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1、第三篇 容器设计第十章 容器设计基础第一节 概 论一、容器的结构壳体(筒体)、封头(端盖)、法兰、支座 、接口管及人孔等组成。常低压化工 设备通用零部件标准直接选用。 二、容器的分类 压力容器分类按容器的形状 按承压性质 按管理其它 按容器壁温 按金属材料 按应用情况按容器的形状按容器形状分类名称特 点方形矩 形容器平板焊成，制造简便，但承压能 力差，只用作小型常压贮槽球形容 器弓形板拼焊，承压好，安装内件 不便，制造稍难,多用作贮罐圆筒形 容器 筒体和凸形或平板封头。制造容 易，安装内件方便，承压较好， 应用最广按承压性质 内压：内部介质压力大于外界压力 外压：内部介质压力小于外界压力 真空
2、：内部压力小于一个绝压的外压 容器表4-1 内压容器的分类 容器分类设计压力 p （MPa） 低压容器0.1p1.6 中压容器1.6p10 高压容器10p100 超高压容器p100按管理 表4-2 安全检查规程使用范围项目条件最高工作 压力pwpw0.1MPa，不包括液体静压内径Di， 容积VDi0.15m 且 V0.025m3介质气体、液化气体或最高工作温 度高于等于标准沸点的液体根据压力等级、介质毒性危害程度以 及生产中的作用，压力容器可分为 三类。 第一类压力容器、第二类压力容器、 第三类压力容器 不包括核能、船舶专用、直接受火焰 加热容器表10-3 毒性危害程度分级指 标分 级 极度危
3、害 高度危害 中毒危害 轻度危害 急性 中毒吸入 200 mg/m3200 mg/m32000 mg/m320000 mg/m3 经皮100100 500 2500 经口2525 500 5000急性中毒易中毒后 果严重可中毒， 愈后良好偶可中毒无中毒但 有影响慢性中毒患病率高较高偶有发生有影响慢性中毒后果 继续进展 不能治愈可基本治 愈可恢复无 严重后果可恢复无 不良后果 致癌性 人体致癌可疑致癌动物致癌无致癌性 最高容许浓度 0.10.1-1.0-10 常见化学介质 光气、汞 、氰化氢甲醛,苯胺 、氟化氢 、二氧化硫, 硫化氢,氨名称说明三类容器（1） 高压容器； （2） 毒性程度为极度和
4、高度危害介质的中压容器； （3） 中度危害介质，且pV大于等于10MPam3中压储存容器； （4） 中度危害介质，且pV大于等于0.5MPam3中压反应容器； （5） 毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积大于等于 0.2MPam3的低压容器； （6） 高压、中压管壳式余热锅炉； （7） 中压搪玻璃压力容器； （8） 使用强度级别较高的材料制造的压力容器； （9） 移动式压力容器，铁路罐车、罐式汽车和罐式集装箱等； （10） 容积大于等于50 m3的球形储罐； （11） 容积大于5 m3的低温液体储存容器。 二类容器（1） 中压容器； （2） 毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器； （3）
5、 易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和低 压储存容器； （4） 低压管壳式余热锅炉； （5） 低压搪玻璃压力容器。 一类容器不在第三类、第二类压力容器之内的低压容器为第一类压力容器。判断题：判断下列容器属一、二、三类 容器的哪一类？1）2000的 液氨储罐 2）p为4MPa的剧毒介质容器 3）p为10MPa，V为800L的乙 烯储罐。 按容器壁温常温容器：壁温-20至200； 高温容器：壁温达到蠕变温度,碳素钢 或低合金钢容器，温度超过420， 合金钢超过450，奥氏体不锈钢超 过550，均属高温容器； 中温容器：在常温和高温之间； 低温容器：壁温低于-20, -20至- 40为浅
