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壓力容器安全操作技術(shù)壓力容器基本知識第一節(jié) 壓力容器簡介壓力容器是化工生產(chǎn)中不可缺少的設(shè)備，作為操作人員，保證壓力容器安全運行是自己應(yīng)盡的職責(zé)。下面就簡要介紹一些基本知識。一、壓力 在物理學(xué)上把垂直作用在物體表面上的力叫做壓力。單位面積所受的力稱之為壓強。P（壓強）F（壓力）/S(受力面積)力的國際基本單位是“牛頓（N）”；面積的國際基本單位是“米2（m2）”；壓強的國際基本單位是“帕斯卡”，簡稱“帕”，用“Pa”表示。1帕斯卡1牛頓/米2，即1 Pa1 N/ m2。在生產(chǎn)實踐中，習(xí)慣上說的壓力就是指物理學(xué)中的壓強。人們習(xí)慣用的單位有“公斤”， 實際指的是“公斤力/厘米2”，1公斤力/厘米210000公斤力/米29.8104 Pa在今后的工作中未做特別說明則所說的壓力就是指壓強。常用的壓力單位有：大氣壓 1大氣壓1.013105 Pa760毫米汞柱巴 1巴1105 Pa1公斤力/厘米29.8104 Pa1105 Pa0.1M Pa絕對壓力、表壓力與負壓力。P絕（a）P表P大氣二、壓力容器的定義 容器是指由曲面構(gòu)成用于盛裝物料的空間構(gòu)件。工業(yè)生產(chǎn)中具有特定的工藝功能并承受一定壓力的設(shè)備，稱壓力容器。貯運容器、反應(yīng)容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器。三、壓力容器的壓力源 1.源于外部：壓力的產(chǎn)生和增大來源于蒸汽鍋爐或氣體壓縮機。2.源于內(nèi)部：(1)容器內(nèi)介質(zhì)的聚集狀態(tài)發(fā)生改變；(2)氣體介質(zhì)在容器內(nèi)受熱，溫度升高；(3)介質(zhì)在容器內(nèi)發(fā)生體積增大的化學(xué)反應(yīng)等。四、壓力容器界限1.劃分壓力容器的界限應(yīng)考慮的因素主要是事故發(fā)生的可能性與事故危害性的大小兩方面。2.我國壓力容器管制界限范圍為了與一般容器(常壓容器)相區(qū)別，只有同時滿足下列三個條件的容器，才稱之為壓力容器：(1)最高工作壓力9.8104Pa(1Kgf/cm2)；(2)容積25L，且工作壓力與容積之積200L.Kgf/cm2(1960104L.Pa)；(3)介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體。五、壓力容器的用途十分廣泛。它是在石油化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等國民經(jīng)濟的各個部門都起著重要作用的設(shè)備。壓力容器一般由筒體、封頭、法蘭、密封元件、開孔和接管、支座等六大部分構(gòu)成容器本體。此外，還配有安全裝置、壓力表、液位計及完成不同生產(chǎn)工藝作用的內(nèi)件。壓力容器由于密封、承壓及介質(zhì)等原因，容易發(fā)生爆炸、燃燒起火而危及人員、設(shè)備和財產(chǎn)的安全及污染環(huán)境的事故。目前，世界各國均將其列為重要的監(jiān)檢產(chǎn)品，由國家指定的專門機構(gòu)，按照國家規(guī)定的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)實施監(jiān)督檢查和技術(shù)檢驗。第二節(jié)壓力容器的工藝參數(shù)壓力容器的工藝參數(shù)是由生產(chǎn)的工藝要求確定的，是進行壓力容器設(shè)計和安全操作的主要依據(jù)。壓力容器的主要工藝參數(shù)為壓力和溫度。一、壓力1.工作壓力。工作壓力也稱操作壓力，是指容器頂部在正常工藝操作時的壓力（即不包括液體靜壓力）。2.最高工作壓力。是指容器頂部在工藝操作過程中可能產(chǎn)生的最大表壓力（即不包括液體靜壓力）。壓力超過此值時容器上的安全裝置就要動作。如安全閥起跳，爆破板爆破等。3.設(shè)計壓力。是指在相應(yīng)設(shè)計溫度下用以確定容器計算壁厚及其元件尺寸的壓力。一般取設(shè)計壓力等于或略高于最高工作壓力。?壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程?規(guī)定容器的設(shè)計壓力，應(yīng)略高于容器在使用過程中的最高工作壓力。裝有安全裝置的容器，其設(shè)計壓力不得小于安全裝置的開啟壓力或爆破壓力。?鋼制石油化工壓力容器設(shè)計規(guī)定?規(guī)定容器的設(shè)計壓力，應(yīng)略高于或等于最高工作壓力。針對不同的情況，提出了如下幾種確定設(shè)計壓力的方法。（1）當(dāng)容器上裝有安全泄放裝置時，取安全泄放裝置的開啟壓力作為設(shè)計壓力。（2）當(dāng)單個容器上無安全泄放裝置，而在工藝系統(tǒng)中裝有安全泄放裝置時，可根據(jù)容器在系統(tǒng)中的工作情況，以最高工作壓力增加適當(dāng)裕度作為設(shè)計壓力。裕度取值無明文規(guī)定，但多數(shù)設(shè)計者往往取最高工作壓力的1.051.1倍為設(shè)計壓力。（3）當(dāng)容器內(nèi)為爆炸性介質(zhì)時，容器的設(shè)計壓力根據(jù)介質(zhì)特性、爆炸前的瞬時壓力，爆破膜的破壞壓力以及爆破膜的排放面積與容器中氣相容積之比等因素作特殊考慮。爆破膜的實際爆破壓力之差，應(yīng)在5范圍之內(nèi)。實際上，對于這種工況，國內(nèi)設(shè)計多取最高工作壓力的1.151.3倍作為設(shè)計壓力。（4）對裝有液化氣體的容器，應(yīng)根據(jù)充裝系數(shù)和可能達到的最高溫度確定設(shè)計壓力。（5）外壓容器，應(yīng)取不小于在正常工作過程中任何時間內(nèi)可能產(chǎn)生的最大內(nèi)外壓力差為設(shè)計壓力。（6）真空容器，按外壓容器設(shè)計，當(dāng)裝有安全控制裝置時，取最大內(nèi)外壓力差的1.25倍或0.1MPa（1f/cm2）兩者中的較小者為設(shè)計壓力；當(dāng)未安裝安全控制裝置時，設(shè)計壓力取0.1MPa（1f/cm2）；對帶有夾套的真空容器，按上述原則再加夾套內(nèi)壓力為設(shè)計壓力。二、溫度1.介質(zhì)溫度。系指容器內(nèi)工作介質(zhì)的溫度，可以用測溫儀表測得。2.設(shè)計溫度。