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压力容器基础知识2.1压力容器的定义一、广义压力容器的定义凡是承受流体介质压力的密闭腔体统称为压力容器。二、《特种设备安全监察条例》中压力容器的定义盛装气体或液体，承载一定压力的密闭设备。其范围规定为：●最高工作压力（pw）大于或等于0.1MPa（表压）且压力与容积的乘积大于或等于2.5MPa·L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式容器和移动式容器；（压力：MPa容积：L）●盛装公称工作压力大于或等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或等于1.0MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或低于60℃的液体的气瓶●医用氧舱等。包括其所用的材料、附属的安全附件、安全保护装置和与安全保护装置相关的设施。1)工作压力大于或者等于0.1MPa(注1-2)；2)工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L(注1-3)；3)盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体(注1-4)。注1-2：工作压力，是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力(表压力)。注1-3：容积，是指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算(不考虑制造公差)并且圆整。一般应当扣除永久连接在压力容器内部的内件的体积。注1-4：容器内介质为最高工作温度低于其标准沸点的液体时，如果气相空间的容积与工作压力的乘积大于或者等于2.5MPa·L时,也属于本规程的适用范围。TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》规定的定义：《固容规》对压力容器的范围界定（包括压力容器本体和安全附件）1）压力容器的本体界定在下述范围内：□压力容器与外部管道或装置焊接连接的第一道环向焊接接头的焊接坡口、螺纹连接的第一个螺纹接头、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面；□压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件；□非受压元件与压力容器本体连接的连接焊缝。2）压力容器本体中的主要受压元件：包括壳体、封头(端盖)、膨胀节、设备法兰，球罐的球壳板，换热器的管板和换热管，M36以上(含M36)的设备主螺柱以及公称直径大于或者等于250mm的接管和管法兰。3）安全附件包括直接连接在压力容器上的安全阀、爆破片装置、紧急切断装置、安全联锁装置、压力表、液位计、测温仪表等安全附件。2.2压力容器压力的来源、用途和特点2.2.1压力的来源：外部：压缩机、泵、锅炉内部：气体受热膨胀（PV/T=n(常数）液化气体受热汽化（气液共存的平衡状态）液体温升导致的膨胀（液体的膨胀系数，LPG上升1度，压力上升2-3MPa）化学反应产生（放热、产生气体的反应）2.2.2压力容器的用途常规压力容器用在生产生活得各个领域，约40%的GDP中需要使用压力容器医用氧舱：载人的特殊压力容器，属于医疗设备（煤气中毒、脑外伤等）气瓶：用途广泛（生活、运输等）2.2.3压力容器的特点固定式压力容器移动式压力容器气瓶医用氧舱爆炸的危险性活动范围大，运行条件复杂数量极多，流动性大载人压力容器，一有事故必定有人员伤亡介质的复杂性场所不定，监管的难度大充装环节易发生超装混装事故内部存在氧气，易诱发火灾事故工况差异大介质风险高，易发大事故用户、充装检验单位多，监管难度大材料的多样性2.3压力容器的参数2.3.1压力设计压力：设定的顶部最高压力作为设计载荷的条件输入最高工作压力：容器在正常使用过程中，顶部可能出现的最大压力（或最大压力差值）试验压力：压力试验时，顶部的压力实际最高工作压力：实际使用条件下的最高压力2.3.2温度金属的温度与环境温度和介质温度有关，壁厚截面上温度是有梯度的，定义：沿金属截面的平均温度为金属的温度