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1、Process Equipment Design过程设备设计过程设备设计过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室第第1 1章章1. 1. 压力容器导言压力容器导言1.1压力容器总体结构压力容器总体结构1.2压力容器分类压力容器分类1.3压力容器规范标准压力容器规范标准1.1 压力容器总体结构压力容器总体结构1.1.1 压力容器基本组成压力容器基本组成 外壳一般包括外壳一般包括筒体、封头、密封装置、开孔筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座和安全附件接管、支座和安全附件，其功能是提供能承，其功能是提供能承受一定温度和压力的密闭空间受一定温度和压力的密闭空间。 筒体的筒体的作用作用是提供工艺
2、所需的承压空间，是压力容是提供工艺所需的承压空间，是压力容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。由工艺计算确定。 需根据筒体的直径、长度和需根据筒体的直径、长度和壁厚，确定结构形式。壁厚，确定结构形式。筒体筒体 筒体直径较小（一般小于筒体直径较小（一般小于500mm时），时），可用可用无缝钢管无缝钢管制作，此时筒体上没有纵焊制作，此时筒体上没有纵焊缝。缝。直径较大时，筒体可用钢板在卷板机上卷成圆筒直径较大时，筒体可用钢板在卷板机上卷成圆筒或用钢板在水压机上压制成两个半圆筒，再用焊或用钢板在水压机上压制成两个半圆筒，再用焊缝将两者
3、焊接在一起，形成整圆筒。焊缝的方向缝将两者焊接在一起，形成整圆筒。焊缝的方向和圆筒的纵向，即轴向平行，因此称为纵向焊缝，和圆筒的纵向，即轴向平行，因此称为纵向焊缝，简称简称纵焊缝纵焊缝。 长度较短的容器可直接在一个圆筒的两长度较短的容器可直接在一个圆筒的两端连接封头，构成一个封闭的压力空间，也端连接封头，构成一个封闭的压力空间，也就制成了一台压力容器外壳。就制成了一台压力容器外壳。当容器较长时，由于钢板幅面尺寸的限制，需要先当容器较长时，由于钢板幅面尺寸的限制，需要先用钢板卷焊成若干段筒体（某一段筒体称为一个用钢板卷焊成若干段筒体（某一段筒体称为一个筒筒节节），再由两个或两个以上筒节组焊成所需
4、长度的），再由两个或两个以上筒节组焊成所需长度的筒体。筒节与筒节之间、筒体与端部封头之间的连筒体。筒节与筒节之间、筒体与端部封头之间的连接焊缝，由于其方向与筒体轴向垂直，因此称为环接焊缝，由于其方向与筒体轴向垂直，因此称为环向焊缝，简称向焊缝，简称环焊缝环焊缝。l 圆柱形筒体按其结构可分为：圆柱形筒体按其结构可分为：单层式单层式筒体的器壁在厚度方向是由一整体材料所筒体的器壁在厚度方向是由一整体材料所构成，即器壁只有一层（为防止内部介质构成，即器壁只有一层（为防止内部介质腐蚀，衬上的防腐层不包括在内）。腐蚀，衬上的防腐层不包括在内）。单层筒体按制造方式又分为单层筒体按制造方式又分为单层卷焊式、整
5、体锻造式、锻焊式单层卷焊式、整体锻造式、锻焊式等几等几种。种。l组合式组合式l筒体的器壁在厚度方向是由两层或两层筒体的器壁在厚度方向是由两层或两层以上互不连续的材料构成。以上互不连续的材料构成。l组合式筒体按结构和制造方式又可分为组合式筒体按结构和制造方式又可分为多层式和缠绕式两大类多层式和缠绕式两大类缠绕式缠绕式多层式多层式封头封头 容器不需开启时，可把封头和筒体焊接在一起，从而有效容器不需开启时，可把封头和筒体焊接在一起，从而有效地保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量。地保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量。根据几何形状的不同根据几何形状的不同：封头封头球形球形球冠形球冠形椭圆形椭
6、圆形蝶形蝶形锥壳锥壳平盖平盖凸形封凸形封凸形封凸形封头头头头 对于因检修或更换内件的原因而需要多次开启的容器，封对于因检修或更换内件的原因而需要多次开启的容器，封头和筒体的连接应采用可拆式的，此时在封头和筒体之间就头和筒体的连接应采用可拆式的，此时在封头和筒体之间就必须要有一个密封装置。必须要有一个密封装置。密封装置密封装置螺栓螺栓法兰法兰连接（简称法兰连接）是一种应用最广连接（简称法兰连接）是一种应用最广的密封装置，它的作用是通过螺栓连接，并通的密封装置，它的作用是通过螺栓连接，并通过拧紧螺栓使密封元件压紧而保证密封。法兰过拧紧螺栓使密封元件压紧而保证密封。法兰按其所连接的部件分为容器法兰和
7、管道法兰。按其所连接的部件分为容器法兰和管道法兰。开孔与接管开孔与接管 由于工艺要求和检修的需要，常在由于工艺要求和检修的需要，常在压力容器的筒体或封头上开设各种压力容器的筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如大小的孔或安装接管，如人孔、手人孔、手孔、孔、 视镜孔、物料进出口接管视镜孔、物料进出口接管，以，以及及安装压力表、液面计、安全阀、安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表测温仪表等接管开孔。等接管开孔。 筒体或封头上筒体或封头上开孔后开孔后，开，开 孔部位的孔部位的强度被削弱强度被削弱，并使该，并使该 处的应力增大。这种削弱程度处的应力增大。这种削弱程度 随开孔直径的增大而加大，因随开
