压力容器基本知识

第二章压力容器基本知识1.1.压力容器的安全管理与安全监察1、量大面广在用锅炉为52.63万台，固定式压力容器有124.52万台，各类气瓶达到8308.92万只、在用罐车17291辆。2、操作条件复杂载荷特殊、介质特殊、温度条件特殊3、安全要求高1.2.压力容器分类1.2.1按压力容器的安全使用管理和安全监察的角度分类1、按使用的位置分类固定式压力容器和移动式压力容器两大类。2、按设计压力分类（1）低压容器：0.1MPa≦P1.6MPa（2）中压容器：1.6MPa≦P10MPa（3）高压容器：10MPa≦P100MPa（4）超高压容器：P≧100MPa3、按工艺作用分类（1）反应容器（容器代号R）（2）换热容器（容器代号E）（3）分离容器（容器代号S）（4）储存容器（容器代号为C，其中球罐代号为B）4、按安全监察管理分类属于下列情况之一的压力容器属于第三类压力容器：（1）高压容器；（2）毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器；（3）易燃或毒性程度为中度危害介质，且容器的设计压力与容器的容积的乘积大于等于10MPa.M3的中压储存容器；（4）易燃或毒性程度为中度危害介质，且设计压力与容器的容积的乘积大于等于0.5MPa.M3的中压反应容器；（5）毒性程度为极度和高度危害介质，且容器的设计压力与容器的容积的乘积大于等于0.2MPa.M3的低压容器；（6）高压、中压管壳式余热锅炉；（7）中压搪玻璃压力容器；（8）使用强度级别特别高材料制造的压力容器（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa的材料）；（9）移动式压力容器，包括介质为液化气体、罐式汽车（低温液体的铁路罐车、液化气体运输车、低温液体运输车、永久气体运输车）和介质为液化气体、低温液体的罐式集装箱；（10）容积大于等于50M3的球形储罐；（11）容积大于等于5M3的低温液体储存容器；属于下列情况之一（除第三类容器中以外）的为第二类压力容器：（1）中压容器；（2）毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；（3）易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压储存容器和反应容器；（4）低压管壳式余热锅炉；（5）低压搪玻璃压力容器。第一类容器为除去第三类、第二类中的低压容器以外的所有低压容器。1.2.2其它分类方法（1）按压力容器壁厚分类K=Do/DI薄壁容器：K≦1.2厚壁容器：K1.2（2）按压力容器内外表面受压方式分类（3）按压力容器的设计温度分类低温容器：设计温度≦-20℃常温容器：设计温度大于-20℃~200℃中温容器：设计温度大于200℃~450℃高温容器：设计温度大于450℃（4）按压力容器的制造方式分类焊接容器、锻造容器、铸造容器、多层包扎容器、热套式容器和绕带式容器等。（5）按压力容器的制造材料分类钢制容器、铝制容器、钛制容器、铜制等有色金属容器，以及玻璃钢容器、搪瓷容器、工程塑料等非金属容器。1.3.压力容器安全管理的法规依据1982年2月，国务院发布了《锅炉压力容器安全监察暂行条例》2003年，国务院颁布《特种设备安全监察条例》，替代了《锅炉压力容器安全监察暂行条例》，目前，我国已初步形成锅炉压力容器安全监察法规体系。压力容器安全管理的规章、规范可以分成两大类，一类是压力容器法规性的规定，另一类是压力容器安全技术性标准。