设备管理_承压类特种设备基本知识概述

承压类特种设备基本知识 承压类特种设备基本知识 主要内容一 前言二 锅炉基本知识三 压力容器基本知识四 压力管道基本知识 前言 主要内容一 特种设备概念及分类二 特种设备特点三 特种设备事故分类四 特种设备法规标准体系 前言 一 特种设备概念及分类 特种设备概念特种设备特指人们生产和生活中广泛使用的 一旦发生故障有可能危及公共安全的 受到政府强制监督管理的设备 在 特种设备安全监察条例 中规定特种设备是指涉及生命安全 危险性较大的锅炉 压力容器 含气瓶 压力管道 电梯 起重机械 客运索道 大型游乐设施 场 厂 内专用机动车辆 特种设备分类按照特种设备的特点 可将其划分为承压类特种设备和机电类特种设备 承压类特种设备包括锅炉 压力容器和压力管道 机电类特种设备包括电梯 起重机械 客运索道 大型游乐设施 场 厂 内专用机动车辆 前言 二 特种设备安全监察的特点我国特种设备安全监察始于建国初 1955年设立专门机构 实行专项监察 1955年4月25日 天津第一棉纺厂发生一起铆接锅炉爆炸事故 造成8人死亡 69人受伤 引起国务院重视 当时前苏联劳动保护专家提出在中国建立锅炉安全监察机构的建议 同年6月 国务院批准在劳动部设立锅炉安全检查总局 对锅炉 压力容器 起重机械等特种设备进行专门监督管理 前言 1 预防为主安全监察不是目的 是手段 安全监察是采取行政手段落实安全要求 通过行政许可 监督检查等方法在影响安全的每个环节督促特种设备的生产 使用者确保特种设备的状态 相关人员的行为达到预定的要求 消除隐患 保证安全 防止事故的发生 2 全过程实施特种设备安全监察是以防止事故为出发点 在特种设备生产 使用 检验的全过程 即在设备从生到死的全过程 分为设计 制造 安装 改造 维修 使用 检验等环节 实施的 全过程 设计 制造 安装 改造 维修 使用 检验 七个环节 特种设备生产 设计 制造 安装 改造 维修 五个环节 前言 设计 是根据国家法规 规范 标准规定 设计出满足客户所要求性能的承压类特种设备产品 条例 十二条规定 进行设计文件鉴定的承压类特种设备范围为锅炉 气瓶 氧舱 定型产品 批量生产 设计量不大 把这些设备的设计审核集中在技术业务素质高的单位 可积累经验 保证质量 提高效率 而逐台进行设计的承压类特种设备是压力容器 制造 按照产品的设计要求 把合格的材料 经冷热成型 机加工等工艺手段 以焊接为连接零部件的主要方法 制作成符合设计要求的成品 前言 安装 按照法规 规范 标准及设计规定 在安装现场将合格的承压类设备进行组合安装 使其达到设计要求 改造 对现有结构 性能等进行改造 使其参数 结构 性能等方面有所变化的过程 维修 对损坏的部件进行的局部维修或更换 3 强制性特种设备安全监察是国务院赋予特种设备安全监督管理部门的职责 行使政府赋予的权利 具有强制性 前言 三 特种设备事故分类 549号 条例 第六章事故预防与调查处理 根据事故造成的人员伤亡 直接经济损失 中断运行时间 受困人数 人员转移数量 设备损坏程度等因素将特种设备事故分为特别重大事故 重大事故 较大事故 一般事故四个级别 与2007年6月1日施行的 生产安全事故报告和调查处理条例 国务院493号令 既一致又有区别 前言 四 特种设备法规标准体系 一 我国特种设备法规标准体系 五个层次 1 法律 2 行政法规3 行政规章 部门规章 4 安全技术规范5 相关标准 前言 1 法律法律由全国人大通过 以中华人民共和国主席令的形式发布 如 安全生产法 食品安全法 我国正在拟定 特种设备安全法 2 行政法规行政法规这个层次包括行政法规和地方性法规等 国家行政法规由国务院制定 以国务院令的形式发布 总理签署 前言 国家制定的特种设备条例共有3部 82年 锅炉压力容器安全监察暂行条例 国务院令第373号 特种设备安全监察条例 自2006年6月1日起施行 国务院令第549号国务院关于修改 特种设备安全监察条例 的决定已经2009年1月14日国务院第46次常务会议通过 现予公布 自2009年5月1日起施行 地方性法规由省 自治区 直辖市以及有立法权的较大城市人大制定 如山东省 特种设备安全监察条例 前言 3 行政规章 部门规章 行政规章这个层次包括国务院各部门行政规章和省 自治区 直辖市和较大城市的人民政府规章 行政规章是以国务院行政部门首长令的形式发布 