压力容器安全基础知识讲解

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1、2016年压力容器安全操作工 基础知识培训教案 湖南省湘维有限公司 盛永武 目录第 一 章 压力容器定义第 二 章 压力容器术语第 三 章 压力容器的分类第 四 章 压力容器结构第 五 章 压力容器设计第 六 章 压力容器制造第 七 章 压力容器的安全附件第 八 章 压力容器使用管理第 九 章 压力容器安全使用常识第 十 章 压力容器的介质第十一章 压力容器制造过程事故第一章 压力容器的定义广义的压力容器的定义： 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。特种设备安全监察条例中压力容器的定义： 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

2、者等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPaL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。 注：固定容规监察范围已经完全符合条例的规定，但不包含移动式压力容器。 条例中压力容器监察的范围同时具备以下条件的压力容器： 1.最高工作压力P0.1MPa， 2.压力与容积的乘积值PV2.5MPaL， 3.介质：气体、液化气体、气体与液体的混合体。 表压：gauge pressure 以大气压为基准的流体指示压力，可用压力计测得，称为表压， 即：绝对压力-大气压力=表压力。 特种设备安全监察条例所规定的压力容器安全监察的范围各类容规适用范围

3、固定容规适用于同时具备下列条件的压力容器： (1)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、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体 (超高压容器应当符合超高压容器安全技术监察规程的规定； 非金属压力容器应当符合非金属压力容器安全技术监察规程的规定； 简单压力容器应当符合简单压力容器安全技术监察规程的规定。液化石油气储罐举例：气体缓冲罐压力供水罐（气体+液体）低温绝热储罐第二章 压力容器术语 1、压力（物体单位面积上所承受的力） （1）工作压力Pw：在正常工作情况下，容器顶部可能达

4、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。（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。（5）最大允许工作压力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。 最大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（安全阀开启压力或爆破片设计爆破压力）的依据。 （6）安全阀的开启压力PZ：安全阀阀瓣开始离开阀座，介质呈

5、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。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：压力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。 设计常温储存压力容器时，应当充分考虑在正常工作状态下大气环境温度条件对容器壳体金属温度的影响，其最低设计金属温度不得高于历年来

6、月平均最低气温（是指当月各天的最低气温值相加后除以当月的天数）的最低值。3、厚度（1）计算厚度：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d：计算厚度与腐蚀裕量之和。（3）名义厚度n（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e：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。注意：容器壳体加工成型后不包括腐蚀裕量的

7、最小厚度min： 对碳素钢、低合金钢，不小于3mm 对高合金钢，不小于2mm常见压力容器介质压缩气体：空气、氮气、氧气、氩气、氢气、一氧化碳、甲烷等 液化气体：液化石油气、丙烷、丁烷、丙烯、液氨、液氯、二氧化碳等 超低温液化气体：液氧、液氮、液氩、液化天然气等。 超过标准沸点的液体：高温水等。介质对容器带来的危害1、压力：爆炸、开裂、泄漏、失稳等 2、温度：高温强度下降、蠕变，低温脆断等。 3、腐蚀：壁厚减薄、材质劣化等。 4、冲击：增加冲击载荷。 5、磨损：壁厚减薄。 6、振动：附加应力，疲劳。常见介质爆炸当量对比相关参数对容器安全的影响超压会导致承载容器发生开裂或者爆炸而失效，负压会导致大

8、容积薄壁容器失稳（瘪了）。 高温会导致材料强度下降，失去承载能力；低温会使材料失去延性（塑性），产生无预变的破坏。 壁厚不足或者减少会使容器承载能力下降可能导致失效。过厚导致浪费。第三章 压力容器的分类分类的目的划分类别、品种目的；便于分级进行安全技术管理和监察，实施有目的性的分类监管 按不同类别对压力容器材料选用、设计、制造、使用管理分别提出不同要求；便于上报、统计。压力等级划分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)，10.0MPap1

9、00.0MPa； (4)超高压(代号U)，p100.0MPa。压力容器品种划分 压力容器按照在生产工艺过程中的作用原理，划分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。具体划分如下： (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； (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

10、、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。 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，应当按照工艺过程中的主要作用来划分品种。板翅式换热器板式换热器硫化罐丙烯球罐低温绝热容器过滤分离器加氢反应器介质分组 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。常见气体属性表

11、固定容规中压力容器类别划分 第一组介质 第二组介质 第一组介质第二组介质分类 容器分类举例设计压力1.8MPa，介质为液化石油气，容积分别为25立方米、30立方米，应当各自划成几类容器？ 答：1、PV=1.8X25000=45000MPa*L查表1，因P1.6,PV1.6,PV50000,在III类区内，定为III类。 分界点：27.78立方米。老容规：5.56立方米。 液氨的分界点：25立方米。老容规：5.0立方米第四章 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

12、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。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丙烯球罐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

13、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。 对于用钢板卷焊的筒体，用筒体的内径作为它的公称直径，其系列尺寸有300、400、500、600等，如果筒体是用无缝钢管制作的，用钢管的外径作为筒体的公称直径。 压力容器结构零部件2. 封头（1）球形封头壁厚最薄，用材比较节省。但封头深度大、制造比较困难。（2）椭圆形封头椭圆形封头纵剖面的曲线部

14、分是半个椭圆形，直边段高度为h，因此椭圆形封头是由半个椭球和一个高度为h的圆筒形筒节构成。椭圆壳体周边的周向应力为压应力，应保证不失稳。（3）碟形封头碟形封头是由三部分组成。第一部分是以半径为Ri的球面部分，第二部分是以半径为Di/2的圆筒形部分，第三部分是连接这两部分的过渡区，其曲率半径为r,Ri与r均以内表面为基准。不连续过渡导致边缘应力。压力容器结构零部件（4）球冠形封头球冠形封头可用作端封头，也可以用作容器中两独立受压室的中间封头，由于封头为一球面且无过渡区，在连接边缘有较大边缘应力，要求封头与筒体联接处的T形接头采用全焊透结构。（5）锥形封头锥形封头有无折边锥形封头和折边锥形封头。（6）平盖弯曲应力较大，在等厚度、同直径条件下，平板内产生的最大弯曲应力是圆筒壁薄膜应力的2030倍。但结构简单，制造方便。 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