壓力容器知識(shí)講解

1、壓力容器知識(shí)壓力容器，英文：pressure vessel ，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的 密閉設(shè)備。貯運(yùn)容器、反應(yīng)容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器。概述定義為了與一般容器（常壓容器）相區(qū)別，只有同時(shí)滿足下列三個(gè)條件的容器， 才稱之為壓力容器：（1） 工作壓力（注 1）大于或者等于 0.1Mpa（工作壓力是指壓力容器在正 常工作情況下，其頂部可能達(dá)到的最高壓力（表壓力）；（不含液體靜壓 力）（2）內(nèi)直徑（對(duì)非圓形截面指寬度高度或?qū)蔷€如矩形為對(duì)角線橢圓為長 軸）不小于150mm的容器（3）工作介質(zhì)為氣體、液化氣體或者溫度高于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體；使用簡介壓力容器的用途十分廣泛。它是在石油

2、化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)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、表計(jì)及完全不同生產(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(cái)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(jī)構(gòu)，按照國家規(guī)定的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施監(jiān)督檢查和技術(shù)檢驗(yàn)。分類概述 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，有以下幾種壓力容器(1)按承受壓力的等級(jí)分為：低壓容器、中壓容器、高壓容器和 超高壓 容器(2)按盛裝介質(zhì)

3、分為：非易燃、無毒；易燃或有毒；劇毒。(3)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(yùn)容器：用于盛裝液體或氣體物料、貯運(yùn)介質(zhì)或?qū)毫ζ鹌胶饩?沖作用的容器 我國分類為了更有效地實(shí)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(duì)每個(gè)類別的壓力容器在設(shè)計(jì)、制造過程，以及檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容和方式 做出了不同的規(guī)定。壓力容器已實(shí)施進(jìn)口商品安全質(zhì)量許可制度，未取得 進(jìn)口安全質(zhì)量許可證書的商

4、品不準(zhǔn)進(jìn)口。第三類壓力容器 具有下列情況之一的，為第三類壓力容器壓力容器高壓容器；中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）中壓儲(chǔ)存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于10MPa m3）中壓反應(yīng)容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于0.5MPa m3 ;低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且乘積大于等于0.2MPa m3 ）高壓、中壓管殼式余熱鍋爐中壓搪玻璃壓力容器使用強(qiáng)度級(jí)別較高（指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于540MPa的材料制造的壓力容器；移動(dòng)式壓力容器，包括 鐵路罐車（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）、罐式汽車液化氣體運(yùn)輸（半掛）車

5、、低溫液體運(yùn)輸（半掛）車、永久氣體 運(yùn)輸（半掛）車和罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）等球形儲(chǔ)罐（容積大于等于 50m3）;低溫液體儲(chǔ)存容器（容積大于5m3）o第二類壓力容器具有下列情況之一的，為 第二類壓力容器：中壓容器；低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）低壓反應(yīng)容器和低壓儲(chǔ)存容器（僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)）；低壓管殼式余熱鍋爐低壓搪玻璃壓力容器。第一類壓力容器除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類壓力容器。分類具體規(guī)定介質(zhì)分組壓力容器的介質(zhì)分為以下兩組，包括氣體、液化氣體或者最高工作溫度高 于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。（1）第一組介質(zhì)：毒性程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介

6、質(zhì)，易爆介質(zhì)， 液化氣體。（2）第二組介質(zhì)：除第一組以外的介質(zhì)。介質(zhì)危害性介質(zhì)危害性指壓力容器在生產(chǎn)過程中因事故致使介質(zhì)與人體大量接 觸，發(fā)生爆炸或者因經(jīng)常泄漏引起職業(yè)性慢性危害的嚴(yán)重程度，用介質(zhì)毒 性程度和爆炸危害程度表示。A1.2.1毒性程度：綜合考慮急性毒性、最高容許濃度和職業(yè)性慢性 危害等因素。極度危害最高容許濃度小于0.1mg/m3;高度危害最高容許濃度0.11.0 mg/m3;中度危害最高容許濃度1.010.0 mg/m3; 輕度危害最高容許濃度大于或者等于10.0 mg/m3。A1.2.2易爆介質(zhì)：指氣體或者液體的蒸汽、薄霧與空氣混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于 10%或