行政管理内容较突出的文件 相关办法 规定 如中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局令第22号 锅炉压力容器制造监督管理办法 已经2002年7月1日国家质量监督检验检疫总局局务会议审议通过 现予公布 自2003年1月1日起实施 前言 地方行政规章是指省 自治区 直辖市和较大城市的人民政府规章 4 安全技术规范安全技术规范是特种设备安全技术规范的简称 安全技术规范是国家质量监督检验检疫总局依据 特种设备安全监察条例 对特种设备的安全性能和相应的设计 制造 安装 改造 维修 使用和检验检测的活动制定颁布的强制性规定 前言 安全技术规范是特种设备法规体系的重要组成部分 其作用是把与特种设备有关的法律 法规和规章的原则规定具体化 安全技术规范 通常为规程 规则 细则等 均标有 TSG 如 固定式压力容器安全技术监察规程 压力容器压力管道设计许可规则 特种设备焊接操作人员考核细则 5 相关标准 四个层次 国家标准 行业标准 地方标准和企业标准 国家标准 GB150 1 150 4 2011 压力容器 行业标准 NB T47014 承压设备焊接工艺评定 前言 6 安全技术规范与引用标准的相互关系 安全技术规范 如 容规 等 与引用标准的关系 安全技术规范是强制性的 标准被安全技术规范引用后其引用部分即是强制性的 安全技术规范是提出特种设备安全要求的主体 标准被引用后是对安全技术规范的补充 安全技术规范是对特种设备全方位 全过程的最低安全要求 产品标准中应当清晰表述如何实现安全技术规范的最低安全要求 前言 安全技术规范与引用标准把握的尺度 在 容规 1 10条中列出了引用压力容器产品标准的清单 GB150和GB151等共10项标准 但是并不意味着这些标准因为被 容规 引用而整个标准成为强制性 对于这些被引用标准 只有那些被 容规 后续条款中具体引用的内容才具有强制性 例如 容规 4 5 3 2 2全部射线或超声检测 6 设计图样和本规程引用标准要求时 容规 4 5 3 2 4表面无损检测 7 设计图样和本规程引用标准要求时 锅炉基本知识 主要内容 五个方面 概述 锅炉的分类和型号 锅炉结构 锅炉水循环 锅炉无损检测要求 概述 一 概述 一 锅炉的定义锅炉是利用燃料燃烧时产生的热能或其他能源的热能 把工质加热到一定温度和压力的热能转换设备 条例 对锅炉作了如下限制性定义 锅炉 是利用各种燃料 电或者其他能源 将所盛装的液体加热到一定的参数 并对外输出热能的设备 其范围规定为容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉 出口水压大于或者等于0 1MPa 表压 且额定功率大于或者等于0 1MW的承压热水锅炉 有机热载体锅炉 概述 二 锅炉的特点1 长期连续运行 不能任意停炉 2 工作环境恶劣 承受高温高压 3 接触水汽烟灰 腐蚀不可避免 4 工作温度不同 热胀冷缩有应力 5 负荷燃烧有变化 疲劳破坏易发生 6 水质处理不达标 鼓包开裂易发生 7 超压运行使不得 严重缺水后加水是锅炉爆炸的主要原因之一 概述 三 锅炉的参数锅炉的作用是产生一定数量和质量的蒸汽或热水 其数量用锅炉出力来表示 其质量用蒸汽或热水的压力或温度来表示 这些参数均为锅炉的特性参数 并在锅炉名牌上标示 1容量 出力 蒸汽锅炉用额定蒸发量来表示出力 D 热水锅炉用额定热功率来表示出力 Q 额定蒸发量 蒸汽锅炉在每小时内产生的蒸汽数量 单位吨 小时 t h 额定热功率 热水锅炉在单位时间内产生并送入系统的热量 单位为兆瓦 MW 概述 额定热功率为0 7兆瓦的热水锅炉的出力相当于额定蒸发量为1吨 小时的蒸汽锅炉的出力 他们之间的换算关系如下 1t h 0 7MW 60万大卡 小时 理想状态下额定热功率为0 7MW的热水锅炉能够满足建筑面积为10000 建筑物的采暖需要 扣除各项热量损失 实际能够满足建筑面积为8000 9000 建筑物的采暖需要 锅炉容水量 概述 2压力压力指的是垂直作用于物体单位面积上的力 物理学中的压强 习惯叫法 压力的单位用兆帕 MPa 来表示 锅炉压力指锅炉出口处蒸汽或热水的最高工作压力 用符号 P 表示 压力的国际单位与工程单位的换算关系如下 1kgf c 0 098MPa 0 1MPa锅炉铭牌上标示的压力是锅炉设计压力 