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第一章压力容器的基础知识第一节概述1、压力容器的定义2、压力容器的分类3、压力容器的结构特征及常见破坏形式第二节常见物理量及量纲第三节压力容器常用术语第二章压力容器的介质分类及特性第一节压力容器的常用介质第二节压力容器的常用介质分类第三节压力容器常用介质特性第三章压力容器的常用材料第一节常用材料及其性能第二节材料的常见缺陷第四章焊接缺陷及无损检测相关知识第一节焊接材料第二节常见焊接方法及坡口形式第三节无损检测知识简介第五章压力容器定期检验第一节定期检验项目及合格判定第二节定检常用工具仪器设备第六章安全实用与管理第一节安全附件简介第二节操作与使用管理安全规程第一章压力容器的基础知识第一节概述压力容器是工业生产过程中不可缺少的一种设备.随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,压力容器的使用越来越广泛,它不仅用于工业、农业、科研、国防、医疗卫生和文教体育等国民经济各部门，而且已深入到千家万户之中。压力容器不仅数量多，增长速度快，而且类型复杂，发生事故的可能性较大。作为压力容器的检验检测人员,保证压力容器的安全运行是自己应尽的职责,为了帮助检验检测人员提高理论知识和实际操作水平,本章将较详细的讲解和介绍一些与压力容器相关的基础知识。一、压力容器的定义所谓容器，通常的说法是：由曲面构成用于盛装物料的空间构件。通俗地讲，就是化工、炼油、医药、食品等生产所用的各种设备外部的壳体都属于容器。不言而喻，所有承受压力的密闭容器称为压力容器，或者称为受压容器。我国对压力容器的界限范围是根据：国务院第549号令《特种设备安全监察条例》第99条第二款规定：压力容器是指承装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1Mpa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa.L的气体,液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器;承装公称工作压力大于或者等于0.2MPa(表压),且压力与容积德乘积大于或者等于.0Mpa.L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60摄氏度液体的气瓶，如氧舱等。二、压力容器的分类压力容器的分类方法很多，其主要方法有：1.按设计压力分类：按设计压力P的高低，容器可分为低压、中压、高压及超高压四个等级。其划分的范围及代号见表1—1。表1—1压力容器压力等级的划分表1—1压力等级代号设计压力范围低压容器L0.1MP≤P＜1.6MPa中压容器M1.6MPa≤P＜10MPa高压容器H10MPa≤P＜100MPa超高压容器UP≥100MPa2.按制造材料分类：按制造材料的不同，金属容器可分为黑金属压力容器和有色金属压力容器。由于有色金属的市场价格高，制造成本高，所以往往将有色金属与碳钢不锈钢复合后制作压力容器，且只限制在特殊的情况下使用。其划分范围见表1—2表1—2容器按制造材料的划分铜制容器有色金属压力容器钛制容器铝制容器金属压力容器铸钢容器铸造容器铸铁容器黑色金属压力容器碳钢容器钢制容器合金钢容器不锈钢容器3．按按压力容器等级、品种及介质的危害程度分类为了便于安全技术监督和管理，《容规》按压力容器设计压力、介质危害程度以及生产工艺过程中的作用原理将压力容器分为第一类压力容器、第二类压力容器及第三类压力容器，我国将化学介质危害分为极度危害、高度危害、中度危害、和轻度危害四个等级，具体划分见表1—3：表1—3化学介质危害程度等级划分（1）极度危害（Ⅰ级）最高允许浓度＜0.1mg/m3（2）高度危害（Ⅱ级）最高允许浓度0.1~1.0mg/m3（3）中度危害（Ⅲ级）最高允许浓度1.0~10mg/m3（4）轻度危害（Ⅳ级）最高允许浓度≥10mg/m3（1）下列情况之一，为第三类压力容器：①高压容器；②中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；③中