壓力容器的設(shè)計溫度不同與其內(nèi)部介質(zhì)可能達到的溫度，系容器在正常工作過程中，在相應(yīng)設(shè)計壓力下，表壁或元件金屬可能達到的最高或最低溫度。?設(shè)計規(guī)定?對設(shè)計溫度的選取有如下規(guī)定：（1）當(dāng)容器的各個部位在工作過程中可能產(chǎn)生不同溫度時，可取預(yù)計的不同溫度作為各相應(yīng)部位的設(shè)計溫度。（2）對有內(nèi)保溫的容器應(yīng)作壁溫計算或以工作條件相似容器的實測壁溫作為設(shè)計溫度，并需在容器壁上設(shè)置測溫點或涂以超溫顯示劑。值得注意的是，只有當(dāng)工作溫度低于-20oC時，才按最低溫度確定設(shè)計溫度。除此而外，設(shè)計溫度一律按最高溫度選取。第三節(jié) 壓力容器的分類壓力容器的分類方法很多，從使用、制造和監(jiān)檢的角度分類，有以下幾種。一、按承受壓力的等級分為：1.低壓容器0. 1P1.6MPa；2.中壓容器1.6P10MPa；3.高壓容器10P100MPa；4.超高壓容器P。二、按盛裝介質(zhì)分為：1.非易燃、無毒；2.易燃或有毒；3.劇毒。三、按工藝過程中的作用不同分為：反應(yīng)容器：用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的容器。換熱容器：用于完成介質(zhì)的熱量交換的容器。分離容器：用于完成介質(zhì)的質(zhì)量交換、氣體凈化、固、液、氣分離的容器。貯運容器：用于盛裝液體或氣體物料、貯運介質(zhì)或?qū)毫ζ鹌胶饩彌_作用的容器。在一種容器中，如同時具有兩個以上的工藝作用原理時，應(yīng)按工藝過程中的注意作用來劃分。四、為了更有效地實施科學(xué)管理和安全監(jiān)檢，我國壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程中根據(jù)工作壓力、介質(zhì)危害性及其在生產(chǎn)中的作用將壓力容器分為三類。并對每個類別的壓力容器在設(shè)計、制造過程，以及檢驗項目、內(nèi)容和方式做出了不同的規(guī)定。為有利于安全技術(shù)監(jiān)督和管理，將本規(guī)程適用范圍內(nèi)的壓力容器劃分為三類（壓力等級和品種的劃分，見附件一）：低壓容器（本條第、款規(guī)定的除外）為第一類壓力容器。 2.下列情況之一為第二類壓力容器：（）中壓容器（本條第款規(guī)定的除外）；（）易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和儲存容器；*易燃介質(zhì)是指與空氣混合的爆炸下限小于，或爆炸上限和下限之差值大于等于的氣體，如：一甲胺、乙烷、乙烯、氯甲烷、環(huán)氧乙烷、環(huán)丙烷、氫、丁烷、三甲胺、丁二烯、丁烯、丙烯、甲烷等。*介質(zhì)的毒性程度參照職業(yè)性接觸毒物危害程度分級的規(guī)定，分為四級，其最高容許濃度分別為：（）極度危害（級） ；（）高度危害（級）；（）中度危害（級）；（）輕度危害（級）。舉例：、級棗氟、氫氰酸、光氣、氟化氫、碳酸氟氯等；級棗二氧化硫、氨、一氧化碳、氯乙烯、甲醇、氧化乙烯、硫化乙烯、二硫化碳、乙炔、硫化氫等；級棗氫氧化鈉、四氟乙烯、丙酮等。*壓力容器中的介質(zhì)為混合物質(zhì)時，應(yīng)以介質(zhì)的組成并按本注的毒性程度或易燃介質(zhì)的劃分原則，由設(shè)計單位的工藝設(shè)計或使用單位的生產(chǎn)技術(shù)部門，決定介質(zhì)毒性程度或是否屬于易燃介質(zhì)。（3）毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器；（4）低壓管殼式余熱鍋爐（管殼式余熱鍋爐是指本規(guī)程第三條所述煙道式余熱鍋爐之外的、結(jié)構(gòu)類似壓力容器、并按壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進行設(shè)計和制造的余熱鍋爐）；（）搪玻璃壓力容器。下列情況之一為第三類壓力容器：（）毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的中壓容器和P?值大于等于0.2MPa?m3的低壓容器；其中指設(shè)計壓力。（）易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)且P?V大于等于MPa?m3 的中壓反應(yīng)容器和P?V大于等于MPa? 的中壓儲存容器；（）高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；（）高壓容器。壓力容器常用的鋼材一、對選用鋼材的要求 用來制造壓力容器的鋼材應(yīng)能適應(yīng)容器的操作條件（如溫度、壓力、介質(zhì)特性等），并有利于容器的加工制造和質(zhì)量保證。具體選用時，重點應(yīng)考慮鋼材的機械性能、工藝性能和耐腐蝕性。1.機械性能。 用于制造壓力容器的鋼材主要強調(diào)其強度、塑性、韌性三個性能指標(biāo)。（1）強度 物體的原子間存在著的相互作用力稱為內(nèi)力，這是物體所固有的。當(dāng)對物體施加外力時，在物體內(nèi)部將引起附加的內(nèi)力，這一附加內(nèi)力會隨著外力的加大而相應(yīng)的增加。我們把物體單位面積上所受的附加力稱為應(yīng)力。對于某一材料來說，所能承受的應(yīng)力有一定的限度，超過了這個限度，物體就會破壞，這一限度就稱為強度。在此，我們也可以將物體的強度簡單說成能承受外力和內(nèi)力作用而不被破壞的能力。概念：a.抗拉強度鋼材試樣在拉伸試驗中，拉斷前所承受的最大應(yīng)力。b.屈服極限（又稱屈服強度）試樣拉伸過程中，拉力不增加（甚至有所下降），還繼續(xù)顯著變形的最小應(yīng)力。有些鋼材無明顯臨界屈服點，則規(guī)定其發(fā)生0.2殘余伸長變形的應(yīng)力為“條件屈服極限”，以?0.2表示。c.蠕變極限在一定溫度和恒定拉力負荷下，試樣在規(guī)定的時間間隔內(nèi)的蠕變變形量或蠕變速度不超過某規(guī)定值時的最大應(yīng)力。例如，在?鋼制石油化工壓力容器設(shè)計規(guī)定?中采用的“?tn” ，是指在tOC溫度條件下，經(jīng)過10萬小時后的總變形量為1的蠕變極限。d.