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特种设备安全监察人员复习重点 n 压力容器定义1. 盛装一定工作介质，能够承受压力载荷的密闭容器2. 安全监察范围内的 “特种设备安全监察条例” （1）压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备（固定式容器和移动式容器） ，并同时满足以下三个条件 ： 最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压） 最高工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPaL 介质为气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点（2）盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPaL的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60液体的气瓶；（3）氧舱。 （不包含军事、核、航空航天、铁路机车、海上设施、船舶和煤矿矿井容器的安全监察）3. 固容规范围内的 包括压力容器本体和安全附件（本体的界定见P74页，有修改） 超高压容器、非金属压力容器、简单压力容器、氧舱应符合相应规定n 压力容器术语1、压力（除注明者外，压力均为表压力）（1）工作压力Pw：在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。（2）设计压力P：指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。（3）计算压力PC：指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略不计。（4）试验压力PT：在压力试验时，容器顶部的压力。（5）最大允许工作压力Pw：指在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力。该压力是根据容器壳体的有效厚度计算所得，且取最小值。 最大允许工作压力可作为确定保护容器的安全泄放装置动作压力（安全阀开启压力或爆破片设计爆破压力）的依据。（6）安全阀的开启压力PZ：安全阀阀瓣开始离开阀座，介质呈连续排出状态时，在安全阀进口测得的压力。（7）爆破片的标定爆破压力Pb：爆破片铭牌上标明的爆破压力。2、温度（1）温度 金属温度：容器元件沿截面厚度的温度平均值。 工作温度：容器在正常工作情况下介质温度。（2）最高、最低工作温度：容器在正常工作情况下可能出现介质最高、最低温度。（3）设计温度：容器在正常工作情况，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。 设计温度与设计压力一起作为压力容器的设计载荷条件。 （4）试验温度：系指压力试验时容器壳体的金属温度。3、厚度（1）计算厚度：容器受压元件为满足强度及稳定性要求，按相应公式计算得到的不包括厚度附加量的厚度。（2）设计厚度d：计算厚度与腐蚀裕量之和。（3）名义厚度n（即图样标注厚度）：设计厚度加上钢材厚度负偏差后，向上圆整至钢材（钢板或钢管）标准规格的厚度。（4）有效厚度e：名义厚度减去厚度附加量（腐蚀裕量与钢材厚度负偏差之和）。（5）最小实测厚度：实际测量的容器壳体厚度的最小值。（6）厚度附加量：设计容器受压元件时所必须考虑的附加厚度，包括钢板（或钢管）厚度负偏差C1及腐蚀裕量C2。注意：容器壳体加工成型后不包括腐蚀裕量的最小厚度min： 对碳素钢、低合金钢，不小于3mm 对高合金钢，不小于2mmn 压力容器的分类 1.