第二章壓力容器基礎(chǔ)

1、實驗一 某化工廠欲設(shè)計一臺石油氣分離工程中的乙烯精餾塔，已知塔的內(nèi)徑為600mm，設(shè)計壓力為2.2MPa,工作溫度為-203，若選用材料為16Mn,20R或16MnR,試比較幾種材料的使用差異，確定使用哪一種材料更為合理。第二章 壓力容器基礎(chǔ)第一節(jié) 壓力容器的類型及規(guī)范介紹第二節(jié) 壓力容器的設(shè)計計算第三節(jié) 壓力容器的主要零部件第一節(jié) 壓力容器的類型及規(guī)范介紹一、壓力容器的類型1、定義：壓力容器是指壓力和容積達(dá)到一定的數(shù)值、容器所處的工作溫度使其內(nèi)部介質(zhì)呈氣態(tài)的密閉容器。按中國壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定，同時具備下列條件的容器就稱為壓力容器。（1）工作壓力大于等于0.1MPa(不含液柱靜壓力

2、)；（2）直徑（非圓形截面指斷面最大尺寸）大于等于0.15m，且容積大于等于0.025m3；（3）介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高溫度高于或等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。二、分類（1）按工藝用途分類 根據(jù)化工容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用，可分為反應(yīng)容器、換熱容器、分離容器、儲存容器。 反應(yīng)容器（代號R）主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的容器，如反應(yīng)器、反應(yīng)釜、聚合釜、合成塔、蒸壓釜、煤氣發(fā)生爐等。 換熱容器（代號E）主要是用于完成介質(zhì)熱量交換的容器。如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等。 分離容器（代號S）主要是用于完成介質(zhì)流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的容器。如分離器、過濾器、蒸發(fā)器

3、、集油器、緩沖器、干燥塔等。 儲存容器（代號C，其中球罐代號B）主要是用于儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的容器。如液氨儲罐、液化石油氣儲罐等。 在一臺化工容器中，如同時具備兩個以上的工藝作用原理時，應(yīng)按工藝過程的主要作用來劃分品種。（2）按設(shè)計壓力高低分類（3）按相對壁厚分 按容器的壁厚可分為薄壁容器和厚壁容器，當(dāng)筒體外徑與內(nèi)徑之比小于或等于1.2時稱為薄壁容器，大于1.2時稱厚壁容器。（4）按支承形式分 當(dāng)容器采用立式支座支承時叫立式容器，用臥式支座支承時叫臥式容器。（5）按材料分 當(dāng)容器由金屬材料制成時叫金屬容器；用非金屬材料制成時，叫非金屬容器。（6）按幾何形狀分 按容器幾何形狀，

4、可分為圓柱形、球形、橢圓形、錐形、矩形等容器。 上面所述的幾種分類方法僅僅考慮了壓力容器的某個設(shè)計參數(shù)或使用狀況，還不能綜合反應(yīng)壓力容器面臨的整體危害水平。例如儲存易燃或毒性程度中度以及上危害介質(zhì)的壓力容器，其危害性要比相同幾何尺寸、儲存毒性程序輕度或非易燃介質(zhì)的壓力容器大得多。壓力容器的危害性還與其設(shè)計壓力p 和全容積V 的乘積有關(guān)，pV值愈大，則容器破裂時爆炸能量愈大，危害性也愈大，對容器的設(shè)計、制造、檢驗、使用和管理的要求愈高。（7）按安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的要求分類1、第一類壓力容器2、第二類壓力容器3、第三類壓力容器P1920三、壓力容器規(guī)范介紹1、各國家的技術(shù)規(guī)范 前蘇聯(lián)國家鍋爐監(jiān)察委員

5、會制訂的鍋爐監(jiān)察手冊 英國制訂的非直接火焊制受壓容器規(guī)范（稱簡BS規(guī)范） 聯(lián)邦德國制訂的受壓容器規(guī)范（簡稱AD規(guī)范） 日本制訂的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)（簡稱JIS標(biāo)準(zhǔn)） 美國機(jī)械工程協(xié)會制訂的鍋爐和受壓容器規(guī)范（簡稱ASME規(guī)范） ASME規(guī)范共有11卷22冊，包括鍋爐、壓力容器, 核動力裝置、焊接、材料、無損檢測等內(nèi)容。它是一部封閉型的成套標(biāo)準(zhǔn)，自成體系、無需旁求，篇幅龐大、內(nèi)容豐富，全面包括了鍋爐與壓力容器質(zhì)量保證的要求。 它不僅要求對容器零部件作詳細(xì)的應(yīng)力分析和分類評價，而且要求作疲勞分析和斷裂力學(xué)評估，是一個到目前為止要求最高的壓力容器規(guī)范。美國ASME規(guī)范是世界上制訂最早（1915年）、最完備

