压力容器基础知识讲义

压力容器基础知识讲义
1.压力容器概念
压力容器属特种设备的一种，条例所称特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场（厂）内专用机动车辆。

广义地讲，凡盛装压力介质的密闭容器统称为压力容器。

《特种设备安全监察条例》根据安全监察的需要，给压力容器是这样定义的：“压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa.L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器。

”
压力容器的建造（包括材料、设计、制造、检验、验收的全部过程），和使用涉及生产设备和生命安全，因此世界各国都有一整套适合自己国情的压力容器安全监察管理法规和具有强制性的压力容器产品技术标准。

我国涉及压力容器的基本法规和标准有：
（1）《特种设备安全监察条例》（修订版）
中华人民共和国国务院发布2009，5，1施行
（2）TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》
国家质量监督检验检疫总局发布2009，12，1施行
（3）TSG R1001-2008《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》
国家质量监督检验检疫总局发布2008，4，30施行
（4）《锅炉压力容器制造监督管理办法》
国家质量监督检验检疫总局发布2003，1，1施行
（5）GB150《钢制压力容器》
（6）JB4732《钢制压力容器——分析设计标准》
（7）NB/T 47003.1-2009《钢制焊接常压容器》
（8）GB151《管壳式换热器》
（9）JB/T4731《钢制卧式容器》
（10）JB/T4710《钢制塔式容器》
1.1 压力容器的划定范围
1.1.1 受压元件
在容器中直接承受压力载荷（包括内压或外压）的零部件，指盛装、封闭压力介质的容器壳体元件和其它密闭元件等。

1.1.2 主要受压元件
顾名思义，是指承受主要压力的受压元件。

《容规》是这样规定的：压力容器的壳体、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
主螺栓以及公称直径大于等于250mm的接管和管法兰均作为主要受压元件。

在压力容器设计图纸总图上均对主要受压元件盖有三角章，其目的是在压力容器建造的全过程中，突出重点，对主要受压元件进行更为严格的控制。

1.1.3 非受压元件
为满足使用要求与受压元件直接焊接成为整体而不承受压力载荷的零部件，如支座（或吊耳）及其垫板、保温圈、塔盘支撑圈等。

1.1.4 划定范围
GB150和《容规》规定了压力容器的范围是指壳体及与其连为整体的受压零部件（受压元件），具体是：
（1）容器与外部管道连接时：
——焊接连接的第一道环向接头坡口端面；
——法兰连接的第一个法兰密封面；
——螺纹连接的第一个螺纹接头端面；
——专用连接件或管件连接的第一个密封面。

（2）接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧固件。

（3）非受压元件与受压元件的焊接接头（不包括非受压元件）。

1.2 GB150的适用范围
1.2.1 GB150适用范围
（1）在1.1.4条划定的钢制“GB150容器”；
（2）与受压元件焊接成为整体的非受压元件，如支座及其垫板、保温圈、塔盘支撑圈等。

（3）直接连接在容器上的超压泄放装置（安全阀、爆破片装置）；
（4）上述范围内压力容器的设计、制造、检验和验收。

1.2.2 GB150容器
在GB150适用范围内的压力容器通常习惯地称为“GB150容器”，其压力、温度和截面尺寸的限定参数规定如下：
1.设计压力p
0.1MPa≤p≤35MPa,同时规定了设计压力负压状况下的限定范围：-0.1MPa≤p≤-0.02MPa
2.设计温度
GB150适用的设计温度范围取决于钢材允许的适用温度范围。

各种钢材的适用温度在GB150第四章均有明确的规定，在这里不再赘述。

3.容器截面尺寸大于或等于150mm.
对于圆形截面：直径；
对于矩形截面：对角线；.
对于椭圆形截面：长轴。

m
1.2.3 GB150不适用的各类容器
（1）直接火焰加热的容器；
（2）经常搬运的移动式容器；
（3）在动设备中自成整体或作为部件的容器；
（4）已有其它行业标准或专门管辖的容器：核能装置中的容器，制冷、制糖、造纸等行业中的某些专用容器。

1.3 《容规》的管辖范围
1.3.1容规容器
在《容规》管辖范围内的压力容器通常习惯地称为“容规容器”。

“容规容器”是同时具备下述压力、容积和介质三方面条件的容器。

1.工作压力p w
工作压力范围：0.1MPa≤p w＜100MPa.
2.工作压力和容积
工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa.L。

（适用范围的特殊规定以后再讲）
3.介质
盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。

⏹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。

⏹压力：压力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。

1.3.2 《容规》不适用的各类容器
（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p w 小于0.1MPa的压力容器（包括在进料和出料过程中需要瞬时承受压力大于或等于0.1MPa的压力容器）；
（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）
（7）可拆卸垫片式板式热交换器（包括半焊式热交换器）、空冷式换热器、冷却排管。

1.4 压力容器的分类
根据需要，压力容器可以有多种不同的分类方法，下面就简单介绍几种。

1.4.1 根据生产过程中的作用原理分类
为便于对压力容器的安全监察管理，《容规》的附件——按压力容器在生产过程中的作用原理，对压力容器划分为如下四个品种：
（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，如反应
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）。

主要完成介质的热量交换的压力容器，如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等。

（3）分离压力容器（代号S）。

主要用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离的压力容器。

如分离器、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）。

主要是用于储存或者盛装气体、液化气体、液体等介质的压力容器，如各种型式的储罐。

在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的主要作用来划分品种。

1.4.2 根据压力等级分类
（1）《容规》（附件A）对压力容器按其设计压力（p）分为四个等级：
低压（L）：0.1MPa≤p＜1.6MPa
中压（M）：1.6MPa≤p＜10MPa
高压（H）：10MPa≤p＜100MPa
超高压（U）p≥100MPa
（2）根据GB150的适用范围
压力容器：0.1MPa≤p≤35MPa -0.1MPa≤p≤-0.02MPa
常压容器：-0.02MPa＜p＜0.1MPa
1.4.3 根据温度分类
在“GB150容器”中，规定设计温度低于或等于-20℃的容器为低温压力容器。

1.4.4 根据《容规》分类
根据危险程度，将“容规”适用范围内的压力容器划分为三类（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），以利于进行分类监督管理，压力容器类别划分方法见《容规》附录A。

1.4.5 根据“压力容器压力管道设计许可证”分类
自2008年4月30日起实施的《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》规定了压力容器设计类别、级别的划分，如表1.4.5。

表1.4.5
1.4.6 根据“压力容器制造许可证”分类
自2003年1月1日起实施的《锅炉压力容器制造监督管理办法》中关于压力容器制造级别划分如表1.4.6。

表1.4.6
注：按分析设计标准设计的压力容器，其制造企业应持有A级或C级许可证。

从以上两表中可以看出，两者都是依据容器的类别和结构型式对压力容器的级别进行划分，即依托《容规》和结构型式划分级别。

区别在于制造许可证的级别是按制造方式、方法划分的，设计许可证是按设计特点进行划分的。