又称额定工作压力 对有过热器的锅炉是指过热器出口处的蒸汽压力 对无过热器的锅炉是指锅筒内的蒸汽压力 对热水锅炉是指出水阀入口处的热水压力 概述 锅炉内为什么会有压力呢 蒸汽锅炉的压力是因为蒸汽锅炉内的水吸收热量后 由液态变为气态 其体积增大很多 由于锅炉是密闭容器 这就限制了汽水的自由膨胀 随着水不断受热蒸发变成蒸汽 锅筒内的蒸汽密度相应增加 压力也随之增大 结果就使锅炉各受压元件受到了汽水压力的作用 热水锅炉的压力绝大数来源于循环水泵 概述 3温度温度是标志物体冷热程度的物理量 常用符号t表示 锅炉温度指锅炉出口介质的温度 单位是摄氏温度 符号是 锅炉铭牌上表明的温度是指锅炉出口介质的温度 又称额定温度 对无过热器的蒸汽锅炉 其额定温度是指锅炉在额定压力下的饱和蒸汽温度 对有过热器的蒸汽锅炉 其额定温度是指过热器出口处蒸汽温度 对热水锅炉 其额定温度是指锅炉出口处的热水温度 锅炉的分类和型号 二 锅炉的分类和型号 一 锅炉分类1 按用途分类 电站锅炉 工业锅炉 生活锅炉 机车锅炉 船舶锅炉等 2 按出口介质分类蒸汽锅炉 热水锅炉 有机热载体锅炉3 按燃料种类分类燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 余热锅炉4 按结构形式分类锅壳式锅炉 水管锅炉 5 按介质循环方式分类自然循环锅炉 强制循环锅炉 直流锅炉 6 按出厂形式分类散装锅炉 组装锅炉 整装锅炉 锅炉的分类和型号 7 按制造管理分类锅炉制造许可级别分为以下四级 A级锅炉 制造锅炉范围不限 B级锅炉 额定蒸汽压力 2 5MPa的蒸汽锅炉 C级锅炉 额定蒸汽压力 0 8MPa且额定蒸发量 1t h的蒸汽锅炉 额定出水温度 120 的热水锅炉 D级锅炉 额定蒸汽压力 0 1MPa的蒸汽锅炉 额定出水温度 120 且额定热功率 2 8MW的热水锅炉 锅炉的分类和型号 8 按照出口介质工作压力分为低压锅炉P 2 5MPa 中压锅炉P 3 8MPa9 按照热水锅炉的热水出口温度分类低温热水锅炉 出水温度 120 高温热水锅炉 出水温度 120 10 按照安装改造许可证划分为3个级别1级 参数不限 2级 P 2 5MPa 3级 P 1 6MPa的整 组 装锅炉 已获得锅炉制造许可的锅炉制造企业可以改造 安装本企业制造的锅炉 无需另取许可证 锅炉的分类和型号 二 我国锅炉型号表示方法1 工业锅炉产品型号组成 JB T1626 2002 工业锅炉产品型号编制方法 产品型号由三部分组成 锅炉的分类和型号 1工业锅炉产品型号组成 JB TG1626 2002工业锅炉产品型号编制方法 工业锅炉 电加热锅炉除外 产品型号由三部分组成 各部分之间用短横线相连 第一部分表示锅炉本体型式和燃烧设备型式或燃烧方式及锅炉容量 共分三段 第一段用两个大写汉语拼音字母代表锅炉本体型式 第二段用一个大写汉语拼音字母代表燃烧设备型式或燃烧方式 第三段用阿拉伯数字表示蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t h或热水锅炉额定热功率为若干MW 各段连续书写 锅炉的分类和型号 第二部分表示介质参数 对蒸汽锅炉分两段 中间以斜线相连 第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力为若干MPa 第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽温度为若干 蒸汽温度为饱和温度时 型号的第二部分无斜线和第二段 对热水锅炉分三段 中间也以斜线相连 第一段用阿拉伯数字表示额定出水压力为若干MPa 第二段和第三段分别用阿拉伯数字表示额定出水温度和额定进水温度为若干 锅炉的分类和型号 第三部分表示燃料种类 用大写汉语拼音字母代表燃料品种 同时用罗马数字代表同一燃料品种的不同类别与其并列 如果同时使用几种燃料 主要燃料放在前面 中间以顿号隔开 举例 DZL4 1 25 A 表示单锅筒纵置式水管或卧式水火管链条炉排 额定蒸发量为4t h 额定蒸汽压力为1 25MPa 蒸汽温度为饱和温度 燃用 类烟煤的蒸汽锅炉 QXW 1 25 95 70 A SHX20 2 5 400 H LSC0 5 0 4 A SZS10 1 6 350 Y Q 锅炉的分类和型号 