8、孔直径的增大而加大，因 而容器应尽量减少开孔的数量，而容器应尽量减少开孔的数量， 尤其要避免开大孔。对容器已尤其要避免开大孔。对容器已 开设的孔，还应进行开设的孔，还应进行开孔补强开孔补强 设计设计，以确保所需的强度。，以确保所需的强度。 1. 压力容器导言1.1压力容器总体结构压力容器总体结构1.2压力容器分类压力容器分类1.3压力容器规范标准压力容器规范标准1.2 压力容器分类l 压力容器的使用范围广、数量多、工作条压力容器的使用范围广、数量多、工作条件复杂，发生事故所造成的危害程度各不相同。件复杂，发生事故所造成的危害程度各不相同。危害程度与多种因素有关，如设计压力、设计温危害程度与多种
9、因素有关，如设计压力、设计温度、介质危害性、材料力学性能、使用场合和安度、介质危害性、材料力学性能、使用场合和安装方式等。危害程度愈高，压力容器材料、设计装方式等。危害程度愈高，压力容器材料、设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。因此、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。因此，需要对压力容器进行合理分类。，需要对压力容器进行合理分类。1.2.1 介质危害性毒性是指某种化学毒物引起机体损伤的能力， 用来表示毒物剂量与毒性反应之间的关系。介质危害性指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、介质危害性指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等，其中影响压力容器分类的主要是氧化性等，其中影响压力容器分类的主要是毒
10、性和易燃性。毒性和易燃性。 毒性毒性 毒性大小一般以化学物质引起实验动物某种毒性反应所需要的剂量来表示。l 设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，中国将化学介质分为中国将化学介质分为极度危害（极度危害（级）、高度危害级）、高度危害级）、中度危害（级）、中度危害（级）、轻度危害（级）、轻度危害（级）级）等四等四个级别。个级别。毒性程度对法兰的选用影响很大，主要体现在法兰的公毒性程度对法兰的选用影响很大，主要体现在法兰的公称压力等级上，介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄称压力等级上，介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用
11、、制造、检验和管漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。理的要求愈高。易燃性 可燃气体或蒸气与空气组成混合物，当混合物中可燃气体含量满足完全燃烧条件时，则其燃烧反应最为剧烈。若其含量减少或增加，火焰燃烧速度则会降低，而当浓度低于或高于某一限度值时，就不再燃烧和爆炸。 可燃气体或蒸气与空气的混合物遇着明火能够发生爆炸的浓度范围称爆炸浓度极限，爆炸极限一般用可燃气体或蒸气在混合物中的体积百分比来表示。 爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限之差值大于等于20%的介质，一般称为易燃介质。l 易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了
12、较高的要求。易燃介质压力容器的所理等提出了较高的要求。易燃介质压力容器的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。 压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体和液化气体。和液化气体。 1.2.2 压力容器分类l 世界各国规范对压力容器分类的方法世界各国规范对压力容器分类的方法各不相同，本节着重介绍中国各不相同，本节着重介绍中国压力容器压力容器安全技术监察规程安全技术监察规程中的分类方法。中的分类方法。按压力等级分类 l 内压容器又可按设计压力（内压容器又可按设计压力（p）大小分为四个压）大小分为四个压力等级，具体划分如下
13、力等级，具体划分如下 ： 按承压方式分类，压力容器可分为内压容按承压方式分类，压力容器可分为内压容器与外压容器。器与外压容器。 l低压低压(代号代号L)容器容器 0.1 MPap1.6 MPa;l中压中压(代号代号M)容器容器 1.6 MPap10.0 MPa;l高压高压(代号代号H)容器容器 10 MPap100 MPa;l超高压超高压(代号代号U)容器容器 p100MPa。按容器在生产中的作用分类:l 根据压力容器在生产工艺过程中的作用根据压力容器在生产工艺过程中的作用：反应压力容器(代号R)换热压力容器(代号E)l分离压力容器（代号S)储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）用于完成介质的
14、物理、用于完成介质的物理、化学反应。化学反应。用于完成介质的热量交换用于完成介质的热量交换用于完成介质的流体压力平衡用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离缓冲和气体净化分离用于储存、盛装气用于储存、盛装气体、液体、液体、液体、液化气体等介质化气体等介质在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的主要作用来划分品种应按工艺过程中的主要作用来划分品种按安装方式分类 l 有固定安装和使用地点，工艺条件和操作人员有固定安装和使用地点，工艺条件和操作人员也较固定的压力容器也较固定的压力容器。使用时不仅承受内压或外压载荷
