容器设计温度可分为 低温容器、 常温容器、 高温容器。 设计温度小于或等于-20的压力容器称为低温压力容器。,2021/8/9,33,第四节、压力容器的分类,固定式压力容器根据危险程度划分为三类。、类。 第III类压力容器为危险程度最高的压力容器。 具体详见固容规 按制造材料不同，压力容器可分为： A、钢制容器； B、铸铁容器； C、有色容器； D、非金属容器；,2021/8/9,34,第四节、压力容器的分类,金属压力容器划分：,2021/8/9,35,第四节、压力容器的分类,按容器承受压力时所处应力状态，压力容器可分为薄壁容器、厚壁容器； 容器壁厚小于等于容器内径的1/10者为薄壁容器，容器壁厚大于容器内径的1/10者为厚壁容器 或按下列公式计算：K = D0 / D1 当K1.2时为薄壁容器；当K1.2时为厚壁容器。 式中D0、D1分别为容器的外径和内径（mm）。,2021/8/9,36,第四节、压力容器的分类（例题）,例：反应压力容器主要是用于完成介质化学反应的压力容器。 （） 例：压力容器按工作压力可分为低压、中压、高压及超高压四个等级。 （） 例：分离压力容器主要是用于完成气体净化分离的压力容器。 （） 例：各种型式的储气罐属于储存压力容器。 （V） 例：固定式压力容器根据介质特性、工作压力、工作温度和容积分为三类。 （X）,2021/8/9,37,第四节、压力容器的分类（例题）,例：固定式压力容器类别中,第类危险程度为最高，第类为最低。 （X） 例：按生产工艺过程中的作用原理分类，分汽缸应属于储存压力容器。 （X） 例：按生产工艺过程中的作用原理分类，分汽缸应属于分离压力容器。 （V） 例：低压容器的设计压力小于等于1.6MPa。 （X） 例：低压容器的设计压力小于1.6MPa。 （V）,2021/8/9,38,第四节、压力容器的分类（例题）,例：反应器、反应釜属反应容器。 （V） 例：热交换器、冷凝器、冷却器属换热容器。 （ V ） 例：集油器、过滤器、分离器属分离容器。 （ V ） 例：液化石油气储罐属储存压力容器。 （ V ）,2021/8/9,39,第四节、压力容器的分类（例题）,例：工作压力为1.2MPa的压力容器是中压容器。 （X） 例：设计压力为1.6MPa的压力容器是中压容器。 （ V ） 例：冷却器属分离容器。 （X） 例：冷凝器属换热容器。 （V） 例：按压力容器设计压力和容积，压力容器分为三类。 （X） 例：根据危险程度，压力容器分为五类。 （X）,2021/8/9,40,第四节、压力容器的分类（例题）,例：按压力容器内介质温度高低，压力容器可分为低温、常温、高温容器。 （X） 例：压力容器工作压力为1.6MPa时，该容器属中压容器。 （X） 例：压力容器设计压力为1.6MPa时，该容器属低压容器。 （X） 例：压力容器设计压力为1.0MPa时，该容器属中压容器。 （X） 例：夹层锅是（换热容器）。 （V）,2021/8/9,41,第五节、 压力容器常用钢材,压力容器的材料应满足力学性能、化学性能、工艺性能、物理性能要求。 耐磨性不属于金属材料力学性能。 压力容器材料的强度指标主要包括抗拉强度和屈服强度； （抗拉强度）指金属材料在拉伸条件下，所能承受的最大载荷值。压力容器材料的化学性能主要是指材料的耐腐蚀性、抗氧化性、耐酸（碱）性等。,2021/8/9,42,第五节、 压力容器常用钢材,金属材料、非金属材料都可以用于压力容器的制造。用于制造压力容器的材料多为碳素钢、低合金钢、不锈钢。 压力容器用碳素钢由于生产方便，成本低、性能良好，故广泛被应用。压力容器主要受压元件应采用镇静钢。 压力容器的筒体通常用金属钢板卷制焊接而成。碳钢压力容器是使用最广泛的一种的压力容器。,2021/8/9,43,第五节、 压力容器常用钢材,低温钢 用于制造低温压力容器的结构专用钢称为低温钢。 低温压力容器是指设计温度小于或等于20的压力容器。 不锈钢 在空气中能够抵抗腐蚀的钢称为不锈钢。在某些化学侵蚀介质中能够抵抗腐蚀的钢称不锈耐酸钢。 压力容器中最常用的不锈钢是（奥氏体型不锈钢）。奥氏体型耐酸不锈钢常用于腐蚀性较强的介质中。 奥氏体不锈耐酸钢是使用最广泛一种耐酸不锈钢，并用于腐蚀性较强的介质中。,2021/8/9,44,第五节、 压力容器常用钢材（例题）,例：压力容器受压元件用材只要满足力学性能和化学性能。 （X） 例：铸铁材料不能用作盛装毒性程度为极度、高度介质的压力容器的受压元件，但可以用作中度危害介质的压力容器的受压元件。 （X） 例：压力容器材料的强度越高，塑性也越高。 （X） 例：制造低温压力容器一般应使用耐低温材料。 （X） 例：用于制造压力容器的材料都应为金属材料，不存在用非金属材料制造的压力容器。 （X）,2021/8/9,45,第六节、 压力容器的应力及其对安全的影响,因为应力的存在，在受到外界作用后，会诱使应力释放而在应力残留位置开裂。 常见应力腐蚀、疲劳破坏等。 压力容器中应力分布最均匀的是球形容器；,