6、冷容器，低于-40者为深 冷容器。按材料金属容器:钢制, 铸铁,有色金属容器非金属材料：既可作为容器的衬里 ，又可作为独立的构件。按材料应用最多是低碳钢和普通低合金钢 ， 腐蚀严重或产品纯度要求高用不锈 钢、不锈复合钢板、铝板及钛材。 在深冷操作中，可用铜或铜合金； 常用非金属材料的有：硬聚氯乙烯 、玻璃钢、不透性石墨、化工搪瓷 、化工陶瓷及砖、板、橡胶衬里等按应用情况反应压力容器（）完成物理、化学 反应，如反应器、反应釜、分解锅 、聚合釜、变换炉等； 换热压力容器（）热量交换，如热 交换器、管壳式余热锅炉、冷却器 、冷凝器、蒸发器等；按应用情况分离压力容器（）流体压力平衡缓 冲和气体净化分离
7、，如分离器、过 滤器、缓冲器、吸收塔、干燥塔等 ； 储存压力容器：（，球罐为）储 存、盛装气体、液体、液化气体等 介质，如各种形式的贮罐、贮槽、 高位槽、计量槽、槽车等。三、容器的零部件标准 容器的零部件(例如封头、法兰、 支座、人孔、手孔、视镜、液 面计等)标准化、系列化，许多化工设备(例如贮槽、换热器 、搪玻璃与陶瓷反应器)也有了 相应的标准。两个基本参数：公称直径DN：指标准化以后的标 准直径，以DN表示，单位mm， 例如内径1200mm的容器的公称 直径标记为DN1200。公称压力PN：容器及管道的操作 压力经标准化以后的标准压力称 为公称压力，以PN表示，单位 MPa。 公称直径1.
8、 压力容器的公称直径 钢板卷焊公称直径是内径。300(350 )400(450 )500(550 )600(650 )700(750 )8009001000(110 0)1200(130 0)1400(150 0)1600(170 0)1800(190 0)2000(210 0)2200(230 0)24002500260028003000320034003500360038004000420044004500460048005000520054005500560058006000容器直径较小，可直接用无缝钢 管制作。公称直径指钢管外径。159219273325377426表4-5 无缝钢管制
9、作筒体时 容器的公称直径（mm）v设计时，应将工艺计算初步 确定的设备内径，调整为符 合表4-4或表4-5所规定的公称 直径。 v封头的公称直径与筒体一致 。2.管子的公称直径 也称公称口径、公称通径。 有缝管：电焊钢管，化工厂用来输 送水、煤气、空气、油以及取暖 用蒸汽等流体管道。 无缝管：分热轧管和冷拔管两种。 如输送流体用无缝钢管(GB 8163- 87)、石油裂化用无缝钢管(GB 9948-88)、化肥设备用高压无缝 钢管（GB 647986)等。有缝管的公称直径：v公称直径近似普通钢管内径的名 义尺寸。公制mm，英制in，见表 4-6。 公称直径15mm或1/2英寸，外径 21.3m
10、m，壁厚2.75mm（普通） 3.25mm（加厚）有缝管的公称直径：v每一公称直径对应一外径，其内 径数值随厚度不同而不同。 v有缝管按厚度可分为薄壁钢管、 普通钢管和加厚钢管。 v管路附件也用公称直径表示，意 义同 无缝钢管的公称尺寸：分热轧管和冷拔管。 无缝钢管不用公称直径而是以外径乘 厚度表示。为公称外径与公称厚度 。 在管道工程中，管径超过57mm时， 常采用热轧管。管径在57mm以内 常选用冷拔管。 冷拔管的最大外径为200mm； 热轧管的最大外径为630mm。3. 容器零部件的公称直 径 法兰、支座等公称直径是相配的筒 体、封头的公称直径。DN2000法 兰，DN2000鞍座 还有