15、，搬运过程中还会受使用时不仅承受内压或外压载荷，搬运过程中还会受到由于内部介质晃动引起的冲击力，以及运输过程带到由于内部介质晃动引起的冲击力，以及运输过程带来的外部撞击和振动载荷，因而在结构、使用和安全来的外部撞击和振动载荷，因而在结构、使用和安全方面均有其特殊的要求。方面均有其特殊的要求。 a.固定式压力容器固定式压力容器b.移动式压力容器移动式压力容器按安全技术管理分类:l 压力容器的危险程度还与介质危险性及其设计压力压力容器的危险程度还与介质危险性及其设计压力p和和全容积全容积V的乘积有关，的乘积有关，pV值愈大，则容器破裂时爆炸能值愈大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的
16、设计、制造、检验、量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。使用和管理的要求愈高。 上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个设计参数或使用状况，还不能综合反映压力容器的危设计参数或使用状况，还不能综合反映压力容器的危险程度。险程度。 压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程采用既考虑容器压力与容采用既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危险性以及容器在生产过程中积乘积大小，又考虑介质危险性以及容器在生产过程中的作用的综合分类方法，以有利于安全技术监督和管理。的作用的综合分类方法，以有利于安全技术监督和管理
17、。该方法将压力容器分为三类：该方法将压力容器分为三类： a.第三类压力容器第三类压力容器具有下列情况之一的，为第三类压力容器具有下列情况之一的，为第三类压力容器:高压容器；高压容器；中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且且pV乘积大于等于乘积大于等于10MPam3 ) ；中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且且pV乘积大于等于乘积大于等于0.5Pam3）；）；低压容器（仅限低压容器（仅
18、限毒性程度为极度和高度危害介质，且毒性程度为极度和高度危害介质，且乘积大于等于乘积大于等于0.2MPam3 ）；高压、中压管壳式余热锅炉；高压、中压管壳式余热锅炉；中压搪玻璃压力容器；中压搪玻璃压力容器；球形储罐（容积大于等于球形储罐（容积大于等于50m3）；低温液体储存容）；低温液体储存容器（容积大于器（容积大于5m3）。）。使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于下限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器；）的材料制造的压力容器；移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液
19、体）、罐式汽车低温液体）、罐式汽车 液化气体运输（半挂）车、液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车 和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；低温液体储存容器（容积大于低温液体储存容器（容积大于5m3）中压容器；中压容器；低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；害介质）； 低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；介质或毒性程度为中度危害介质）；低压管壳式余热锅炉；低压
20、管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。低压搪玻璃压力容器。具有具有下列情况之一的，为第二类压力容器：下列情况之一的，为第二类压力容器：b.第二类压力容器第二类压力容器l除上述规定以外的低压容器为第一类压力容除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器器可见，国内压力容器分类方法综合考虑了可见，国内压力容器分类方法综合考虑了设计压力、设计压力、几何容积、材料强度、应用场合几何容积、材料强度、应用场合和和介质危害程度介质危害程度等等影响因素。影响因素。 c.第一类压力容器第一类压力容器 例如因盛放的介质特性或容器功能不同，即根据例如因盛放的介质特性或容器功能不同，即根据潜在的危害性大小，低压容器可被划分
21、为第一类潜在的危害性大小，低压容器可被划分为第一类或第二类甚至第三类压力容器。或第二类甚至第三类压力容器。讨论l （1）多腔压力容器的分类l 多腔压力容器按类别高的压力腔作为该容器的类别并按该类别进行使用管理。但应按每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划分时，设计压力取本压力腔的设计压力，容积取本压力腔的几何容积。l （2）容积如何计算 l 指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算并圆整，且不扣除内件体积的容积。l l （3）世界各国压力容器分类是否相同）世界各国压力容器分类是否相同l 由于各国的经济政策、技术政策、工业基础和管由于各国的经济政策、技术政策
