压力容器的简单介绍

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1、摘要关键词近年来，国内外压力容器的焊接技术取得了引人注目的新发展。随着压力容器工作参数的大幅度提高及应用领域的不断扩展，对焊接技 术提出了愈来愈高的要求。所选用的焊接方法、焊接工艺、焊接材料和焊接设备首先应保证焊接接头的高质量，同时必须满足高效、低耗、 低污染的要求。因此，在这一领域内，焊接工作者始终面临复杂而艰巨的技术难题，要求不断寻求最佳的解决方案。通过不懈的努力已在许 多关键技术上取得重大突破，并在实际生产中得到成功的应用，取得了可观的经济效益，使压力容器焊接技术达到了新的发展水平压力容器特殊 高压 易爆 腐蚀 必须 要求 不（低于、高于）刖言2007年，民用、工业用气瓶已经超过1亿多只

2、，压力管道近百万公里，压力容器不仅是工业生产中常用的设备，同时也是一种比较容易 发生施事故的特殊设备。它与其他生产装置不同，压力容器一旦发生事故，不仅使容器本身遭到破坏，而且还往往诱发一连串的恶性事故， 如破坏其他的设备和建筑设施，危及人员的生命和健康，污染环境，给国民经济造成重大的损失，其结果可能是灾难性的。所以，必须严格 控制压力容器的设计、制造、安装、选材、检验和使用监督。1压力容器的基础知识凡承受液体介质压力的密封设备称为压力容器。压力容器一般泛指在石油化工和其他工业生产中用于完成反应、传热、传质、分离和贮运 等生产工艺过程，并具有特定功能的承受一定压力的设备。它主要用于石油化工、能源

3、工业、科研和军事工业等方面；同时在民用工业领域 也得到了广泛的应用，如煤气或液化石油气罐、各种蓄能器、换热器、分离器以及大型管道工程等。1. 1压力容器的定义根据压力容器安全技术监察规程，压力容器必须同时具备：最高工作压力N）.1MPa，容器的容积225L,工作介质为气体、液化气体和最 高的工作温度高于标准沸点（指一个大气压的沸点）的液体这三条规定。否则属于常压容器。1. 2压力容器的分类压力容器的分类方法很多，按照不同的方法可以有不同的分类。1.21制造分类：可分焊接容器、锻造容器、铆接容器、铸造容器和组合容器五种。1.22按材料分类：有钢制容器、有色金属容器和非金属容器。1.23按壁厚分类

4、：可分薄壁容器和厚壁容器两种。1.24按形状分类：有球形容器、圆筒形容器、圆锥形容器、1.25 按承压方式分类：有内压容器和外压容器。126按设计压力划分低压容器（代号L） 中压容器（代号M ） 高压容器（代号H） 超高压容器（代号U ）0.1MP ap 1.6MPa1.6MP ap 10MPa10MP ap 100MPa127按综合因素（如压力容器的高低、容积的大小、介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用）划分I类容器：指装有非易燃或无毒介质的低压容器，或是装有易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器 II类容器：指属于下列情况之一的容器1. 中压容器2. 装有剧毒介质的低压容器3. 装有易

5、燃或有毒介质的低压反应容器及贮罐4. 内径小于1m的低压废热锅炉Ill类容器：指属于下列情况之一的容器1. 咼压、超咼压容器2. 装有易燃或有毒介质的中压反应容器，中压贮罐或槽车3. 装有剧毒介质的大型低压容器和中压容器4. 中压废热锅炉或内径大于1m的低压废热锅炉1.28按容器工作温度划分高温容器200500 C常温容器自然环境温度低温容器-20-253C1.29按压力容器作用划分反应压力容器 主要用于完成介质物理、化学反应的容器。如反应器、发生器、分解锅、蒸煮炉等。换热压力容器 主要用于完成介质热量交换的容器。如废热锅炉、热交换器、冷却器、蒸发器等。分离压力容器 主要用于完成介质的流体压力