2电加热锅炉产品型号组成电加热锅炉产品型号由两部分组成 各部分之间用短横线相连 锅炉的分类和型号 第一部分表示锅炉本体型式和电加热锅炉代号及锅炉容量 共分三段 第一段用一个大写汉语拼音字母表示锅炉本体型式 锅炉本体型式分卧式和立式两种 用W代表卧式 用L表示立式 第二段用汉语拼音字母DR为电加热锅炉代号 第三段用阿拉伯数字表示蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t h或热水锅炉额定热功率为若干MW 各段连续书写 锅炉的分类和型号 第二部分表示介质参数 蒸汽锅炉用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力为若干MPa 热水锅炉分三段 各段之间以斜线相连 第一段用阿拉伯数字表示额定出水压力为若干MPa 第二段和第三段分别用阿拉伯数字表示额定出水温度和额定进水温度为若干 举例 LDR0 5 0 4表示立式电加热锅炉 额定蒸发量为0 5t h 额定工作压力为0 4MPa的蒸汽锅炉 WDR0 7 1 0 95 70 锅炉的分类和型号 3电站锅炉产品型号组成电站锅炉 JB T1617 1999 电站锅炉产品型号编制方法 产品型号也由三部分组成 A B C DE 锅炉制造工厂 公司 代号 由若干字母表示 锅炉额定蒸发量 用阿拉伯数字表示 单位 t h 额定介质出口压力 用阿拉伯数字表示 单位 Mpa 设计燃料代号 用汉语拼音字母表示 变型设计顺序号 一般用阿拉伯数字表示 锅炉的分类和型号 第一部分用A表示 系锅炉制造厂 公司 代号 由若干字母表示 第二部分由B和C两段组成 中间用斜线分开 B表示锅炉额定蒸发量 C表示出口蒸汽压力 第三部分由D和E两段组成 D表示燃料 E表示锅炉变形设计顺序号 举例 HG 670 13 7 MHG 表示哈尔滨锅炉厂制造 670 13 7 额定蒸发量为670t h 出口蒸汽压力为13 7MPa M 设计燃料为煤 原型设计的蒸汽锅炉 SG 1025 18 3 M003 锅炉的分类和型号GB T17410 1998有机热载体炉 3 2 2 4有机热载体炉产品型号组成有机热载体炉产品型号由两部分组成 XXX XX 燃料代号 额定热功率 KW 炉体安置型式代号 燃烧设备代号 炉类型代号 锅炉的分类和型号 第一部分由三个字母组成 分三段 第一段系炉类型代号 第二段系燃烧设备代号 第三段系安装形式代号 第二部分由数字和字母组成 分两段 第一段系额定热功率KW 第二段系燃料代号 举例 YLW 800MWY 液相有机热载体炉 L 燃烧设备为链条炉排 W 安装形式为卧式 800 额定热功率为800KW M 燃料类别为煤 W 燃料品种为无烟煤 锅炉水循环 三 锅炉水循环锅炉的水循环分为自然循环和强制循环两类 一般蒸汽锅炉的水循环为自然循环 热水锅炉水循环大都为强制循环 强制循环是依靠水泵的推动作用强迫锅炉水的循环 自然循环是依靠下降管中的水与上升管中的汽水混合物之间的重度差 使锅水进行的循环 在穿过锅筒壁处应加装套管 D t h或P 1 0MPa时可不装给水套管 1 上锅筒2 下降管3 下集箱4 上升管 锅炉结构 四 锅炉结构 一 锅炉本体的主要受压元件1锅筒 用来汇集 储存 分离汽水 补充给水 用来与水冷壁管 对流管束 下降管连接 用Q245R Q345R钢板卷制或压制而成 2集箱 又称联箱 用来汇集 分配锅水 保证各受热面管子可靠的供水或汇集各管子的水或汽水混合物 用来连接水冷壁管 下降管和排污管等 3下降管 用来把锅筒里的水输送到下集箱 使受热面管子有足够的循环水量 以保证可靠的运行 用来与水冷壁管 集箱 锅筒形成水循环回路 一般布置在炉膛外面 不受热 水在管内下降 锅炉结构 4受热面管子 它是锅炉的主要受热面 分为水管和烟管 管内走水或汽水混合物 管外受热的叫水管 管内走烟气 管外被水冷却的叫烟管 5省煤器 它是布置在锅炉尾部烟道内 利用排烟的余热来提高给水温度的热交换器 加热到低于饱和温度40 50 作用是提高给水温度 减少排烟热损失 提高锅炉热效率 锅炉结构 6过热器 将锅筒内出来的饱和蒸汽加热成过热蒸汽 7炉胆 锅壳式锅炉包围燃料燃烧空间的壳体 立式锅炉和卧式内燃锅炉 承受外压 用Q245R 20g 钢板卷制 8下脚圈 连接锅壳和炉胆的部件 立式锅炉U L下脚圈 9喉管 冲天管 连接锅壳和炉胆之间烟气排出的管子 