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压力容器作业人员培压力容器作业人员培训讲义训讲义一、压力容器简介n1.压力：n 压力压力(F)：工程上把垂直作用在物体表面的力叫做压力。：工程上把垂直作用在物体表面的力叫做压力。单位为；牛顿，用符号 N 表示。n 压强压强(P):物理上把单位面积（物理上把单位面积（1m2）上承受垂直方向力叫）上承受垂直方向力叫做压做压 强。强。单位为；帕斯卡，用符号 Pa 表示。亦即1Pa=1 N/m2。n习惯上把压强称为压力，亦即单位为：帕斯卡，用符号习惯上把压强称为压力，亦即单位为：帕斯卡，用符号 Pa 表表示。示。n 1kgf/cm2=9.8104 Pa，由于 1 Pa 的压力（强）太小了，习惯上用兆帕（106 Pa）来表示，亦即用符号 MPa。则有：1kgf/cm2=0.098 MPa11/2/20222n 力 N 单位面积 m2n n 压力：垂直作用在物体表面 上的 n 力。n 压强：工程上把垂直作用在单位n 面积上的压力叫压强。n n 通常习惯上把压强叫压力。11/2/20223n1）大气压：包围在地球外面的大气层对地球表面及其上的物体产生的压力叫大气压。n 大气层越厚压力越大，反之越小。高山上的大气压比海平面的大气压小。n例如：兰州的大气压强85.3103Pa，天津的大气压为 101.33103Pa。n 一个标准大气压等于海平面上的大气压 1.033kgf/cm2，或 760mmHg；1atm=101.325kPa；n 一个工程大气压等于 1kgf/cm2，或 0.968 标准大气压、735.6mmHg、10m水柱；11/2/20224n例如：n1 工程大气压=1kgf/cm2=0.0968MPan =10000mmH2O=10mH2O，n 1kgf/m2=9.8Pa=1mmH2On由此可见，1Pa的压力仅为约 1/10 mmH2O。11/2/202252）绝对压、表压、负压（真空度）之间）绝对压、表压、负压（真空度）之间的关系的关系绝对压以绝对零压为起点测定的压力 （常值）；表压以标准大气压为起点测定的压力；负压低于标准大气压的压力。三者的关系为：三者的关系为：当绝对压高于标准大气压时：P 绝=P 表+P 大气 当绝对压低于标准大气压时：P负=P大气-P绝负压绝对压标准大气压线绝对零压线绝对压表压11/2/20226 通常所说的容器压力或介质压力都是指表压。因通常所说的容器压力或介质压力都是指表压。因为压力表读出的都是以当地大气压为基准的表压。为压力表读出的都是以当地大气压为基准的表压。n2.压力容器的定义：n容器用来盛装物料的空间构件。n压力容器承受压力的密闭容器。11/2/20227特种设备安全监察条例规定：n压力容器是指同时具备下列条件（容规）压力容器是指同时具备下列条件（容规）n1最高工作压力（Pw）大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；n2内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m,且容积（V)大于等于0.025m；n3盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。11/2/20228n3.压力容器的压力源：压力容器的压力源：n1）产生于容器外：n(1)压缩空气：由容积式压缩机（通过压缩小气体的体积，压缩空气：由容积式压缩机（通过压缩小气体的体积，n 增加气体的密度来提高气体的压力）与速度增加气体的密度来提高气体的压力）与速度n 式压缩机（通式压缩机（通 过在增加气体的流速使其的过在增加气体的流速使其的n 动能转变势能来提高气体的压力）产生的压动能转变势能来提高气体的压力）产生的压n 力气体。力气体。n 可能达到的最高压力：压缩机的出口压力。n(2)水蒸汽：由锅炉（利用燃料燃烧放出的热量将水加热蒸水蒸汽：由锅炉（利用燃料燃烧放出的热量将水加热蒸n 发而产生水蒸汽）产生的压力汽体。发而产生水蒸汽）产生的压力汽体。n 可能达到的最高压力：锅炉的出口压力。在相同的压力下，水蒸汽的体积是饱和水的 1000 多倍。锅炉内饱和水泄漏后体积膨胀很大。11/2/20229n2）产生于容器内：n主要由容器内介质：主要指反应容器聚集状态发生改变而增主要由容器内介质：主要指反应容器聚集状态发生改变而增大压力：液态或固态在容器内受热、蒸发或分解为气体体积大压力：液态或固态在容器内受热、蒸发或分解为气体体积剧烈膨胀而增加压力。