6、平衡和气体净化分离等的容器，如分离器，过滤器、集油器。 储存压力容器 主要用于盛装生产和生活用的原料气体、液体、液化气体的容器。如个中形式的贮罐、槽车等。1. 3压力容器特点1. 31工作条件恶劣。主要表现在载荷、温度和介质三个方面 载荷。出承受静载荷外，还承受低周疲劳载荷 环境温度。在高温下工作，有时还要在低温下工作 介质。有空气、水蒸气、硫化氢、液化石油气、液氨、液氯、各种酸和碱1. 32容易发生事故 与其他的设备相比，容易超负载运行。容器内压力会因操作失误或反应异常而迅速升高。往往在尚未发现的情况下，容器已经遭到破坏。 局部区域受力情况比较复杂。如在容器开孔周围及其他结构不连续处，常因过

7、高的局部应力和反复的加压、卸压而造成破坏事故。 隐藏难以发现的缺陷。例如制造过程中留下的微小的裂纹没有被发现，在使用过程中裂纹就要扩展，或在合适的条件下（使用温度、工 作介质等）突然发生破坏。 使用条件比较苛刻。133使用广泛并要求连续使用压力容器一般要求连续运行，它不能像其他设备那样可随时停下检修。如果突然停止运行，酒会给一条生产线、一个工厂，甚至一个 地区的生产和生活造成极大的影响，间接和直接的经济损失也是非常大的。1. 4压力容器的构成压力容器的构成形式很多，最常见的结构为圆柱形、球形和锥形三种。压力容器工作压力越高，筒体的壁就应越厚。现以最常见的 圆柱形压力容器为代表做一说明。这类容器

8、主要由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等构成。141筒体 筒体是压力容器主要组成部分之一。储存物料或完成化学反应所需要的压力空间大部分是由它完成的，所以筒体的大小往往是根 据工艺要求来确定的。形状有圆筒形、锥形和球形等142封头 根据几何形状的不同，封头可分为球形封头、椭圆形封头、碟形封头和平盖形封头几种形状。在压力容器中，封头与筒体连接时， 只能采用球形或椭圆形封头，不允许用平盖形封头1. 43法兰法兰是容器及管道连接中的重要部件，它的作用是用螺栓连接，并通过拧螺栓使垫片压紧而保证密封1. 44密封元件密封元件是放在两个法兰或封头与筒体端部接触面之间，借助于螺栓等连接件压紧，使筒

9、体内的液体或气体介质不致泄漏。根据容器的工 作压力、介质、温度等来选择密封元件。密封元件有金属（铜、铝、软钢）密封元件、非金属（石棉、橡胶等）密封元件和组合型密 封元件（铁包石棉、钢丝缠绕石棉等）1. 45开孔和接管由于工艺和检修的需要，在容器的筒体或封头上开设各种或安装接管， 如人孔、视镜孔、物料进出口孔，以及安装压力表、液位计流量计、热电偶、安全阀 等接管开孔1. 46支座 支座是支撑压力容器并固定基础上的受压元件。支座是根据容器安装形式来决定的。常见的支座形式有鞍式、支撑式、悬挂式、裙座式等，球形容器常采用柱式和裙式两种支座2. 压力容器用钢2.1压力容器用钢的要求焊接压力容器是一种受内

10、压或外压的密封结构。其内部不但承受很高的压力，往往装有易爆、易燃、有毒和有腐蚀的介质。所以，压力容器用钢要比其他焊接金属结构用钢要求高，需满足下面几点要求：211具有足够的强度压力容器是具有爆炸危险的设备，为了安全，必须保证压力容器本身及其部件具有足够的强度。特别是经过热加工和多次热处理的钢材，仍应保证强度性能不能低于标准规定的下限值。因此，不论容器压力高低，抗拉强度的安全系数为3,屈服点的安全 系数为1.62.12塑性和韧性好压力容器用钢必须具有足够的塑性和韧性，是防止脆性断裂的必要条件之一，也是对压力容器各部件，如筒体，封头和 接管等冲压、卷制、热压成形等冷、热加工制造工艺的要求。2.13