持久強度，對于應(yīng)力容器來講，失效的形式主要是破壞而不是變形，所以要有一個能更好地反映高溫元件失效特點的強度指標(biāo)持久強度：試樣在給定溫度下，經(jīng)過規(guī)定時間發(fā)生斷裂的應(yīng)力。在?鋼制石油化工壓力容器設(shè)計規(guī)定?中用“?tD”表示,即tOC溫度下，經(jīng)過10萬小時而斷裂應(yīng)力。（2）塑性 指金屬材料發(fā)生塑性變形的性能。（3）韌性 表征材料抵抗脆性斷裂的能力。2.工藝性能。即冷塑性變形能力和可焊性。碳鋼和普通低合金鋼含碳量分別小于0.3和025時，一般都具有良好的可焊性。對于合金鋼，可焊性與其碳當(dāng)量有關(guān)，一般認為，碳當(dāng)量不超過0.45的合金鋼具有良好的可焊性。3.耐腐蝕性。指材料在使用條件下抵抗工作介質(zhì)腐蝕的能力。壓力容器在使用過程中接觸腐蝕性介質(zhì)時會受到腐蝕，其用鋼要求具有良好的耐蝕性。金屬的耐腐蝕性（一般腐蝕，或稱連續(xù)腐蝕）通常按腐蝕速率（毫米/年）評定。二、壓力容器常用鋼材及使用范圍1.碳鋼。含碳量2.06的鐵碳合金為碳鋼，具有適當(dāng)?shù)膹姸群退苄?，工藝性能良好，價格低廉，因而被廣泛用來制造一般的中、低壓容器。如Q235、20g等。2.低合金鋼。如16MnR，15MnVR等3.特殊條件下使用的容器用鋼（1）低溫（-20OC）容器用鋼要求在最低使用溫度下仍具有良好的韌性，以防止容器在運行中發(fā)生脆性破裂。深冷容器常用高合金鋼制造，如0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti，其使用溫度下限可達-196 OC。低溫容器還常用Al、Cu等金屬制造，其特點是低溫韌性好。（2）高溫容器用鋼，碳鋼Q235R、20g等可以用到475 OC，而其它普通碳鋼一般只能用到400 OC。使用溫度在400500 OC范圍內(nèi)的容器，一般可選用錳釩鋼、錳鉬釩鋼等低合金鋼，如15MnVR,14MnMoVg等；使用溫度為500600 OC時，可選用鉻鉬低合金鋼，如15CrMo、12CrMo1等；使用溫度為600700OC時，則可選用鎳鉻高合金鋼，如0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti等。（3）抗氫腐蝕用鋼，根據(jù)國內(nèi)外的使用經(jīng)驗，工作壓力為300大氣壓、介質(zhì)含氫的壓力容器，可以根據(jù)不同的使用溫度選用下列一些鋼材：低于200 OC時可選用優(yōu)質(zhì)碳鋼，如10號鋼；低于350OC時可用鉻鉬低合金鋼，如15CrMo、30CrMo；低于450OC時可用鉻鉬合金鋼，如Cr6Mo。更高的溫度下使用時可選用含釩量0.5的鉻鉬合金鋼。（4）在醋酸工業(yè)中使用的耐腐蝕材料有鋯702（容器）、鋯705（緊固件）、哈氏B2、哈氏B3、哈氏G、哈C276及不銹鋼304、304L、316、316L等。由于鋯及哈氏合金價格昂貴，因此在做壓力較高及器壁較厚的容器時往往使用復(fù)合板，復(fù)合板由兩層或三層構(gòu)成。如反應(yīng)器材料就是由鋯鈦碳鋼復(fù)合板制造而成。第五節(jié) 壓力容器的應(yīng)力及其對安全的影響應(yīng)力容器在使用過程中承受著各種載荷并相應(yīng)的產(chǎn)生各種應(yīng)力。各種載荷所產(chǎn)生的應(yīng)力1.由壓力而產(chǎn)生的應(yīng)力。這往往是確定容器壁厚的唯一因素。2.由重力產(chǎn)生的應(yīng)力。容器、附屬設(shè)備及介質(zhì)重力引起的應(yīng)力。3.由溫度而引起的應(yīng)力。溫度變化引起各部分變形（收縮或膨脹）要求不一致，從而產(chǎn)生應(yīng)力4.風(fēng)載荷產(chǎn)生的應(yīng)力。安裝在室外的塔器，大多數(shù)是支承式的，在風(fēng)力作用下，塔體就會隨風(fēng)向發(fā)生彎曲變形，使迎風(fēng)面產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，而背風(fēng)面則產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。除上述載荷引起的應(yīng)力外，還有地震、在容器側(cè)旁或頂部裝置的重量較大的附屬裝置等均會使容器壁產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力。應(yīng)力對容器安全運行的影響不同的載荷使容器產(chǎn)生的應(yīng)力或者由同一種載荷在容器各部位引起不同類型的應(yīng)力。有些應(yīng)力分布在容器的整個截面上，它使容器發(fā)生整體變形，且隨著應(yīng)力增大容器變形加劇，當(dāng)這些應(yīng)力達到材料的屈服極限時，容器即產(chǎn)生顯著的塑性變形，若應(yīng)力繼續(xù)增加，容器則因過度的塑性變形而最終破裂。由容器內(nèi)的壓力而產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力就是這樣一種應(yīng)力。因其能直接導(dǎo)致容器的破壞，所以是影響容器安全最危險的一種應(yīng)力。有些應(yīng)力只產(chǎn)生在容器的局部區(qū)域內(nèi)，也能引起容器變形，當(dāng)應(yīng)力增大到材料的屈服極限時，局部地方還可能產(chǎn)生塑性變形，但由于相鄰區(qū)域應(yīng)力較低，材料處于彈性變形，使這局部地方的塑性變形受到制約而不能繼續(xù)發(fā)展，應(yīng)力將重新分布。一般溫度應(yīng)力和總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)處的彎曲應(yīng)力就是這樣一種應(yīng)力。在這種應(yīng)力作用下，容器的加載與卸載循環(huán)次數(shù)不需太多，就會導(dǎo)致容器破壞，因此對容器的安全也構(gòu)成重要影響。有些由應(yīng)力集中而次數(shù)的局部應(yīng)力，只局限在一個很小的區(qū)域內(nèi)，因為這種應(yīng)力衰減的快，在其周圍附近會很快消失，因受到相鄰區(qū)域的制約，基本上不會使容器次數(shù)任何重要變形。如容器壁上的小孔或缺口附近的應(yīng)力集中就是這樣一種應(yīng)力。這種類型的應(yīng)力雖不會直接導(dǎo)致容器破壞，但可使韌性較差的材料發(fā)生脆性破壞，也會使容器發(fā)生疲勞破壞。故對容器安全也有一定影響。