剧烈膨胀而增加压力。n如：液态的二氧化硫，当温度低于-10.1（标准沸点）时，在密闭的容器内其蒸汽压力低于大气压力，而当温度升高到 60 时，其呈液态的二氧化硫便大量的蒸发压力升至11.25 绝对大气压力。n 固态的聚甲醛，受热后“解聚”变为气体，其体积约增大1065 倍，在密闭容器内也会产生很高的压力。11/2/202210n受热而显著增加压力：一般少见，仅在特殊情况下才能发生。受热而显著增加压力：一般少见，仅在特殊情况下才能发生。n如：储存易于发生聚合反应的气体（某些碳氢化合物），在适合的条件下单分子气体可局部发生聚合反应，产生大量的聚合热使容器内的气体受热温度大幅上升，致使压力剧烈增高。n发生体积增大的化学反应而增大压力：例子较多。发生体积增大的化学反应而增大压力：例子较多。n如：碳化钙加水经化学反应生成乙炔，体积大为增加，在密闭的容器会产生较大的压力。n电解水制取氢和氧的反应，1m3的水可分解成 1240m3的氢气和 620m3的氧气，在密闭的容器会产生很高的压力。11/2/202211n4.压力容器界限压力容器界限：n 仅指按特种设备实行特殊监管的压力容器，亦即有爆炸危n 险，易发生事故的特种设备。n1）划分的界限因素：按发生事故的可能性和事故的危害大小n 来考虑其与：n（1）介质的状态）介质的状态：常温下的液体因压缩性极小，而气体的压缩性很大，其爆破时膨胀功就比液体膨胀爆破时大得多如；n 10M3的容器存储气体，压力为 1MPa时，若发生爆破时的n 放能量约为 13.3 106 焦耳；n 10M3的容器存储水，压力为 1MPa时，若发生爆破时的释n 放能量约为 21.6 102 焦耳；n存储水爆破时的释放能量约为盛装气体的存储水爆破时的释放能量约为盛装气体的 1/6200 倍。倍。11/2/202212n 对于最高工作温度高于其标准沸点的液体和液化气体，在容器内承压而呈液态（实际上是汽、液两相共存的饱和状态），一旦爆破或泄漏，压力急剧上升，这些饱和的液体就会汽化，体积急剧膨胀，同时释放出的能量很大。n（2）压力：压力越大其储存的能量就越大。压力：压力越大其储存的能量就越大。n（3）容积：容积越大其储存的能量就越大）容积：容积越大其储存的能量就越大。11/2/202213n2）我国压力容器的界限范围：n条例中压力容器界限范围：na.盛装气体或者液体承载一定压力的密闭设备，其范围规定为：最高工作压力 P 0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积 2.5MPaL的气体,液化气体和最高工作温度高于和等于标准沸点温度的液体固定式容器和移动式容器；nb.盛装公称工作压力 P 0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积 1.0MPaL的气体，液化气体和标准沸点温度 60 液体的气瓶；nC.氧舱。11/2/202214n压力容容器安全技术监察规程中压力容器界限压力容容器安全技术监察规程中压力容器界限范围：范围：n 同时具备以下三个条件：同时具备以下三个条件：na.最高工作压力大于等于最高工作压力大于等于 0.1MPa（不含静液体压（不含静液体压力）；力）；nb.内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于或等于内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于或等于 0.15m，且容积大或等于，且容积大或等于 0.025m3；nc.盛装介质为气体，液化气体或最高温度高于等于盛装介质为气体，液化气体或最高温度高于等于标准沸点的标准沸点的 液体。液体。nGB150中压力容器界限范围：中压力容器界限范围：11/2/202215n5.压力容器的应用：n 压力容器被广泛应用在国民经济的各部门，各行各业都与压力容器密切相关，我们的生产、生活、医疗等方面都能看到，安全使用压力容器是我们每一个作业人员都应该尽的职责和义务。11/2/202216二、压力容器的工艺参数n1.压力压力：n1）工作压力：指容器顶部在正常的工艺）工作压力：指容器顶部在正常的工艺操作时的压力（不包括液体静压力）。操作时的压力（不包括液体静压力）。n2）最高工作压力：指容器顶部在工艺操）最高工作压力：指容器顶部在工艺操作过程中，可能出现的最大表压力（不包作过程中，可能出现的最大表压力（不包括液体静压力）。括液体静压力）。