22、、工业基础和管理体系的差异，压力容器的分类方法也互不相同。直理体系的差异，压力容器的分类方法也互不相同。直接采用国际标准或国外先进标准设计压力容器时，应接采用国际标准或国外先进标准设计压力容器时，应先将其转化为企业标准。先将其转化为企业标准。l （4 4）进口压力容器）进口压力容器l 进口压力容器的国外制造企业必须取得国家质进口压力容器的国外制造企业必须取得国家质量监督检验检疫总局颁发的安全质量许可证书，并按量监督检验检疫总局颁发的安全质量许可证书，并按规定进行安全性能监督检验、使用登记和定期检验。规定进行安全性能监督检验、使用登记和定期检验。 支座支座l腿式支座支承式支座腿式支座支承式支座耳
23、式支座耳式支座裙式支座裙式支座安全附件安全附件 安全附件：安全附件：连锁装置；警报装置；计量装；泄放装置连锁装置；警报装置；计量装；泄放装置压力容器安全附件主要有：压力容器安全附件主要有： 安全阀安全阀爆破装置爆破装置紧急切断阀紧急切断阀安全联锁装置安全联锁装置压力表压力表液面计液面计测温仪表等测温仪表等1.1.2 压力容器零部件间的焊接压力容器零部件间的焊接l 各部件间的连接大多需各部件间的连接大多需要经过焊接，对焊接进行质要经过焊接，对焊接进行质量控制是整个容器质量保证量控制是整个容器质量保证体系中极为重要的一环。体系中极为重要的一环。 虽然焊接质量控制还涉及到许多焊接工艺过程问题，虽然焊
24、接质量控制还涉及到许多焊接工艺过程问题，但设计环节的但设计环节的主要任务主要任务是是焊接结构设计焊接结构设计和和确定无损检测确定无损检测方法、比例及要求。方法、比例及要求。焊接结构设计涉及到焊接结构设计涉及到接头的形式接头的形式（如对接、搭接、角（如对接、搭接、角接），以及接头的接），以及接头的坡口形式、几何尺寸坡口形式、几何尺寸等。等。平盖平盖球冠形封头球冠形封头返回返回椭圆封头椭圆封头球形封头球形封头1. 压力容器导言1.1压力容器总体结构压力容器总体结构1.2压力容器分类压力容器分类1.3压力容器规范标准压力容器规范标准1.2 压力容器分类l 压力容器的使用范围广、数量多、工作压力容器的
25、使用范围广、数量多、工作条件复杂，发生事故所造成的危害程度各不相条件复杂，发生事故所造成的危害程度各不相同。危害程度与多种因素有关，如设计压力、同。危害程度与多种因素有关，如设计压力、设计温度、介质危害性、材料力学性能、使用设计温度、介质危害性、材料力学性能、使用场合和安装方式等。危害程度愈高，压力容器场合和安装方式等。危害程度愈高，压力容器材料、设计、制造、检验、使用和管理的要求材料、设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。因此，需要对压力容器进行合理分类。也愈高。因此，需要对压力容器进行合理分类。1.2.1 介质危害性毒性是指某种化学毒物引起机体损伤的能力， 用来表示毒物剂量与毒性反应之
26、间的关系。介质危害性指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、介质危害性指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等，其中影响压力容器分类的主要是氧化性等，其中影响压力容器分类的主要是毒性和易燃性。毒性和易燃性。 毒性毒性 毒性大小一般以化学物质引起实验动物某种毒性反应所需要的剂量来表示。l 设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，中国将化学介质分为中国将化学介质分为极度危害（极度危害（级）、高度危害级）、高度危害级）、中度危害（级）、中度危害（级）、轻度危害（级）、轻度危害（级）级）等四等四个级别。个级别。毒性程度对法兰的选用影响很大，主要体现在法兰的公毒性程度
27、对法兰的选用影响很大，主要体现在法兰的公称压力等级上，介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄称压力等级上，介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。理的要求愈高。易燃性 可燃气体或蒸气与空气组成混合物，当混合物中可燃气体含量满足完全燃烧条件时，则其燃烧反应最为剧烈。若其含量减少或增加，火焰燃烧速度则会降低，而当浓度低于或高于某一限度值时，就不再燃烧和爆炸。 可燃气体或蒸气与空气的混合物遇着明火能够发生爆炸的浓度范围称爆炸浓度极限，爆炸极限一般用可燃气体或蒸气在混合物中的体积百分比来表示。 爆炸下限
28、小于10%，或爆炸上限和下限之差值大于等于20%的介质，一般称为易燃介质。l 易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。易燃介质压力容器的所理等提出了较高的要求。易燃介质压力容器的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。 压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体和液化气体。和液化气体。 1.2.2 压力容器分类l 世界各国规范对压力容器分类的方法世界各国规范对压力容器分类的方法各不相同，本节着重介绍中国各不相同，本节着重介绍中国压力容器压力容器安全技术监察规
29、程安全技术监察规程中的分类方法。中的分类方法。按压力等级分类 l 内压容器又可按设计压力（内压容器又可按设计压力（p）大小分为四个压）大小分为四个压力等级，具体划分如下力等级，具体划分如下 ： 按承压方式分类，压力容器可分为内压容按承压方式分类，压力容器可分为内压容器与外压容器。器与外压容器。 l低压低压(代号代号L)容器容器 0.1 MPap1.6 MPa;l中压中压(代号代号M)容器容器 1.6 MPap10.0 MPa;l高压高压(代号代号H)容器容器 10 MPap100 MPa;l超高压超高压(代号代号U)容器容器 p100MPa。按容器在生产中的作用分类:l 根据压力容器在生产工艺