從上分析可知，不同應(yīng)力對壓力容器安全的影響雖然不同，但都可能導(dǎo)致容器破壞。為了防止在使用過程中壓力容器早期失效或發(fā)生破裂而導(dǎo)致嚴(yán)重的破壞事故，對容器在各種載荷下可能產(chǎn)生的各類型的應(yīng)力都不需加以控制而把它限制在允許范圍內(nèi)。要做到這一點，除設(shè)計人員精心設(shè)計外，操作人員認真操作，保持工況穩(wěn)定，不超溫、不超壓也是十分重要的。壓力容器結(jié)構(gòu)第一節(jié) 壓力容器的基本構(gòu)成壓力容器的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，它是根據(jù)容器的作用、工藝要求、加工設(shè)備和制造方法等因素確定的。容器的結(jié)構(gòu)是由承受壓力的殼體、連接件、密封元件和支座等主要部件組成。此外，作為一種生產(chǎn)工藝設(shè)備，有些壓力容器，如用于化學(xué)反應(yīng)、傳熱、分離等工藝過程的壓力容器，其殼體內(nèi)部還裝有工藝所要求的內(nèi)件。殼體 殼體是壓力容器最主要的組成部分，是貯存物料或完成化學(xué)反應(yīng)所需要的壓力空間，其形狀有圓筒形、球形、錐形和組合形等，但是最常用的是圓筒形和球形兩種。1.圓筒形殼體。其形狀特點是軸對稱，圓筒體是一個平滑的曲面，應(yīng)力分布比較均勻，承載能力較高，且易于制造，便于內(nèi)件的設(shè)置和裝拆，因而獲得廣泛的應(yīng)用。圓筒形殼體由一個圓柱形的筒體和兩端的封頭或端蓋組成。（1）筒體 筒體直徑較小時（一般500mm），可用無縫鋼管制作；直徑較大時，可用鋼板在卷板機上先卷成圓筒，然后焊接而成。隨著容器直徑的增大，鋼板需要拼接，因而筒體的縱焊縫條數(shù)增多。當(dāng)殼體較長時，因受鋼板尺寸的限制，需要兩個或兩個以上的筒體（此時每個筒體稱為筒節(jié)）組焊成所需長度的筒體。為便于成批生產(chǎn)，筒體直徑的大小已標(biāo)準(zhǔn)化。對焊接筒體，表中公稱直徑（Dg）是指它的內(nèi)徑；而無縫鋼管制作的筒體，表中公稱直徑則是指它的外經(jīng)。表21 筒體的公稱直徑300 (350) 400 （450） 500 （550） 600 （650） 700 800 900 1000 （1100） 1200 (1300) 1400 （1500） 1600 （1700） 1800 （1900） 2000 （2100） 2200 （2300） 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 表22用無縫鋼管作筒體的公稱直徑筒體公稱直徑 159 219 273 325 377 426 所用無縫鋼管的公稱直徑 150 200 250 300 350 400 （2）封頭與端蓋。凡與筒體焊縫連接而不可拆的，稱為封頭；與筒體以法蘭等連接而可拆的則稱為端蓋。根據(jù)幾何形狀不同，封頭可分為半球形、橢圓形、碟形、有折邊錐形、無折邊錐形和平板封頭（也稱平蓋）等數(shù)種。對于組裝后不再需要開啟的容器，如無內(nèi)件或雖有內(nèi)件而不需要更換、檢修的容器，封頭和筒體采用焊接連接形式，能有效地保證密封，且節(jié)省鋼材和減少制造加工量。對需要開啟的容器，封頭（端蓋）和筒體的連接應(yīng)采用可拆式的，此時封頭和筒體之間必須裝置密封件。2.球形殼體。容器殼體呈球形，又稱球罐。其形狀特點是中心對稱，具有以下優(yōu)點：受力均勻；在相同的壁厚條件下，球形殼體的承載能力最高，即在同樣的內(nèi)壓下，球形殼體所需要的壁厚最薄，僅為同直徑同材料圓筒形殼體壁厚的（不計腐蝕裕度）；在相同容積條件下，球形殼體的表面積最小。殼壁薄和表面積小，制造時可以節(jié)省材料，如制造容積相同的容器，球形的要比圓筒形的節(jié)省約3040的鋼材。此外，表面積小，對于用作需要與周圍環(huán)境隔熱的容器，還可以節(jié)省隔熱材料或減少熱的傳導(dǎo)。所以，從受力狀態(tài)和節(jié)約用材來說，球形是壓力容器最理想的外形。但是，球形殼體也存在某些不足：一是制造比較困難，工時成本較高，往往需要采用冷壓或熱壓成形法。對于小型球形殼體，可先沖壓成兩個，然后再組焊成一個整球，由于半球的沖壓深度深，鋼材變形量大，不僅需要大型的沖壓設(shè)備，而且容易產(chǎn)生沖壓裂紋和過大的局部殼壁減??；對于大型球形殼體，往往需要先壓制成若干個球瓣，然后再將眾多的球瓣組焊成一個整球，球瓣的成形和組焊都是比較困難的，容易發(fā)生過大的角變形和焊接殘余應(yīng)力，有的還會產(chǎn)生焊接裂紋；對于超大型的球形殼體，由于運輸?shù)仍颍紫仍谥圃鞆S壓好球瓣，然后運到現(xiàn)場組裝，由于施工條件差，質(zhì)量更不易保證。二是球形殼體用于反應(yīng)傳質(zhì)或傳熱容器時，既不便于在內(nèi)部安裝工藝內(nèi)件，也不便于內(nèi)部相互作用的介質(zhì)流動。由于球形容器的上述不足，所以其使用受到一定的限制，一般只用于中、低壓的貯存容器，如液化石油氣貯罐、液氨貯罐等。此外，有些用蒸汽直接加熱的容器，為了減少熱損失，有時也采用球形殼體，如造紙工藝中用于蒸煮紙漿的“蒸球”等。其它形狀的殼體，如錐形殼體，因為用的較少，故不作介紹。二、連接件 壓力容器中的反應(yīng)、分離、換熱等容器，由于生產(chǎn)工藝和安裝檢修的需要，封頭和筒體需采用可拆連接結(jié)構(gòu)時就要使用連接件。此外，容器的接管與外部管道連接也需要連接件。所以，連接件是容器及管道中起作用的部件，一般均采用法蘭螺栓連接結(jié)構(gòu)。法蘭通過螺栓起連接作用，并通過擰緊螺栓使墊片壓緊而保證密封。用于管道連接和密封的法蘭叫管法蘭；用于容器端蓋和筒體連接后密封的法蘭叫容器法蘭。容器法蘭按其結(jié)構(gòu)分為整體式活套式和任意式，其結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用范圍，見本章第四節(jié)。三、密封元件 是可拆連接結(jié)構(gòu)的容器中起密封作用的元件。它放在兩個法蘭或封頭與筒體端部的接觸面之間，借助于螺栓等連接件的壓緊力而起密封作用。根據(jù)所用材料不同，密封元件可分為非金屬元件（如石棉橡膠板、聚四氟乙烯板、橡膠板、橡膠O形環(huán)、塑料墊、尼龍墊等）、金屬密封元件（如紫銅墊、不銹鋼墊、鋁墊等）和組合式密封元件（如鐵皮包石棉墊、纏繞墊等）。按截面形狀的不同又可分為平面墊、三角形與八角形墊片、透鏡式墊片等。