按压力、品种、介质及易燃介质分类 (1)按压力分为低、中、高及超高压，前三种在材料、失效判据（准则）、计算方法、制造要求上基本一致。 (2)按介质毒性及易燃性分类，主要出自安全考虑，即一旦发生事故（爆炸、泄漏等）的危害程度。 2. 按制造许可级别分类,一般考虑如下一些因素 安全性及制造难易程度的不同,这里涉及P、PV、介质特性、材料强度级别等; 工作(安放)位置分为固定与移动,移动的安全要求高于固定,且应对减轻自重、防冲击、各类仪表的装设做特殊考虑; 材料, 金属与非金属制容器在制造与检验方法上有很大不同; 考虑制造特点,利于专业化生产,如球罐. 分为A、B、C、D四级（依据锅炉压力容器制造监督管理办法（总局令第22号）。 3. 按固容规分类 具体分类方法 第三类 第二类 第一类 简单压力容器4. 按生产工艺过程中作用原理分类 分为反应、换热、分离、储存四类,其中反应容器安全性要求最高,因其在进行物理、化学反应时,可能造成压力、温度的变化.5. 其它分类方法 按形状分类,如圆筒形、球形、组合型(前者均为回转壳体)以及方形、矩形等; （1） 按筒体结构分为整体式、组合式. （2） 按制造方法分为焊接(最为普通)、锻焊、锻造(主要用于超高压)、铸造(主要优点是方便制造),但因其质量问题需加大安全系数,多用于小型、低压。 （3）按材料分为金属与非金属两大类,其中: 金属中分为钢、铸铁、有色金属与合金.其中有色金属与合金主要用于腐蚀等特殊工况,在生产条件、生产装备、原材料验收与堆放、吊装、运输包装，尤其是焊接等环节有一系列特殊要求。 钢中以其化学成份又分为碳素钢、低合金钢（前两者主要是强度钢）及高合金钢（主要用于腐蚀、低温、高温等特殊工况）。我国以标准抗拉强度下限540MPa 作为高强度钢分界的理由。 n 压力容器结构及基本构成 压力容器一般是由筒体（又称壳体）、封头（又称端盖）、法兰、接管、人孔、支座、密封元件、安全附件等组成。它们统称为过程设备零部件，这些零部件大都有标准。其典型过程设备有换热器、反应器、塔式容器、储存容器等。 压力容器的结构形状主要有圆筒形、球形、和组合形。圆筒形容器是由圆柱形筒体和各种成型封头（半球形、椭圆形、碟形、锥形）所组成。球形容器由数块球瓣板拼焊成。承压能力很好，但由于安置内件不便和制造稍难，故一般用作贮罐。压力容器的筒体、封头（端盖）、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨胀节、开孔补强圈、设备法兰；球罐的球壳板；换热器的管板和换热管；M36以上的主螺栓及公称直径大于250mm的接管和管法兰均作为主要受压元件。 1.压力容器的典型结构 低压压力容器 夹套式低压 压力容器 中压压力容器 球型储罐 中压压力容器 固定管板式 列管换热器 中压压力容器 立式压力容器 中压压力容器 中压卧式U型管换热器 超高压压力容器 人造水晶釜 移动式压力容器 液化石油气汽车罐车 汽车罐车 汽车罐车（低温绝热结构） 长管拖车 罐式集装箱 移动式压力容器 液化气体铁路罐车 气瓶 无缝气瓶 气瓶 液化石油气钢瓶 气瓶 焊接气瓶 惠州80万吨乙烯装置及球罐区（广东） 2.压力容器的基本构成 （1）筒体 圆柱形筒体是压力容器主要形式，制造容易、安装内件方便、而且承压能力较好，因此应用最广。圆筒形容器又可以分为立式容器和卧式容器。 由于容器的筒体不但存在与容器封头、法兰相配的问题，而且卧式容器的支座标准也是按照容器的公称直径系列制定的，所以不但管子有公称直径，筒体也制定了公称直径系列。 对于用钢板卷焊的筒体，用筒体的内径作为它的公称直径，其系列尺寸有300、400、500、600等，如果筒体是用无缝钢管制作的，用钢管的外径作为筒体的公称直径。 （2） 封头 球形封头壁厚最薄，用材比较节省 但封头深度大、制造比较困难。 椭圆形封头椭圆形封头纵剖面的曲线部分是半个椭圆形，直边段高度为h，因此椭圆形封头是由半个椭球和一个高度为h的圆筒形筒节构成。