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1、1.过程设备的应用：1）加氢反应器 2）储氢容器 3）超高压食品杀菌釜 4）核反应堆 5）超临界流体萃取装置 6）深海潜艇2.过程设备的特点：过程设备向多功能，大型化，成套化和轻量化方向发展 1）功能原理多种多样 2）化机电一体化 3）外壳一般为压力容器3.压力容器规范：中国：GB150 钢制压力容器，JB4732 钢制压力容器-分析设计标准、JB/T4735钢制焊接常压容器和技术法规固定式压力容器安全技术监察规程 等4.过程设备的基本要求：1）安全可靠：1.材料的强度高、韧性好。2. 材料与介质相容。3. 结构有足够的刚度和抗失稳能力。4.密封性能好。2）满足过程要求： 1.功能要求。2.寿
2、命要求。3）综合经济性好： 1.生产效率高、消耗低。2.结构合理，制造简便。3.易于运输和安装 4）易于操作、维护和控制： 1.操作简单。2.可维护性。3. 便于控制 5）优良的环境性能5.压力容器的基本组成：1）筒体 2）封头 3）密封装置 4）开孔与接管 5）支座 6）安全附件6.7.介质危害性：介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等，影响分类的主要是毒性和易燃性8.毒性：极度危害（级）10mg/m39.压力容器的分类：1）按压力容器等级分：低压容器 L 0.11.6MPa；中压容器M1.610.0MPa ； 高压容器 H 10100MPa；超高压容器 U 100MPa 2）按容器在生产中的
3、作用分类：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 球罐 B。 3）按安装方式分类：固定式压力容器；移动式压力容器。 4）按安全技术管理分类： 1.介质分组：第一组介质：毒性危害程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。第二组介质2.压力容器分类10.国外主要规范标准简介：ASME 规范（美国）JIS B8266压力容器构造- 特定标准（日本）EEC/EC 指令和协调标准（欧盟）11.国内主要规范标准介绍：法律-行政法规-部门规章-安全技术规范- 引用标准12.压力来源的三种情况：一是流体经泵或压缩机，通过与容器相连接的管道，输入容器内而产生压力。如
4、氨合成塔，尿素合成塔。二是加热盛装液体的密闭容器，液体膨胀或汽化后使容器类压力升高，如人造水晶釜。三是盛装液化气体的容器，如液氨储罐，其压力为液体的饱和蒸气压。13.非压力载荷：分为整体载荷和局部载荷。整体载荷：重力，风，地震，运输。局部载荷：管系载荷，支座反力和吊装力14.载荷工况：1.正常操作工况 2.特殊载荷工况（压力试验开停工及检修）3.意外载荷工况15.对于圆筒，（Do/ Di）max1.11.2 ，则成为薄壁圆筒，反之，则称为厚壁圆筒16.无力矩理论应用条件1）壳体的厚度、中面曲率和载荷连续，没有突变，且构成壳体的材料的物理性能相同2）壳体的边界处不受横向剪力、弯矩和转矩作用3）壳
5、体的边界处的约束沿经线的切线方向，不得限制边界处的转角与挠度17.不连续效应：由于这种总体结构不连续，组合壳在连接处附近的局部区域出现衰减很快的应力增大现象。该处的应力具有局限性和自限性18.厚壁圆筒的筒壁应力值19.热应力：因温度变化引起的自由膨胀或收缩受到约束，在弹性体内所引起的应力。20.厚壁圆筒中压力与容积变化量的关系OA 段：弹性变形阶段 A 点：初始屈服压力 Ps AC 段：弹塑性变形阶段 B 点：全屈服压力 PsoC 点：塑性垮塌压力CD 段：爆破阶段 D 点：爆破压力 Pb21.自增强：原理：通过超工作压力处理，由筒壁自身外层材料的弹性收缩引起残余应力的方法；目的：提高屈服承载