立式锅炉 二 安全附件工业锅炉安全附件 主要是安全阀 压力表 水位表 水位报警器 温度计等 特别是安全阀 压力表 水位表是保证锅炉安全运行的基本附件 常被人们称为锅炉三大安全附件 锅炉结构 1安全阀安全阀是一种自动阀门 与一般需人为操作开闭的截止阀 排污阀不同 安全阀的主要作用 在受压设备超压的情况下 能自动开启 释放超过的压力 泄放掉多余的介质 保证设备安全 待压力降到规定值时 能自动关闭并恢复密封 阻止介质的进一步流失 常见安全阀类型 静重式安全阀 结构简单 最原始 靠重量产生负荷 工作压力低 小容量锅炉使用 杠杆重锤式安全阀 静重式安全阀的进化型 阀芯易偏移 回座后的密封性能差 易卡阻 已被淘汰 3 4锅炉结构 弹簧式安全阀使用最多 最广泛 用弹簧取代重锤 弹簧式安全阀工作过程开启 排放 回座 回复密封 弹簧式安全阀的二种基本形式 微启式弹簧式安全阀 微启即开启高度是很微量的 开启高度为阀座内径尺寸的1 40 1 20 全启式弹簧安全阀 全启即全部开启 开启高度是微启的5 10倍 排放泄压能力大大增加 3 4锅炉结构 安全阀型号 微启式A27W 10T和A27H 16C W 由阀体直接加工的密封面材料 全启式A48Y 16C A 安全阀4 法兰连接8 弹簧全启式Y 阀座密封面材料为硬质合金16 公称压力为1 6MPaC 阀体为铸钢 安全阀规格 安全阀规格是按进口公称通径划分的 用DN表示 要注意同一规格的安全阀 因型号不同 出口通经也不同 微启式安全阀的进出口通经尺寸是一样的 全启式安全阀出口通经比进口通经大一档 阀门的尺寸是有系列的 如DN15 20 32 40 50 65 80 100 125 150等 法兰式安全阀的法兰尺寸是根据公称压力和通经确定的 公称通经DN与流道直径用d0关系 全启式d0比DN小两档 微启式d0比DN小一档 锅炉结构 2压力表压力表的作用是监视锅炉的工作压力 一旦发生超压现象提示锅炉操作人员采取措施 精度等级 弹簧管式压力表的精度等级是以表盘刻度极限值允许误差的百分数来表示 老标准为0 5 1 1 5 2 2 5 4六个等级 新标准为0 4 1 6 2 5 4四个等级 P 2 5MPa的锅炉压力表精度等级 2 5级 P 2 5MPa的锅炉压力表的精度等级 1 6级 锅炉结构 3水位表锅炉发生事故的主要原因之一 就是锅内缺水 水位表的作用就是监视锅炉的水位 一旦锅炉水位降低于限定要求时 水位表即可提示锅炉操作人员 锅炉操作人员分3级 采取相应措施 对有自动上水装置的锅炉还可以自动上水 D 0 5t h的蒸汽锅炉可装1个水位表 D 2 0t h的蒸汽锅炉 应装高低水位报警 低水位联锁保护装置 锅炉结构 三 典型结构1 立式弯水管锅炉结构组成1 人孔2 封头3 锅壳4 炉胆顶5 弯水管6 炉门圈7 U形下脚8 炉胆9 喉管烟气流程与水循环回路 锅炉结构 2 锅壳式锅炉 1 锅筒2 烟管3 水冷壁4 联箱5 省煤器 锅炉结构 3水管锅炉 1 锅筒2 对流管束3 下降管4 水冷壁5 联箱 1 锅筒2 水冷壁3 过热器4 省煤器 锅炉制造无损检测要求 五 锅炉的无损检测要求锅炉的无损检测应遵循以下原则 1焊缝交叉部位必探 2高参数大容量的探伤要求高 3危险性小的按比例探伤 4有机热载体炉探伤要求高 5封头和下脚圈有拼缝 先成型后探伤 6需热处理的应先处理后探伤 7角焊缝宜选UT 8RT UT检出缺陷各有特点 按规程规定探伤 监察规程对锅炉焊接接头探伤要求见书83页 关于执行 蒸汽锅炉安全技术监察规程一些问题的解释 劳安锅 1997 31号 1997年5月14号 锅炉范围内管道的探伤问题 对于额定蒸发量小于或等于6t h且额定蒸汽压力小于或等于1 6MPa的锅炉 锅炉给水管道可不进行射线或超声探伤 外径小于或等于108 的锅炉蒸汽管道可不进行射线或超声探伤 采用无直段弯头的除外 第4章压力容器基本知识 主要内容一 压力容器概述二 压力容器结构三 制造压力容器无损检测固定式压力容器安全技术监察规程GB150 2011 压力容器 四 在用压力容器无损检测 压力容器本体与主要受压元件 一 压力容器本体 P87 压力容器与外部管道焊接连接的第一道环向接头的坡口面 螺纹连接的第一个螺纹接头端面 法兰连接的第一个法兰密封面 专用连接件或者管件连接的第一个密封面 