压力容器总结

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1、我国目前完全纳入压力容器安全技术监察规程使用范围的压力容器应同时具备下列三个 条件：1）高工作压力PwO.lMPa （不含液体静压）2）内直径（非圆形截面指其最大尺寸）不小于0.15m，且容积V0.025m33）盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体。工作压力：压力容器的工作压力是指容器在正常使用的过程中，（其顶部）所承受的最高压 力载荷。容器壁厚（薄壁容器和厚壁容器）壳体承压的方式（内压容器和外压容器）容器的工作壁温（高温容器、常温容器和低温容器）壳体的几何形状（球形容器、圆筒形容器和其它特殊形状的容器）按制造方法（焊接容器、锻造容器、铆接容器、铸造容器、有色金属容器

2、和非金属容器） 按容器的安放方式（立式容器和卧式容器）低压（L）容器 0.1 MPap1.6 MPa中压（M）容器 1.6 MPap10.0 MPa高压（H）容器 10 MPap 100MPa介质危险程度：指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等，其中影响压力容器分类的主要 是毒性和易燃性AW- *弟二早压力容器设计材料选用壁温，压力，介质腐蚀性，介质对材料的脆化作用，是否易燃易爆有毒一一力学性能，物 理性能，耐腐蚀性钢材的力学性能主要是表征强度、韧性和塑性变形能力的 判据，是机械设计时选材和强度计算的主要依据.厂包括抗拉强度6b 屈服点6$压力容器设计中，常用的强度判据彳持久极限”口蠕变极限忙

3、 J疲劳极限亦b.压力容器设计中，常用的塑性判据Vk延伸率J断面收缩率卩冲击吸收功压力容器设计中，常用的韧性判据J韧脆转变温度I冲击韧性 强度：指金属材料在外力的作用下对变形或断裂的抗力。强度指标是设计中决定许用应力的 重要依据，是材料抵抗外力作用能力的标志。塑性：指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力 韧性：指金属材料抵抗冲击负荷的能力 硬度：衡量一个性能指标材料软硬程度的指标 硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性的综合性能指标 主要的材料的物理性能指标有：密度P，热导率儿比热容c，熔点tm,线涨系数a (1x10),电阻率pr,弹性模量E等 材料的腐蚀速度在工程上常

4、用Ka(mm/a)来表示，材料腐蚀速率在1mm/a以下的，可以认为 能用于化工容器制造工艺性能：可焊性：金属含碳量的多少决定了它的可焊性 可煅性，切削加工，研磨，冲压性能，热处理性能 价格和来源：将碳素钢板Q235A的价格定为1,其余的板材相对价格大致有如下 关系，16MnR 为 1.4，20R (20g)为 1.8，铬钢(1Cr13, 2Cr13)为 5.1,高合金钢 0Cr18Ni10 为 14.1。廉价的材料不一定在经济上就是合理的。 不光要看价格，同时要看国家的资源情况影响材料性能的因素：冶炼方法：碱性平炉钢，碱性电炉钢 合金元素：锰、硅、铬、镍、钼、钛、铌、钒、铝 制造工艺：轧制，锻

5、造 焊接 操作温度介质的腐蚀性能(介质腐蚀，晶间腐蚀，应力腐蚀) 钢的氢破坏(氢脆)三材料的选用一般原则：必须考虑设备的操作条件(如设计压力、设计温度、介质的特性)、材料的焊接 性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构。碳素钢：压力容器用碳素钢一般是含磷少，硫杂质少，塑性好，焊接性能优异，抗冷脆性能 好，时效倾向小的镇静钢。常用的普通碳素钢有Q235系列，20R、20HP低合金钢：低合金钢具有较好的力学性能，强度高，塑性、韧性好，16MnR, 15MnVR 咼合金钢钢板：具有咼度稳定性 复合钢板：耐腐蚀，传热效率高低温容器与高温容器用钢：低温：镇静钢；高温：蠕变极限，持久强度有色金属 紧固件第