6、能力 22.失稳现象：承受外压载荷的壳体，当外压载荷增大到某一值时，壳体会突然失去原来的形状，被压扁或出现波纹，载荷卸去后，壳体不能恢复原状的现象23.失稳时呈现两个波纹，n=2，这样的圆柱壳称为长圆筒。n2，称为短圆筒。24.过大的局部应力会使结构处于不安定状态；在变动载荷作用下，局部应力处易形成裂纹，有可能导致疲劳失效。25.降低局部应力的措施：合理的结构设计 减少两连接件的刚度差尽量采用圆弧过渡局部区域补强选择合适的开孔方位减少附件传递的局部载荷 尽量减少结构中的缺陷26.钢材分类: 钢板，钢管，锻件27.钢 材类型：碳素钢：含碳量小于 0.022.11的铁碳合金。以及少量硫、磷、硅、氧
7、、氮等元素 10、20 钢钢管； 20、 35 钢锻件 Q235-B Q235-C 系列钢板Q245R、 20G低合金钢：Q345R,16MnDR,15MnNiDR,09MnNiDR,15CrMoR,20MnMo,09MnNiD,12Cr1MoVR高合金钢:0Cr13(S11316)，0Cr18Ni9，0Cr18Ni10Ti，0Cr19Ni10，00Cr18Ni5Mo3Si328.有色金属：铜及铜合金，铝及铝合金，镍及镍合金，钛及钛合金29.非金属材料：涂料，工程塑料，不透性石墨，搪瓷，陶瓷30.冷加工：定义：在再结晶温度以下进行的塑性变形特点：冷变形中无再结晶出现，因而有加工硬化现象。由于冷
8、变形时有加工硬 化现象，塑性降低，每次的冷变形程度不宜过大，否则， 变形金属将产生断裂破坏。31.热加工：定义：凡是在再结晶温度以上进行的塑性变形特点：热变形时加工硬化和再结晶现象同时出现，但加工硬化被再结晶消除变形后具有再结晶组织，因而无加工硬化现象。32.应变时效：定义：经冷加工塑性变形的碳素钢、 低合金钢，在室温下停留较长时间，或在较高温度下停留一定时间后，会出现屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性降低的现象，称为应变时效。危害：发生应变时效的钢材，不但冲击吸收功大幅度下降，而且韧脆转变温度大幅度上升，表现出常温下的脆化。降低危害的措施：一般认为，合金元素中， 碳、氮增加钢的应变时效敏感性。
9、减少碳、 氮含量，加入铝、钛、钒等元素，使它们与碳、氮形成稳定化合物，可显著减弱钢的应变时效敏感性。31.焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区33.焊接接头常见缺陷：裂纹，夹渣，未焊透，未熔合，焊瘤，气孔，咬边34.焊接接头检验：破坏性检验 非破坏性检验：外观检查（直观，量具）；密封性检验（水，气，油）；无损检测（射线透照，超声波，表面（磁粉，渗透，涡流）35.蠕变现象：定义：在高温和恒定载荷的作用下，金属材料会产生随时间而发展的塑性变形，这种现象被称为蠕变现象。36.蠕变曲线三阶段：减速蠕变，恒速蠕变，加速蠕变37.松弛：在高温和应力作用下，随着时间的增长，如果变形总量保持不变， 蠕变而逐渐增
10、加的塑性变形将逐步代替原来的弹性变形，从而使零件内的应力逐渐降低，这种称为松驰。38.松弛的危害：如高温压力容器中的连接螺栓， 可能因松弛而引起容器泄漏39.按机理的腐蚀分类：电化学腐蚀，化学腐蚀，应力腐蚀40.应力腐蚀的特征：拉伸应力；特定合金和介质的组合；一般为延迟脆性断裂41.应力腐蚀的三个阶段：孕育阶段；裂纹稳定扩展阶段；裂纹失稳阶段42.常见的应力腐蚀：碱溶液（碱脆）；湿硫化氢（硫裂）；液氨（氨脆）；氯化物溶液（氯脆）43.应力腐蚀的预防措施：合理选择材料；减少或消除残余拉应力；改善介质条件；涂层保护；合理设计38.压力容器失效形式：按机理：突发性失效；退化性失效（长期，循环载荷引起