6、的壓力容器規(guī)范。其他國家大多參照ASME規(guī)范，結(jié)合本國實際情況制訂了各自的壓力容器規(guī)范。2、我國的技術(shù)規(guī)范GB 150-1998鋼制壓力容器GB 151-1999管殼式換熱器JB/T 4710-2005鋼制塔式容器壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 GB 150鋼制壓力容器是中國第一部壓力容器國家標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行為1998年版。它的基本思路與ASME相同，但它結(jié)合了中國成功的使用經(jīng)驗，吸收了先進(jìn)技術(shù)和各國同類標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)內(nèi)容。該標(biāo)準(zhǔn)適用于設(shè)計壓力不大于35MPa的鋼制壓力容器的設(shè)計、制造、檢驗及驗收。適用的設(shè)計溫度范圍根據(jù)鋼材的允許使用溫度確定，從-190到鋼材的蠕變極限溫度。GB 150是在我國具有法律效用的

7、、強(qiáng)制性的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)，它包括10章正文、8個附錄補(bǔ)充件和3個附錄參考件，10章正文為： 總論； 材料； 內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球殼； 外壓圓筒和外壓球殼； 封頭； 開孔和開孔補(bǔ)強(qiáng)； 法蘭； 臥式容器； 直立容器； 制造、檢驗與驗收。附錄補(bǔ)充件包括超壓泄放裝置、低溫壓力容器（20）、U形膨脹節(jié)等。附錄參考件中有密封結(jié)構(gòu)設(shè)計、焊接接頭設(shè)計、滲透探傷等。 為了保證壓力容器的安全運(yùn)行，中國于1990年壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程的基礎(chǔ)上制訂頒布了壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程。并由法定的壓力容器安全檢驗機(jī)構(gòu)（現(xiàn)為國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局），根據(jù)壓力容器產(chǎn)品所使用的標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù)法規(guī)來控制、監(jiān)督壓力容器的設(shè)計、制造、檢驗等各個環(huán)

8、節(jié)。因此，壓力容器標(biāo)準(zhǔn)和安全技術(shù)法規(guī)同時實施，就構(gòu)成了我國壓力容器產(chǎn)品完整的國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和安全管理法規(guī)體系。 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程有9章正文和5個附件。9章正文為：總則、材料、設(shè)計、制造與現(xiàn)場組焊、無損探傷與壓力試驗、使用與管理、定期檢驗、安全附件、附則。5個附件為：壓力容器的壓力等級和品種劃分、全國月平均最低氣溫等于低于-20和-10的地區(qū)、壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量證明書、壓力容器登記卡、安全閥和爆破膜的計算。第二節(jié) 壓力容器的設(shè)計計算一、容器的強(qiáng)度計算 設(shè)計計算 校核計算（一）圓筒和球殼的強(qiáng)度計算1、設(shè)計計算圓筒形容器 cticpDp2球形容器 cticpDp42、校核計算圓筒形容器球形容器

9、eietwDp2 eietwDp421CCCCne 容器封頭又稱端蓋，按其形狀可分為三類： 1、凸形封頭； 2、錐形封頭； 3、平板形封頭。 其中凸形封頭包括： A、半球形封頭 B、橢圓形封頭 C、碟形封頭 D、球冠形封頭四種。(二)封頭的強(qiáng)度計算（1）半球形封頭 半球形封頭是由半個球殼構(gòu)成的，它的計算壁厚公式與球殼相同。既 所以，球形封頭壁厚可較相同直徑與壓力的圓筒可減薄一半。但在實際工作中，為了焊接方便以及降低邊界處的邊緣應(yīng)力，也常和筒體取相同的壁厚。（2）橢圓形封頭 當(dāng)橢球殼的長短半軸 a /b2時，橢球殼赤道上出現(xiàn)很大的應(yīng)力，其絕對值遠(yuǎn)大于頂點(diǎn)的應(yīng)力。 為考慮這種應(yīng)力變化對橢圓形封頭強(qiáng)

10、度的影響，而引入了形狀系數(shù)K，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在工程應(yīng)用中，K值不大于2.6。 受內(nèi)壓力的橢圓形封頭的計算壁厚公式為:h1h2（設(shè)計計算） cticpDKp5 . 02橢圓形封頭的形狀系數(shù)K值 工程上將（Di/2hi）=2，即a/b=2的橢圓形封頭稱為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，此時形狀系數(shù)K=1，于是得標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的計算壁厚公式為： cticpDp5 . 02 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的有效壁厚e應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.15%,其他橢圓形封頭的有效壁厚應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.30%。 橢圓形封頭的最大允許工作壓按下式計算： eietwKDp5 . 02(校核計算)RrDNh1h2ho（3）碟形封頭 碟形封頭由三部