11、一些零部件的公称直径是与它 相配的管子公称直径DN200管法兰 另有一些容器零部件公称直径是指 结构中某一重要尺寸，DN80(Dg80) 视镜是指窥视孔的直径为80mm。 公称压力 工作压力不同，相同公称直径的压力容器其 筒体及其零部件的尺寸也不同。 将承受的压力范围分为若干个标准压力等级 ，即公称压力。 表4-7压力容器法兰与管法兰的公称压力压力容器 法兰0.25 0.6 1.0 1.6 2.5 4.0 6.4管法兰0.25 0.6 1.0 1.6 2.5 4.0 5.0 10 15 25v设计时如果选用标准零部件，必 须将操作温度下的最高操作压力 (或设计压力)调整为所规定的某 一公称压力
12、等级(调整方法见第 五节)，然后根据DN与PN选定该 零部件的尺寸。 v如果零件不选用标准零部件，而 是自行设计，设计压力就不必符 合规定的公称压力。四、压力容器的标准简介压力容器标准是全面总结压 力容器生产、设计、安全等方面 的经验，不断纳入新科技成果而 产生的。它是压力容器设计、制 造、验收等必须遵循的准则。压 力容器标准涉及设计方法、选材 及制造、检验方法等。 国内标准 v1989我国压力容器标准化技术委员会制 订了GB150-89钢制压力容器 v1998年修订成GB150-1998，使标准更加 完善。 vGB150钢制压力容器内容包括： 压力容器板壳元件计算 容器结构要素的确定 密封设
13、计 超压泄放装置的设置 容器的制造与验收的要求等 国外主要规范国外的规范主要有四个： 美国ASME规范， 英国压力容器规范（BS）， 日本国家标准（JIS）， 德国压力容器规范（AD）。1美国ASME规范 v美国机械工程师协会（ASME）制定 的锅炉及压力容器规范。美国国 家标准 v该规范规模庞大、内容完善，仅依 靠其本身即可完成选材、设计、制造 、检验、试验、安装及运行等全部工 作环节。1美国ASME规范v与压力容器密切相关有： 第卷 材 料技术条件、第卷 无损检验、第 卷 压力容器及第卷 焊接及钎焊 评定。 v每年增补一次，每三年出一新版， 技术先进，修订及时，能迅速反映世 界压力容器科技
14、发展的最新成就，为 世界上影响最大的一部规范。 2英国压力容器规范（BS ）vBS 5500非直接火熔焊压力容器 是由英国标准协会（BSI）负责制定。 v由两部规范合并而成： 一部相当于ASME第卷第一册的BS 1500一般用途的熔融焊压力容器标 准， 另一部是近似于德国AD规范的BS 1515化工及石油工业中应用的熔融 焊压力容器标准。 3. 日本国家标准（JIS ） 于80年代初制定了两部基础标准， 一部是参照ASME第卷第1册制定的 JIS B 8243压力容器的构造， 另一部是参照ASME第卷第2册制定 的JIS B8250特定压力容器的构造 。 此外，还有与压力容器相关的标准JIS
15、B 8240冷冻压力容器、JIS B8241 无缝钢制气瓶及JIS B8242圆筒形 液化石油气贮罐（卧式）构造等。4. 德国压力容器规范（AD ） AD压力容器规范是由七个部门编制的 ： 职工联合会、 锅炉压力容器管道联合会、 化学工业联合会、 冶金联合会、 机械制造者协会、 大锅炉企业主技术协会及技术监督会 联合会（VDTUV）。vAD规范在技术上有许多独特的观点， 它在世界上也是具有广泛影响的规范。 vAD规范与ASME规范相比，特点： AD规范只对材料屈服极限取安全系 数，且取数较小。因此产品厚度薄、重 量轻； AD规范允许用较高强度级别钢材； 在制造要求方面，AD规范没有 ASME详尽，这样可使制造厂具有较大 的灵活性，易于发挥各厂的技术特长和 创新。思考题 ：1.压力容器按照压力、温度、监察 管理各是怎样分类的？ 2.钢板卷制的筒体和成型封头的公 称直径指的是哪个直径？无缝钢 管制作筒体时，公称直径指的是 哪个直径？ 3.判断容器属几类？