压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件 非受压元件与压力容器的连接焊缝 二 压力容器本体中的主要受压元件 P87 包括壳体 封头 端盖 膨胀节 设备法兰 球罐的球壳板 换热器的管板和换热管 M36以上的设备主螺柱以及公称直径 250mm的接管和管法兰 压力容器概述 一 概述 一 压力容器的定义有如下四种定义 1 从广义讲 凡承受流体介质压力的密闭壳体都可称为压力容器 2 按GB150 压力容器 规定 设计压力 0 1MPa且真空度 0 02MPa的容器属于压力容器 压力 温度 容积 介质特性是与安全相关的四个主要参数 3 固定式压力容器安全技术监察规程 从安全管理角度出发 将同时具备下列三个条件的容器称为压力容器 P85 工作压力 0 1MPa 工作压力与容积的乘积 2 5MPa L 盛装介质为气体 液化气体以及最高温度高于或者等于其标准沸点的液体 压力容器概述 4 特种设备安全监察条例 规定 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 其范围限定为最高工作压力 0 1MPa 表压 且压力与容积的乘积 2 5MPa L的气体 液化气体和最高工作温度高于或者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 0 2MPa 且压力与容积的乘积 1 0MPa L的气体 液化气体和标准沸点等于或者低于60 液体的气瓶 氧舱等 这个规定是压力容器最权威的定义 凡符合上述规定的容器即为压力容器 其七个环节都必须接受安全监察 压力容器概述 二 压力容器主要参数主要介绍压力 温度 容积 直径四种参数 1 压力 压力容器所承受的压力主要来自容器内部介质的压力 通常所说的压力容器的压力指的是垂直作用在容器单位表面积上的力 物理学中的压强 习惯叫法 压力的单位用兆帕 MPa 来表示 压力容器概述 在压力容器领域 常用压力的术语有 工作压力 最高工作压力 设计压力 最高允许工作压力 公称压力 工作压力 在正常工作情况下 容器顶部可能达到的最高压力 表压力 最高工作压力 对于承受内压的容器 最高工作压力指的是在正常使用过程中 容器顶部可能出现的最高压力 设计压力 设定的容器顶部的最高压力 与相应的设计温度一起作为容器的基本设计载荷条件 其值不低于最高工作压力 压力容器概述 最高允许工作压力 在指定的相应温度下 容器顶部所允许承受的最大压力 该值是根据容器各受压元件的有效厚度 考虑了该元件承受的所有载菏而计算得到的 注 当压力容器设计文件没有给出最高允许工作压力时 则可以认为该容器的设计压力即为最高允许工作压力 公称压力 是一种经标准化后的压力数值 即把众多的压力数值按照等级归纳成一定数目的系列 该系列中的各压力数值称为公称压力 压力容器中的标准件如封头 法兰 螺栓及其阀门等都采用公称压力 例如 对同一台压力容器 它的设计压力 最高工作压力 安全阀开启压力 工作压力 试验压力 进行耐压试验或泄露试验时 容器顶部的压力 压力容器概述 2 温度 表示物体冷热程度的物理量称为温度 单位用摄氏温度来表示 字母表示为 工作温度 操作温度 容器在正常工作情况下 壳体达到的最高或最低温度 设计温度 容器在正常工作情况下 设定的元件的金属温度 设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件 试验温度 进行耐压试验或泄露试验时 容器壳体的金属温度 低温容器 设计温度低于 20 的碳素钢 低合金钢 双相不锈钢和铁素体不锈钢制容器 以及设计温度低于 196 的奥氏体不锈钢容器 压力容器概述 3 容积 压力容器的大小 通常用容积来表示 压力容器的容积指的是压力容器的几何容积 即由设计图样标注的尺寸计算 不考虑制造公差 并圆整 一般应扣除永久连接在压力容器内部的内件的体积 压力容器概述 4 公称直径 压力容器公称直径以容器圆筒直径表示 GB T9019 2001 公称直径是出于标准化的需要 把容器的直径按尺寸大小排列成一定数目的系列 该系列中的各尺寸称为容器的公称直径 分以下两个系列 以内径为基准的压力容器公称直径 标记示例 圆筒内径1200mm的压力容器公称直径 公称直径DN1200GB T9019 2001 以外径为基准的压力容器公称直径 标记示例 外径219mm的管子做筒体的压力容器公称直径 