11、分構(gòu)成：以為半徑Ri的球面，以r為半徑的過渡圓?。日圻叄┖透叨葹閔0的直邊。 Ri 其球面半徑越大，折邊半徑越小封頭的深度將越淺?？紤]到球面部分與過渡區(qū)聯(lián)接處的局部高應(yīng)力，規(guī)定： Ri0.9Di r=0.17Di 設(shè)計計算校核計算 cticpRMp5 . 02 eietwMRp5 . 02(三)容器的最小厚度 在容器設(shè)計中，對于計算壓力很低的容器，按強(qiáng)度計算公式計算出的壁厚很小，不能滿足制造、運(yùn)輸和安裝時的剛性要求。因此，對容器規(guī)定一最小壁厚。（1）碳素鋼、低合金鋼制容器，min3mm；（2）高合金鋼制容器， min2mm。（四）容器厚度的確定 容器名義厚度確定方法+C2+C1min+C2取

12、大值n按鋼板厚度規(guī)格向上圓整 =2mm,C1=2mm,C2=0.5mm min=3mm 該鋼規(guī)格：3.5,3.9,4.3,4.8,5.0mm求n,e二、設(shè)計參數(shù)的確定（1）設(shè)計壓力u設(shè)計壓力p：設(shè)定的容器頂部的最高壓力，應(yīng)標(biāo)在容器的名牌上，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷，其值不低于工作壓力。u工作壓力pw:正常操作情況下容器頂部可能出現(xiàn)的最高壓力。u計算壓力pc：在相應(yīng)的設(shè)計溫度下，用以確定容器元件厚度的壓力。其值等于設(shè)計壓力加上容器工作時所承受的液柱靜壓力。當(dāng)元件所受的靜壓力小于5%設(shè)計壓力時，可忽略不計。（2）設(shè)計溫度 設(shè)計溫度t:指容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬

13、截面的溫度平均值）。標(biāo)志在產(chǎn)品銘牌上的設(shè)計溫度，應(yīng)是殼體金屬設(shè)計溫度的最高值或最低值。 設(shè)計溫度雖不直接反映在上述計算公式中，但它是設(shè)計中選擇材料和確定許用應(yīng)力時不可缺少的的一個基本參數(shù)。設(shè)計溫度的選擇0以上：設(shè)計溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)下可以達(dá)到的最高溫度。0以下：設(shè)計溫度不得高于元件金屬在工作狀態(tài)下可以達(dá)到的最低溫度。容器設(shè)計溫度確定原則容器內(nèi)介質(zhì)被熱載體或冷載體直接加熱時，設(shè)計溫度按書本表2-3確定。容器內(nèi)壁與介質(zhì)直接接觸且有外保溫明，設(shè)計溫度按書本表2-4確定。容器內(nèi)介質(zhì)用蒸汽直接加熱或被內(nèi)置加熱元件間接加熱時，其設(shè)計溫度取被加熱介質(zhì)的最高溫度。對液化氣用壓力容器當(dāng)設(shè)計壓力確定后

14、，其設(shè)計溫度就是與其對應(yīng)的飽和蒸氣的溫度。對儲存用壓力容器，當(dāng)殼體溫度僅由大氣環(huán)境確定時，其設(shè)計溫度可取該地區(qū)歷年來月平均氣溫的最低值，或據(jù)實計算。（3）許用應(yīng)力和安全系數(shù) 許用應(yīng)力的選擇是強(qiáng)度計算的關(guān)鍵，是容器設(shè)許用應(yīng)力的選擇是強(qiáng)度計算的關(guān)鍵，是容器設(shè)計的一個主要參數(shù)。許用應(yīng)力是以材料的極限應(yīng)計的一個主要參數(shù)。許用應(yīng)力是以材料的極限應(yīng)力作為基礎(chǔ)，并選擇合理的安全系數(shù)來確定的。力作為基礎(chǔ)，并選擇合理的安全系數(shù)來確定的。既：既：（1）極限應(yīng)力的取法）極限應(yīng)力的取法 至于選擇那一個強(qiáng)度指標(biāo)作為極限應(yīng)力來確至于選擇那一個強(qiáng)度指標(biāo)作為極限應(yīng)力來確定許用應(yīng)力，與部件的使用條件及失效準(zhǔn)則有關(guān)，定許用應(yīng)力，