30、过程中的作用根据压力容器在生产工艺过程中的作用：反应压力容器(代号R)换热压力容器(代号E)l分离压力容器（代号S)储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）用于完成介质的物理、用于完成介质的物理、化学反应。化学反应。用于完成介质的热量交换用于完成介质的热量交换用于完成介质的流体压力平衡用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离缓冲和气体净化分离用于储存、盛装气用于储存、盛装气体、液体、液体、液体、液化气体等介质化气体等介质在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的主要作用来划分品种应按工艺过程中的主要作用来划分品
31、种按安装方式分类 l 有固定安装和使用地点，工艺条件和操作人员有固定安装和使用地点，工艺条件和操作人员也较固定的压力容器也较固定的压力容器。使用时不仅承受内压或外压载荷，搬运过程中还会受使用时不仅承受内压或外压载荷，搬运过程中还会受到由于内部介质晃动引起的冲击力，以及运输过程带到由于内部介质晃动引起的冲击力，以及运输过程带来的外部撞击和振动载荷，因而在结构、使用和安全来的外部撞击和振动载荷，因而在结构、使用和安全方面均有其特殊的要求。方面均有其特殊的要求。 a.固定式压力容器固定式压力容器b.移动式压力容器移动式压力容器按安全技术管理分类:l 压力容器的危险程度还与介质危险性及其设计压力压力容
32、器的危险程度还与介质危险性及其设计压力p和和全容积全容积V的乘积有关，的乘积有关，pV值愈大，则容器破裂时爆炸能值愈大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。使用和管理的要求愈高。 上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个设计参数或使用状况，还不能综合反映压力容器的危设计参数或使用状况，还不能综合反映压力容器的危险程度。险程度。 压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程采用既考虑容器压力与容采用既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危险
33、性以及容器在生产过程中积乘积大小，又考虑介质危险性以及容器在生产过程中的作用的综合分类方法，以有利于安全技术监督和管理。的作用的综合分类方法，以有利于安全技术监督和管理。该方法将压力容器分为三类：该方法将压力容器分为三类： a.第三类压力容器第三类压力容器具有下列情况之一的，为第三类压力容器具有下列情况之一的，为第三类压力容器:高压容器；高压容器；中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且且pV乘积大于等于乘积大于等于10MPam3 ) ；中压反应
34、容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且且pV乘积大于等于乘积大于等于0.5Pam3）；）；低压容器（仅限低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且毒性程度为极度和高度危害介质，且乘积大于等于乘积大于等于0.2MPam3 ）；高压、中压管壳式余热锅炉；高压、中压管壳式余热锅炉；中压搪玻璃压力容器；中压搪玻璃压力容器；球形储罐（容积大于等于球形储罐（容积大于等于50m3）；低温液体储存容）；低温液体储存容器（容积大于器（容积大于5m3）。）。使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于下
35、限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器；）的材料制造的压力容器；移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车低温液体）、罐式汽车 液化气体运输（半挂）车、液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车 和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；低温液体储存容器（容积大于低温液体储存容器（容积大于5m3）中压容器；中压容器；低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；害介
36、质）； 低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；介质或毒性程度为中度危害介质）；低压管壳式余热锅炉；低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。低压搪玻璃压力容器。具有具有下列情况之一的，为第二类压力容器：下列情况之一的，为第二类压力容器：b.第二类压力容器第二类压力容器l除上述规定以外的低压容器为第一类压力容除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器器可见，国内压力容器分类方法综合考虑了可见，国内压力容器分类方法综合考虑了设计压力、设计压力、几何容积、材料强度、应用场合几何容积、材料强度、应用场合和和介质危害程度介质危害程度等等影响因