公称直径DN219GB T9019 2001 DN159 DN219 DN273 DN325 DN377 DN426 压力容器概述 三 压力容器的分类1 按使用方式分 固定式和移动式压力容器 2 按设计压力划分低压 中压 高压 超高压四个压力等级 P96 低压容器 代号L 0 1 P 1 6Mpa 中压容器 代号M 1 6 P 10MPa 高压容器 代号H 10 P 100MPa 超高压容器 代号U P 100MPa 压力容器概述 3 按照在生产工艺过程中的作用原理 或者按用途 划分为反应容器 换热容器 分离容器 储存容器 P96 具体划分如下 反应压力容器 代号R 主要完成介质的物理 化学反应的压力容器 例如各种反应器 聚合釜 合成塔 变换炉等 换热压力容器 代号E 主要用于完成介质的热量交换的压力容器 例如各种热交换器 冷却器 冷凝器 蒸发器等 压力容器概述 分离压力容器 代号S 主要用于完成介质的压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器 例如各种分离器 过滤器 集油器 洗涤器 吸收塔 铜洗塔分汽缸等 储存压力容器 代号C 其中球罐代号B 主要用于储存或者盛装气体 液体 液化气体等介质的压力容器 例如各种型式的储罐 4 按照危险程度 或者按照安全重要程度 将压力容器划分为第 类压力容器 第 类压力容器 第 类压力类容器 压力容器概述 5 按照压力容器制造许可分为A B C D四个级别 锅炉压力容器制造监督管理办法 国家质量监督检验检疫总局令第22号 具体划分如下 A级 A1 超高压容器 高压容器A2 第 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 压力容器概述 B级 B1 无缝气瓶 B2 焊接气瓶 限溶解乙炔气瓶或液化石油气瓶 B3 特种气瓶 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 管式集装箱 D级 D1 第 类压力容器 D2 第 类低中压容器 压力容器概述 6 按照压力容器安装改造维修许可资格划分1 2级 TSGR3001 2006 压力容器安装改造维修许可规则 具体如下 1级 允许从事压力容器安装 改造 维修 2级 从事压力容器维修 注 取得压力容器制造许可资格的单位 A3级仅限球壳板压制和仅限封头制造者除外 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 不需要另取压力容器安装改造许可资格 二压力容器结构 一 五种压力容器典型结构1 卧式压力容器结构从压力容器本身来说 压力容器由筒体 封头 开孔补强 接管 法兰 支座 密封元件等部件组成 1 接管2 人孔3 封头4 筒体5 支座6 液面计接管 压力容器结构 2 浮头式换热器换热器由筒体 管板 管束 管箱 接管 法兰 支座 密封元件等部件组成 管程 介质流经换热管内的通道及与其相贯通部分壳程 介质流经换热管外的通道及与其相贯通部分 压力容器结构 3容积式换热器 压力容器结构 4蒸汽储罐 压力容器结构 5分汽缸 压力容器结构 二 压力容器基本构成1 筒体压力容器的筒体 按其结构形式分为整体式和组合式两大类 整体式分为单层卷焊 铸造 整体锻造 锻焊等几种 它是由卷板机将钢板卷成圆筒 将圆筒焊上纵焊缝形成筒节 通过焊接环焊缝将若干个筒节与筒节及封头组合起来 形成压力容器的外壳 单层卷焊式应用广泛 一般中 低压容器和壁厚不太厚的高压容器采用这种形式 压力容器结构 GB150 4 2011 压力容器 规定组装时 壳体上焊接接头的布置应满足以下要求 a 相邻筒节A类接头间外圆弧长 应大于钢材厚度 s的3倍 且 100 b 封头A类拼接接头 封头上嵌入式接管A类接头 与相邻筒节A类接头相互间的外圆弧长 均应大于钢材厚度 s的3倍 且 100 c 组装筒体中 任何单个筒节的长度 300 d 不宜采用十字焊缝 压力容器结构 2封头 GB T25198 2010 压力容器封头 压力容器的封头分为凸形封头 锥形封头 平盖 凸形封头包括椭圆形封头 蝶形封头 球冠形封头 半球形封头 封头是由整板 拼接板采用冲压 冷冲压 热冲压 旋压 冷旋压 热旋压 卷制 冷卷 热卷 以及分掰成形 GB150 4 