压力容器概论PPT演示文稿

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1、1,压力容器检验总论,江苏省特检院常州分院 顾志军,2,1.1概述,压力容器是一种可能引起爆炸或中毒等危害性较大事故的特种设备，当设备发生破坏或爆炸时，设备内的介质迅速膨胀、释放出极大的内能，这些能量不仅使设备本身遭到破坏，瞬间释放的巨大能量还将产生冲击波，使周围的设施和建筑物遭到破坏，危及人员生命安全。如果设备内盛装的是易燃或有毒介质，一旦突然发生爆炸，将会造成恶性的连锁反应，后果不堪设想，所以压力容器比一般机械设备有更高的安全要求。,3,压力容器承受各种静、动载荷或交变载荷，有些还有附加的机械或温度载荷。 当前，我国对压力容器的安全管理推行的是国家安全监察全过程控制的管理方法，既把容器设计

2、、制造、安装、使用、检验、修理、事故、报废和信息反馈等各个环节作为一个系统实施管理，防范事故，确保压力容器安全、经济地运行。,4,合成氨塔,5,6,聚乙烯装置的脱气仓,7,尿素装置,8,9,检验是压力容器安全管理的重要环节。按工作性质，压力容器检验可分为产品安全质量监督检验和在用检验两大类。安全质量监督检验的任务是保证压力容器产品质量。产品质量是安全的基础，是保证容器安全投入运行、发挥经济效益的先决条件。压力容器产品质量的任何失控都可能产生安全隐患和发生事故，给使用管理带来麻烦，甚至或导致容器过早失效和报废。在用检验是指压力容器使用期间的定期检验，它是保证设备长期运行和安全生产的有力措施。通过

3、定期检验及时发现使用中的压力容器的新生缺陷，根据检验结果重新确定其安全状况等级，以决定继续使用、监控使用、修复后使用或判废。,10,锅炉压力容器压力管道及特种设备检验人员资格考核规则规定：压力容器检验人员分检验员、检验师、高级检验师三个等级，各自从事不同内容和性质的工作并承担相应的责任。,11,1.2 压力容器的定义与分类,121 压力容器的定义 从广义上说，凡承受流体介质压力的密闭壳体都可称作压力容器。 按GB150-1998钢制压力容器的规定，设计压力低于0.1MPa的容器属于常压容器，而设计压力高于0.1MPa的容器属于压力容器。,12,从安全角度看，单纯以压力高低定义压力容器不够全面，

4、因为压力不是表征安全性能的唯一指标。在相同压力下，容器的容积越大，其积蓄的能量就越多，一旦发生破裂造成的损失和危害也就越大。此外，容器内的介质特性对安全的影响也很大，气体的危害程度大于液体，尤其易燃易爆的气体或液化气体，如果容器发生事故，除了爆炸造成的损失外，由于介质泄漏或扩散而引起的化学爆炸、起火燃烧、中毒污染，导致的后果极其严重。因此，压力、容积、介质特性是与安全相关的三个重要参数。,13,压力容器安全技术监察规程从安全管理角度出发，将同时具备下列三个条件的容器称为压力容器： (1) 最高工作压力（Pw）大于等于0.1 MPa(不含液体静压力,下同)； (2) 内直径(非圆形截面指其最大尺

5、寸)大于等于0.15 m,且容积(V)大于等于0.025 m3； (3) 介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点液体。,14,2009年1月修订的特种设备安全监察条例附则中规定，压力容器的含义是：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（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于的气体、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；盛装公称工作压力大于或者等于（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于液体的气瓶；氧舱等。 可以认为这个规定是压力容器作出的最权威的定义，只要符合上述规定的

6、容器即为压力容器，其设计、制造、安装、使用、检验、修理和管理都必须接受安全监察。,15,简单压力容器安全技术监察规程适用于同时满足以下条件的简单压力容器： (一)容器由筒体和平封头、凸形封头（不包括球冠形封头），或者由两个凸形封头组成； (二)筒体、封头、接管等主要受压元件的材料为碳素钢、奥氏体不锈钢； (三)设计压力小于或者等于1.6MPa； (四)容积小于或者等于1000L； (五)工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPaL，并且小于或者等于1000MPaL； (六)介质为空气、氮气和医用蒸馏水蒸发而成的水蒸气； (七)设计温度大于或者等于-20，最高工作温度小于或者等于150； (八