15、與部件的使用條件及失效準(zhǔn)則有關(guān)，根據(jù)不同的情況，極限應(yīng)力可以是抗拉強(qiáng)度或屈根據(jù)不同的情況，極限應(yīng)力可以是抗拉強(qiáng)度或屈服極限。服極限。（2）安全系數(shù)的取法）安全系數(shù)的取法計算方法的準(zhǔn)確性、可靠性和受力分析的精確計算方法的準(zhǔn)確性、可靠性和受力分析的精確程度。程度。材料的質(zhì)量和制造的技術(shù)水平。材料的質(zhì)量和制造的技術(shù)水平。容器的工作條件，如壓力、溫度和溫、壓波動容器的工作條件，如壓力、溫度和溫、壓波動及容器在生產(chǎn)中的重要性和危險性等。及容器在生產(chǎn)中的重要性和危險性等。 關(guān)于材料的許用應(yīng)力，有關(guān)技術(shù)部門已根據(jù)上述原則將其計算出來，設(shè)計者可以根據(jù)所選用材料的種類、牌號、尺寸規(guī)格及設(shè)計溫度直接查取。常用鋼板

16、的許用應(yīng)力列于表2-5（4）焊接接頭系數(shù) 焊縫區(qū)的強(qiáng)度主要決定于熔焊金屬、焊縫結(jié)構(gòu)和使焊質(zhì)量。設(shè)計所需焊接接頭系數(shù)大小主要根據(jù)焊接接頭的型式和無損檢測的長度比率確定。具體可按下表選取。（5）壁厚附加量 容器壁厚附加量包括鋼板厚度的負(fù)偏差C1和介質(zhì)的腐蝕裕量C2 。 C=C1+C2（1）鋼板負(fù)偏差C1，一般情況下可按表2-6選取。 名義厚度n2.83.03.23.53.84.04.55.56782526303234364042505260厚度負(fù)偏差C10.220.250.30.50.60.80.91.01.11.21.3 （2）腐蝕裕量C2 對容器元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削弱減薄影響容器

17、使用壽命，應(yīng)考慮,可根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性及容器的設(shè)計壽命來確定。腐蝕裕量的選取原則和方法：介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸汽或水的碳素鋼或低合金鋼制容器，其腐蝕裕量不得小于1.0mm；對不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)腐蝕性極微時，可取C2=O。除上述情況以外的其他情況，筒體和封頭的腐蝕裕量按表4-11確定,容器的各元件所受介質(zhì)的腐蝕速率不同時，可采用不同的腐蝕裕量。 容器的接管（包括人孔、手孔）的腐蝕裕量，一般情況下應(yīng)與殼體的腐蝕裕量相同。兩側(cè)同時與腐蝕介質(zhì)接觸的元件（即雙面腐蝕），應(yīng)根據(jù)兩側(cè)不同的操作介質(zhì)選取不同的腐蝕裕量，將兩者疊加作為總的腐蝕裕量。當(dāng)容器內(nèi)件材料與殼體相同時，容器內(nèi)件的單面腐蝕裕量按表4-12確定。容器

18、地腳螺栓根徑的腐蝕裕量可取3 mm。碳鋼裙座筒體的腐蝕裕量應(yīng)不小于2 mm，如其內(nèi)、外側(cè)均有保溫或防火層，可不考慮腐蝕裕量。 1989年以前鋼制石油化工壓力容器設(shè)計規(guī)定中，在厚度附加量中計入加工制造減薄量C，并由設(shè)計者根據(jù)容器不同的冷、熱加工成型狀況選取加工減薄量。國家標(biāo)準(zhǔn)GB150-89鋼制壓力容器中規(guī)定：設(shè)計者在圖紙上注明的厚度不包括加工減薄量，加工減薄量由制造單位依據(jù)各自的加工工藝和加工能力自行選取，只要保證產(chǎn)品的實際厚度不小于名義厚度減去鋼材厚度的負(fù)偏差即可。新國標(biāo)GB150-1998規(guī)定：對冷卷圓筒，投料的鋼板厚度不得小于名義厚度減去鋼板負(fù)偏差；對凸形封頭和熱卷筒節(jié)成形后的厚度不小于

19、該部件的名義厚度減去鋼板負(fù)偏差。三、壓力試驗及其強(qiáng)度校核 容器制成以后或檢修后投入生產(chǎn)之前，必須作壓力實驗或氣密性實驗。其目的在于檢驗容器的宏觀強(qiáng)度和有無滲漏現(xiàn)象，既考察容器的密封性，以確保設(shè)備的安全運(yùn)行。 壓力試驗的種類、要求和試驗壓力值應(yīng)在圖樣上注明。壓力試驗一般采用液壓試驗或氣壓試驗。 耐壓試驗是將總裝后、并經(jīng)總裝檢驗合格的容器承受高于設(shè)計壓力的壓力載荷，檢查容器是否有滲漏或異常變形，借以發(fā)現(xiàn)容器制造中潛在的缺陷；考核容器的強(qiáng)度，能否具有在設(shè)計壓力下安全運(yùn)行所必須的承載能力。因此，耐壓試驗是一項很重要的綜合性的考核方法。通過耐壓試驗，或同時進(jìn)行應(yīng)力測試，對檢驗容器的強(qiáng)度和應(yīng)力狀況，具有重

