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1、第一章 压力容器根底学问1.1 概述压力容器广泛地应用于石油、化工、冶金、机械、航空等工业生产如换热器、塔设备以及人民生活如液化气钢瓶。由于压力容器属于承压类特种设备特种设备是指涉及生命安全、危急性较大的锅炉、压力容器含气瓶、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施。其中锅炉、压力容器含气瓶、压力管道为承压类特种设备；电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施为机电类特种设备。，内部压力要高于大气压很多，内部的介质又具有特别性有毒、易燃易爆一旦发生事故，就会造成人员的伤亡和财产的损失。特种设备作业人员监视治理方法对压力容器操作人员的要求特种设备作业人员监视治理方法要求包括压力容器操作人员在
2、内的特种作业人员，应有使用单位对其进展定期专业培训和安全教育， 参与由地、市级安全监察机构或授权的使用单位的培训考核，在取得资格证后持证上岗、按章操作。1.2 压力容器的定义1 广义上说：凡承受肯定压力大于一个标准大气压 0.1MPa的密闭容器称为压力容器GB1501998钢制压力容器的规定： 设计压力低于 0.1MPa 的容器常压容器设计压力高于 0.1MPa 的容器压力容器2 压力容器：盛装气体或液体，承载肯定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或等于 0.1MPa，且压力与容积的乘积大于或等于 2.5MPaL 的气体或液化气体和最高工作温度高于或等于标准沸点的液体的固定容器和移动
3、容器；盛装公称工作压力大于或等于0.2MPa，且压力与容积的乘积大于或等于 1.0MPaL 的气体，液化气体和标准沸点等于或低于 60的液体气瓶；医用氧仓等。3 压力容器安全技术监察规程从安全治理角度动身，压力容器应具备以下三条规定1） 最高工作压力大于或等于 0.1MPa2） 内直径大于或等于 0.15m，且容积大于或等于 0.025m33） 盛装介质为气体，液化气体或最高工作压力高于或等于标准沸点的液体1.3 压力容器分类1 按材质分类：钢制压力容器，铝制压力容器，钛制压力容器和非金属容器等2 按制造方式分类：板焊式容器，锻焊式容器，铸造容器等3 按壳体承压方式分类：内压容器，外压容器4
4、按壁厚分类：薄壁容器容器外径 D0与内经Di之比小于等于 1.2，厚壁容器容器外径D0与内经Di之比大于等于 1.25 按压力容器设计压力分类1） 低压容器 L0.1MPaP1.6MPa2） 中压容器(M)1.6MPaP10MPa3） 高压容器(H) 10MPaP100MPa4） 超高压容器 (U) P100MPa6 按压力容器的作用原理分类反响压力容器R 主要用于完成介质物理、化学反响的压力容器， 如反响器、合成塔等换热压力容器(E) 主要用于完成介质的热量交换的压力容器，如冷凝器、加热器等分别压力容器S主要用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分别的压力容器，如分别器、过滤器等储存压力容
5、器C，其中球罐 B主要用于存储、盛装气体、液体等介质的压力容器，如储罐7 按压力容器安全技术监察规程的规定1） 第三类压力容器高压容器中压容器极度或高度危害介质中压储存容器中度危害或易燃介质，且PV10MPam3 中压反响容器中度危害或易燃介质，且PV0.5MPam3 低压容器极度或高度危害介质，且PV0.2MPam3高压、中压管壳式余热锅炉中压搪玻璃压力容器使用强度级别较高抗拉强度 540MPa的材料制造的压力容器b移动式压力容器，铁路罐车、罐式汽车和罐式集装箱等球形容器大于 50m3低温液体储存容器大于 5m32） 其次类压力容器中压容器低压容器极度或高度危害介质低压储存容器和低压反响容器
6、中度危害或易燃介质 低压管壳式余热锅炉低压搪玻璃压力容器3） 第一类压力容器除上述规定以外的低压容器例 压力容器安全技术监察规程将压力容器划分为第三类压力容器、其次类压力容器和第一类压力容器 3 类。以下正确选项是 A 只要是高压容器就是第三类压力容器B 只要是中压容器就是其次类压力容器C 只要是低压容器就是第一类压力容器D 低温液体运输(半挂)罐式汽车是第三类压力容器E 盛装极度危害介质，且 PV 乘积为 02MPa 的低压容器是第三类压力容器1.4 压力容器运行特性压力容器是在特别条件介质的物理性质，如 压力、温度，及介质的化学性质下运行的设备1 介质的物理特性1压力来源a 来自容器外部工
7、作介质为压缩气体的气体压缩机，泵供给的压力， 工作介质为水蒸气的蒸汽锅炉，沸热锅炉供给的压力， b 容器内部气体介质，由于温度上升导致体积膨胀，产生压力液体介质，工作温度高于标准沸点时，液体沸腾汽化，体积膨胀，压力增加液化气体介质， 容器内的压力就是随温度变化的饱和蒸汽压，液体在不同温度下具有不同的饱和蒸汽压化学反响产生压力2 介质的化学特性主要是易燃易爆性质和毒性按易燃易爆分类：可燃，易燃，惰性和助燃按毒性分类：极度危害 0.1 mgm3，高度危害 0.11.0 mgm3，中度危害1.010 mgm3，轻度危害10 mgm3例 生产工艺过程所涉及的压力容器工艺介质品种繁多，按它们对人类毒害程