11/2/202217n3）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。n P设计P最大工作P工作n外压容器：P设计 P最大工作的内外压差n真空容器：n 有安全控制装置时，P设计取1.25倍的P最大工作的内外压差或0.1MPa两者的较小者；n 无安全控制装置时，P设计取0.1MPa。11/2/202218n2.温度：温度：n1）介质温度介质温度：指容器内工作介质的温度，可用温度计测得。n2）设计温度设计温度：指容器在正常的工艺操作时的表壁和元件金属可能达到的最高或最低温度。铭牌上标注的设计温度是指壳体的设计温度。n3）金属温度金属温度：指容器受压元件沿截面厚度的平均温度。n4）试验温度试验温度：是指压力容器压力试验时的壳体温度。11/2/202219n3.介质介质：n1）毒性介质：n（1）毒性的形式：气体、蒸汽、雾、烟或粉尘等形式。na.气体：指常温常压下呈气体的物质；nb.蒸汽：由液体蒸发或固体升华而形成的。前者如苯蒸汽、汞蒸汽；后者如熔磷时的磷蒸汽；nc.雾：是指混悬在空气中的液滴，多为蒸汽冷凝或液体喷散所形成；如漆雾、铬酸雾、硫酸雾。11/2/202220nd.烟尘：又叫烟雾或烟气，是指悬浮在空气中的烟状固体微粒，其直径往往小于0.1微米。金属熔化时，产生的蒸汽在空气中氧化冷凝是可形成烟，如铅块加热熔解时，在空气中形成的氧化铅烟，煤和石油的燃烧、塑料加热时的产生的烟等。ne.粉尘：是能较长时间悬浮于空气中的固体微粒，直径多为0.110微米。大都是固体物质经加工而形成。11/2/202221n（2）毒性的分类：n容规按对人体危害程度分为：na.极度危害（级）0.1mg/m3；nb.高度危害（级）0.11.0mg/m3；nc.中度危害（级）1.010mg/m3；nd.轻度危害（级）10mg/m3；11/2/202222（3）工业毒物侵入人体的途径：a.经呼吸道进入：是生产性毒物进入人体最主要的途径。由于肺是人体主要呼吸器官，肺泡面积大、肺泡壁簿，仅14微米厚，其表面又为含碳酸的液体所湿润，并有丰富的毛细血管。所以肺泡对毒物极其敏感，且吸收迅速。如：人体吸进氟化氢、一氧化碳等介质，在数分钟内就会中毒昏倒。另外，由呼吸道进入的毒物被肺泡吸收后不经肝脏解毒就直接进入血液循环而分布全身，所以有更大的危险性11/2/202223b.经皮肤进入:是职业中毒较为常见的途径，它是通过身体裸露部分表皮、毛囊或皮脂腺而渗入人体的，不经过肝即可直接进入血液循环分布全身。c.经消化道进入：在生产环境中，毒物单纯从消化道吸收而引起的中毒情况较少，大都是与在车间进食、吸烟有关。由消化道吸收的毒物，先经过静脉系统进入肝脏，在肝脏转化后，才经循环而至全身。11/2/202224n2）易燃易爆介质：n（1）燃烧及燃烧条件：na.燃烧：是一种放热伴随发光的化学反应。nb.燃烧条件：可燃物、助燃物、着火点。n 防止火灾应从燃烧的三个条件和火源能量出发，采取一防止火灾应从燃烧的三个条件和火源能量出发，采取一切阻断燃烧隐患的有效防火、灭火措施。切阻断燃烧隐患的有效防火、灭火措施。n（2）爆炸极限：na.爆炸极限：n 可燃气体、可燃液体的蒸汽或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时，遇到明火就会爆炸，这个浓度就称为爆炸极限。通常气体用体积百分比浓度、粉尘用毫克/升来表示；11/2/202225n爆炸下限：当其浓度在空气中刚刚达到足以使火焰蔓延的最低浓度。n爆炸上限：当其浓度在空气中达到足以使火焰蔓延的最高浓度。n爆炸范围：爆炸范围：在下限与上限之间的浓度称为爆炸极限范围。nb.易燃介质：是指其与空气混合的下限10%，或者爆炸上限与下限之差 20%的气体。n如乙炔气体爆炸极限的下限为确3.22%，其10%属易燃介质。nc.混合物的爆炸极限：n容器中的介质常用混合物溶液，对于这种物质的爆炸极限应以主要的成分来划分。11/2/202226n（3）部分易燃易爆介质的特性：介质名称 闪点 沸点 自燃点 气态比重 爆炸极限 汽油 -20100 38204 510590 34 1.47.6 液化石油气-60 -42 475510 1.82 1.511 石油气(干气)550 416 水煤气 648 0.6 4.540一氧化碳 -192 609 1.00 12.574 甲烷 -66.7 -162 645 0.6 5.015 甲醇 11 64.7 385 1.1 6.036 乙醇 13 78 363 1.6 3.31 11/2/202227n（4）防止易燃易爆介质的措施：）防止易燃易爆介质的措施：n a.