1、压力容器的法规性规定（1）《特种设备安全监察条例》2003年2月13日国务院颁发；（2）《压力容器定期检验规则》2003年9月，国家质检总局；（3）《锅炉压力容器使用登记管理办法》2003年9月；（4）《锅炉压力容器产品安全质量监督检验规则》2004年1月实施；（5）《压力容器安全技术监察规程》1999年6月；（6）《锅炉压力容器压力管道特种设备无损检测单位监督管理办法》2001.10；（7）《锅炉压力容器压力管道特种设备事故处理规定》2001.11；（8）《锅炉压力容器压力管道及特种设备检验人员资格考核规则》，2000年；（9）《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》，2002年11月（10）国务院第302号令《国务院关于特大安全事故行政追究的规定》，2001年4月21日；（11）《锅炉压力容器压力管道特种设备安全监察行政处罚规定》2001.12；另外，锅炉的法规有《蒸汽锅炉安全技术监察规程》《热水锅炉安全技术监察细则》，气瓶的监察规程有《气瓶安全监察规程》，特种设备的监察规程有《特种设备质量监督与安全监察规程》等。3.国外相应的压力容器技术标准1.4.压力容器安全监察1.4.1压力容器安全监察的机构和职责我国的压力容器安全监察，是由国务院授权锅炉压力容器安全监察机构，依据《特种设备安全监察条例》（原为《锅炉压力容器安全监察暂行条例》）对压力容器的设计、制造、安装、使用、检验、修理和改造等各环节实施监督检查，并负责实施进出口压力容器的安全性能监督检查。国家质量技术监督部门的压力容器安全监察机构是对压力容器实施国家技术监察的立法执法机构，并具有压力容器的安全管理进行综合指导的性质。其监察权具有法律权威性。锅炉压力容器检验所是在锅炉压力容器安全监察机构领导下专门从事对锅炉压力容器的检验单位。1.4.2.压力容器的安全监察范围《压力容器安全技术监察规程》的规定的监察范围，只有同时具备下列三个条件的压力容器才属于压力容器的监察范围：（1）最高工作压力大于等于0.1MPa（不包括液体静压力）；（2）内直径大于等于150mm，且容积大于等于0.025M3；（3）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；1.4.2.压力容器的安全监察范围2003年3月公布的《特种设备安全监察条例》附则中规定，压力容器的含义是：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;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.1.4.3.压力容器的安全监察内容1、对压力容器设计环节的监察（1）对设计单位资格许可（2）压力容器设计人员资格考核2、对压力容器制造环节的安全监察3、对压力容器安装环节的安全监察4、对压力容器使用环节的安全监察5、对压力容器检验环节的安全监察6、对修理、改造环节的安全监察7、对进口锅炉压力容器的监察2.压力容器的基本结构2.1压力容器的结构型式1、球形容器1.顶部极板（北极板）；2.上温带板（北温带）；3.赤道带板；4.下温带板（南温带）；5.底部极板；6.拉杆；7.下部盘梯；8.支柱；9.中间平台；10.上部盘梯；11.顶部平台图2－1球形储罐图2－2筒形容器1.封头；2.筒体；3.支座；4.接管;2、圆形截面容器1.接管；2.锥底；3.筒体；4.支座；5.封头图2－3锥形（组合形）容器图2－4箱形容器消毒柜3、非圆形截面容器4、厚壁容器整体式厚壁筒体有整体锻造式、锻焊式、铸锻焊式、单层厚板式和电渣焊成型式等结构形式。组合式厚壁筒体有多层包扎式、多层热套式、多层绕板式、螺旋包扎式和绕带式等结构形式。2.2压力容器的主要受压元件筒体、封头(端盖)、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨胀节、开孔补强圈、管板、球罐的球壳板、换热器的管板和换热管、设备法兰、M36以上的设备主螺栓及公称直径大于等于250mm的接管和管法兰均作为主要受压元件。图2－5压力容器的组成1.接管；2.端盖；3.法兰；4.筒体；5.加强圈；6.人孔；7.封头；8.支座2.3压力容器的主要工艺参数(1)压力参数:工作压力(操作压力),最高工作压力和设计压力.1.工作压力是指压力容器在正常的操作条件,压力容器所承受的内(外)部表压力,工作压力是由生产工艺的要求决定的.2.最高工作压力,对于承受内压的压力容器,其最高工作压力是指在正常使用过程中容器顶部可能出现的最高压力(或最高压力差值)3.设计压力是指在相应条件下用以确定压力容器壳体壁厚及其元件尺寸的压力(p)一般设计压力应等于或高于最高工作压力4.