20、要的實際意義，并可以有效地降低峰值應(yīng)力。需要做壓力試驗的容器新制造的容器。改變使用條件，且超過原設(shè)計參數(shù)并經(jīng)強(qiáng)度校核合格的容器。停止使用兩年后重新啟用的容器。使用單位從外單位拆來新安裝的或本單位內(nèi)部移裝的容器。需要更換襯里（重新更換襯里前）的容器。使用單位對安全性能有懷疑的容器。壓力試驗的裝置 容器制造廠應(yīng)設(shè)置壓力試驗的專用場地。地面應(yīng)平整略帶斜度，四周設(shè)排水溝，利于排水，并能承受試壓時容器和試壓介質(zhì)的荷重。有專用電動試壓泵和空壓機(jī)；各種不同規(guī)格和壓力級別的專用盲板，墊片和螺栓，壓力表接頭等專用試壓設(shè)備和工具；有不同壓力等級和精度等級的壓力表，表盤直徑不應(yīng)小于100mm，表盤的量程為試驗壓力的

21、2倍左右，但不應(yīng)低于1.5倍和高于4倍的試驗壓力。壓力表的精度對于低壓容器不應(yīng)低于2.5級；中壓及高壓容器不應(yīng)低于1.5級，壓力表應(yīng)經(jīng)計量檢定合格。試壓時必須用兩個量程相同的壓力表，并裝在試驗裝置上便于觀察的部位。對于容積較小的容器，為避免加壓過程中壓力波動過大，應(yīng)在試壓泵與容器之間設(shè)置緩沖器。(1)液壓試驗：一般情況下采用液壓試驗，因為液體的壓縮性很小，所以液壓試驗比較安全，只有對不宜作為液壓試驗的容器才進(jìn)行氣壓試驗。（一）壓力試驗的方法及要求如內(nèi)襯耐火材料不易烘干等容器(2)氣壓試驗：氣體的可壓縮性很大，因此氣壓試驗比較危險，對高壓容器和超高壓容器不宜做氣壓試驗。(3)氣密性試驗：對劇毒介

22、質(zhì)和設(shè)計要求不允許有微量介質(zhì)泄露的容器，在進(jìn)行液壓試驗后還要做氣密性試驗。 氣密試驗應(yīng)在液壓試驗合格后進(jìn)行。對設(shè)計圖樣要求作氣壓試驗的壓力容器，是否需要再作氣密性試驗，應(yīng)在設(shè)計圖樣上規(guī)定。根據(jù)氣密試驗的目的，容器作氣密試驗時，應(yīng)將容器上的安全附件（安全閥、壓力表、液面計等）安裝齊全，以便在氣密試驗時檢查所有連接部位是否嚴(yán)密不漏。而壓力試驗與其不同，試驗時不須將安全附件安裝齊全，而是用盲板和絲堵將接口堵住即可。 試驗液體一般采用水，需要時也可采用不會導(dǎo)致發(fā)生危險的其他液體。試驗時液體的溫度應(yīng)低于其閃點(diǎn)或沸點(diǎn)。 奧氏體不銹鋼制容器用水進(jìn)行液壓試驗后應(yīng)將水漬去除干凈。當(dāng)無法達(dá)到這一要求時，應(yīng)控制水中

23、氯離子含量不超過25gg)。 試驗介質(zhì)試驗介質(zhì) 試驗裝置試驗裝置液壓試驗程序試驗時容器頂部應(yīng)設(shè)排氣口，充液時應(yīng)將容器內(nèi)空氣排盡。試驗過程中應(yīng)保持容器觀察表面干燥。試驗時壓力應(yīng)緩慢上升，達(dá)到規(guī)定試驗壓力后，保壓時間一般不少于30min。然后將壓力降至設(shè)計壓力，并保持足夠長的時間以對所有焊縫和連接部位進(jìn)行檢查。如試驗發(fā)生滲漏，修補(bǔ)后應(yīng)重新試驗。 試驗完畢后，應(yīng)將液體排盡并用壓縮空氣將內(nèi)部吹干。 氣壓試驗時，碳素鋼和低合金鋼制容器的介質(zhì)溫度不得低于15，其他鋼種按設(shè)計圖樣規(guī)定。氣壓試驗程序氣壓試驗程序： 由于試驗介質(zhì)為壓縮氣體，一旦發(fā)生泄漏能危及人身安全，所以采用氣壓試驗的壓力容器，其A、B類焊縫必

