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： 0.1MPaP1.6MPa （2）中压容器： 1.6MPaP10MPa （3）高压容器： 10MPaP100MPa （4）超高压容器： P100MPa 3、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540 MPa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：K1.2 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-20200 中温容器：设计温度大于200450 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2.5MpaL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1.0MpaL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21 球形储罐,图22 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23 锥形（组合形）容器,图24 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25 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4-18 A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(级,级锻件) JB4726 JB4727 JB4728,(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- 2005 I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:按介质,设计压力,设计温度分为GC1和GC2级. 压力管道安装单位资格认可实施细则中把GC2级中的一部分管道划分为GC3级 见表5-1压力管道设计和安装的分类对比.,三压力管道的用途及特点,1.用途:主要是输送介质,还有储存功能和热交换功能.广泛地应用于石油,化工,石化,电力等行业及城市燃气和供热工程. 2.主要特点: (1)种类多,数量大,标准多,设计,制造,安装,应用管理环节多. (2)长细比大,跨越空间大,边界条件复杂. (3)布置方式多样,现场安装条件差,工作量大. (4)材料应用种类多,选用复杂. (5)失效的模式多样,失效概率大. (6)实施检验难度大.,四.压力管道的组成及结构,1.压力管道元件 管子 管件 法兰与紧固件 阀门 膨胀节及波纹管 密封元件及特种元件 2.附属设施 支吊架 安全保护装置等. 压力管道由压力管道组成件和支承件组成,组成件是指用于连接或装配管道的元件.支承件是指管道安装件和附着件的总称.,五.压力管道检验与无损检测,1.压力管道检验分为原材料检验,管道元件制作,质量检验,安装质量检验,在用检验等. 检验内容包括外观检验,焊接接头表面质量检验,焊接接头内部缺陷检测,耐压试验和泄漏性试验. 2.压力管道无损检测的基本内容 (1) 焊缝外观基本要求 焊缝外观应成型良好,宽度以每边盖过破口边缘2mm为宜,角焊缝焊接接头表面要求. 1-4,(2)表面无损检测,对导磁性钢管,应选用磁性检测.对非导磁性钢管应选用渗透检测. 时机选择: 应用场合,对象:管材外表面质量检验,重要对接,角接焊缝表面缺陷检测.重要承插焊,跨