2.3压力容器的参数2.3.3介质2.3.4容积几何容积，由设计标注的尺寸计算得出，不扣除内件体积介质的多样性：物理状态：液态、气态或气液共存化学特性：不燃、可燃、易燃、易爆毒性程度：极度危害、高度危害、中毒危害、轻度危害、无毒注：《新容规》对压力容器类别的划分主要依据之一就是介质的危害性2.3.5直径公称直径：标准化、系列化的尺寸卷制压力容器——内直径无缝管制容器——外直径2.3压力容器的参数2.3.6厚度计算厚度：按照标准公式计算得出设计厚度=计算厚度+腐蚀余量名义厚度=计算厚度+腐蚀余量+钢板负偏差在向上圆整至标准规格有效厚度=名义厚度-厚度负偏差-腐蚀余量（利用圆整出来的量提高压力）最小厚度：标准规定的：GB1503.5.6低碳钢低合金钢：3mm高合金钢2mm）2.3压力容器的参数2.3.7气瓶的技术参数（1）公称工作压力永久气体：基准温度（20度）时限定的气体充装压力（氧气瓶15MPa）液化气体：60度时气体压力的上限值，高压液化气体公称压力不得小于8MPa气瓶水压试验压力：公称压力的1.5倍（2）气瓶的容积气瓶标准规定的系列，液化气钢瓶15KG瓶=35.5L常见的氧气瓶40L2.4压力容器的分类分类繁多，从不同的角度出发（介质、温度、压力、用途等等）主要的分类：压力：低压：设计压力＜1.6MPa中压：1.6MPa≤设计压力＜10MPa高压10MPa≤设计压力＜100MPa超高压：设计压力＞100MPa温度：常温压力容器低温压力容器（设计温度≤-20度）高温压力容器（设计温度＞450度）按在生产工艺过程中的作用原理分类：1．反应容器（R）：系指主要用来完成介质的物理，化学反应的容器。如反应器（釜）、分解塔、聚合釜，合成塔，变换炉，蒸煮锅，蒸球等。2．换热容器（E)：系指主要用来完成介质的热量交换的容器。如管壳式废热锅炉、热交换器、冷凝器，硫化锅，消毒锅，蒸压釜，染色器等。3．分离容器（S）：系指主要用来完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等的容器。如分离器，过滤器、集油器，缓冲器，吸收塔，铜洗塔，干燥塔等。（储气罐）4．贮运容器（C）：系指主要用来盛装生产和生活用的原料气体，液体、液化气体等的容器。如各种型式的贮槽，槽车(铁路槽车、公路槽车)。在一种容器中，如同时具有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。2.4压力容器的分类2.4压力容器的分类《新容规》对压力容器的分类原则：1）依照压力容器失效危险性的概念，从单一因素、单一理念上对压力容器进行分类监管，突出本质安全思想。根据压力容器所盛装介质危害性、设计压力、容积以及设计压力与容积的乘积（PV值）进行划分。2)根据压力容器盛装介质的危害性进行介质分组、按设计压力、容积（或者PV值）进行类别划分；3）以坐标图表的方式确定。4）压力容器划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类。现将上述分类中所提及的废热锅炉名词解释如下：废热锅炉——一种利用化学反应热、烟气余热等废热来生产蒸汽的设备。按照热源不同，前者主要是利用化学反应热，后者则利用烟气余热。上述分类中的废热锅炉为管壳式，管壳式废热锅炉按《压力容器安全技术监察规程》的规定进行管理，而烟道式的则按照《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的规定进行管理。2.4压力容器的分类2.4压力容器的分类简单压力容器：按照《简单压力容器安全技术监察规程》管理定义见规程和教材特点：（1）介质无危害性（2）爆炸危险性小（3）具有典型的壁薄结构（4）量大价廉、流动性大简单压力容器产品质量证明书应有“简单压力容器”字样。铭牌上的产品名称后应有带括号的简字，如空气储罐（简）。简单压力容器在安装前不需要办理报装手续，但其安装单位必须对安全质量负责。简单压力容器一般不得进行修理改造2.4压力容器的分类医用氧舱的分类：按人数分：多人、单人舱（无双人舱）按介质分：空气加压、氧气加压舱按用途：过渡舱、治疗舱、手术舱气瓶的分类：按结构分：无缝和焊接气瓶按充装介质分：永久气体、液化气体、溶解气体气瓶（临界温度小于-10度的为永久气体（需要低温保存），大于等于-10小于等于70度高压液化气体，大于70度为低压液化气体）2.5压力容器的基本结构3.5.1压力容器的零部件压力容器一般是由壳体（筒体、封头）筒体（单层卷焊、多层）封头（凸形、锥形、平盖）接管、法兰、开孔补强：补强圈、厚壁管、整体锻件补强支座（耳式、支承式、裙式、支柱式、鞍座等）安全附件（安全阀、爆破片、仪表）等组成。