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于10MPa·m3）；④中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于0.5MPa·m3）；⑤低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积大于等于0.2MPa·m3）；⑥高压、中压管壳式余热锅炉；⑦中压搪玻璃压力容器；⑧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540MPa）的材料制造的压力容器；⑨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[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]和罐式集装箱（介质为液化气体，低温液体）等；⑩球形储罐（面积大于等于50m3）；（2）下列情况之一的，为第二类压力容器；①中压容器；②低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；③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）；④低压管壳式余热锅炉；⑤低压搪玻璃压力容器。（3）低压容器为第一类压力容器（（一）（二）中规定的除外）①剧毒介质——指进入人体量〈50g即导致肌体严重损伤或致死的介质，如氟、氢氟酸、氢氰酸、光气、氟化氢、碳酰氟等②有毒介质——是指进入人体量大于等于50g即导致人体正常功能损伤的介质，如二氧化碳硫、氨、一氧化碳、氯乙烯、甲醇、氧化乙烯、硫化乙烯、二氧化碳、乙炔、硫化氢等③易燃介质——指与空气混合的爆炸下限〈10%，或爆炸上限与下限之差〉20%的气体，如一甲胺、乙烷、乙烯、氯甲烷、环氧乙烷、环丙烷、氢、丁烷、三甲胺、丁二烯、丁烯、丙烷、甲烷等4、从安全技术管理角度分类按安全技术管理分类，压力容器可以分为固定式容器和移动式容器两大类。（1）固定式容器系指有固定的安装和使用地点，工艺条件和使用操作人员也比较固定，一般不是单独装设，而是用管道与其他设备相连接的容器。如合成塔、蒸球、管壳式余热锅炉、热交换器、分离器等。（2）移动式容器系指一种储装容器，如气瓶、汽车槽车等。其主要用途是装运有压力的气体。这类容器无固定使用地点，一般也没有专职的使用操作人员，使用环境经常变化，管理比较复杂，较易发生事故。在上述分类方法中,只用第三类分类方法综合考虑了压力容器的设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等多种影响因素，分类方法比较科学、合理，因此得到了广泛的应用。三、压力容器的结构特征及常见的破坏形式1、压力容器的结构特征压力容器是为介质的物理反应、化学反应、换热、储存、分离等提供一个密闭空间，其结构一般比较简单。压力容器根据其用途不同，结构形式也多种多样。主要有球形、圆筒形、箱形、锥形等。现将两种常见容器结构形式介绍如下：⑴球形容器球形容器的本体是一个球壳，此种结构由许多块预先按一定尺寸压制成形的球面板拼焊而成，直径较大。由于球壳是中心对称的结构，应力分布均匀，球壳体应力是相同直径圆筒形壳体应力的一半，压力截荷相同的情况下所需板材厚度最小，相同容积的结构表面积最小。因此可节省大量材料（与同压力截荷、同容积的圆筒形容器相比，可节约材料30~40%）。但由于制造工艺复杂、拼焊要求高，再加上内部工艺附件安装困难，故一般用于大型储罐，也有时用作蒸汽直接加热的容器。⑵圆筒形容器圆筒形容器是轴对称结构，此种结构没有形状突变，应力健在比较均匀，受力虽不如球形容器，但比其他结构形式好得多，制造工艺较简单，便于内部工艺附件的安装，便于工作介质的流动，因而是使用最普遍的一种压力容器。圆筒形容器一般也采用焊接结构。2、压力容器的基本构成压力容器一般由筒体、封头（端盖）、法兰、接管、人（手）孔、密封元件、安全附件、支座等部分组成，⑴筒体筒体是压力容器的重要部件，与封头或管板共同构成承压壳体，为物料的储存和完成介质的物理，化学反应及共他工艺用途提供所必需的空间。筒体通常用金属板材卷制焊接而成。⑵封头（端盖）封头是保证压力容器密闭的重要部件。