不同的密封元件和不同的連接件配合，就構(gòu)成了不同的密封結(jié)構(gòu)。四、接管、開孔及其補強結(jié)構(gòu)1.接管。接管是壓力容器與介質(zhì)輸送管道或儀表、安全附件管道等進行連接的附件。常用的接管有三種，即螺紋短管、法蘭短管與平法蘭。短管螺紋式接管是一段帶有內(nèi)螺紋或外螺紋的短管。短管插入并焊接在容器的器壁上，短管螺紋用來與外部管件連接。這種形式的接管一般用在連接直徑較小的管道，如接裝測量儀表等。法蘭短管式接管一端焊有管法蘭，一端插入并焊接在容器的器壁上，法蘭用以與外部管件連接。平法蘭是法蘭短管式接管除掉了短管的一種特殊型式。2.開孔。為了便于檢查、清理容器的內(nèi)部，裝卸、修理工藝內(nèi)件及滿足工藝的需要，一般壓力容器都開設(shè)有手孔和人孔。一般手孔直徑不小于150mm。對于內(nèi)徑大于1000mm的容器，如不能其可拆裝置進行內(nèi)部檢驗和清洗 時，應(yīng)開設(shè)人孔（人孔尺寸有（400mm）、450mm、500mm、550mm、600mm）。手孔和人孔有橢圓形和圓形兩種。人孔以圓形多見。手孔和人孔的封閉型式有內(nèi)閉式和外閉式兩種。3.開孔補強結(jié)構(gòu)。容器的筒體或封頭開孔后，不但減小了容器壁的受力面積，而且因為開孔造成結(jié)構(gòu)不連續(xù)而引起受力集中，使開孔邊緣處的應(yīng)力大大增加，孔邊的最大應(yīng)力要比容器壁上大幾倍，對容器的安全運行極為不利。為了補償開孔處的薄弱部位，就需要進行補償措施。開孔補償有整體補強和局部補償兩種方法。前者采用增加容器整體壁厚的方式來提高承載能力，這顯然不合理；后者則采用在孔邊增加補強結(jié)構(gòu)來提高承載能力。局部補強常用的結(jié)構(gòu)有補強圈、厚壁短管和整體鍛造補強等數(shù)種。五、支座 支座對壓力容器起支承作用。第二節(jié) 圓筒體結(jié)構(gòu)整體式筒體結(jié)構(gòu)有單層卷焊、整體鍛造、鍛焊、鑄鍛焊以及電渣重熔等五種結(jié)構(gòu)形式。1.單層卷焊式筒體是用卷板機將鋼板卷成圓筒，然后焊好縱焊縫制成筒節(jié)，再將若干個筒節(jié)組焊形成筒體，它與封頭或端蓋組裝成容器。這是應(yīng)用最廣泛的一種容器結(jié)構(gòu)，具有如下一些優(yōu)點：結(jié)構(gòu)成熟，使用經(jīng)驗豐富，理論較完善；制造工藝成熟，工藝流程較簡單，材料利用率高；便于利用調(diào)質(zhì)（淬火加回火）處理等熱處理方法改善和提高材料的性能；開孔、接管及內(nèi)件的裝設(shè)容易處理；零件少，生產(chǎn)及管理均方便；使用溫度無限制，可作為熱容器及低溫容器。但是，單層卷焊筒體也存在某些缺陷，一是其壁厚往往受鋼材軋制和卷制能力的限制二是厚板各向性能差異大，產(chǎn)生脆性破壞的危險性增大；三是壁厚方向上應(yīng)力分布不均勻，材料利用不夠合理。隨著冶金和壓力容器制造技術(shù)的改進，單層卷焊結(jié)構(gòu)的上述不足將逐步得到克服。2.整體鍛造式筒體常用于高壓、超高壓等場合。3.鍛焊式筒體常用于直徑較大的化工高壓容器，且在核容器上也獲得了廣泛的應(yīng)用。4.鑄鍛焊式也是主要用于高壓化工設(shè)備，其制造高壓復(fù)雜，但材料利用較為合理。5.電渣重熔式筒體 電渣重熔也制造高壓容器的一種新工藝。二、組合式筒體 組合是筒體結(jié)構(gòu)又可多層板式結(jié)構(gòu)和繞制式兩大類。應(yīng)力容器的筒體結(jié)構(gòu)還有套箍式、繞絲式等型式。封 頭封頭按形狀可以分為三類，即凸形封頭、錐形封頭和平板封頭。平板封頭主要用作應(yīng)力容器人孔、手孔的蓋板和高壓容器的端蓋。錐形封頭一般用于某些特殊用途的容器，而凸形封頭在應(yīng)力容器中得到了廣泛的采用。凸形封頭 凸形封頭有半球形、碟形、橢圓形和無折邊球形封頭四種。1.半球形封頭實際上就是一個半球殼。從其受力情況而言，半球形封頭是最好的一種形式。但是由于其深度太大，加工制造困難，除用于應(yīng)力較高直徑較大的貯罐或其它特殊需要者外，一般較少采用。2.碟形封頭又稱為帶折邊的球形封頭，由半徑為Ro的球面，高度為L的圓筒形直邊，半徑為r的連接球面與直邊的過度區(qū)三部分組成。設(shè)計規(guī)定就合理選r和Ro作了如下規(guī)定限制。碟形封頭球面部分的內(nèi)半徑應(yīng)不大于封頭的內(nèi)直徑，通常取Ro0.9Dg；碟形封頭過渡區(qū)半徑應(yīng)不小于封頭直徑的10和封頭厚度的三倍；封頭厚度（不包括壁厚附加量）應(yīng)不小于內(nèi)直徑的0.30。3.橢圓形封頭 是由半橢圓球殼和圓筒兩部分組成，增加圓筒部分是為了避免邊緣應(yīng)力疊加在封頭與筒體的連接焊縫上。由于封頭的深度的曲率半徑是連續(xù)均勻變化的，所以封頭上的應(yīng)力分布也是連續(xù)而均勻變化的，受力狀態(tài)比碟形好，但不如半球形封頭好。封頭的內(nèi)直徑與封頭兩倍深度之比Dg/2h之值不大于2.6為宜，Dg/2hL的橢圓形封頭我們稱為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，是壓力容器中常用的一種封頭。否則為非標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。4.無折邊球形封頭 一般只用在直徑較小、壓力較低的容器上。為了保證封頭和筒體連接處不至于遭到破壞，要求連接處角焊縫采用全焊透結(jié)構(gòu)。二、錐形封頭 分為無折邊錐形封頭和折邊錐形封頭兩種，一般用于物料排出或氣液分離的直徑較小和壓力較低的容器上。第四節(jié) 法蘭連接、密封結(jié)構(gòu)一、法蘭連接與密封作用原理 法蘭在容器與管道中起連接作用，下面以螺栓連接的法蘭為例說明其結(jié)構(gòu)特點。法蘭實際上就是連在管道和容器端部的圓環(huán)，上面開有若干螺栓孔，一對相組配的法蘭之間裝有墊片，用螺栓連接在一起，通過擰緊螺栓來連接一對法蘭，并壓緊墊片，使墊片表面產(chǎn)生塑性變形，從而阻塞了容器內(nèi)部介質(zhì)向外流的通道，起到密封作用。這就是法蘭的密封原理。二、法蘭與筒體的連接形式 根據(jù)法蘭與筒體的連接形式不同，常用的容器法蘭可分為整體法蘭、活套法蘭和螺紋法蘭三種。1.整體法蘭 法蘭與法蘭頸部為一整體或法蘭與筒體連接可視為相當(dāng)于整體結(jié)構(gòu)的法蘭。在設(shè)備上直接加工法蘭面；在筒體上焊接法蘭（如突面法蘭、對焊法蘭等）。2.