6、二节结构设计结构设计遵循的原则： 结构不连续处应平滑过渡 在引起应力集中或消弱强度的结构相互错开，避免高应力的叠加 避免采用刚性过大的焊接结构 受热系统及部件的涨缩不要受限制结构设计一般要求各受压部件应有足够的强度，并装有可靠的安全保护设施，防止超压； 受压元件、部件的结构形式、开孔和焊缝的布置应尽量避免或减小复合应力和应力集中； 承重结构在承受设计载荷时应具有足够的强度、刚度、稳定性及防腐蚀性；容器的结构应便于安装、检修和清洗（封头种类：凸形封头：半球形，椭圆形，碟形，球冠形 锥壳，变径段，平盖，紧缩口）I型单边V型U型1J型第三节图：二坡口的基本形式强度计算与校合压力容器的设计参数：设计压

7、力，设计温度，壁厚附加量，许用应力，焊缝系数等设计压力特设:计的継顶部的最高压力，其值不低于工作压力（表压） 计算压力设计压力超压泄气装置的工作压力工作压力设计温度：1.对于不加热或冷却的壳体壁，取介质的最高温度或最低温度为设计温度2. 用蒸汽，热水或其他液体介质加热或冷却的壳体壁，取较热介质的最高温度 或冷却介质的最低温度作为设计温度3. 用可燃气体或电加热的壳体壁，设计温度应不低于250摄氏度4. 对于内保温容器，应进行温度计算，或者以工作条件相类似的容器的壁温作 为设计温度安全系数n和许用应力一般设计方法第三章制造与检验焊接：选用可焊性好的材料一一低碳钢或低合金钢，尽量选用镇静钢，尽量采

8、用工字钢，槽 钢，角钢和钢管等型材焊接：是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。焊缝的布置：1. 焊缝应尽可能分散，以便减小焊接热影响区，防止粗大组织的出现2. 焊缝的位置应尽可能对称分布，以抵消焊接变形。3. 焊缝应尽可能避开最大应力和应力集中的位置4. 焊缝应尽量避开机械加工表面，以防止破坏已加工面5. 应便于焊接操作。焊接缺陷1. 表面缺陷：咬边（根部应力集中比较严重，仅次于裂纹的一种脆裂根源），弧坑和擦伤, 焊缝尺寸不符合要求2. 气孔和夹渣：气孔：氢气，一氧化碳，氮气气孔，减少焊缝的承载截面积，疲劳强度下 降3. 未焊透（较为明显的应力集

9、中，脆性破坏和疲劳破坏的根源）和未熔合4. 裂纹：脆裂根源，加剧疲劳破坏的应力腐蚀破坏，最危险的一种缺陷热裂纹：晶间存在液态薄膜。接头中存在拉应力。限制钢材和焊条、焊剂的低熔点杂质缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊 缝晶粒。减少焊接应力的工艺措施。冷裂纹（延迟裂纹）：焊接接头的淬火倾向重，焊接接头的含氢量高，存在较大的拉应力。 选用碱性焊条和焊剂，焊条焊剂要烘干，工件焊前预热，采取减少焊接应力的工艺措施，焊 后立即去氢（后热）处理。憨厚进行消除应力的退火处理5. 组织缺陷过热，过烧和疏松淬硬性马氏体组织奥氏体不锈钢的晶间腐蚀对安全性能的影响缺口： 1.削弱了焊缝的静力抗拉强度，导致壳体的延

10、性破坏2. 易于产生裂纹和使裂纹扩展，导致壳体的脆性破裂，疲劳破裂或应力腐蚀破裂 几何形状不连续：形成附加弯曲应力和切应力，导致局部应力过高第四章破坏形式第一节延性破裂特征：1.器壁上有明显的伸长变形2. 端口呈暗灰色纤维状3. 容器一般不是碎裂4. 容器实际爆破压力接近计算爆破压力原因：韧性破坏只有在器壁整个截面上的材料都处于屈服状态下才会发生1. 盛装液化气体介质的容器充装过量，应留有一定的气相空间2使用中的压力容器超温超压运行3. 容器壳体选材不当或容器安装不符合安全要求4. 维护保养不当，器壁发生大面积服饰，壁厚减薄预防：1.在设计制造压力容器是，要选用有足够强度和厚度的材料2. 压力