火源的控制：火源的控制：（a）明火控制；）明火控制；（b）摩擦、电火花、撞击火花的控制；）摩擦、电火花、撞击火花的控制；（c）其它火源。）其它火源。b.防止易燃易爆介质的泄漏：严防容器、工防止易燃易爆介质的泄漏：严防容器、工 艺管艺管 线、阀门、仪表等连接部位的泄漏。线、阀门、仪表等连接部位的泄漏。11/2/202228三、压力容器的分类n1.按压力分类：n低压：0.1MPaP1.6MPa；中压：1.6MPa P10MPa；n高压：10MPa P 100MPa：超高压P 100MPa n2.按壳体承压方式分类：内压（按强度计算设计）、外压（按刚度稳定性计算）。n3.按设计温度分类：低温（t -20）、n 常温（-20 t 450 ）、高温（t 450）n4.按安全技术监察管理分类：n1）固定式容器；2）移动式容器11/2/202229n5.按在生产工艺中的作用于原理分类：n1）反应容器；2）换热容器；3）分离容器；4）储运容器n6.容规分类：n一类：非易燃和无毒介质的低压容器；易燃和毒性介质n 中度危害的低压分离和换热容器；n二类：中压容器，毒性为高度和极度危害介质的低压容n 器，易燃和毒性介质为中度危害的低压反应和储n 存容器，低管壳式余热锅炉，低压搪玻璃容器；11/2/202230n三类容器：n 高压容器，毒性为高度和极度危害介质的中压容器和低压容器(仅限于pv乘积0.2MPam3)，易燃和毒性介质为中度危害的中压反应容器(仅限于pv乘积0.5MPam3)高、中压管壳式余热锅炉，中压搪玻璃容器，移动式容器，V 50m3的球形容器，；V 5m3的低温储存容器，使用强度级别高的材料制造的容器；n7.其它分类方式：按壁厚、几何形状、制造方法、结构材料、安放形式等分类。11/2/202231低压容器中压容器高压容器0.1MPaP1.6MPa1.6MPaP10MPa10MPaP100MPaESCRESCRESCR介质毒性轻度类容器类容器 类容器中易度或燃 高度极度低压管壳式余热锅炉搪玻璃容器11/2/202232压力容器作业人员培训考核讲义结构及安全附件部分结构及安全附件部分11/2/202233压力容器结构n压力容器的基本构成压力容器的基本构成:n壳体、封头、连接件、密封元件、接管、开孔及其补强、支座。n圆筒体结构圆筒体结构:整体式、组合式。整体式、组合式。n封头及盖板：凸形封头、锥形封头、平形盖板。封头及盖板：凸形封头、锥形封头、平形盖板。n法兰及连接结构：法兰及连接结构：n法兰的连接与密封作用原理n法兰与筒体的连接形式n法兰密封面及垫片n法兰连接的紧固形式n密封结构：密封结构分类、几种常见的密封结构。密封结构：密封结构分类、几种常见的密封结构。n支座：立式容器支座、卧式容器支座、球形容器支座。支座：立式容器支座、卧式容器支座、球形容器支座。11/2/202234压力容器的基本构成压力容器的基本构成n由承压的壳体、封头由承压的壳体、封头、连接件、密封元件接管、连接件、密封元件接管、开孔及其补强、支座等主要部件组成；开孔及其补强、支座等主要部件组成；n同时作为一种工艺设备，内设有用于化学反应、传热、分离等工艺过程的内件。n常见的有:圆筒形压力容器、球形压力容器、方箱形压力容器。11/2/202235圆筒形压力容器的基本构成圆筒形压力容器的基本构成11/2/202236球形压力容器的基本构成球形压力容器的基本构成11/2/202237壳体 是压力容器最主要的组成部分；是压力容器最主要的组成部分；n是储存物料或完成化学反应所需要的压是储存物料或完成化学反应所需要的压力空间；力空间；n其形状有圆筒形、球形、锥形和组合型等数种，但最常见的是圆筒形和球形圆筒形和球形两种。11/2/202238圆筒形压力容器n圆筒形压力容器：n壳体是圆筒形的，其形状特点是轴对称，筒体是一个平滑的曲面，应力分布比较均匀，承载能力较高，且易于制造，便于内件的设置和装拆，因而获得广泛的应用。11/2/202239n圆筒形压力容器按其结构分：n整体式：筒体为一整体，最常用的是单层卷焊式即是用卷整体式：筒体为一整体，最常用的是单层卷焊式即是用卷扳机将钢板卷成圆筒，然后焊上纵焊缝制成筒节，再将扳机将钢板卷成圆筒，然后焊上纵焊缝制成筒节，再将若干个筒节组焊成筒体，它与封头或端盖组装成容器。若干个筒节组焊成筒体，它与封头或端盖组装成容器。是一种应用最广泛的容器结构。是一种应用最广泛的容器结构。