活套法蘭 法蘭環(huán)套在筒體外面但不與筒壁固定成為整體的法蘭稱為活套法蘭，多用于壓力較低的有色金屬制造的容器。在醋酸裝置中為了降低制造成本及便于安裝，一些貴金屬制造的設(shè)備也采用活套法蘭。3.螺紋法蘭 多用于高壓設(shè)備上。三、法蘭密封面及墊片 法蘭連接很少是因強度不足而遭到破壞，但常由于密封不好而導(dǎo)致泄漏。因此，密封問題已成為法蘭連接中的主要問題，而法蘭密封面與墊片又直接影響到法蘭的密封，有必要加以介紹。1.法蘭密封面即法蘭接觸面，簡稱法蘭面。一般均需經(jīng)過比較精密的加工，以保證足夠的精度和光潔度，才能達到預(yù)期的密封效果。常用的法蘭密封面有突面型、凹凸面型、榫槽型、自緊型等數(shù)種。突面型密封只有一個光滑的平面，為改善密封性能，常在密封面上車制出幾道寬約1mm、深約0.5mm的同心溝槽，如同鋸齒。這種密封面結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，但安裝時墊片不易裝正，緊螺栓時也易擠出，壓力較高時墊容易沖壞而引起密封失效。一般用于低壓、無毒介質(zhì)的容器上。凹凸面型密封面是一對法蘭的密封面分別為凹面和凸面，且凸面高度略大于凹面深度。安裝時把墊片方放在凹面上，因此容易裝正，且緊螺栓時也不會擠出，在壓力較高的環(huán)境下墊片不易沖壞。一般用于中壓容器。榫槽型密封面是在一對法蘭的密封面上，將其中一個加工出一圈寬度較小的榫頭，將另一個加工出與榫頭相配合的榫槽，安裝時將墊片放入榫槽內(nèi)。榫槽型密封在使用時墊片不可能向內(nèi)、外擠出，所以密封性能更好，且墊片較窄，減輕了壓緊螺栓的負荷。但這種結(jié)構(gòu)密封面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，更換墊片比較費事，榫頭也容易損壞。所以，一般只用于易燃或有毒的工作介質(zhì)或工作壓力較高的中壓容器上。自緊式密封面是將密封面和墊片加工成特殊形狀，承受壓力后，墊片會自動壓緊在密封面上保證密封效果。這種結(jié)構(gòu)適用于高壓及壓力、溫度經(jīng)常波動的容器上。2.墊片 法蘭密封面即使經(jīng)過精密加工，法蘭面之間也會存在微小的間隙，而成為介質(zhì)泄漏的通道。墊片的作用就是在螺栓的預(yù)緊力作用下產(chǎn)生塑性變形，以填充法蘭密封面之間的間隙，堵塞介質(zhì)泄漏通道，從而達到密封效果。容器法蘭連接所用的墊片有非金屬軟墊片、纏繞墊片、金屬包墊片和金屬墊片數(shù)種。非金屬墊片是用彈性較好的板材按法蘭密封面的直徑及寬度剪成一個圓環(huán)。所用材料主要有橡膠板、石棉橡膠板石棉板、聚四氟乙烯板等，根據(jù)容器的工作壓力、溫度以及介質(zhì)的腐蝕性來選用。一般低壓、常溫（100）和無腐蝕性介質(zhì)的容器多選用橡膠板（經(jīng)強硫化處理的硬協(xié)接工作溫度可達200）；介質(zhì)溫度較高（對水蒸汽450，對油類350）的中低壓容器通常常用石棉橡膠板或耐油石棉橡膠板；一般的腐蝕性介質(zhì)的低壓容器常采用耐酸石棉板；壓力較高時則用聚乙烯板或聚四氟乙烯板。纏繞墊片是用石棉（柔性石墨、聚四氟乙烯）帶與薄金屬帶（低碳鋼帶或合金鋼帶）相間纏繞而成。因為薄金屬帶有一定的彈性，而且是多道密封，所以密封性較好。用于壓力或溫度波動較大，特別是直徑較大的低壓容器上最為適宜。在直徑不大的中壓設(shè)備上也經(jīng)常使用。金屬包墊片又稱為包合式墊片，是用薄金屬板內(nèi)包石棉材料等卷制的圓環(huán)。這種墊片耐高溫、彈性好，防腐蝕能力強，有較好的密封性能。但制造較為費事，一般只用于直徑較大、壓力較高的低壓容器或中壓容器上。四、法蘭連接的緊固型式 法蘭連接的緊固型式有螺栓緊固、帶鉸鏈的螺栓緊固和“快開式”法蘭緊固（高壓鍋）等數(shù)種。五、密封結(jié)構(gòu) 密封結(jié)構(gòu)分為強制密封和自緊密封兩大類。常用的密封結(jié)構(gòu)有平面密封。平面密封分為強制式和自緊式兩種。我公司現(xiàn)有設(shè)備中多用強制式密封。第六節(jié) 支座一、立式容器支座 在直立狀態(tài)下工作的容器稱為立式容器。其支座主要有懸掛式、支承式及裙式三類。1.懸掛式支座，俗稱耳架，適用于中小型容器，在立式容器中應(yīng)用廣泛。它是由兩塊筋板及一塊底板焊接而成，通過筋板與容器筒體焊在一起。底板擱置在基礎(chǔ)上，并用地腳螺栓固定。為了加大支座的反力分布在殼體的面積，以避免因局部應(yīng)力過大使殼壁凹陷，必要時應(yīng)在筋板與殼體之間放置加強墊板。2.支承式支座（支腿）。3.裙式支座 裙式支座由裙座、基礎(chǔ)環(huán)、蓋板和加強筋組成，有圓筒形和圓錐形兩種形式。常用于高大的立式容器。裙座上端與容器壁焊接，下端與擱在基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)環(huán)連接，用地腳螺栓加以固定。為便于裝拆，基礎(chǔ)環(huán)上裝設(shè)地腳螺栓處開成缺口，而不用圓形孔，蓋板在容器裝好后焊上，加強筋焊在蓋板與基礎(chǔ)之間。為避免應(yīng)力集中，裙座上端一般應(yīng)焊在容器封頭的直邊部分，而不應(yīng)焊在封頭轉(zhuǎn)折處，因此裙座內(nèi)徑應(yīng)和容器外徑相同。二、臥式容器支座 在水平狀態(tài)下工作的容器為臥式容器。其支座主要有鞍式、圈座及支承式三類。1.鞍式支座，這是臥式容器使用最多的一種支座形式。一般由腹板、底板、墊板和加強筋組成。有的支座沒有墊板，腹板則直接與容器壁連接。若帶墊板則作為加強板使用，一是加大支座反力分布在殼體上的面積，對于大型薄壁臥式容器可以避免因局部應(yīng)力過大而使殼壁凹陷；二是可以避免因支座與殼體材料差別大時進行異種鋼焊接；三是對于殼體材料需進行焊后熱處理的容器，可先將加強筋焊在殼體上，在制造廠同時進行熱處理，而在施工現(xiàn)場再將支座焊在加強墊板上，從而解決支座與殼體在使用現(xiàn)場焊接后難于進行熱處理的矛盾。此外，在設(shè)計、安裝鞍式支座時要注意解決容器的熱脹問題，要求支座的設(shè)置不能影響容器在長度方向的自由伸縮；在使用時要注意觀察容器的膨脹情況。2.圈座，圈座的結(jié)構(gòu)比較簡單。對于大直徑薄壁容器，真空下操作的容器和需要兩個以上支承的容器，一般均采用圈座支承。壓力容器采用圈座支承時，除常溫常壓下操作外，也應(yīng)考慮容器的膨脹問題。3.支承式支座，其結(jié)構(gòu)也較為簡單。因支承式支座在與容器殼體連接處會造成嚴(yán)重的局部應(yīng)力，所以只適用與小型臥式容器。