7、者爆炸上限和爆炸下限的差值大于 或者等于20%勺介質(zhì)。A1.2.3具體介質(zhì)毒性危害程度和爆炸危險(xiǎn)程度按GB 5044 1985職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)、HG 20660 2000壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)確定。兩者不一致時(shí)，以危害（危 險(xiǎn)）程度高的為準(zhǔn)。壓力等級(jí)劃分壓力容器的設(shè)計(jì)壓力（p）劃分為低壓、中壓、高壓和超高壓四個(gè)壓力等 級(jí)：（1）低壓（代號(hào) L） 0.1MPa p1.6MPa（2）中壓（代號(hào) M） 1.6MPa p10.0MPa（3）高壓（代號(hào) H） 10.0MPa p 100.0MPa壓力容器壓力容器品種劃分壓力容器按在生產(chǎn)工藝過程中的作用原理，分為反應(yīng)

8、壓力容器、換熱壓力容器、分離壓力容器、儲(chǔ)存壓力容器。具體劃分如下：(1)反應(yīng)壓力容器(代號(hào) R):主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的壓力容器，如反應(yīng)器、反應(yīng)釜、分解鍋、硫化罐、分解塔、聚合釜、咼 壓釜、超高壓釜、合成塔、變換爐、蒸煮鍋、蒸球、蒸壓釜、煤氣發(fā)生爐等。(2)換熱壓力容器(代號(hào) E):主要是用于完成介質(zhì)的熱量交換的壓力容器，如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、加熱器、消毒鍋、染色器、烘缸、蒸炒鍋、預(yù)熱鍋、溶劑預(yù)熱器、蒸鍋、蒸脫機(jī)、電熱蒸汽發(fā)生器、煤氣發(fā)生爐水夾套等。(3)分離壓力容器(代號(hào) S):主要是用于完成介質(zhì)的 流體壓力平衡緩 沖和氣體凈化分離的壓力容器，如 分離器、

9、過濾器、集油器、緩沖器、洗 滌器、吸收塔、銅洗塔、干燥塔、汽提塔、 分汽缸、除氧器等。(4)儲(chǔ)存壓力容器(代號(hào) C,其中球罐代號(hào)B):主要是用于儲(chǔ)存、盛 裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器，如各種型式的儲(chǔ)罐。在一種壓力容器中，如同時(shí)具備兩個(gè)以上的工藝作用原理時(shí)，應(yīng)當(dāng)按 工藝過程中的主要作用來劃分品種。相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)與其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與其他管理規(guī)定的關(guān)系：本規(guī)程是固定式壓力容器的基本安全性能保證，也是必須滿足和達(dá)到 的安全要求，其他標(biāo)準(zhǔn)不得低于本規(guī)程的各項(xiàng)規(guī)定不符合本規(guī)定時(shí)，如何處理：指“三新”試驗(yàn)、研究數(shù)據(jù)報(bào)告報(bào)國家質(zhì)檢總局委托技術(shù)機(jī)構(gòu)評(píng)審、處理，并將結(jié)果經(jīng)總局批準(zhǔn)后進(jìn)行試制其他介紹 內(nèi)部或外

10、部承受氣體或液體壓力，并對(duì)安全性有較高要求的密封容器。早 期主要用于化學(xué)工業(yè)，壓力壓力容器多在10兆帕以下。合成氨和高壓聚乙烯 等高壓生產(chǎn)工藝出現(xiàn)后，要求壓力 容器的壓力達(dá) 100兆帕以上。隨著化工和 石油化工 等工業(yè)的發(fā)展，壓力容 器的工作溫度范圍越來越寬，容量不斷增大，有些還要求耐介質(zhì)腐蝕。20世紀(jì)60年代開始，核電站的發(fā)展對(duì) 反應(yīng)堆壓力容器 提出了更高的安全和技 術(shù)要求，從而促進(jìn)了壓力容器的進(jìn)一步發(fā)展，廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門。壓力容器主要為圓柱形，也有球形或其他形狀。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，可分為多層 式壓力容器，繞板式壓力容器、型槽繞帶式壓力容器、熱套式壓力容器、 鍛焊式壓力容器和 厚板卷焊式壓力

11、容器等。大多數(shù)壓力容器由鋼制成，也 有的用鋁、鈦等有色金屬和玻璃鋼、預(yù)應(yīng)力混凝土等非金屬材料制成。壓力容器在使用中如發(fā)生爆炸，會(huì)造成災(zāi)難性事故。為了使壓力容器在確保 安全的前提下達(dá)到設(shè)計(jì)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、易于制造、使用可靠和造價(jià)經(jīng)濟(jì)等目的，各國都根據(jù)本國具體情況制定了有關(guān)壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和技 術(shù)條件，對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和使用等提出具體和必須遵守的 規(guī)定。檢驗(yàn)壓力容器外部檢查亦稱運(yùn)行中檢查，檢查的主要內(nèi)容有：壓力容器外表面有無裂紋、變形、泄漏、局部過熱等不正?，F(xiàn)象；安全附件是否齊全、靈敏、可靠；緊固螺栓是否完好、全部旋緊；基礎(chǔ)有無下沉、傾斜以及防腐層有無損壞等異常現(xiàn)象。外部檢查既是檢