7、)非直接火焰的焊接容器。,16,1.2.2 压力容器的分类,压力容器的形式、品种繁多，其分类方法有很多种： 按材质分类：分为钢制压力容器、铝制焊接容器、钛制焊接容器和非金属容器等。 按制造方法分类：分为板焊容器、锻焊容器、铸造容器、包扎式容器、绕带式容器、热套容器等。 按壳体承压方式分类：分为内压容器、外压容器。 按壁厚分类：分为薄壁容器（容器外径与内径之比小于等于1.2）和厚壁容器（容器外径与内径之比大于等于1.2）,17,按压力容器的设计压力P分类： （1）低压L 0.1MPaP1.6 MPa （2）中压M 1.6MPaP10 MPa （3）高压H 10MPaP100 MPa （4）超高压

8、U P100MPa 按压力容器在生产工艺过程中的作用原理分类：分为反应压力容器R、换热压力容器E、分离压力容器S、储存压力容器C（其中球罐代号B）,18,按压力容器安全技术监察规程的规定分类： 1 下列情况之一的，为第三类压力容器：（1） 高压容器；（2） 中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；（3） 中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于10 MPam3）;（4） 中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于0.5 MPam3）;（5） 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积大于等于0.2 MPam3）；（6） 高压、中压

9、管壳式余热锅炉； （7） 中压搪玻璃压力容器；（8） 使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540 MPa)的材料制造的压力容器；（9） 移动式压力容器，包括铁路罐车(介质为液化气体、低温液体)、罐式汽车液化气体运输(半挂)车、低温液体运输(半挂)车、永久气体运输(半挂)车和罐式集装箱(介质为液化气体、低温液体) （10） 球形储罐（容积大于等于50 m3）； （11） 低温液体储存容器（容积大于5 m3）。,19,2 下列情况之一的，为第二类压力容器（本条第1款规定的除外）：（1） 中压容器；（2） 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；（3） 低压反应容器和低压储

10、存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；（4） 低压管壳式余热锅炉；（5） 低压搪玻璃压力容器； 3 低压容器为第一类压力容器（本条第1款、第2款规定的除外）。,20,13 压力容器运行特性,压力容器是在特殊条件下运行的特种设备，所谓特殊条件主要是指压力、温度等介质的物理特性和介质的化学特性。 1.3.1 介质的物理特性 压力参数是压力容器运行最主要的特性参数，容器内部的压力使容器承受载荷，主要是在壳体中产生一次拉应力，当一次应力超过壳体材料强度极限时会导致容器破裂，发生爆炸事故。压力容器的压力变化与温度和介质的物理特性紧密相关，所以在研究压力时必须同时考虑温度条件和介质的其它物理特性

11、。,21,压力容器的压力来源于多方面，可归纳为以下几种： 1.来自容器以外 (1)由各类气体压缩机泵供给的压力 (2)由蒸汽锅炉、废热锅炉供给的压力,22,2.在容器内产或增大 密闭容器中的气态介质，由于温度升高导致体积膨胀，但受到容器内空间的限制而产生压力或压力增大。 密闭容器中的液体介质，当容器工作温度高于标准沸点时，液体沸腾汽化，体积膨胀，但受容器内空间的限制而产生压力或压力增大。 密闭容器中的液化气体介质，以气液两相共存，在有足够的气相空间条件下，容器内的压力就是随温度变化的饱和蒸汽压。 密闭容器中如果充满液态介质，由于温度升高导致液体体积膨胀，但受到容器内空间的限制而产生压力或压力增