37、素。影响因素。 c.第一类压力容器第一类压力容器 例如因盛放的介质特性或容器功能不同，即根据例如因盛放的介质特性或容器功能不同，即根据潜在的危害性大小，低压容器可被划分为第一类潜在的危害性大小，低压容器可被划分为第一类或第二类甚至第三类压力容器。或第二类甚至第三类压力容器。1. 压力容器导言1.1压力容器总体结构压力容器总体结构1.2压力容器分类压力容器分类1.3压力容器规范标准压力容器规范标准1.3.1 国外主要规范标准简介l 目前目前,ASME锅炉压力容器规范共有锅炉压力容器规范共有12卷，包括锅炉、卷，包括锅炉、压力容器、核动力装置、焊接、材料、无损检测等内容。压力容器、核动力装置、焊接
38、、材料、无损检测等内容。ASME规范规范 19世纪未世纪未20世纪初，锅炉和压力容器事故频繁发生，世纪初，锅炉和压力容器事故频繁发生，造成了严重的人员伤亡和财产损失，造成了严重的人员伤亡和财产损失，1911年年ASME着手编写着手编写世界上第一部有关压力容器规范锅炉建造规范世界上第一部有关压力容器规范锅炉建造规范.1914版，版，1915年春出版发行。年春出版发行。 每三年出版一个新版本，每年有两次增补。每三年出版一个新版本，每年有两次增补。ASMEASME规规范分四个层次范分四个层次: : 规范（规范（Code),Code),规范案例（规范案例（Code Case),Code Case),条
39、条款解释款解释(Interpretation),(Interpretation),规范增补（规范增补（Addenda)Addenda) l ASMEASME规范中与规范中与压力容器有关的主要是第压力容器有关的主要是第篇篇压力压力容器容器、第、第篇篇玻璃纤维增强塑料压力容器玻璃纤维增强塑料压力容器和和第第篇篇移动式容器建造和连续使用规则移动式容器建造和连续使用规则 常规设计标准，适用压力小于等于常规设计标准，适用压力小于等于2020MPaMPa； 以弹性失效设计准则为依据；以弹性失效设计准则为依据； 包括静载下进入高温蠕变范围内的容器设计；包括静载下进入高温蠕变范围内的容器设计； 不包括疲劳设计
40、经验性较强，许用应力较低。不包括疲劳设计经验性较强，许用应力较低。第第篇第篇第1册（册（Rules for Construction of Pressure Vessels)，1927年第一版年第一版分析设计标准分析设计标准适用压力小于等于适用压力小于等于70MPa70MPa不包括蠕变范围内工作的高温容器设计不包括蠕变范围内工作的高温容器设计包括疲劳设计包括疲劳设计允许采用较高的许用应力允许采用较高的许用应力第第篇第篇第2 2册册(Alternative Rules for (Alternative Rules for Construction of Pressure Vessels) 196
41、8Construction of Pressure Vessels) 1968第第篇第篇第3 3册册( (Alternative Rules for Construction Alternative Rules for Construction of High Pressure Vessels)1997of High Pressure Vessels)1997设计压力大于设计压力大于70MPa70MPa的压力容器的压力容器为解决高温压力容器的分析设为解决高温压力容器的分析设计，在计，在1974年后又补充了一年后又补充了一份份规范案例规范案例N-47 JIS B 8243 压力容器构造压力容器构
42、造JIS B 8250压力容器构造压力容器构造另一标准另一标准JIS B 8270压力容器压力容器(基础标准基础标准)JIS B 82718285压力容器压力容器(单项标准单项标准)19931993年颁布年颁布年颁布年颁布根据根据根据根据ASMEASME11根据根据根据根据ASMEASME22为了使标准尽可能相互通用，避免重复检查、实现有效的为了使标准尽可能相互通用，避免重复检查、实现有效的认证体制，日本于认证体制，日本于2000年年3月月制定并实施了制定并实施了JIS B 8265压力容器构造压力容器构造一般事项一般事项。 日本压力容器标准 JIS B 8265压力容器构造压力容器构造一般事
43、项一般事项2000年年3月实施月实施JIS B 8266压力容器构造压力容器构造特定标准特定标准JIS B 8265压力容器构造压力容器构造一般事项一般事项以以JIS B 8270中的第中的第1种压力容种压力容器（设计压力小于器（设计压力小于100MPa）为）为对象对象修改修改新的压力容器新的压力容器JIS标准标准体系。该体系已于体系。该体系已于2003年年9月颁布实施月颁布实施出现了出现了JIS B 8265和和JIS B 8270双标双标准并存的状态准并存的状态 欧盟将欧盟将压力容器、力容器、压力管道、安全附件、承力管道、安全附件、承压附件等以流体附件等以流体压力力为基本基本载荷的荷的设备
44、统称称为承承压设备。 为促进承压设备在欧盟成员国内的自由贸易，尽可能在最广为促进承压设备在欧盟成员国内的自由贸易，尽可能在最广泛的工业领域内实施统一的技术法规，欧盟颁布了许多与承泛的工业领域内实施统一的技术法规，欧盟颁布了许多与承压设备有关的压设备有关的EEC/EC指令（指令（DIRECTIVE）和和协调标准协调标准（HARMONIZED STANDARDS） 欧盟压力容器标准EEC/EC指令指令侧重于安全管理方面的要求，只涉及产品安全、工业安全、侧重于安全管理方面的要求，只涉及产品安全、工业安全、人体健康、消费者权益保护的基本要求，是欧盟各成员国制订相关法律人体健康、消费者权益保护的基本要求