n其优点：其优点：n结构成熟，使用经验丰富，理论较为完善；n制造工艺成熟，工艺流程较简单，材料利用高；n便于利用调质处理等热处理方法，改善和提高料的能；n开孔、接管及内件的装设容易处理；n零件少，生产及管理均方便；n使用温度无限制，可作为高温或低温容器。11/2/202240n组合式：组合式：n多层板式筒体结构：多层板式包扎、多层热套、多层绕板、螺旋包扎等。n绕制式筒体结构：由一个钢板卷焊而成的内筒和在其外面缠绕的多层钢带构成这种结构包括型槽绕带式、扁平绕带式两种。n多用于高压或超高压容器。11/2/202241封头及盖板封头及盖板n封头及盖板：凸形封头、锥形封头、平形盖封头及盖板：凸形封头、锥形封头、平形盖板。板。n凸形封头：半球形、碟形、椭圆形、无折边凸形封头：半球形、碟形、椭圆形、无折边球形头。球形头。11/2/202242n半球形封头：半球形封头：n应力状态好，但加工制造困难，仅用于高压或直径大的容器。11/2/202243n碟形封头：碟形封头：n 由半径为 R 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。过渡区的存在是球面与圆筒体的连接由突然转折变成平滑过渡，改善了连接处的受力状态。高度为 h的圆筒形直边的设置是为了避免边缘应力叠加在封头与筒体的连接环焊缝上。因加工制造困难，所以，使用时受到一定的限制。11/2/202244n椭圆形封头：椭圆形封头：由半椭圆球体由半椭圆球体和圆筒体两部和圆筒体两部分组成。分组成。高度为 h 的圆筒形直边的设置有如蝶形封头的圆筒体直边，在于避免边缘应力叠加在封头与筒体的连接环焊缝上。11/2/202245 其受力状态取决于封头的内直径（Dg）与两倍的封头深度(2h)之比值（Dg/2h 2.6 为宜。Dg/2h=L的椭圆形封头称为标准椭圆形封头，是最常见的压力容器封头否则为非标准椭圆形封头。11/2/202246其它类型封头如图所示：无折边球形封头无折边锥形封头有折边锥形封头11/2/202247n钢制封头冲压后的壁厚变化11/2/202248球形压力容器：球形压力容器：n壳体呈球形，其形状特点是中心对称壳体呈球形，其形状特点是中心对称。n其优点：其优点：是受力均匀，同壁厚时承载能力高，同是受力均匀，同壁厚时承载能力高，同容积时表面积小从受力状态和节约用材来说，是最容积时表面积小从受力状态和节约用材来说，是最理想的压力容器外形。理想的压力容器外形。n其缺点：其缺点：一是制造比较困难；二是用于反应、传热或传质时，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。n 一般只用于中、低压力的储装容器，如液化石油气储罐、液氨储罐等另外用于减少热损失的工况，如造纸用蒸汽直接加热的蒸煮纸浆的蒸球。11/2/20224911/2/202250连接件n连接件：连接件：n在反应、换热、分离等容器中，由生产工艺和安装检修的需要封头和筒体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。n连接件一般常用法兰螺栓连接。连接件一般常用法兰螺栓连接。n法兰连接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。n管法兰：用于管道连接与密封的叫管法兰；管法兰：用于管道连接与密封的叫管法兰；n容器法兰：用于容器端盖和筒体连接和密封的法兰叫容器容器法兰：用于容器端盖和筒体连接和密封的法兰叫容器 法兰。法兰。11/2/202251密封元件n密封元件：是可拆连接结构容器中起密封作用的元件它放在密封元件：是可拆连接结构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。是压力容器的一个相当重要的接件的压紧力而起密封作用。是压力容器的一个相当重要的组成部分。组成部分。n分类：n1.按所用材料分：n1）非金属密封元件（石棉橡胶板，橡胶 O 形环，塑料垫,尼龙垫等）；n2）金属密封垫（紫铜垫、不锈钢垫、铝垫）；n3）组合式密封件（铁皮包石棉垫、钢丝缠绕棉垫）。n2.按截面的形状分：平垫片、三角形与八角形垫片、透镜式垫片。11/2/202252接管、开孔及其补强结构n接管：接管：n 是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。n螺纹短管式接管：螺纹短管式接管：n 一段带有内螺纹或外螺纹的短管插入并焊在容器的器壁上，短管螺纹用来与外部管件连接常用于接装测量仪表的小直径短管。n法兰短管式接管：法兰短管式接管：n 一段焊有管法兰，一段插入并焊在容器的器壁上管法兰的短管要有一定的长度，一般情况下不小于 100mm，法兰短管式接管多用于直径稍大的接管。