贾国栋 压力容器基础知识2010版

压力容器术语
表 设计压力选取 无安全泄放装置 内 压 容 器 装有安全阀 装有爆破片 容器位于泵进口侧， 且无安全 泄放装置时 真 空 容 器 无夹 套 有安全泄放装置 无安全泄放装置 容器（真空） 夹套（内压） 设 计 压 力 1.0~1.10 倍工作压力； 不低于（等于或稍大于）安全阀整定压力（安 全阀整定压力取 1.05~1.10 倍工作压力） ； 取爆破片设计爆破压力加制造范围上限； 取无安全泄放装置时的设计压力,且以 0.1Mpa 外压进行校核； 设 计 外 压 力 取 1.25 倍 最 大 内 外 压 力 差 或 0.1Mpa 两者中的小值； 设计外压力取 0.1Mpa； 设计外压力按无夹套真空容器规定选取 1 设计内压力按内压容器规定选取；
压力容器结构——零部件
3. 支座
支座是用来支承容器重量和用来固定容器的位置。支座一般分为立式 容器支座、卧式容器支座。 立式容器支座分为耳式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座。卧 式容器多使用鞍式支座。 4. 法兰 法兰连接主要优点是密封可靠和足够的强度。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：
4. 其他分类方法：
4.4 按材料分为金属与非金属两大类,其中:


金属中分为钢、铸铁、有色金属与合金 . 其中有色金 属与合金主要用于腐蚀等特殊工况 , 在生产条件、生 产装备、原材料验收与堆放、吊装、运输包装，尤其 是焊接等环节有一系列特殊要求。 钢中以其化学成份又分为碳素钢、低合金钢（前两者 主要是强度钢）及高合金钢（主要用于腐蚀、低温、 高温等特殊工况）。我国以标准抗拉强度下限＞ 540MPa 作为高强度钢分界的理由。
2.1根据危险程度，本规程适用范围内的压力容器划分为三类，以利于 进行分类监督管理，压力容器类别划分方法见附件A。 与99版容规相比的主要变化： • 改变类别划分方法，仍然划分为三类（Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类），利 用PV值在不同介质分组坐标图上查取相应的类别，简单易行、 科学合理、准确唯一； • 设计压力、容积和介质危害性三个因素决定压力容器类别，不再 考虑容器在生产过程中的作用、材料强度等级、结构形式等因素； • 简化分类方法，强化危险性原则，从风险控制的理念上对压力容 器进行分类监管，突出本质安全思想。 2.2 对不同制造许可级别的企业,提出不同的资源条件与安全质量要求.
压力容器的分类
4. 其他分类方法：
4.4 按材料分为金属与非金属两大类,其中:



金属中分为钢、铸铁、有色金属与合金 . 其中有色金 属与合金主要用于腐蚀等特殊工况 , 在生产条件、生 产装备、原材料验收与堆放、吊装、运输包装，尤其 是焊接等环节有一系列特殊要求。 钢中以其化学成份又分为碳素钢、低合金钢（前两者 主要是强度钢）及高合金钢（主要用于腐蚀、低温、 高温等特殊工况）。我国以标准抗拉强度下限＞ 540MPa 作为高强度钢分界的理由。
压力容器安全基础知识
中国特种设备检测研究院
贾国栋
提纲
压力容器定义
压力容器术语 压力容器的分类 压力容器结构
压力容器设计
压力容器制造 压力容器的安全附件 压力容器的检验 压力容器的失效形式 压力容器法规标准体系
压力容器的定义
一般压力容器的定义
《条例》的定义
夹套 内为内压 外 压 容 器
设计外压力取不小于在正常工作情况下可能产生的最大内外压力差
注：1.容器的计算外压力应为设计外压力加上夹套内的设计内压力,且必须校核在 夹套试验压力.外压下 的稳定性。
压力容器术语
2、温度
（1）温度 金属温度：容器元件沿截面厚度的温度平均值。 工作温度：容器在正常工作情况下介质温度。 （2）最高、最低工作温度：容器在正常工作情况下可能出现介质最高、最低温度。 （3）设计温度：容器在正常工作情况，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面 的温度平均值）。 设计温度与设计压力一起作为压力容器的设计载荷条件。 （4）试验温度：系指压力试验时容器壳体的金属温度。
压力容器术语
3、厚度
（1）计算厚度δ：容器受压元件为满足强度及稳定性要求，按相应公式计算得到的不 包括厚度附加量的厚度。 （2）设计厚度δd：计算厚度与腐蚀裕量之和。 （3）名义厚度δn（即图样标注厚度）：设计厚度加上钢材厚度负偏差后，向上圆整至 钢材（钢板或钢管）标准规格的厚度。 （4）有效厚度δe：名义厚度减去厚度附加量（腐蚀裕量与钢材厚度负偏差之和）。 （5）最小实测厚度：实际测量的容器壳体厚度的最小值。 （6）厚度附加量：设计容器受压元件时所必须考虑的附加厚度，包括钢板（或钢管） 厚度负偏差C1及腐蚀裕量C2。<制造减薄量C3> 注意：容器壳体加工成型后不包括腐蚀裕量的最小厚度δmin： 对碳素钢、低合金钢，不小于3mm 对高合金钢，不小于2mm
压力容器结构——典型结构
压力容器结构——典型结构
压力容器结构——典型结构
压力容器结构——典型结构
压力容器结构——典型结构
压力容器结构——典型结构
压力容器结构——零部件
1. 筒体 圆柱形筒体是压力容器主要形式，制造容易、安装内件方便、 而且承压能力较好，因此应用最广。圆筒形容器又可以分为立式 容器和卧式容器。 由于容器的筒体不但存在与容器封头、法兰相配的问题，而且 卧式容器的支座标准也是按照容器的公称直径系列制定的，所以 不但管子有公称直径，筒体也制定了公称直径系列。
压力容器结构——开孔与补强
3 开孔补强结构 所谓开孔补强设计，就是指采取适当增加壳体或接管壁厚的方法以降低应力集中系数。 其所涉及的有补强形式、开孔处内、外圆角的大小以及补强金属量等。 (1) 加强圈是最常见的补强结构，贴焊在壳体与接管连接处，如图a、b、c。该补强结 构简单，制造方便，但加强圈与金属间存在一层静止的气隙，传热效果差。当两 者存在温差时热膨胀差也较大，因而在局部区域内产生较大的热应力。另外，加 强圈较难与壳体形成整体，因而抗疲劳性能较差。这种补强结构一般用于静压、 常温及中、低压容器。 (2) 接管补强，即在壳壁与接管之间焊上一段厚壁加强管，如图d、e、f。它的特点是 能使所有用来补强的金属材料都直接处在最大应力区域内，因而能有效地降低开 孔周围的应力集中程度。低合金高强度钢制的压力容器与一般低碳钢相比有较高 的缺口敏感性，采用接管补强为好。 (3) 整锻件补强结构如图g、h、I，此结构的优点是补强金属集中于开孔应力最大的部 位，补强后的应力集中系数小。由于焊接接头为对接焊，且焊接接头及热影响区 可以远离最大应力点位置，所以抗疲劳性能好。但这种结构需要锻件，且机械加 工量大，所以一般只用于要求严格的设备。
压力容器的分类
2. 《固容规》中的分类 具体分类方法 压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体 以及最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体： (1)第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学 介质，易爆介质，液化气体。 (2)第二组介质，除第一组以外的介质 压力容器类别的划分应当根据介质特性，按照以下要 求选择类别划分图，再根据设计压力p（单位MPa）和 容积V（单位L），标出坐标点，确定压力容器类别：
（3）计算压力PC：指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱 静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略不计。 （4）试验压力PT：在压力试验时，容器顶部的压力。
压力容器术语
1、压力（除注明者外，压力均为表压力）
（5）最高允许工作压力[Pw]：指在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力。 该压力是根据容器壳体的有效厚度计算所得，且取最小值。 最高允许工作压力可作为确定保护容器的安全泄放装置动作压力（安全阀整定 压力或爆破片设计爆破压力）的依据。 （6）安全阀的整定压力（开启压力）PZ：安全阀阀瓣开始离开阀座，介质呈连续排 出状态时，在安全阀进口测得的压力。 （7）爆破片的标定爆破压力Pb：爆破片铭牌上标明的爆破压力。
《简单压力容器安全技术监察规程》的适用范围
压力容器的分类
图 压力容器类别划分图—第一组介质
压力容器的分类
图 压力容器类别划分图—第二组介质
压力容器的分类
3. 按生产工艺过程中作用原理分类
分为反应、换热、分离、储存四类,其中反应容器安全性
要求最高,因其在进行物理、化学反应时,可能造成压力、 温度的变化.
– 固定式和移动式容器 – 气瓶 – 氧舱 《条例》与《固容规》的适用范围 《固容规》除本体外的监察范围
压力容器术语
1、压力（除注明者外，压力均为表压力）
（1）工作压力Pw：在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。
（2）设计压力P：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 荷条件，其值不低于工作压力。
压力容器的分类
4. 其他分类方法：
4.1 按形状分类,如圆筒形、球形、组合型(前者均为回转壳 体)以及方形、矩形等; 4.2 按筒体结构分为整体式、组合式. 4.3 按制造方法分为焊接(最为普通)、锻焊、锻造(主要用于 超高压 ) 、铸造 ( 主要优点是方便制造 ), 但因其质量问题 需加大安全系数,多用于小型、低压.
压力容器结构
压力容器一般是由筒体（又称壳体）、封头（又称端盖）、法 兰、接管、人孔、支座、密封元件、安全附件等组成。它们统称 为过程设备零部件，这些零部件大都有标准。其典型过程设备有 换热器、反应器、塔式容器、储存容器等。
压力容器的结构形状主要有圆筒形、球形、和组合形。圆筒形 容器是由圆柱形筒体和各种成型封头（半球形、椭圆形、碟形、 锥形）所组成。球形容器由数块球瓣板拼焊成。承压能力很好， 但由于安置内件不便和制造稍难，故一般用作贮罐。压力容器的 筒体、封头（端盖）、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨胀节、 开孔补强圈、设备法兰；球罐的球壳板；换热器的管板和换热管； M36以上的主螺栓及公称直径大于 250mm的接管和管法兰均作为 主要受压元件。