12、大，此时容器的压力取决于液体的体积膨胀系数。 由于化学反应产生压力或压力增大,23,1.3.2 介质的化学特性 介质的化学特性主要是指介质易燃易爆有毒无毒的特性和对材料的腐蚀性 压力容器的介质种类繁多，是由用途和生产工艺决定的。介质化学特性有压力容器分类、设计审查以及检验工作中都要用到。关于介质的化学特性分类，按易燃易爆性质可分为可燃、易燃、惰性和助燃四种；按毒性程度可分为极度危害（）、高度危害（）、中度危害（）、轻度危害（）四级。,24,压力容器安全技术监察规程规定：关于介质的易燃、易爆、毒性程度的分类执行HG20660-1991的规定。分类的主要用途是：确定压力容器类别，确定化工压力容器的

13、致密性、密封性技术要求。,25,HG20660中介质的毒性依据六项指标即急性毒性、急性中毒发病状况、慢性中毒患病状况、慢性中毒后果、致癌性和最高容许浓度来分级，并将极度危害、高度危害、中度危害三级列入标准中，而轻度危害介质未列入。标准中的毒性分类表用于压力容器分类时，主要依据事故状态下，介质与人体大量接触引起的危害进行毒性危害程度分级，以急性毒性和最高容许浓度两项指标为主，并考虑其它指标分析权衡确定。至于压力容器的致密性和密封性技术要求，不仅要考虑上述事故性大量泄出而造成的危害，更要考虑经常性的少量泄漏引起的慢性危害，其中尤以致癌性最为突出。所以，当标准用于确定容器密封性要求时，介质的毒性分类

14、原则中就增加了致癌性这一指标，并列为主要指标之一来考虑。,26,HG20660中介质的爆炸危险性是指气体或液体蒸汽、薄雾与空气混合形成爆炸混合物，且其爆炸下限小于10%或爆炸上限与下限的差值大于等于20%的介质。压力容器安全技术监察规程中使用的是“易燃介质”的术语，但两者定义基本相同。爆炸危险介质似乎比易燃介质更确切些。 使用中涉及多种化学介质时，应按介质组分中毒性危害或爆炸危险程度最大的介质考虑，当某一危害性物质在介质中含量极少时，应按其危害程度及其含量综合考虑，由设计单位的工艺设计或使用单位的生产技术部门按照标准的分类原则决定类别。,27,HG20660中未作规定的介质，可在GB5044职

15、业性接触毒物危害程度分级、TJ36工业设计卫生标准、劳动卫生与职业病学、化学危险品手册等资料中查找。,28,1.4 对压力容器的基本要求,对压力容器最基本的要求是在确保安全的前提下有效运行，保证生产的长期稳定。这就需要压力容器必须具备生产工艺要求的特定使用性能：安全可靠、容易制造安装、结构先进、维修方便、经济合理等。,29,压力容器至少应保证以下性能： 1.4.1 强度 强度是指容器在限定的压力条件下抵抗破裂或过量塑性变形的能力。 1.4.2 刚度 刚度是指容器或容器的受压部件在限定的载荷条件下抵抗弹性变形的能力。 1.4.3 稳定性 稳定性是容器在外载荷的作用下保持其几何形状不发生突然改变的

16、性能。 1.4.4 耐久性 耐久性是指容器的使用寿命。一般压力容器的设计使用年限为10年，对重要的容器可按20年设计。 1.4.5 密封性 压力容器的密封性不但指可拆连接处，而且也包括各种母材和焊缝的致密程度。,30,15 压力容器的失效,压力容器在规定的使用期限内，因设计结构不合理、制造质量不良、使用维护不当或其他原因而失去按原设计参数正常工作的效能，称为压力容器失效。 1979年12月吉林煤气公司液化石油气球罐的爆炸，引起燃烧，并使附近的三个同样的球罐和5000只气瓶爆炸，约600吨液化石油气流出流出燃烧，大火持续了20小时，死伤近百人，直接经济损失达500余万元。又如浙江温州电化厂一个盛装液氯的容器发生爆炸后，约有4吨的液氯介质外流，造成大面积的毒害区，中毒范围波及7.35平方公里。,31,101苯胺爆炸,32,101苯胺爆炸,33,焦化装置失火,34,35,36,37,1.5.1 强度失效,强度失效是指因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，包括韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、腐蚀断裂等。,38,1.韧性断裂 韧性断裂是