凡是与筒体采用焊接联接而不可拆的称为封头；与筒体以法兰等联接而可拆的，称为端盖。⑶法兰由于生产工艺需要和安装检修的方便，不少容器需采用可拆的连接结构，如压力容器的端盖与筒体之间、接管与管道之间的连接。这时通常采用法兰结构。法兰通过螺栓、楔口等连接件压紧密封件保证容器的密封。故法兰连接是由法兰、螺栓、螺母及密封元件所组成的密封连接件。法兰按照所连接的部件可分为容器法兰及管法兰。前者用于容器的端盖与筒体连接；后者用于接管（管道）与管道之间的连接。法兰按其整体性程度分成三种形式：整体法兰、松式法兰和任意式法兰。⑷密封元件是指接触面之间或封头与筒体顶部的接触面之间，借助于螺栓等连接件压紧力可达到密封的目的。按其所用材料的不同分为非金属密封元件（石棉垫、橡胶O型环等）、金属密封元件（紫铜垫、铝垫、软钢垫等）和组合式密封元件（铁包石棉垫、钢丝缠绕石棉垫等）。按其截面形状又可分为平垫片、三角形垫片、八角形垫片、透镜式垫片等。不同的密封元件和不同的连接件相组配，构成了各种不同的密封结构。①强制密封：通过坚固端盖与筒体法兰的联接螺栓等强制方式将密封面压紧，从而达到密封的目的，如平垫密封、卡扎里密封等。②自紧密封：利用容器内介质的压力使密封面产生压紧力来达到密封目的。它的密封力随着介质压力的增大而增大，因而在较高的压力下也能保持可靠的密封性能，如组合式密封、“O”形环密封、“C”形环密封、“B”形环密封、楔形密封、八角垫和椭圆垫密封、平垫自紧密封、伍德密封、氮气式密封等。③半自紧密封：既利用容器内介质的压力，又利用坚固件的联接使密封面产生压紧力来达到密封的目的，如双锥密封就属于此。⑸接管适应压力容器安全运行及生产工艺的需要而设置于封头（端盖）及筒体上，用于介质的进出、安全附件的安装等。⑹人孔、手孔根据结构、介质等情况，压力容器需设置人孔或手孔等检查孔，用于容器的定期检验、检查或清除污物。人孔和手孔按其其形状可分为圆形及椭圆形两种；按其封闭形式可分为外闭式及内闭式两种。⑺安全附件为了保证压力容器安全稳定可靠的运行，往往需要在压力容器上设置一些安全装置用以监测和监控压力容器内工作介质的参数。压力容器的安全附件主要有安全阀、爆破片、紧急切断阀、安全连锁装置、压力表、液面计、测温仪表等。⑻支座支座是用于支承容器重量并将它固定在基础上的附加部件，其结构形式决定于容器的安装方式，容器重量及其他载荷，一般分为三大类：即立式容器支座、卧式容器支座及球形容器支座。立式支座中最常见的有悬挂式支座（耳式支座）、支承式支座及裙式支座主要用于高大的直立容器（塔类）。卧式容器支座的结构形式主要有鞍式支座、支承式支座等。支承式支座只适用于小型容器；鞍式支座常用于大中型容器；圈座适用于薄壁容器及多于两个支承的长容器。球容器中常见的有裙式支座和柱式支座。裙式支座一般用于小型的球型容器。3、常见的破坏形式及其预防1、韧性破坏（1）概念容器在内部压力作用下，器壁上的应力达到了材料的强度极限而发生破裂的一种破坏形式。应力达到屈服点时发生较大的塑性变形，达到拉伸强度时破裂。（2）特征①有显著地宏观变形②爆破时一般不产生碎片③爆破压力与理论计算值相近④断口呈灰暗色，无金属光泽，断口为一条长缝（3）预防措施规范操作、不要超压、及时检查腐蚀情况，保持各种安全装置、仪器仪表完好灵敏等。2、脆性破坏（1）概念断裂时没有宏观的塑性变形，器壁上的应力远小于材料的强度极限，有的甚至低于屈服点。一般是在较低温度或存在缺陷（裂纹的影响最明显）的情况下发生。发生脆性断裂要具备三个条件：一是容器本身存在缺陷，二是有一定水平的应力，三是材料的韧性很差。（2）特征①无明显的塑性变形，厚度也没有明显的减薄②瞬间发生，一般有许多碎片飞出③材料脆化而破坏，总是首先在缺陷或几何形状突变处首先发生，然后延伸，断口呈金属晶粒状、并富有光泽，断口平直且主应力方向垂直。④破坏时名义工作应力较低，通常低于材料的屈服点获接近，特别是裂纹缺陷引起的脆性断裂，破裂时应力一般不会超过屈服点。（2）预防①确保材料有良好的韧性，特别是在低温情况下。②避免或降低容器的应力集中，如尽量采用圆弧过渡、接管根部双面焊透且焊缝表面磨平等。③焊后热处理消除残余应力。④加强对在役容器的无损检测。3、疲劳破坏（1）概念由于交变载荷作用，在容器某些应力集中部位短时间内