45、，是欧盟各成员国制订相关法律的指南。指令生效后，欧盟各个成员国必须把指令转化为本国监察规程的指南。指令生效后，欧盟各个成员国必须把指令转化为本国监察规程或国家法律，并在指令规定的期限内强制执行。或国家法律，并在指令规定的期限内强制执行。 欧洲协调标准欧洲协调标准一般由欧洲标准化委员会（一般由欧洲标准化委员会（CEN）、欧洲电工标准化委员）、欧洲电工标准化委员会会(CENELEC)等技术组织制订。协调标准是非强制的，但企业若采用协调等技术组织制订。协调标准是非强制的，但企业若采用协调标准，就意味着满足了相应指令的基本要求。标准，就意味着满足了相应指令的基本要求。 与压力容器有关的与压力容器有关的
46、EEC/EC指令主要有：指令主要有： 76/767/EEC压力容器一般指令压力容器一般指令 87/404/EEC简单压力容器指令简单压力容器指令97/23/EC承压设备指令承压设备指令 压力容器及其检压力容器及其检验的一般规定验的一般规定 仅适用于介质为空气或氮仅适用于介质为空气或氮气、压力（表压）超过气、压力（表压）超过0.05MPa的简单压力容器的简单压力容器 最高工作压力大于最高工作压力大于0.05MPa的承压设备的的承压设备的设计、制造和合格评估设计、制造和合格评估 EN13445非火焰接触压非火焰接触压力容器力容器是与是与97/23/EC相对应的欧洲协调标准相对应的欧洲协调标准 其主
47、要内容为：总则、材料、其主要内容为：总则、材料、设计、制造、检验和试验、设计、制造、检验和试验、安全系统和铸铁容器安全系统和铸铁容器 1.3.2 国内主要标准规范介绍我国将涉及生命安全、危险性较大的锅炉、我国将涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道和大型游乐设施统称为运索道和大型游乐设施统称为特种设备。特种设备。 对特种设备实施对特种设备实施全过程全过程安全监察安全监察全过程全过程包括特种设备包括特种设备的设计、制造、安装、的设计、制造、安装、使用、检验、修理、使用、检验、修理、改造等涉及安全的各改造等涉及安全的各个环
48、节个环节安全监察安全监察是负责特种设备安全的政府行政机关是负责特种设备安全的政府行政机关为实现安全目标而从事的决策、组织、管理、为实现安全目标而从事的决策、组织、管理、控制和监督检查等活动的总和。不同于工业主控制和监督检查等活动的总和。不同于工业主管部门、行业组织和企业的安全管理，安全监管部门、行业组织和企业的安全管理，安全监察是为了公众安全从国家整体利益出发以政府察是为了公众安全从国家整体利益出发以政府名义并利用行政权力进行的，不受部门或行业名义并利用行政权力进行的，不受部门或行业的限制，行为比较超脱、客观。的限制，行为比较超脱、客观。形成了形成了“法规法规行政规章行政规章安全技术规范安全技
49、术规范标准标准”四个四个层次的法规体系结构层次的法规体系结构。法规锅炉压力容器安全监察暂行条列锅炉压力容器安全监察暂行条列1982年年2月国务院颁布月国务院颁布 特种设备安全监察条列特种设备安全监察条列 2003年年3月国务院颁布月国务院颁布授权国务院特种设备安全监督授权国务院特种设备安全监督管理部门（管理部门（国家质量监督检验国家质量监督检验检疫总局特种设备安全监察局检疫总局特种设备安全监察局）负责全国特种设备的安全监察负责全国特种设备的安全监察工作。工作。特种设备安全监察条列特种设备安全监察条列适用于同时具备下列条件适用于同时具备下列条件的压力容器：的压力容器：（1）最高工作压力大于等于）
50、最高工作压力大于等于0.1MPa（表压）；（表压）；（2）压力与容积的乘积大于或者等于）压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa.L；（3）盛装介质为气体、液化气体或者最高工作温度高）盛装介质为气体、液化气体或者最高工作温度高于等于标准沸点的液体。于等于标准沸点的液体。检验检测大致可检验检测大致可分为分为监督检验、监督检验、定期检验、型式定期检验、型式试验和设计文件试验和设计文件鉴定鉴定等四类。等四类。 行政规章这里的行政规章泛指以国家质量监督检验检疫这里的行政规章泛指以国家质量监督检验检疫总局局长总局局长“令令”形式颁布的、行政管理性内容形式颁布的、行政管理性内容较突出的文件。较突出的文件。
51、如如2001年年9月发布的国家质量监督检验检疫月发布的国家质量监督检验检疫总局第总局第2号令号令锅炉压力容器压力管道特种设锅炉压力容器压力管道特种设备事故处理规定备事故处理规定等。等。安全技术规范安全技术规范是政府对特种设备安全性能和相应的设计、制造、安安全技术规范是政府对特种设备安全性能和相应的设计、制造、安装、修理、改造、使用和检验检测等环节所提出的一系列安全基本装、修理、改造、使用和检验检测等环节所提出的一系列安全基本要求，以及许可、考核条件、程序的一系列具有行政强制力的规范要求，以及许可、考核条件、程序的一系列具有行政强制力的规范性文件，其作用是把法规和行政规章的原则规定具体化。性文件
52、，其作用是把法规和行政规章的原则规定具体化。 压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程1991年原劳动部颁布年原劳动部颁布 压力容器安全监察规程压力容器安全监察规程1981年院国家劳动总局颁布年院国家劳动总局颁布修改压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程1999年原国家质量技术监督局年原国家质量技术监督局再次修订再次修订适用于同时具备下列条件的压力容器：适用于同时具备下列条件的压力容器：（1）最高工作压力大于等于）最高工作压力大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；（不含液体静压力）；（2）内直径（非圆形截面指其最大尺）内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于寸）大于等于0.