椭圆壳体周边的周向应力为压应力，应保证不失稳。 碟形封头碟形封头是由三部分组成。第一部分是以半径为Ri的球面部分，第二部分是以半径为Di/2的圆筒形部分，第三部分是连接这两部分的过渡区，其曲率半径为r,Ri与r均以内表面为基准。不连续过渡导致边缘应力。 球冠形封头球冠形封头可用作端封头，也可以用作容器中两独立受压室的中间封头，由于封头为一球面且无过渡区，在连接边缘有较大边缘应力，要求封头与筒体联接处的T形接头采用全焊透结构。 锥形封头锥形封头有无折边锥形封头和折边锥形封头。 平盖弯曲应力较大，在等厚度、同直径条件下，平板内产生的最大弯曲应力是圆筒壁薄膜应力的2030倍。但结构简单，制造方便。（3）支座 支座是用来支承容器重量和用来固定容器的位置。支座一般分为立式容器支座、卧式容器支座。 立式容器支座分为耳式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座。卧式容器多使用鞍式支座。 （4）法兰 法兰连接主要优点是密封可靠和足够的强度。缺点是不能快速拆卸、制造 成本较高。 法兰分类主要有以下方法： 按其被连接的部件分为压力容器法兰和管法兰。 按法兰接触面的宽窄可分为窄面法兰和宽面法兰。 按整体性程度分为整体法兰、松式法兰和任意式法兰。（5） 人孔与手孔 基本要求 保证强度与稳定性 材料的选择 安全性与经济性的统一n 机械性能：强度、塑性、韧性n 抗腐蚀性：化学腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、高温氢腐蚀n 焊接性能n 冷热加工性能 合理的结构 安全附件的选择n 监控类安全附件：压力表、温度计、液位计n 保护类安全附件：安全阀、爆破片、紧急切断阀n 静电接地装置n 压力容器设计 1. 常用设计规范及适用的压力范围 GB1501998钢制压力容器 设计压力P：0.135 MPa ； 真空度：0.02 MPa JB473295钢制压力容器-分析设计标准 设计压力P：0.1100 MPa； 真空度：0.02 MPa 疲劳载荷；高温蠕变 GB1511999管壳式换热器 设计压力P：0.135 MPa ；真空度：0.02 MPa GB123371998钢制球形储罐 设计压力：P4MPa；公称容积：V50M3 2.压力容器设计许可 设计许可程序，包括：申请、受理、试设计、鉴定评审、审批和发证。 共分A、C、D、SAD四级 ，其中A级分为： A1级，指超高压容器、高压容器; A2级，指第三类低、中压容器; A3级，指球形储罐; A4级，指非金属压力容器。 C级分为： C1级，指铁路罐车； C2级，指汽车罐车、长管拖车； C3级，指罐式集装箱。 D级分为： D1级，指第一类压力容器； D2级，指第二类压力容器。 SAD级，指压力容器应力分析设计。 A、C、SAD级由总局受理审批发证， D级由省级局受理审批发证 。 压力容器设计许可证有效期为4年。设计单位对设计文件的质量负责。设计单位在设计产品（系统）时，应当满足国家有关安全技术规范、标准的要求，并且还应当充分考虑产品能源利用和系统节能，提高能源利用率。 气瓶设计实行设计文件鉴定制度，气瓶设计文件由国家质检总局核准的检验机构进行技术鉴定。 3.压力容器设计文件 压力容器的设计文件分为图样和技术文件两大部分。包括：图纸目录、设计任务书或设计条件图（表）、设计计算书、设计图样、设计说明书等 。n 压力容器制造 1。压力容器制造过程 耐压试验与气密性试验 耐压试验的目的 内压竣工后出厂前全面考核(验证)强度;检漏 液压试验 气压试验 气压试验的危险性远高于液压，气体会高速恢复被压缩的体积形成冲击波； 允许气压试验的条件：因承重等原因无法液压；液体无法吹干排净生产中不允许残留液体。 气密试验 目的-检漏 条件-极度高度危害介质;生产工艺过程中不允许泄漏； 试验介质-空气、氨、惰性气体等，气压试验后是否再做气密与介质有关 2.