11/2/202253n平法兰接管：平法兰接管：n 是法兰短管式接管除掉了短管的一种特殊形式，但短管螺孔于一般管法兰的孔不一样，是一种带有内螺纹的不穿透孔，实际上是直接焊在容器开孔上的一个管法兰。n其优点：既可作接管口与外部管件连接，又可作补强圈其优点：既可作接管口与外部管件连接，又可作补强圈对器壁的开孔起补强作用。对器壁的开孔起补强作用。n其缺点：是装在法兰螺孔内的螺栓容易被碰撞而折断，其缺点：是装在法兰螺孔内的螺栓容易被碰撞而折断，而且，一旦折断后要取出来则相当困难。而且，一旦折断后要取出来则相当困难。11/2/202254n开孔（人孔、手孔）：开孔（人孔、手孔）：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而开设。n人孔、手孔开孔形式：人孔、手孔开孔形式：椭圆形和圆形，多用椭圆形。11/2/202255n人孔、手孔封闭形式：人孔、手孔封闭形式：n内闭式（孔盖放在孔壁里面，用两个螺栓把压紧在孔内闭式（孔盖放在孔壁里面，用两个螺栓把压紧在孔外放置并支承在孔边的横杆上（又称压马）：外放置并支承在孔边的横杆上（又称压马）：有自紧密封的效用，多用于工作介质为高温或有毒气体的容器。n外闭式（一个带法兰的短管和一个平板型盖或稍压弯外闭式（一个带法兰的短管和一个平板型盖或稍压弯的无折边的球形盖，用螺栓或双夹螺栓紧固，盖上还的无折边的球形盖，用螺栓或双夹螺栓紧固，盖上还焊有手柄）。焊有手柄）。n开孔次数较多的人孔常采用绞接的回转盖。开孔次数较多的人孔常采用绞接的回转盖。这种装置使用带有铰链的螺栓和带有缺口螺孔的法兰，孔盖用销钉与短管绞接，拧松螺母翻转螺栓后即可把整个孔盖绕销钉翻转，装卸都较为方便，更适宜于装在高处的人孔结构。11/2/202256开孔补强结构：开孔补强结构：开孔造成两个问题：开孔造成两个问题：一是减少了容器壁的受力面积；二是造成了结构不连续而引起应力集中（使开孔边缘出的应力大大增加，孔边的最大应力要比器壁上的平均应力达几倍，对容器的安全运行极为不利）。n开孔补强方法有：开孔补强方法有：n整体补强：整体补强：用增加容器整体壁厚的方式，来提高承载能力不合理。n局部补强：局部补强：用在孔边增加补强结构来提高承载能力，其原理是等面积补强等面积补强。既是补强结构在有效补强范围内所增加的有效面积大于等于开孔所减少的面积。11/2/202257n局部补强常用结构：局部补强常用结构：n补强圈补强结构：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，厚度也与容器的壁厚相同，其外径约为孔径的 2 倍。n厚壁短管补强结构：厚壁短管补强结构：是把与开孔连接的接管一段管壁加厚，使这段接管除了承受管内压力所需的厚度外，还有一很大部分剩余厚度用来加强孔边适用于应力集中比较敏感的低合金高强度钢制造的、开孔尺寸较小的容器。n整体锻造补强结构：整体锻造补强结构：球形容器制造中采用的结构，是先把开孔与部分球壳锻造成一个整体，在车制成形后与壳体进行焊接受力情况好，但制造困难成本高，多用于高压或某些重要的容器上。11/2/202258支座n支座对于容器起支撑和固定作用。支座对于容器起支撑和固定作用。n用于圆筒形容器的支座有用于圆筒形容器的支座有：立式和卧式两种支座。n立式支座：悬挂式、支承式、裙式。n卧式支座：鞍式、圈座式、支承式。n用于球形容器的支座有用于球形容器的支座有：赤道正切柱式支承和其它式。11/2/202259压力容器安全附件n压力容器安全附件压力容器安全附件：n主要包括有：安全阀、爆破片、紧急切断装置、压力表、安全阀、爆破片、紧急切断装置、压力表、液面计、测温仪表、快开门式压力容器的安全连锁装置。液面计、测温仪表、快开门式压力容器的安全连锁装置。n作用：通过对它的监视和操作来实现和控制压力容器的运作用：通过对它的监视和操作来实现和控制压力容器的运 行其可靠与否直接关系到容器的安全。行其可靠与否直接关系到容器的安全。n管理：实行强制管理，纳入特种设备的监察管理体制。管理：实行强制管理，纳入特种设备的监察管理体制。n要求：作业人员要正确的操作和监视这些装置。要求：作业人员要正确的操作和监视这些装置。11/2/202260安全阀n安全阀是一种超压防护装置。安全阀是一种超压防护装置。n安全阀功能安全阀功能:n 当容器内的压力超过一的规定值时，就自动开启迅速排放容器内的过压介质，并发出声响警示作业人员采取降压措施；n 当容器内的压力恢复到允许的规定值时，就自动关闭，使容器内的压力始终低于允许范围的上限，不致于因超压而酿成爆炸事故。