24、須經(jīng)過100%射線或超聲波探傷檢查。另外試驗程序也要比水壓試驗更為嚴(yán)格。氣壓試驗時，試驗工廠的安全部門應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督。試驗壓力要緩慢上升，首次升壓為試驗壓力的10%，且不超過0.05MPa，保壓5min，然后對所有焊縫和連接部位進(jìn)行初步泄漏檢查。如未發(fā)現(xiàn)泄漏，再繼續(xù)緩慢升壓至試驗壓力的50%，如無異常，其后按每級為規(guī)定試驗壓力的10%，逐級升到試驗壓力。保壓10min后降至設(shè)計壓力，并保持足夠長的時間進(jìn)行全部位的檢查。檢查時采用皂液噴涂到焊縫表面及密封連接處，觀察有無氣泡產(chǎn)生。壓力試驗的判定標(biāo)準(zhǔn)壓力容器經(jīng)過壓力試驗后，是否合格，應(yīng)進(jìn)行評定。符合下列情況者為合格。容器上所有焊縫及密封連接處無泄漏

25、。容器無可見異常變形。設(shè)計要求作殘余變形測定的容器，在壓力試驗同時應(yīng)作殘余變形測定。其合格 標(biāo)準(zhǔn)為徑向殘余變形率不超過0.03%或容積殘余變形率不超過10%。壓力試驗報告 容器經(jīng)壓力試驗合格后，檢驗人員應(yīng)簽發(fā)試驗報告，并經(jīng)檢驗責(zé)任工程師，第三方監(jiān)檢人員簽字確認(rèn)。試驗報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：試驗介質(zhì)、溫度、試驗壓力、保壓時間、升壓程序，壓力表精度量程和表號，水質(zhì)氯離子含量分析（若要求的話）；試驗時間和地點(diǎn)，各級質(zhì)控人員簽字。氣密性試驗的方法和要求 氣密試驗的試驗壓力為容器的設(shè)計壓力，或按圖樣的規(guī)定。氣體介質(zhì)溫度對碳素鋼和低合金鋼制容器不低于5，其他材料按設(shè)計圖樣規(guī)定。試驗過程應(yīng)緩慢升壓至設(shè)計壓力保持

26、10min，同時用皂液噴涂焊縫和連接部位進(jìn)行泄漏檢查。對于小型容器也可以將容器放置在水池中進(jìn)行檢查，以無泄漏為合格。如發(fā)現(xiàn)有蟹沫狀氣泡，說明該處泄漏，應(yīng)卸壓后進(jìn)行處理，并重新試驗。（二）壓力試驗時容器的強(qiáng)度校核 液壓試驗： 氣壓試驗：1、試驗壓力的確定1 .2 5TtPp1.15TtPp2、壓力試驗前容器的應(yīng)力校核 液壓試驗： 氣壓試驗：2 . 09 . 02seeiLTTDpp2 . 08 . 02seeiTTDp五、例題(4-3) 有一庫存很久的氧氣瓶，其材質(zhì)為40Mn2A，外徑為Di=219 mm的無縫鋼管制成，實測其最小壁厚為S=6.5 mm。已知材料的 b =784.8 MPa ，s

27、=510.12 .MPa設(shè)計溫度為常溫。今欲充15 MPa的壓力使用，問強(qiáng)度是否夠？如強(qiáng)度不夠，最大允許工作壓力是多少？ 設(shè)備連接可分為可拆和不可拆的兩種。法蘭連接、螺紋連接、承插連接等屬于可拆連接，熔焊、釬焊、脹管等屬于不可拆連接（鉚接也屬不可拆連接，化工設(shè)備中已不常見）。第三節(jié) 壓力容器的主要零部件u不可拆連接失去密封性，大多數(shù)是因腐蝕穿孔或裂紋造成。對于脹管連接，有時因管束和管板間相對滑動而使脹接強(qiáng)度下降，也會造成泄漏。u在可拆連接中，以法蘭連接最為常見，它廣泛用于各種壓力和溫度條件下的管路，設(shè)備端蓋和人孔、手孔、視鏡等處的聯(lián)接部位，具有結(jié)合強(qiáng)度高、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)。一、法蘭連接（一）法蘭