11、）按原因：强度失效，刚度失效，失稳失效，泄露失效39.强度失效：因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，称为强度失效，包括韧性断裂；脆性断裂；疲劳断裂；蠕变断裂；腐蚀断裂等40.刚度失效：由于构件过度的弹性变形引起的失效。 如塔受风41.失稳失效：在压应力作用下，压力容器突然失去其原有的规则几何形状引起的失效42.泄漏失效：泄漏而引起的失效。危害可能引起中毒、燃烧和爆炸等事故，造成环境污染43.屈服和断裂是容器强度失效的两种表现形式44.韧性断裂是压力容器在载荷作用下，产生的应力达到或接近所用材料的强度极限而发生的断裂断裂特征断后有肉眼可见的宏观变形，如整体鼓胀，周长伸长率可达 1020%，断口处
12、厚度显著减薄；没有碎片，或偶尔有碎片；按实测厚度计算的爆破压力与实际爆破压力相当接近45.脆性断裂是指变形量很小、且在壳壁中的应力值远低于材料的强度极限时发生的断裂。断裂特征断裂时容器没有膨胀，即无明显的塑性变形；其断口齐平，并与最大应力方向垂直；断裂的速度极快，常使容器断裂成碎片。46.断裂原因-材料脆性和缺陷。47.疲劳断裂在交变载荷作用下，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生断裂失效的过程。包括裂纹萌生、 扩展和最后断裂三个阶段48.疲劳断口由裂纹源、 裂纹扩展区、 瞬时裂纹区三部分组成49.筒体结构：多层包扎式：优点：制造工艺简单，不需大型复杂加工设备；安全可靠性高，层板间隙具有阻止缺陷
13、和裂纹向厚度方向扩展的能力；减少了脆性破坏 的可能性；包扎预应力改善筒体的应力分布；对介质适应性强，可选择合适的内筒材料。缺点：筒体制造工序多、 周期长、效率低、钢材利用率低（仅 60%左右）；深环焊缝对制造质量和安全有显著影响。无损检测困难，环焊缝的两侧均有层板，无法用超声检测，只能射线检测；焊缝部位存在很大的焊接残余应力，且焊缝晶粒易变得粗大而韧性下降；环焊缝的坡口 切削工作量大，且焊接复杂。热套式：优点：工序少，周期短，且具有包扎式筒体的大多数优点缺点：筒体要有较准确的过盈量，卷筒的精度要求很高，且套合时需选配套合；套合时贴紧程度不很均匀；套合后，需热处理以消除套合预应力及深环焊缝的焊接
14、残余应力绕板式：优点：机械化程度高，制造效率高，材料利用率高（可达 90%以上）。缺点：薄卷板存在中间厚两边薄，卷板后易累积间隙。整体多层包扎式：优点：环、纵焊缝错开，筒体与封头或法兰间的环焊缝为一定角度的斜面焊缝，承载面积增大。绕带式：两种结构：型槽绕带式；扁平钢带倾角错绕式优点：筒体具有较高的安全性，机械化程度高，材料损耗少，且由于存在预紧力，在内压用下，筒壁应力分布较均匀;缺点：钢带需由钢厂专门轧制，尺寸公差要求严，技术要求高；为保证邻层钢带能相互啮合，需采用精度较高的专用缠绕机床.50.厚度示意图：51.计算厚度（） 由公式采用计算压力得到的厚度。必要时还应计入其它载荷对厚度的影响。5
15、2.设计厚度（d）计算厚度与腐蚀裕量之和。dC253.名义厚度（n）设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度。ndC1= C1 C2 54.有效厚度（e）名义厚度减去钢材负偏差和腐蚀裕量。enC1C255.厚度附加量（C）由钢材的厚度负偏差 C1 和腐蚀裕量 C2 组成。C=C1+C256.计算压力是指在相应设计温度下，用以确定元件最危险截面厚度的压力，其中包括液柱静压力。通常情况下，计算压力=设计压力+液柱静压力当元件所承受的液柱静压力5%设计压力，可忽略不计57.静密封（可拆卸密封）：螺纹连接；承插件连接；螺栓法兰连接58.泄漏途径：渗透泄漏：密封件本体毛细管的渗透泄漏，不但与介质压力、温度、粘度、分子结构等流体状态性质有关，还与密封材料的结构与材料性质有关 。界面泄漏：密封件与压紧面间的泄漏，主要与界面间隙尺寸有关，其是密封失效的主要途径。59.影响密封性能的主要因素：（1）螺栓预紧力 1.预紧力使垫片压紧实现初始密封2.适当提高预紧力可增加垫片的密封能力，即在正常工况下保留较大的接触面比压力3.预紧力不宜太大，否则使垫片整体屈服丧失回弹能力，甚至将垫片挤出或压坏4.预紧力应均匀地作用到垫片上，可采取减小螺栓直径、增加螺栓个数等措施来提高密封性能（2