三、球形容器支座 一般球形容器都設(shè)置在室外，會受到各種自然環(huán)境的影響，且重量較大外形又呈圓球狀，因而支座的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算比較復(fù)雜，因我公司沒有使用故不作介紹。第三章 壓力容器安全附件安全閥、爆破片、壓力表、液位計、溫度計都是壓力容器的安全附件，也是容器得以安全和經(jīng)濟運行所必需的構(gòu)成部分。容器操作人員通過對這些附件和儀表的監(jiān)視和操作來實現(xiàn)和控制壓力容器的運行。如果這些安全附件及儀表不齊全或不靈敏，就會直接影響壓力容器的安全運行。合格的操作人員要會正確地和監(jiān)視這些裝置，應(yīng)了解它們的結(jié)構(gòu)、工作原理及其使用管理等方面的知識。第一節(jié) 安全閥安全閥是一種超壓防護裝置，它是壓力容器應(yīng)用最為普遍的重要安全附件之一。安全閥的功能在于：當(dāng)容器內(nèi)的壓力超過某一規(guī)定值時，就自動開啟迅速排放容器內(nèi)部的過壓氣體，并發(fā)出聲響，警告操作人員采取降壓措施。當(dāng)壓力回復(fù)到允許值后，安全閥又自動關(guān)閉，使容器內(nèi)壓力始終低于允許范圍的上限，不致因超壓而釀成爆炸事故。一、安全閥的結(jié)構(gòu)型式和工作原理 安全閥按其整體結(jié)構(gòu)及加載機構(gòu)的型式可以分為杠桿式、彈簧式兩種。另一種脈沖式安全閥，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只在大型電站鍋爐上使用。1.彈簧式安全閥 彈簧式安全閥由閥體、閥芯、閥座、閥桿、彈簧、彈簧壓蓋、調(diào)節(jié)螺栓、銷子、外罩、提升手柄等構(gòu)件組成，是利用彈簧被壓縮后的彈力來平衡氣體作用在閥芯上的力。當(dāng)氣體作用在閥芯上的力超過彈簧的彈力時，彈簧被進一步壓縮，閥芯被抬起離開閥座，安全閥開啟排汽泄壓；當(dāng)氣體作用在閥芯上的力小于彈簧的彈力時，閥芯緊壓在閥座上，安全閥處于關(guān)閉狀態(tài)。其開啟壓力的大小可以通過調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)緊力度來實現(xiàn)。將調(diào)節(jié)螺栓擰緊，彈簧被壓縮量增大，作用在閥芯上的彈力也增大，安全閥開啟壓力增高，反之降低。有的彈簧安全閥閥座上裝有調(diào)整環(huán)，其作用是調(diào)節(jié)安全閥回座壓力的大小。所謂回座壓力，是指安全閥開啟排氣泄壓后重新關(guān)閉時的壓力。調(diào)整安全閥回座壓力的方法：將調(diào)整環(huán)向上旋，安全閥開啟時，由閥座與閥芯間隙流出的氣體碰到調(diào)整環(huán)后被迫轉(zhuǎn)折180o，因此增加了對閥芯的沖動力，使閥芯在極短的時間內(nèi)升到最大高度，并大量排出氣體。由于氣體閥芯的沖力增大，而作用在閥芯上的彈力沒有變，所以只有當(dāng)容器內(nèi)壓力降得稍低時，閥芯才能回到閥座上來使安全閥關(guān)閉，這樣回座壓力就較低；如果將調(diào)整環(huán)向下旋，那么氣體向上的沖力，降低，則安全閥回座壓力就較高。彈簧式安全閥的結(jié)構(gòu)緊湊，輕便，較嚴(yán)密，受振動不易泄漏，靈敏度高，調(diào)整方便，使用范圍廣。但制造較為復(fù)雜，對彈簧的材質(zhì)及加工工藝要求較高，使用久了彈簧容易發(fā)生變形而影響靈敏度。2.杠桿式安全閥，主要由閥體、閥芯、閥座、閥桿、重錘、重錘固定螺栓等組成，有單杠桿和雙杠桿之分。它是運用杠桿原理通過杠桿和閥桿將重錘的重力作用于閥芯，以平衡氣體壓力作用在閥芯上的力矩。當(dāng)重錘的力矩小于氣體壓力的力矩時，閥芯被頂起離開閥座，安全閥開啟排氣泄壓；當(dāng)重錘的力矩大于氣體力矩時，閥芯被緊壓在閥座上，安全閥關(guān)閉。重錘的位置是可動的，可根據(jù)容器工作壓力的大小來移動重錘在杠桿上的位置，以調(diào)整安全閥的開啟壓力。杠桿式安全閥具有結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整容易、準(zhǔn)確，所加的載荷不因閥芯的升高而增加等優(yōu)點，適宜用于溫度較高的容器上。缺點是結(jié)構(gòu)比較笨重，加載機構(gòu)較易振動，常因振動而產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象?；刈鶋毫σ话愣急容^低。二、安全閥的型號規(guī)格及主要參數(shù)1.安全閥的型號規(guī)格 安全閥的型號按統(tǒng)一的閥門型號編排順序組成：類型代號： A表示安全閥傳動方式代號：安全閥均為自動開啟，故此單元略去不寫。連接型式： 代號1表示內(nèi)螺紋，代號2表示外螺紋；代號4表示法蘭連接結(jié)構(gòu)型式：見下表代號 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 安全閥 A 彈 簧 式 封 閉 式 不封閉 封閉 不 封 閉 帶散熱片全啟式 微啟式 全啟式 帶扳手 微啟式 帶控制機構(gòu) 帶扳手 雙彈簧微啟式 全啟式 全起式 微啟式 全起式 密封面材料：T為銅合金；F為聚四氟乙烯；Y為硬質(zhì)合金閥體材料：C表示碳鋼2.主要性能參數(shù)公稱壓力，安全閥與容器的工作壓力應(yīng)相匹配。根據(jù)彈簧的剛度不同，及為了使安全閥規(guī)范化、系列化，安全閥分為不同的工作壓力級別，它與管道、閥門、法蘭、容器的壓力等級相對應(yīng)。向制造廠訂貨時，除了注明產(chǎn)品型號、適用介質(zhì)、工作溫度外，還應(yīng)注明工作壓力級別。分類 目前大量生產(chǎn)的安全閥有彈簧式和桿式兩大類。另外還有沖量式安全閥、先導(dǎo)式安全閥、安全切換閥、安全解壓閥、靜重式安全閥等。彈簧式安全閥主要依靠彈簧的作用力而工作，彈簧式安全閥中又有封閉和不封閉的，一般易燃、易爆或有毒的介質(zhì)應(yīng)選用封閉式，蒸汽或惰性氣體等可以選用不封閉式，在彈簧式安全閥中還有帶扳手和不帶扳手的。扳手的作用主要是檢查閥瓣的靈活程度，有時也可以用作手動緊急泄壓用。三、安全閥的選用原則杠桿式安全閥主要依靠杠桿重錘的作用力而工作，但由于杠桿式安全閥體積龐大往往限制了選用范圍。溫度較高時選用帶散熱器的安全閥。 安全閥的主要參數(shù)是排量，這個排量決定于閥座的口徑和閥瓣的開啟高度，由開啟高度不同，又分為微啟式和全啟式兩種。