28、連接的密封 由于法蘭連接是靠多螺栓緊固，并借助于密封墊圈保證密封的，因而往往由于下列原因失去密封能力：法蘭盤或墊圈表面有疵傷、污垢；介質(zhì)的侵蝕作用使墊圈損傷或變質(zhì)、脫落；各種原因造成的螺栓松動使壓緊力減?。挥捎诟邷?、載荷波動使墊圈或螺栓的彈性降低。 至于法蘭盤偏斜、螺栓緊固不當(dāng)造成的法蘭連接密封不良，則屬于裝配問題，這在設(shè)備試車時或投入運(yùn)行后不久即可發(fā)現(xiàn)。 在生產(chǎn)實際中，壓力容器常見的法蘭密封失效很少是由于聯(lián)接件或被聯(lián)接件的強(qiáng)度破壞所引起的，較多的卻是因為密封不好而泄漏。故法蘭聯(lián)接的設(shè)計中主要解決的問題是防止介質(zhì)泄漏。 防止流體泄漏的基本原理是在聯(lián)接口處增加流體流動的阻力。當(dāng)壓力介質(zhì)通過密封口

29、的阻力降大于密封口兩側(cè)的介質(zhì)壓力差時，介質(zhì)就被密封住了。這種阻力的增加是依靠密封面上的密封比壓來實現(xiàn)的。 一般說來，密封口泄漏有兩個途徑：一是墊片，二是壓緊面泄漏。 前者由墊片的材質(zhì)和型式所決定。對于滲透性材料（如石棉等）制做的墊片，由于它本身存在著大量的毛細(xì)管，滲漏是難免的，這種泄漏稱為“滲透泄漏”。當(dāng)在墊圈材料中添加某些填充劑（如橡膠等），或與不透性材科組合成型時，這種滲漏即可減小或避免 后者，壓緊面密封失效的主要形式，稱為“界面泄漏”。它與壓緊面的結(jié)構(gòu)有關(guān)，但主要由密封組合件各部分的性能和它們之間的變形關(guān)系所決定。 將法蘭與墊片接觸面處的微觀尺寸放大，可以看到二者的表面都是凹凸不平的，如

30、圖4-2(a）所示。把法蘭螺栓的螺母擰吸，螺栓力通過法蘭壓緊面作用在墊片上，當(dāng)墊片單位面積上所受的壓緊力達(dá)到某一值時，墊片本身被壓實，壓緊面上由機(jī)械加工形成的徽隙被填滿，如圖4-2(b）所示，這就為阻止介質(zhì)泄漏形成了初始密封條件。形成初始密封條件時在墊片單位面積上受到的壓緊力，稱為預(yù)緊密封比壓。 (a)(b)(c)F1F1F1F1pFpFp 當(dāng)通入介質(zhì)壓力時，如圖6-2(c),螺栓被拉伸，法蘭壓緊面沿著彼此分離的方向移動，墊片的壓編減少，預(yù)緊密封比壓下降如果墊片具有足夠的回彈能力，使壓縮變形的回復(fù)能補(bǔ)償螺栓和壓緊面的變形，而使預(yù)緊密封比壓值至少降到不小于某一值（這個比壓值稱為工作密封比壓）封比

31、壓下降到工作密封比壓以下甚至密封口重新出現(xiàn)縫隙，則此密封即失效。 (a)(b)(c)F1F1F1F1pFpFp（二）法蘭的結(jié)構(gòu)類型1、壓力容器法蘭的結(jié)構(gòu)類型壓力容器法蘭分平焊法蘭與對焊法蘭兩類。（1）平焊法蘭 平焊法蘭分成甲、乙兩種形式甲型平焊法蘭與乙型平焊法蘭相比，區(qū)別在于乙型法蘭有一個壁厚不小于16 m的圓筒形短節(jié)，因而，使乙型平焊法蘭的剛性比甲型平焊法蘭好。同時甲型的焊縫開V型坡口，乙型的捍縫開U型坡口，從這點(diǎn)來看乙型也比甲型具有較高的強(qiáng)度和剛度。（2）對焊法蘭 又叫高頸法蘭 或長頸法蘭 ，如圖4-5(c）所示。頸的存在提高了法蘭剛性，同時由于頸的根部厚度比器壁厚，所以也降低了這里的彎曲

32、應(yīng)力。 對焊法蘭適宜應(yīng)用于壓力溫度較高和設(shè)備直徑較大的場合。 壓緊面（密封面）直接與墊片接觸，它既傳遞螺栓力使墊片變形，同時也是墊片的表面約束。因而，壓緊面的形狀和表面光潔度應(yīng)與墊片相配合。 壓緊面的平直度和壓緊面與法蘭中心軸線垂直、同心，是保證墊片均勻壓緊的前提。 減小壓緊面與墊片的接觸面積，可以有效地降低預(yù)緊力，但若減得過小，則易壓壞墊片。法蘭壓緊面的形式1、平面型壓緊面2、凹凸型壓緊面3、榫槽型壓緊面4、錐形壓緊面5、梯形壓緊面 這種壓緊面的表面是一個光滑的平面，或在其上車有數(shù)條三角形斷面的溝槽。這種壓緊面結(jié)構(gòu)簡單.加工方便，且便于進(jìn)行防腐襯里平面壓緊面法蘭適用的壓力范圍是PN0.6MP