11/2/202261n安全阀特点安全阀特点:n由进口静压开启的自动卸压阀门，当进口压力由进口静压开启的自动卸压阀门，当进口压力低于开启压力时，阀门就自动关闭而保持进口低于开启压力时，阀门就自动关闭而保持进口处封闭。处封闭。n安全阀分类：安全阀分类：n按加载方式和整体结构分有弹簧式和杠杆式。弹簧式和杠杆式。n按阀芯升起高度分有全启式（全启式（h 1/4 dt）和微启式（和微启式（1/4 dt h 1/40 dt）。）。11/2/202262弹簧式安全阀n结构：结构：n主要由阀座、阀芯、阀盖、阀杆、主要由阀座、阀芯、阀盖、阀杆、弹簧、弹簧压盖、调整螺丝、销子、弹簧、弹簧压盖、调整螺丝、销子、阀帽、提升手柄、阀体构成。阀帽、提升手柄、阀体构成。n原理：原理：n利用弹簧被压缩后的弹力来平衡气利用弹簧被压缩后的弹力来平衡气体作用在阀芯上力。体作用在阀芯上力。11/2/202263弹簧式安全阀的工作原理11/2/202264n当气体作用在阀芯上的力超过弹簧的弹力时，弹簧被进一步压缩，阀芯被抬起离开阀座，安全阀开启排气卸压，并发出声响，警告操作人员采取降压措施；n当气体作用在阀芯上的力小于弹簧的弹力时，阀芯紧闭在阀座上，安全阀处在关闭状态。n安全阀开启压力的大小可通过调节弹簧的松紧度来实现，调安全阀开启压力的大小可通过调节弹簧的松紧度来实现，调节螺丝拧紧，弹簧被压缩的量增大，作用在阀芯上的弹力也节螺丝拧紧，弹簧被压缩的量增大，作用在阀芯上的弹力也增大，其开启压力也增高，反之则降低。增大，其开启压力也增高，反之则降低。n弹簧式安全阀应有防止随便拧动调整螺丝的铅封装置。弹簧式安全阀应有防止随便拧动调整螺丝的铅封装置。n特点：结构紧凑、调节方便、对管道和容器的振动不敏感。特点：结构紧凑、调节方便、对管道和容器的振动不敏感。11/2/202265杠杆式安全阀n结构：结构：n主要由阀罩、支点、阀杆、力点、导架、阀主要由阀罩、支点、阀杆、力点、导架、阀芯、杠杆、固定螺丝、调整螺丝、重锤、阀芯、杠杆、固定螺丝、调整螺丝、重锤、阀体构成。体构成。n原理：原理：n通过杠杆和阀杆将重锤的重力矩作用于阀芯，通过杠杆和阀杆将重锤的重力矩作用于阀芯，以平衡气体压力作用于阀芯上的力矩。以平衡气体压力作用于阀芯上的力矩。11/2/20226611/2/202267n当重锤的压力矩小于气体压力的力矩时，阀芯被顶起离开阀座，安全阀开启排气卸压；n当重锤的压力矩大于气体压力的力矩时，阀芯被压紧在阀座上，安全阀关闭。n重锤位置是可以移动的，根据容器工作压力的大重锤位置是可以移动的，根据容器工作压力的大小来移动重锤在杠杆上的位置，以调整安全阀的小来移动重锤在杠杆上的位置，以调整安全阀的开启压力；开启压力；n应有防止重锤自由移动的装置和限制杠杆越出的应有防止重锤自由移动的装置和限制杠杆越出的导架。导架。11/2/202268弹簧式安全阀与杠杆式安全阀比较n弹簧式安全阀特点：弹簧式安全阀特点：n 结构紧凑、调节方便、对管道和容器的振动不敏感应结构紧凑、调节方便、对管道和容器的振动不敏感应用得最为普遍。用得最为普遍。n杠杆式安全阀特点：杠杆式安全阀特点：n 结构简单、调整方便、准确，适用于操作温度较高的结构简单、调整方便、准确，适用于操作温度较高的容器上但其结构较笨重、占地面积大，稍受振动易产生卸容器上但其结构较笨重、占地面积大，稍受振动易产生卸压，回座压力较低。压，回座压力较低。11/2/202269安全阀的型号规格及主要性能参数n安全阀的型号规格：n 一 n 阀体材料阀体材料 C-碳钢碳钢n 工称压力数值低工称压力数值低 Pg4.6.10.13.16n 密封面材料密封面材料 T-铜合金铜合金 H-合金钢合金钢 F-聚四氟聚四氟n 乙烯 Y-硬质合金n 结构形式见表结构形式见表 3-1n 连接型式连接型式 1 内螺纹内螺纹 2 外螺纹外螺纹 4 法兰连接法兰连接n 驱动方式均为自动开启，故此单元可略去。驱动方式均为自动开启，故此单元可略去。n 阀门类型阀门类型 A 表示安全阀表示安全阀11/2/202270n安全阀的主要性能参数；n1.公称压力：安全阀公称压力与压力容器的工作压力应相匹配。n2.开启高度：安全阀开启时，阀芯离开阀座的最大高度分微启式和全启式。n3.安全阀的排放量：都标在铭牌上，要求不小安全阀的排放量：都标在铭牌上，要求不小于容器安全泄放量。于容器安全泄放量。11/2/202271安全阀的安装要求n1.