11、具有相适应的使用温度各类压力容器工作温度都有很大差异，所以在选用钢材是，除要求具有的强度、塑性、韧性外，还必须保证在不同工作温度下具有足够的力学性能。压力容器用钢的工作温度材料 名称碳素钢低合金钢低温钢碳相钢 及锰钼 铌钢铬钼钢奥氏体 不锈钢工作 温度-19 475C-40475 C-90-20 C520C580C-196 700 C2.14焊接性要好为了确保焊接压力容器的质量，材料应具用良好的焊接性能。焊接结构压力容器用钢的含碳量不能大于0.24%。对于大厚 度压力容器用钢，其含碳量也应控制在较低值为好。2.15具有较高的耐腐蚀性在石油、化工行业中，压力容器装有的介质都有一定的腐蚀性，只是腐

12、蚀的程度不同，重者会使容器泄露或破裂。 为了长期安全运行。应选择在腐蚀介质中工作压力容器用钢的铬含量不小于13%22压力容器用钢的选用原则压力容器的用途极广，工作条件也千差万别，因此在容器的设计过程中正确地选择材料是一件极为复杂而又特别重要的工作。很多压力 容器造成事故的重要原因之一就是选用材料不当。例如，采用焊接性差的钢材焊制压力容器时，就容易在焊接接头中产生裂缝；有些镍铬不 锈钢的压力容器，常因钢号或成分选用不当，在使用中发生晶间腐蚀、应力腐蚀等形式的破坏；选用铁素体钢制造低温压力容器时，如钢的 转变温度高于容器的工作温度，则容器工作时就容易发生脆性破坏。所以，在选择压力容器用钢时，必须根

13、据容器的工作条件（如壁温、压 力、介质腐蚀性、介质对材料的脆化作用及其是否易燃、易爆、有毒等）选择具有合适力学性能、物理性能和耐腐蚀性能的材料，所选用的 材料还必须考虑加工工艺的影响（可焊性、是否便于加工），并考虑其经济合理性及来源等情况。需指出的是，压力容器用的钢材，除极个别 的采用铸件外，绝大多数都是经轧制、锻造、成型、焊接和热处理等加工后才投入使用的。2. 21质量上的选择原则 选择压力容器用钢材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等。 选择压力容器用钢材必须在满足第条的前提下，考虑经济合理性。一般情况下，下列规定

14、是经济合理的。a. 所需钢板厚度小于8mm时，在碳素钢与低合金高强度钢之间，应尽量采用碳素钢钢板（多层容器用材除外）。b. 在刚度或结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，依次选腳235A、Q235B、20R（当 20R供应有困难时，可采用20g）、16MnR等钢板。c. 所需不锈钢厚度大于12mm时，应尽量采用衬里、复合、堆焊等结构形式。d .不锈钢应尽量不用作设计温度小于等于500C的耐热用钢。e.珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于等于350C的耐热用钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热或抗氢用途时，应尽量减少、合并钢材的品种、规格。

15、 本条所列的各类钢材选用对象是设计的指导准则，通常情况下应予执行。b.低合金高强度钢用于介质腐蚀性不强、壁厚较大(不小于8mm)的受压容器。c. 珠光体耐热钢用作抗高温氢或硫化氢腐蚀，或设计温度在350650C的压力容器用耐热钢。d. 不锈钢用于介质腐蚀性较高(电化学腐蚀、化学腐蚀)、防铁离子污染、设计温度大于500C或设计温度小于100C的耐热或低温用钢。e. 不含稳定化元素，且含碳量大于0. 03%的奥氏体不锈钢需经焊接或400C以上热加工时，不应使用于可能引起不锈钢晶间腐蚀的环境。 钢材应符合有关标准要求。 用作设备法兰、管法兰、管件、人手孔、液面计等化工设备标准零部件的钢材，应符合有关零部件的国家标准、行业标准对钢材的技术 要求。2. 22经济上的选用原则设备成本的很大一部分决定于材料的价格。因此，在选用材料时，应了解它们的价格。在压力容器用钢中，各种钢材的价格差异是较 大的。如果将碳素钢板Q235-A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(lCrl3, 2Crl3)为 5. 1、高合金钢 OCr18Ni1O 为 14. 1