微啟式是指閥瓣的開啟高度為閥座喉徑的1/401/20。全啟式是指閥瓣的開啟高度為閥座喉徑的1/4。 安全閥的選用 由操作壓力決定安全閥的公稱壓力，由操作溫度決定安全閥的使用溫度范圍，由計算出的安全閥的定壓值決定彈簧或杠桿的定壓范圍，再根據(jù)使用介質(zhì)決定安全閥的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)型式，再根據(jù)安全閥泄放量計算出安全閥的喉徑。以下為安全閥選用的一般規(guī)則。 （l）熱水鍋爐一般用不封閉帶扳手微啟式安全閥。 （2）蒸汽鍋爐或蒸汽管道一般用不封閉帶扳手全啟式安全閥。 （3）水等液體不可壓縮介質(zhì)一般用封閉微啟式安全閥，或用安全泄放閥。 （4）高壓給水一般用封閉全啟式安全閥，如高壓給水加熱器、換熱器等。 （5）氣體等可壓縮性介質(zhì)一般用封閉全啟式安全閥，如儲氣罐、氣體管道等。 （6）E級蒸汽鍋爐一般用靜重式安全閥。 （7）大口徑，大排量及高壓系統(tǒng)一般用脈沖式安全閥，如減溫減壓裝置、電站鍋爐等，如圖8所示。 （8）運送液化氣的火車槽車、汽車槽車、貯罐等一般用內(nèi)裝式安全閥，如圖4所示。 （9）油罐頂部一般用液壓安全閥，需與呼吸閥配合使用。 （10）井下排水或天然氣管道一般用先導(dǎo)式安全閥，如圖6所示。（11）液化石油氣站罐泵出口的液相回流管道上一般用安全回流閥。（12）負壓或操作過程中可能會產(chǎn)生負壓的系統(tǒng)一般用真空負壓安全閥。（13）背壓波動較大和有毒易燃的容器或管路系統(tǒng)一般用波紋管安全閥。（14）介質(zhì)凝固點較低的系統(tǒng)一般選用保溫夾套式安全閥。2.安全閥的安裝 安全閥必須垂直安裝在容器的本體上。液化氣貯罐上的安全閥必須裝在它的氣相位置。若安全閥確實不便裝在容器本體上而需用短管連接時，則接管的直徑必須大于安全閥的進口直徑，接管上一般應(yīng)禁止裝設(shè)閥門或其它引出管。對于易燃、易爆，有毒或粘性介質(zhì)的容器，為便于安全閥更換、清洗，可裝一只截止閥，但截止閥的流通面積不得小于安全閥的最小流通面積，并且要有可靠的措施和嚴(yán)格的制度，以保證在運行中截止閥全開。選擇安裝位置時，應(yīng)考慮到安全閥的日常檢查的方便。安裝在室外露天的安全閥，要有防止冬季閥內(nèi)水分凍結(jié)的可靠措施。裝有排氣管的安全閥，排氣管的最小截面應(yīng)大于安全閥的出口截面積，排氣管應(yīng)盡可能短而直，并且不得裝閥。有毒介質(zhì)的排放應(yīng)導(dǎo)入封閉系統(tǒng)。易燃易爆介質(zhì)的排放最好導(dǎo)入火炬。如排入大氣則必須引至遠離明火和易燃物且通風(fēng)良好處。排放管應(yīng)可靠接地，以導(dǎo)除靜電。安裝杠桿式安全閥時，必須使其閥桿保持鉛錘位置。所有進氣管、排氣管連接法蘭的螺栓必須均勻上緊，以免閥體產(chǎn)生附加壓力，破壞閥體的同心度，影響安全閥的正常動作。安全閥的調(diào)整、維護和檢驗1.安全閥的調(diào)整 安全閥在安裝前應(yīng)進行水壓試驗和氣密性試驗，合格后才能進行校正。安全閥的開啟壓力一般應(yīng)為最高工作壓力的1.051.10倍。在壓力容器上，通過調(diào)整安全閥調(diào)節(jié)圈與閥瓣的間隙，來精確地確定排放壓力和回座壓力。如在開啟壓力下僅有泄漏聲而不起跳或雖起跳但壓力下降后有劇烈振動和蜂“鳴聲”，則是間隙偏大。如果是回座壓力過低，則是間隙過小。校正調(diào)整后的安全閥應(yīng)進行鉛封。2.安全閥的維護 欲使安全閥動作靈敏可靠和密封性良好必須加強日常維護檢查。安全閥應(yīng)經(jīng)常保持清潔，防止閥體彈簧被油垢臟物所粘滿或被銹蝕，還應(yīng)經(jīng)常檢查安全閥的鉛封是否完好，溫度過低時有無凍結(jié)的可能，檢查安全閥有無泄漏。對杠桿式安全閥，要檢查其重錘是否松動或被移動等。如發(fā)現(xiàn)缺陷，要及時校正或更換。3.安全閥的定期檢查 壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程規(guī)定，安全閥要定期檢查，每年至少檢驗一次。定期檢驗工作包括清洗、研磨、試驗、校正和鉛封。第二節(jié) 防 爆 片一、防爆片又稱爆破片，是一種斷裂型的超壓防護裝置，常裝設(shè)在那些不適宜裝設(shè)安全閥的壓力容器上，當(dāng)容器內(nèi)的壓力超過正常工作壓力并達到設(shè)計壓力時即自行爆破，使容器內(nèi)的氣體經(jīng)防爆片斷裂后形成的流出口向外排出，避免容器本體發(fā)生爆炸。泄壓后斷裂的防爆片不能繼續(xù)使用，容器也被迫停止運行。因此防爆片只用在不宜裝設(shè)安全閥的一種代用裝置。其裝設(shè)一般應(yīng)負荷以下幾種情況：1.容器內(nèi)的介質(zhì)易于結(jié)晶或聚合，或帶有加多的粘性（或粉狀）物質(zhì)時，如果采用安全閥作為安全泄壓裝置，經(jīng)長期運行，這些雜質(zhì)或結(jié)晶就會聚集在閥芯上，可能使閥芯與閥座產(chǎn)生較大的粘結(jié)力，經(jīng)過長期運行，或者堵塞閥的通道，減少氣體對閥芯的作用面積，使安全閥不能按規(guī)定的壓力開啟而失去作用，故應(yīng)裝設(shè)防爆片。2.容器內(nèi)的壓力由于化學(xué)反應(yīng)或其他原因迅猛上升，裝置安全閥難以及時排除過高的壓力。這樣的壓力容器因操作不當(dāng)，例如投料錯誤、原料質(zhì)量不純、反應(yīng)速度控制不嚴(yán)、溫度過高等造成壓力劇增，在這種情況下，其上裝置安全閥一般是難以及時泄放壓力的，故應(yīng)采用防爆片。3.容器內(nèi)介質(zhì)為劇毒氣體或不允許微量泄漏氣體，用安全閥難以保證這些氣體不泄漏時應(yīng)采用防爆片。4.在醋酸生產(chǎn)中容器介質(zhì)為強腐蝕性氣體，安全閥需采用特殊材料的閥門，其價格昂貴，用爆破片可節(jié)約費用。二、防爆片的結(jié)構(gòu)型式 防爆片主要由一塊很薄的膜片和一副夾盤（夾持器）所組成，夾盤用埋頭螺釘將膜片夾緊，然后裝在容器的接口的管法蘭上。通常所說的防爆片已經(jīng)包括了夾盤等部件，所以也成為防爆片組件。防爆片有拱形、反拱形等。有害氣體需排放到指定場所的防爆片，為了防止爆破后形成的碎片堵塞通道或摩擦產(chǎn)生靜電、火花而引起爆炸，在防爆片上加工一定的刻槽，使爆破后防爆片只是被撕裂而不形成碎片。三、防爆帽 防爆帽（又稱爆破帽）是一種斷裂破壞型的一次性使用