33、a的情況下，應(yīng)用最為廣泛，但是、這種壓緊面墊片接觸面積較大，預(yù)緊時墊片容易往兩邊擠，不易壓緊，密封性能較差，當(dāng)介質(zhì)有毒或易燃易爆時，不能采用平面壓緊面。 這種壓緊面是由一個凸面和一個凹面相配合組成，在凹面上放置墊片，其優(yōu)點(diǎn)是便于對中，能夠防止墊片被擠出，故可適用于壓力較高的場合、在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，可用于公稱直徑DN800mm，PN6.4MPa，隨著直徑增大，公稱壓力降低。 這種壓緊面是由一個榫和一個槽所組成的墊片置于槽中，不會被擠流動。墊片可以較窄,因而壓緊墊片所需的螺栓力也就相應(yīng)較小。即使用于壓力較高之處，螺栓尺寸也不致過大因而,它比以上兩種壓緊面均易獲得良好的密封效果。這種壓緊面的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)與

34、制造比較復(fù)雜，更換擠在槽中的墊片比較困難，此外，榫面部分容易損壞，故設(shè)備上的法蘭應(yīng)采取榫面，在拆裝或運(yùn)愉過程中應(yīng)加以注意。這種密封面適于易燃、易爆、有毒的介質(zhì)以及較高壓力的場合。當(dāng)壓力不大時，即使直徑較大，也能很好地密封。當(dāng)D N=800mm時，可以用到PN=20MP。 2、管法蘭的結(jié)構(gòu)類型 管法蘭包括法蘭蓋共有七種類型。如下圖，其中以板式平焊、帶頸平焊和帶頸對焊最為常用。 管法蘭的密封面共有突面、凹凸面、榫槽面、全平面和環(huán)邊接面五種形式。（三）標(biāo)準(zhǔn)法蘭的選用1、法蘭的公稱直徑 公稱直徑是為了使用方便將容器及管子標(biāo)準(zhǔn)化以后的標(biāo)準(zhǔn)直徑，用“DN”表示。 壓力容器法蘭的公稱直徑是指與法蘭配套的容器

35、或封頭的公稱直徑。DN(用鋼板卷制的圓筒)=圓筒內(nèi)徑DN（無縫鋼管）=鋼管外徑DN(法蘭)=與其相連接的管子的名義直徑，即DN(管件)2、法蘭的公稱壓力 法蘭的公稱壓力是指某種材料制造的法蘭，在一定溫度下所能承受的最大工作壓力，用“PN”表示，是法蘭承載能力的標(biāo)志。 壓力容器法蘭的公稱壓力是指在規(guī)定的螺栓材料和墊片的基礎(chǔ)上，用16MnR材料制造的法蘭在200時所允許的最大工作壓力。 法蘭公稱壓力的確定與法蘭的最大操作壓力和操作溫度以及法蘭材料三個因素有關(guān)。因為在制定法蘭尺寸系列，計算法蘭厚度時，是以16 MnR在200時的機(jī)械性能為基準(zhǔn)制定的所以規(guī)定以此基準(zhǔn)所確定的法蘭尺寸，在200時，它的最

36、大允許操作壓力就認(rèn)為是具有該尺寸法蘭的公稱壓力 如果把這個PN0.6MPa的法蘭，用在高于200的條件下，那么它的最大允許操作壓力將低于其公稱壓力0.6MPa。反之，如果將它用在低于200的條件下，仍按200確定其最高工作壓力。如果把法蘭的材料改為Q235-A，那么Q235-A鋼的機(jī)械性能比16 MnR差，這個公稱壓力PNo.6MPa的法蘭，即使是在200時操作，它的最大允許操作壓力也將低于它的公稱壓力 反之，如果把法蘭的材料由16 MnR改為15 MnVR，那么，由于15 MnVR的機(jī)械性能優(yōu)于16 MnR，這個公稱壓力PNO.6MPa的法蘭，在200C操作時，它的最大允許操作壓力將高于它的公稱壓力?？傊?，只要法蘭的公稱直徑，公稱壓力一定，法蘭的尺寸也就定了。法蘭標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)記方法是：標(biāo)記示例：法蘭C-S 800-1.6 JB 公稱壓力1. 6MPa，公稱直徑800mm的襯環(huán)榫槽密封面乙型平焊法蘭中的榫面法蘭。 標(biāo)記示例：HGJ 45-91法蘭1600-0.6公稱直徑為16001nm，公稱壓力為0.6 MPa的突面板式平焊鋼制管法蘭：3、法蘭的選用 在工程應(yīng)用中，一般選用標(biāo)準(zhǔn)法蘭，這樣既可以減少容器設(shè)計的