安全阀应铅直安装，并装设在容器液面以上的气相空间或n 与容器气相空间相连的管道上用于液体的安全阀应装在正n 常液面以下；n2.与容器之间的连接管和管件的通孔，其截面积不得小于安n 全阀的进口面积；n3.容器的一个连接口上装设数个安全阀时，其入口的面积应n 不少于数个安全阀的进口面积总和；n4.容器与其之间不宜设中间截止阀若需设时应符合相关要容器与其之间不宜设中间截止阀若需设时应符合相关要n 求，且要求运行时截止阀必须保持全开，并加铅封；求，且要求运行时截止阀必须保持全开，并加铅封；n5.安全阀的装设位置应便于检查和维修。11/2/202272安全阀的安装要求n6.新装安全阀应根据使用情况调试后，才准安装使用；n7.对易燃、毒性程度为极度、高度、中度危害介质的压力容n 器，应在安全阀的排放出口装设导管，将排放介质引至安n 全地点；n8.容器的最高工作压力低于压力源的压力时在通向容器的进口n 管道上必须装设减压阀；n9.安全阀的铅封不得擅自启封，其铭牌、定压牌及其它标记不n 得擅自取下或更换；10.易燃介质的排放应尽量的排放入火炬，如排入大气时应引n 至远离火源和易燃物且通风良好处排放管应尽可靠的接 n 地，以导除静电。11/2/202273安全阀的维护检查n1.应经常保持清洁，防止被油污所粘满或锈蚀，铅封是否完n 好，温度过低时有无冻结的可能,安全阀是否有跑冒滴漏；n2.杠杆式阀应有防止重锤自动移动和限制杠杆越出的导架。n 弹簧式阀应有防止随便拧动调整螺丝的铅封装置；n3.至少每一年检验一次，其包括：清洗、研磨、零件更换、n 定压和气密试验、铅封其定压值不得大于容器的设计压n 力；n4.安全阀进行校验和压力调整时，必须有使用压力容器的单n 位的安全技术人员在场，调整后的安全阀应加铅封；n5.检查中发现安全阀失灵或有故障时，应立即处理。11/2/202274爆破片装置n1.结构和适用范围：结构：结构：由夹持片和爆破片构成它是一非重闭式卸压装 置，由进口静压使爆破片收押爆破而是放介质，以防止 容器或系统内压力超过预定的安全值。n适用范围：适用范围：n1）容器内介质沉淀、聚合、结晶或带有粘性物质时，可）容器内介质沉淀、聚合、结晶或带有粘性物质时，可能导致安全阀失灵的场合；能导致安全阀失灵的场合；n2）不允许有微量介质泄漏的容器；n3）容器内压力增长过快以致安全阀不能适应时；n4）安全阀不能适应的其它情况。11/2/202275n2.型式：型式：爆破片是爆破片装置承受压力的元件，起控制爆破压力的作用，常有：n1）平板型爆破片：由塑性金属或石墨制成，前者受载后引起拉伸破坏，后者则引起剪切或弯曲破坏；n2）普通正拱形爆破片：由单层塑性金属材料制成，凹面側向着介质，受载后引起拉伸破坏；n3）开缝正拱形爆破片：有两片曲率相同的普通正拱形爆破片组合而成，凹面側向着介质与介质接触的一片由耐介质腐蚀的金属或非金属材料制成；另一片由金属材料制成，拱形部分开设若干条穿透的槽隙。受载后引起拉伸破坏；n4）反拱形爆破片：由单层塑性金属材料制成，凸面側向着介质，受载后引起失稳破坏。11/2/202276n3.爆破片的更换定期要求：n（1）超过最大设计爆破压力而未爆破的爆破片应立即更换；n（2）苛刻条件下使用的爆破片装置应每年更换；n（3）一般爆破片装置应在）一般爆破片装置应在23年内更换（制造单年内更换（制造单位明确可延长使用寿命的除外）。位明确可延长使用寿命的除外）。11/2/202277安全阀与爆破片装置的组合n1.组合方式组合方式：n 并联和串联组合爆破片装置可设置在安全阀之前，也可设置在安全阀之后，但必须满足以下要求：n1）并联时：）并联时：爆破片的标定压力不得超过容器的设计压力安全阀的开启压力应略低于爆破片的标定压力；n2）串联（安全阀进口与容器之间串联爆破片装置）时：）串联（安全阀进口与容器之间串联爆破片装置）时：n泄放能力应满足要求；爆破片爆破后的泄放面积应不小于安全阀的进口面积；爆破片装置与安全阀之间安设压力表、旋塞、排气孔和报警指示仪，以检查爆破片是否爆破或渗漏；11/2/202278n3）串联（安全阀出口侧串联爆破片装置）时：）串联（安全阀出口侧串联爆破片装置）时：n 介质应是清洁的；泄放能力应满足要求；爆破片爆破后的泄放面积不得小于安全阀的进口面积；爆破片装置与安全阀之间应设置排空管或排污管，以防该空间的压力累积；安全阀与爆破片装置之间存在背压时，阀仍能在开启压力下准确开启。11/2/202279压力表n压力表：是测量和反映容器或系统内流体压力的仪表。压力表：是测量和反映容器或系统内流体压力的仪表。n压力表的型式：液柱式、弹簧管式、活塞式和电量式。