《固定式压力容器安全技术监察规程》中主要受压元件的定义：压力容器本体中的主要受压元件：包括壳体、封头(端盖)、膨胀节、设备法兰，球罐的球壳板，换热器的管板和换热管，M36以上(含M36)的设备主螺柱以及公称直径大于或者等于250mm的接管和管法兰。低温压力容器容器主要受压部分焊接接头分类适用范围A类B类C类D类设计温度高于-20℃的钢制焊接单层压力容器、多层包扎压力容器、热套及锻焊容器。设计温度≤-20℃的容器，还应符合附录C的规定。圆筒部分的纵向接头（多层包扎压力容器层板层纵向接头除外）、球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头。壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头，长颈法兰与接管连接的接头，但已规定为A、C、D类的焊接接头除外。平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头、内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头。接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头、但已规定为A、B类的焊接接头除外。AAAABAAAAAAADBBBBDDCCBBC容器主要受压部分焊接接头分类9876543213.5压力容器的基本结构2.5压力容器的基本结构（卧式容器）2.5压力容器的基本结构（换热容器）2.5压力容器的基本结构（快开容器）2.5压力容器的基本结构（医用氧舱）2.5压力容器的基本结构（气瓶）无缝气瓶：整体拉拔-缩口形成（瓶阀、瓶帽、防震圈）焊接气瓶：上下两个封头（承插焊）YSP-10、15、50型号焊接气瓶：瓶阀、瓶帽、易熔塞、安全阀气瓶的钢印和色标：GB7144《气瓶颜色标志》，瓶体上应注明产权单位和充装单位序号介质瓶体颜色1氢气淡绿2氧气淡蓝3氨气淡黄4氯气深绿5溶解乙炔白色6二氧化碳铝白7液化石油气银灰色8氮气黑色2.6压力容器的安全性能要求压力容器的基本要求：设计：设计压力，充装系数（体积和重量）、强度计算（刚度、稳定性）材料：满足压力容器用钢的要求制造：结构合理焊接：焊工持证-焊接工艺评定-焊接试板无损检测：RT/UT/MT/PT（TOFD、ET、AE）等检测比例，时机耐压试验：液压：一般1.25P铸铁2P移动式1.5P气压1.15P合格的标准：无渗漏、无可见变形，无异常声响2.7压力容器的安全附件压力容器的安全装置（安全附件）：指为保证压力容器安全运行而装设在设备上的一种附属装置。重要性：（1）压力容器的安全装置必须配置齐全才能投用；（2）压力容器使用过程中，必须注意安全装置的维护和定期校验，保证安全装置完好、灵敏、可靠；（3）压力容器定期检验中，安全装置的检查是必须进行的重要项目之一。按其功能分类：1、计量显示装置：计量显示装置用以显示容器运行时内部介质的实际状况。(如压力表、温度计、液面计等）2.7压力容器的安全附件2.控制或控制+显示组合装置这类装置能依照设定的工艺参数自行调节，保证该工艺参数稳定在一定的范围内，有时这些装置还同时能显示介质的实际情况。(如减压阀、调节阀、紧急切断阀、电接点压力表、电接点温度计、自动液面计等。)3.安全泄压装置当容器或系统内介质压力超过额定压力时，该装置能自动泄放部分或全部气体，以防止压力持续升高而威胁到容器的正常使用。(如安全阀、爆破片、爆破帽、易熔塞、安全阀+爆破片）★按《固定式压力容器安全技术监察规程》规定：安全阀的整定压力一般不应大于压力容器的设计压力P，或不高于铭牌上标注的最高允许工作压力且安全阀的密封试验压力Pt应大于压力容器的最高工作压力Pw。★移动式压力容器安全阀的开启压力应为罐体设计压力的1.05~1.10倍，安全阀的额定排放压力不得高于罐体设计压力的1.2倍，回座压力不应低于开启压力的0.8倍。2.7压力容器的安全附件（安全阀）安全阀的整定压力B、安全阀校验周期一般每年至少一次，对于满足《容检规》第17条要求的安