12、驗(yàn)人員 的工作，也是操作人員日常巡回檢查項(xiàng)目。發(fā)現(xiàn)危及安全現(xiàn)象（如受壓元件產(chǎn)生裂紋、變形、嚴(yán)重泄?jié)B等）應(yīng)予停車并及時(shí)報(bào)告有關(guān)人員。壓力容器內(nèi)外部檢驗(yàn)壓力容器內(nèi)外部檢驗(yàn)這種檢驗(yàn)必須在停車和容器內(nèi)部清洗干凈后才能進(jìn)行。檢驗(yàn)的主要內(nèi)容除包括外部檢查的全部內(nèi)容外，還要檢驗(yàn)內(nèi)外表面的腐蝕磨損現(xiàn)象；用肉眼和放大鏡對(duì)所有焊縫、封頭過渡區(qū)及其他應(yīng)力集中部位檢查有無裂紋，必要時(shí)采用超聲波或射線探傷檢查焊縫內(nèi)部質(zhì)量；測(cè)量壁厚。若測(cè)得壁厚小于容器最小壁厚時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行強(qiáng)度校核，提出降壓使用或修理措施；對(duì)可能引起金屬材料 的金相組織變化的容器，必要時(shí)應(yīng)進(jìn) 行金相檢驗(yàn)；高壓、超高壓容器的主要螺栓應(yīng)利用磁粉或 著色進(jìn)壓力

13、容器行有無裂紋的檢查等。通過內(nèi)外部檢驗(yàn)，對(duì)檢驗(yàn)出的缺陷要分析原因并提 出處理意見。修理后要進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。壓力容器內(nèi)外部檢驗(yàn)周期為每三年一次， 但對(duì)強(qiáng)烈 腐蝕性介質(zhì)、劇毒介質(zhì)的容器檢驗(yàn)周期應(yīng)予縮短。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)有 嚴(yán)重缺陷的容器和 焊接質(zhì)量 差、材質(zhì)對(duì)介質(zhì)抗腐蝕能力不明的容器也均應(yīng) 縮短檢驗(yàn)周期。壓力容器全面檢驗(yàn)壓力容器全面檢驗(yàn)除了上述檢驗(yàn)項(xiàng)目外，還要進(jìn)行耐壓試驗(yàn)（一般進(jìn)行水壓試驗(yàn)）。對(duì)主要焊縫進(jìn)行無損探傷抽查或全部焊縫檢查。但對(duì)壓力很低、非易燃或無毒、無腐蝕性介質(zhì)的容器，若沒有發(fā)現(xiàn)缺陷，取得一定使用經(jīng) 驗(yàn)后，可不作無損探傷檢查。容器的全面檢驗(yàn)周期，一般為每六年至少進(jìn) 行一次。對(duì)盛裝空氣和 惰性氣體

14、的制造合格容器，在取得使用經(jīng)驗(yàn)和一兩 次內(nèi)外檢驗(yàn)確認(rèn)無腐蝕后，全面檢驗(yàn)周期可適當(dāng)延長。操作條件壓力壓力容器的壓力可以來自兩個(gè)方面，一是壓力是容器外產(chǎn)生（增大）的，二是壓力是容器內(nèi)產(chǎn)生（增大）的。最高工作壓力，多指在正常操作情況下，容器頂部可能出現(xiàn)的最高壓力。設(shè)計(jì)壓力，系是指在相應(yīng) 設(shè)計(jì)溫度 下用以確定容器殼體厚度的壓力，亦即 標(biāo)注在銘牌上的 容器設(shè)計(jì) 壓力，壓力容器的設(shè)計(jì)壓力值不得低于最高工作 壓力；當(dāng)容器各部位或受壓元件所承受的液柱靜壓力達(dá)到5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，則應(yīng)取設(shè)計(jì)壓力和液柱靜壓力之和進(jìn)行該部位或元件的設(shè)計(jì)計(jì)算；裝有安全閥的壓力容器，其設(shè)計(jì)壓力不得低于安全閥的開啟壓力或爆破壓力。容 器的設(shè)