8、度，可分为极度危害(I)、高度危害(II)、中度危害()、轻度危害()四级。当最高允许浓度为 0110 mgm3 时，该介质的毒性程度为 A 极度危害B 高度危害C 中度危害D 轻度危害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，轻度危害未列入规定。介质毒性的六项指标分别：急性毒性，急性中毒发病状况，慢性中毒发病状况，慢性中毒后果，致癌性，最高允许浓度。易燃介质爆炸危急介质：气体或液体蒸汽、薄雾与空气混合形成爆炸混合物，且爆炸下限小于10，或爆炸上限与下限的差值大于、等于 20的介质1.5 压力容器工艺参数一 压力1 工作压力操作压力
9、，容器顶部在正常工艺操作时的压力2 最高工作压力内压容器，容器顶部在工艺操作过程中可能产生的最高压力；外压容器，容器可能消灭的最大内外压差压力容器安全技术监察规程对最高工作压力的规定：1 盛装临界温度高于 50的液体气体的容器，如有保冷措施，其最高工作压力为所盛装气体在可能到达的最高温度下的饱和蒸汽 压；如无保冷措施，其作高工作压力不得低于 50的饱和蒸汽压2 盛装临界温度低于 50的液化气体的容器，如有保冷措施，其最高工作压力不得低于试验的最高温度下的饱和蒸汽压；没有保 冷措施，其最高工作压力不得低于所装介质在规定的最大充装量和 50的气体压力3 盛装混合液化石油气的容器，其 50时的饱和蒸
10、汽压低于异丁烷在 50的饱和蒸汽压，取50异丁烷的饱和蒸汽压为最高工作压力；如高于50异丁烷的饱和蒸汽压，取50丙烷的饱和蒸汽压为最高工作压力，如高于50丙烷饱和蒸汽压，取50丙烯的饱和蒸汽压为最高工作压力3 设计压力指在相应的设计温度下用以确定容器壁厚及其元件尺寸的压力，一般等于或略高于最高工作压力。例 容器的设计压力可以不大于使用过程中的最高工作压力。4 安全阀的开启压力安全阀瓣开头离开阀座，介质呈连续排出状态时，在安全阀进口测得的压力5 爆破片的标定爆破压力爆破片铭牌上标明的爆破压力钢制压力容器提出几种确定设计压力方法1） 有安全泄放装置，取安全泄放装置的开启压力2） 单个容器上无安全泄
11、放装置，工艺系统中有安全泄放装置，取最高工作压力的 1.051.1 倍3） 爆炸性介质，取最高工作压力的 1.151.34） 液化气体依据充装系数和到达的最高温度5） 外压容器，大于或等于最大内外压差6） 真空容器，有安全把握装置时，取最大内外压差的 1.25 倍或 0.1MPa两者中的较小值；未装安全把握装置时，取 0.1MPa 二 温度1 介质温度容器内工作介质的温度2 设计温度容器在正常的工作过程中，在相应的设计压力下，器壁或元件金属可能到达的最高或最低温度钢制压力容器规定 1容器的各个部位在工作过程中产生不同的温度，可取不同的温度为设计温度2内保温的容器，壁温为设计温度留意：只有当壳壁
12、或元件金属的温度低于20时，按最低温度设计； 此外按最高温度设计例 压力容器的工艺参数是由生产工艺要求确定的，是进展压力容器设计和安全操作的主要依据，压力容器的主要工艺参数是和A 压力 B 液位 C 温度 D 介质1.6 对压力容器的根本要求保证安全的前提下，有效运行，长期稳定。压力容器必需具备使用性能：安全牢靠，易制造安装，构造先进，修理便利，经济合理等保证以下性能1 强度指容器在限定的压力条件下抵抗裂开或过量塑性变形的力量2 刚度容器或容器的承压部件在限定的载荷条件下抵抗弹性变形的力量。3 稳定性容器在外载荷的作用下保持其几何外形不发生突然转变的性能4 耐久性容器的使用寿命。一般来说容器设
13、计使用年限为 10 年5 密封性可拆连接处，母材和焊缝的致密度1.7 压力容器的失效压力容器在规定的使用期内，因构造不合理，制造质量不良，使用维护不当或其他缘由而失去按原设计参数正常工作的效能称为压 力容器失效强度失效、刚度失效、失稳失效和泄漏失效1 强度失效1） 韧性断裂塑性断裂压力容器在载荷作用下，产生的应力到达或接近所用材料的强度极限，引发的断裂a 厚度未经设计或强度计算错误b 制造时用材料错误c 使用过程中壁厚减薄d 操作失误e 液体受热膨胀，化学反响2） 脆性断裂应力值低于材料的强度极限时发生的断裂，断裂时不发生明显的塑性变形。a 材料选用不当b 焊接与热处理不当c 长期在高温下运行
14、，引起材料的脆化d 存在严峻的原始缺陷，制造缺陷，使用过程中产生缺陷等3） 疲乏断裂在交变载荷的作用下，经过肯定的循环次数后产生裂纹和突然发生断裂失效的过程a 构造设计不良b 不正常操作4蠕变断裂压力容器在高温下长期受载，随时间的增加持续发生蠕变变形， 造成厚度明显减薄与鼓胀变形，最终导致压力容器断裂的现象 5腐蚀断裂均匀腐蚀导致的厚度减薄，或局部腐蚀造成的大面积凹坑，引起的断裂2 其他形式的失效1） 刚度失效构件弹性变形过渡引起的失效2） 失稳失效在压应力作用下，压力容器突然失去原有的规章几何外形引起的失效3） 泄漏失效由于泄漏而引起的失效1.8 压力容器的法规标准体系一 法律由全国人民大表大会或省人民代表大会通过和批准的， 安全生产法二 行政法规国务院公布，特种设备安全监察条例三 部门规章国家质检总局局长令形式公布的特种设备事