53、15m，且容积（，且容积（V）大）大于等于于等于0.025m3；（3）盛装介质为气体、液化气体或最）盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体高工作温度高于等于标准沸点的液体超高压容器安全监察规程超高压容器安全监察规程(施行施行)1993年年6月原劳动部颁布月原劳动部颁布修订超高压容器安全技术监察规程超高压容器安全技术监察规程2005年国家质检总局颁布年国家质检总局颁布对超高压容器的材料、对超高压容器的材料、设计、制造、使用、检设计、制造、使用、检验、修理、改造等七个验、修理、改造等七个环节中的主要问题提出环节中的主要问题提出了基本规定。了基本规定。 为加强为加强特种设备安全
54、监察条例特种设备安全监察条例适用范围内、适用范围内、压力容压力容器安全技术监察规程器安全技术监察规程适用范围外的压力容器安全监察，适用范围外的压力容器安全监察，中国正在制订相应的规程。中国正在制订相应的规程。标准标准由标准化委员会组织制定，政府代表参与。标准是法规标准体系的技术基础，是法规得以实施的重要保证。无相应标准的，不得进行压力容器产品的设计和制造。 石油化工零部件标准1960年原化学工业部颁布钢制石油化工压力容器设计规定1977年原机械工业部、化学工业部、中国石化总公司颁布GB15089钢制压力容器”全国压力容器标准化技术委员会“颁布修订GB1501998钢制压力容器钢制压力容器我国已
55、经颁布并实施了以我国已经颁布并实施了以GB150钢制压力容器钢制压力容器为核心的为核心的一系列压力容器基础标准、产品标准和零部件标准，并以此构一系列压力容器基础标准、产品标准和零部件标准，并以此构成了压力容器标准体系的基本框架。成了压力容器标准体系的基本框架。GB150钢制压力容钢制压力容器器这是中国的第这是中国的第1部压力容器国家标准，其基本思路与部压力容器国家标准，其基本思路与ASME 1相同，属常规设计标准。相同，属常规设计标准。 适用于设计压力不大于适用于设计压力不大于35MPa的钢制压力容器的设计、的钢制压力容器的设计、制造、检验及验收。适用的设计温度范围根据钢材允许的制造、检验及验
56、收。适用的设计温度范围根据钢材允许的使用温度确定，从使用温度确定，从-196到钢材的蠕变限用温度。到钢材的蠕变限用温度。 GB150只适用于固定的承受恒定载荷的压力容器，不适只适用于固定的承受恒定载荷的压力容器，不适用于以下用于以下8种压力容器：种压力容器： 直接用火焰加热的容器核能装置中的容器旋转或往复运动的机械设备中自成整体或作为部件的受压器室 经常搬运的容器 设计压力低于0.1MPa的容器 真空度低于0.02MPa的容器 内直径小于150mm的容器 要求作疲劳分析的容器 JB4732钢制压力容器钢制压力容器分析设分析设计标准计标准JB4732是我国第是我国第1部压力容器分析设计的行业标准
57、，其基本部压力容器分析设计的行业标准，其基本思路与思路与ASME -2相同。相同。该标准与该标准与GB150同时实施，在满足各自要求的前提下，设同时实施，在满足各自要求的前提下，设计者可选择其中之一使用，但不得混用。计者可选择其中之一使用，但不得混用。与与GB150相比，相比，JB4732允许采用较高的设计应力强度，允许采用较高的设计应力强度，在相同设计条件下，容器的厚度可以减薄，重量可以减轻。在相同设计条件下，容器的厚度可以减薄，重量可以减轻。一般推荐用于重量大、结构复杂、操作参数较高的压力容一般推荐用于重量大、结构复杂、操作参数较高的压力容器设计。器设计。 随着全球经济一体化形势的发展，压力容器标准国际化的趋势已经越来随着全球经济一体化形势的发展，压力容器标准国际化的趋势已经越来越明显。国际标准化组织已经提出了越明显。国际标准化组织已经提出了ISO 16528 国际锅炉压力容器标国际锅炉压力容器标准草案准草案(Boilers and Pressure Vessels-Registration of Codes and Standards to Promote International Recognition)。