15、計(jì)壓力確定應(yīng)按 GB 150的相應(yīng)規(guī)定。溫度壓力容器金屬溫度，系指容器受壓元件沿截面厚度的平均溫度。任何情況下，元件 金屬的表面溫度 不得超過 鋼材的允許使用溫度。設(shè)計(jì)溫度，系指容器在正常操作情況下，在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下，殼壁或 元件金屬可能達(dá)到的最高或最低溫度。當(dāng)殼壁或元件金屬的溫度低于 20C，按最低溫度確定設(shè)計(jì)溫度；除此之外，設(shè)計(jì)溫度一律按最高溫度 選取。設(shè)計(jì)溫度值不得低于元件金屬可能達(dá)到的最高金屬溫度；對(duì)于0C以下的金屬溫度，則設(shè)計(jì)溫度不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低金屬溫度。 容器設(shè)計(jì)溫度（即標(biāo)注在容器銘牌上的設(shè)計(jì)介質(zhì)溫度）是指殼體的設(shè)計(jì)溫 度。介質(zhì)生產(chǎn)過程所涉及的介質(zhì)品種繁多，分類方法也

16、有多種。按物質(zhì)狀態(tài)分類， 有氣體、液體、液化氣體、單質(zhì)和混合物等；按化學(xué)特性分類，則有可燃、 易燃、惰性和助燃四種；按它們對(duì)人類毒害程度，又可分為極度危害（I ）、高度危害（U）、中度危害（川）、輕度危害（W）四級(jí)。易燃介質(zhì)：是指與空氣混合的爆炸下限小于10%或爆炸上限和下限之差值大于等于20%勺氣體，如一甲胺、乙烷、乙烯等。毒性介質(zhì)：壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（以下簡稱容規(guī)）對(duì) 介質(zhì)毒性程度的劃分參照GB5044職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)分為四級(jí)。其最高容許濃度分別為：極度危害（I級(jí)）0. 1 mg/m3;高度危害（U級(jí)）0. 1 1. 0 mg/m3 ;中度危害（川級(jí)）1. 010 mg/m

17、3;輕度危害（1V 級(jí)）10 mg/m3o壓力容器中的介質(zhì)為 混合物質(zhì) 時(shí)，應(yīng)以介質(zhì)的組成并按毒性程度或易 燃介質(zhì)的劃分原則，由設(shè)計(jì)單位的工藝設(shè)計(jì)部門或使用單位的生產(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)。腐蝕性介質(zhì)，石油化工介質(zhì)對(duì)壓力容器用材具有耐腐蝕性要求。有時(shí) 是因介質(zhì)中有雜質(zhì)，使腐蝕性加劇。腐蝕介質(zhì)的種類和性質(zhì)各不相同，加上工藝條件不同，介質(zhì)的腐蝕性也不相同。這就要求壓力容器在選用材料 時(shí)，除了應(yīng)滿足使用條件下的力學(xué)性能要求外，還要具備足夠的耐腐蝕性，必要時(shí)還要采取一定的防腐措施。壓力容器事故率高的原因設(shè)備事故 率的大小，影響因素較多，也十分復(fù)雜。它不但與整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域 的各項(xiàng)技術(shù)

18、水平有關(guān)，而且壓力容器還與社會(huì)文化和人的素質(zhì)有關(guān)。在相同的條件下，壓力容器的事故率要比其他機(jī)械設(shè)備高得多。本來 壓力容器大多數(shù)是承受靜止而比較穩(wěn)定的載荷，并不像一般轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械那樣 容易因過度磨損而失效，也不像高速發(fā)動(dòng)機(jī)那樣因承受高周期反復(fù)載荷而 容易發(fā)生疲勞失效。究其原因，主要有以下幾方面。技術(shù)條件1）使用條件比較苛刻。壓力容器不但承受著大小不同的壓力載荷（在 一般情況下還是脈動(dòng)載荷）和其他載荷，而且有的還是在高溫或深冷的條 件下運(yùn)行，工作介質(zhì) 又往往具有腐蝕性，工況環(huán)境比較惡劣。2）容易超負(fù)荷。容器內(nèi)的壓力常常會(huì)因操作失誤或發(fā)生異常反應(yīng)而迅 速升高，而且往往在尚未發(fā)現(xiàn)的情況下，容器即已破裂。3）局部應(yīng)力比較復(fù)雜。例如，在容器開孔周圍及其他結(jié)構(gòu)不連續(xù)處，常會(huì)因過高的局部應(yīng)力和反復(fù)的加載