公称压力指容器在规定温度下的最大操作压力.(2)温度参数工作温度(操作温度)设计温度工作温度指容器在操作过程中,在工作压力下壳体可能达到的最高或最低温度.设计温度是指容器在操作过程中,在相应的设计压力下壳体或元件可能达到的最高或最低温度.(3)直径一般指容器的内径.2.4压力容器的封头(1)半球形封头受力状况好,壁厚只需圆筒体壁厚的一半.(2)椭圆和碟形封头椭圆封头应力分布比较均匀,受力情况仅次于半球形封头.碟形封头为一不连续曲面在三部分的连接处会产生较大的边缘应力,故应力分布不象椭圆形封头那样均匀.其直边一般为25-50mm目的是为了使边缘应力不直接作用在焊缝上.2.5压力容器的开孔与接管(1)接管与壳体连接图4-15插入式嵌入式(2)开孔补强补强圈补强和厚壁管补强(局部补强)整体补强用增加整个容器壳体壁厚来降低开孔处的局部应力.2.6压力容器的焊接接头分类及设计的一般原则(1)焊接接头分类:分为A.B.C.D四类.图4-18A类:圆筒部分的纵向接头,球形封头与圆筒连接的环向接头,各类形封头的拼接接头,嵌入式接管与壳体的对接接头.B类:圆筒部分的环向接头,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,(已规定为A.C.D类除外)C类:平盖,管板与圆筒连接的接头,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.D类:接管,人孔,像,补强圈等与壳体连接的接头(已规定为A.B类的除外)(2)焊接接头设计的一般原则(容规GB150)不宜采用十字焊缝,纵缝和封头拼缝与相邻筒节的纵缝应错开,其焊缝中心线之间一般应大于筒体厚度的3倍且不小于100mm.当两侧钢板厚度差过大时应加工其边缘使其满足要求.焊接结构设计时要尽量采用全焊透结构,对于低温压力容器,受交变载荷的压力容器必须采用全焊透结构,避免在不锈钢壳体上直接焊接碳钢支座等.3.压力容器制造的无损检测3.1无损检测工艺及检测结果应遵照GB/T4730-2005规定,方法,部位,合格级别“容规”,“GB150”规定.(1)压力容器用钢板无损检测要求取决于压力容器的特性,钢板的材质,厚度等因素.例“容规”,“GB150”中规定压力容器用钢板要逐张进行UT的条件.1-9(2)压力容器用锻件的无损检测要求(Ⅲ级,Ⅳ级锻件)JB4726JB4727JB4728(3)压力容器焊接接头的无损检测时机和方法的选择.比例和验收级别的选择.压力容器焊接接头表面的无损检测按图样规定的方法选择MT或PT;JB/T4730-2005I级合格.4.在用压力容器的无损检测要求4.1定期检验的目的;年度检验.全面检验.4.2在用压力容器的无损检测要求(1)表面缺陷的检测肉眼,放大镜,表面无损检测.(2)埋藏缺陷的检测射线或超声检测.必要时相互复验.1-5种情况.方法和数量由检验员确定,并根据合乎使用的原则评定压力容器的安全状况等级.第三章压力管道基本知识一.压力管道的定义国务院于2003年3月公布的《特种设备安全监察条例》中关于压力管道的定义为:压力管道是指利用一定的压力,用于输送气体或者液体的管装设备,其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1Mpa(表压)的气体,液化气体,蒸汽介质或者可燃,易爆,有毒,有腐蚀性,最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质,且公称直径大于25mm的管道.二.压力管道分类1.按用途分:(1)工业管道:企事业单位所属的用于输送工艺介质的管道,公用工程管道及其它辅助管道.(2)公用管道:城市或乡镇内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道.(3)长输管道:产地,储存库,使用单位用于输送商品介质的管道.2.从安全管理和监察角度按操作工况和用途分:(1)长输管道:按输送介质,设计压力,输送距离,公称直径分为GA1和GA2级.(2)公用管道:按介质分为GB1和GB2级.(3)工业管道:按