11、容器应按规定的工艺参数运行，安全附件安装齐全，正确，并保证灵敏可靠 3使用中加强巡回检查，严格按照工艺参数进行操作4.加强维护保养工作第二节脆性破裂特征：1.容器壁没有明显伸长变形2. 裂口齐平，断口呈金属光泽的结晶状3. 容器常破裂成碎块4事故多在温度较低的情况下发生原因：1.温度。钢在低温下其冲击韧性将急剧下降2. 裂纹性缺陷预防：1.提高容器制造质量，特别是焊接质量，尺寸突变，不连续以及焊缝中裂纹性缺陷 的存在，易形成脆性断裂源2. 容器材料在使用条件下仍应有较好的韧性3. 加强压力容器的维护保养和定期检验工作，及时消除简阳中发现的裂纹性缺陷 第三节疲劳破裂特征：1.容器破坏时没有明显的

12、塑性变形2. 疲劳断裂与脆性破坏的断口形貌不同，疲劳断口存在两个明显的区域：疲劳裂纹 产生及扩展区，最终断裂区3. 容器的疲劳破坏一般是疲劳裂纹穿透器壁而泄漏失效4. 疲劳破裂总是在经过多次的反复加压和泄压以后发生原因：1.内部因素：压力容器存在着局部高应力区2. 外部因素：压力容器存在着反复交变载荷，变化幅度大的非对称循环载荷 预防：1.压力容器的制造质量应符合要求，避免先天缺陷，以减少过高的局部压力2. 压力容器安装中应注意防止外来载荷源影响3. 在运行中要注意操作的正确性，尽量减少外压，卸压的次数，操作中要防止温度 压力波动过大4. 对无法避免的外来载荷，无法减少开停次数的压力容器，制造

13、前应作疲劳设计 第四节腐蚀破裂均匀腐蚀，局部腐蚀（电偶腐蚀，孔蚀，选择性腐蚀，磨损腐蚀，缝隙腐蚀），晶间腐蚀， 断裂腐蚀（应力腐蚀，疲劳腐蚀），氢损伤（氢鼓包，氢脆，脱碳，氢腐蚀） 原因：1.压力容器维护保养不当2. 选材不当或未采取有效防腐措施3. 结构不合理，或焊接部符合规范要求4. 介质中杂质的影响预防：1.根据介质选用合适厚度的防腐蚀材料的容器2. 对奥氏体不锈钢容器应严格控制氯离子含量3. 选择有腐蚀隔离措施的容器以避免腐蚀介质对容器壳体产生腐蚀4. 选用结构合理，设计制造质量符合国家标准和要求的容器5使用中采取适当的工艺措施降低腐蚀速度（阴极保护法）第五节压力冲击破裂特征：原因类似

14、于延性破裂，从压力冲击断裂壳体的形貌来看，颇似因部件存在缺陷而产生 的脆性断裂1. 壳体破裂2. 壳体内壁附有化学反应产物和痕迹3. 断裂时常伴有高温产生4. 断口形貌类似脆性断裂5. 容器释放的能量较大原因：1.可燃气体与助燃气体（氧，空气）反应爆炸2聚合釜的爆炸3. 压力容器内的反应失控4. 液化气体的“爆沸”预防：1.完善规程和管理制度2. 加强现场的管理和作业人员的培训第六节蠕变破裂特征：1.蠕变破坏是高温及拉应力长期作用的结果，通常有明显的塑性变形，变形量大小取 决于材料的塑性原因：1.容器长期在某一高温下运行，缓慢塑性形变2.选材不当，结构不合理3. 结垢，结炭，结疤等影响传热，造

15、成局部过热预防：1.选择满足高温力学性能要求的合金钢材材料制造压力容器2. 选用结构合理制造质量符合标准的压力容器3. 在使用中防止容器局部过热，经常维护保养，消除积垢，结炭第五章安全附件一，分类联锁装置:依照设定的工艺参数自动调节，保证该工艺参数稳定在一定的范围内的控制机构。 警报装置：压力容器运行过程中出现异常时能自动音响或其它明显报警信号的仪器。计量显示装置：用以显示容器运行时内部介质的实际状况的装置。安全泄压装置：当容器或系统内介质压力超过额定压力时，能自动地泄放部分或全部气体, 以防压力持续升高而威胁容器的使用安全。安全泄放量：指当压力容器出现超压时，为了保证其压力不再继续升高而在单位时间内所必 须泄放的气量，以确保压力容器安全运行。1 压缩气体或水蒸汽压力容器Ws =2.83x103/?v2吧一压力容器的安全泄放量，kg/h;d压力容器进口管的内径，mm；v压力容器进口管内气体的流速，m/s； P 气体