压力容器制造许可 共有A、B、C、D四级 锅炉压力容器制造监督管理办法（总局令第22号）。 A级: A1 超高压容器、高压容器； A2 第三类低、中压容器； A3 球形储罐现场组焊或球壳板制造； A4 非金属压力容器； A5 医用氧舱 。 B级：B1 无缝气瓶； B2 焊接气瓶；注明含（限）溶解乙炔气瓶或液化石油气瓶 B3 特种气瓶 ； 注明机动车用、缠绕、非重复充装、真空绝热低温气瓶等 C 级： C1 铁路罐车； C2 汽车罐车或长管拖车； C3 罐式集装箱 。 D 级： D1 第一类压力容器； D2 第二类低、中压容器。 A、 B、 C级由总局受理审批发证， D级由省级局受理审批发证 。 制造许可程序，包括：申请、受理、试制造、鉴定评审、审 批和发证。 3压力容器的安装改造维修 分1、2级。 压力容器安装改造维修许可规则（TSG R3001-2006 ） 由省级局受理审批发证 。 1级 允许从事安装改造维修； 2级 只允许从事维修工作 。 压力容器制造单位可以从事相应制造许可范围内的压力容器安装改造维修工作 。n 压力容器的安全附件 安全阀 指一种自动阀门，利用介质本身的力来排出额定数量的流体，以防止系统内压力超过一预定的安全值，当压力恢复正常后，阀门自行关闭并阻止介质继续流出。 爆破片 在爆破片装置中，能够因超压而迅速动作的压力敏感元件。用以封闭压力，起控制爆破压力的作用。是一种破裂型安全泄压装置。 压力表 液面计 用以显示压力容器内液位高低的装置。 测温仪表 紧急切断装置 主要由紧急切断阀、快速排泄阀及其执行机构 组成。（易燃、易爆、毒性介质）主要作用是当管道及其附件发生破裂及误操作或罐车附近发生火灾事故时，可紧急关闭阀门迅速切断气源，防止事故蔓延扩大。 快开门式压力容器安全连锁装置n 压力容器定期检验（简单压力容器不需定期检验） 定期检验周期 定期检验是指在压力容器停机时进行的检验和安全状况等级评定。压力容器一般应当于投用后3年内进行首次定期检验。下次的检验周期，由检验机构根据压力容器的安全状况等级，按照以下要求确定：(1)安全状况等级为1、2级的，一般每6年一次；(2)安全状况等级为3级的，一般36年一次；(3)安全状况等级为4级的，应当监控使用，其检验周期由检验机构确定，累计监控使用时间不得超过3年；(4)安全状况等级为5级的，应当对缺陷进行处理，否则不得继续使用； (5)压力容器安全状况等级的评定按照压力容器定期检验规则进行，符合其规定条件的，可以适当缩短或者延长检验周期； 定期检验内容 根据压力容器的使用情况、失效模式制定检验方案。定期检验的方法以宏观检查、壁厚测定、表面无损检测为主，必要时可以采用超声检测、射线检测、硬度测定、金相检验、材质分析、涡流检测、强度校核或者应力测定、耐压试验、声发射检测、气密性试验等。 检验重点n 结构检查n 几何尺寸n 表面缺陷n 腐蚀与机械损伤n 表面裂纹n 焊缝咬边n 变形尺寸n 壁厚测定n 材质n 有覆盖层的压力容器n 焊缝埋藏缺陷检查n 安全附件检查n 紧固件检查n 强度校核n 耐压试验n 气密试验 耐压试验 有以下情况之一的压力容器，定期检验时应当进行耐压试验：(1)用焊接方法更换主要受压元件的；(2)主要受压元件补焊深度大于二分之一厚度的；(3)改变使用条件，超过原设计参数并且经过强度校核合格的；(4)需要更换衬里的(耐压试验在更换衬里前进行)；(5)停止使用2年后重新复用的；(6)从外单位移装或者本单位移装的；(7)使用单位或者检验机构对压力容器的安全状况有怀疑，认为应当进行耐压试验的。 液压试验 试验压力的确定-试验压力计算公式中的系数与安全系数有关（按容规表4-1选取） 气压试验 气压试验的危险性远高于液压，气体会高速恢复被压缩的体积形成冲击波； 允许气压试验的条件：因承重等原因无法液压；液体无法吹干排净