2011规定封头各种不相交的拼接焊缝中心间距离应为封头钢材厚度 s的3倍 且 100 凸形封头由成形的瓣片和顶圆板拼接制成时 瓣片间的焊缝方向宜是径向和环向的 压力容器结构 椭圆形封头由半个椭球壳和直边部分组成 其受力状态仅次于半球形封头 中 低压容器使用的最广泛 长短轴之比为2的椭圆封头成为标准椭圆封头 其封头深度 不包括直边部分 为其直径的1 4 即Di 2 H h 2Di 封头内直径 H 封头总深度 h 封头直边高度 EHA 封头类型代号 表示以内径为基准的椭圆封头 GB T25198 2010 压力容器封头 半球形封头的受力状态优于椭圆形封头和蝶形封头 压力容器结构 3开孔补强 接管与法兰 开孔补强 压力容器开孔之后 由于截面的消减和结构连续性被破坏 再加上接管的因素 会产生较大的应力集中 使得开孔接管处成为压力容器的薄弱环节 为消除这个薄弱环节 对开孔处经常采用补强结构 常用的容器补强结构有补强圈 厚壁管补强和整体补强三种 补强圈补强 在开孔边焊一个金属圈 使它贴合容器的外壁并与壳体及接管焊在一起 与容器的外壁一起受力 补强圈上开有一个M10信号孔 通入0 4 0 5MPa的压缩空气 用以检查连接焊缝质量 补强圈结构技术要求按照JB T4736 2002 补强圈 规定 采用整板制造或径向分块拼接 径向分块拼接的补强圈 只允许用于整体补强圈无法安装的场合 拼接焊妥后焊缝应修磨光滑并与补强圈母材齐平 并按JB T4730 3超声检测 级合格 补强圈的拼接焊缝是补强圈的最薄弱环节 压力容器结构 厚壁短管补强 增厚接管在靠壳体一端的一段管壁厚度 由于这种结构中所有用来补强的金属 都处于较高的应力区域 补强效果更好 整体补强 用增加整个容器壳体的壁厚来降低开孔处局部应力 使壳体的开孔处达到安全 接管 压力容器接管的主要作用是将容器与工艺管道仪表附件连接在一起 压力容器结构 4法兰压力容器的法兰 按其整体性程度 分为主松式法兰 整体式法兰 任意式法兰 任意式法兰在中低压容器上应用较多 按其结构形式 分为容器法兰和管法兰 容器法兰按JB T4700 4703 压力容器法兰 进行加工 管法兰按照相应标准要求进行加工 容规3 17 P89 钢制压力容器管法兰 垫片 紧固件的设计应参照行业标准HG T20592 20635 规定 盛装液化石油气 毒性程度为极度和高度危害介质及强渗透性中度危害介质的压力容器 其管法兰除满足 外 至少应用高颈对焊法兰 带加强环的金属缠绕垫片和专用级高强度螺栓组合 GB151 5 4规定 设计温度 300 时 接管应采用高颈对焊法兰 举例 t 350 P 1MPa分汽缸 法兰螺栓孔应与壳体主轴线或铅垂线跨中布置 压力容器结构 5容器支座 JB T4712 2007 压力容器的支座一般分为直立设备支座 卧式设备支座 球形容器支座 直立设备支座分为耳式支座 支承式支座 裙式支座 卧式设备支座分为鞍座 蒸压釜 圈座 支承式支座 6压力容器的密封压力容器密封的好坏是压力容器的重要指标 在密封口流体泄露有两种情况 一是密封垫的泄露 二是密封面的泄露 防止流体泄漏的基本方法是在密封口增加流体流动的阻力 密封结构分为强制密封 半自密封 自密封 常见的法兰连接就是一种强制密封 压力容器结构 三 球形压力容器结构容积较大的压力容器一般制成球形容器 因为它的直径大 所以球形容器大多由多块压制成型的球面板 瓜掰 组焊而成 制造 安装难度大 球形容器一般用作储存容器 举例 在相同的材质 壁厚等条件下 球形容器的承载能力最高 GB12337 1998 钢制球形容器 中规定了三带储罐 五带储罐 七带储罐三种结构形式 下图为五带储罐图示 压力容器结构 球罐 长 高 颈法兰与接管连接接头的图样 压力容器结构 四 焊接接头分类1 容器受压元件之间的焊接接头为分A B C D四类 压力容器结构 注 换热器主要受压部分的焊接接头分为A B C D类 如图所示 压力容器结构 焊接接头分类1 容器受压元件之间的焊接接头为分A B C D四类 2 非受压元件与受压元件的连接接头为E类焊接接头 压力容器结构 A类焊接接头 圆筒部分 包括接管 和锥壳部分的纵向接头 球形封头与圆筒连接的环向接头 各类凸形封头和平封头中的所有拼焊接头及嵌入式接管或凸缘与壳体的对接的接头 B类焊接接头 壳体部分的环向接头 锥形封头小端与接管连接的接头 长颈法兰与壳体或接管连接的接头 平盖或管板与圆筒对接连接的接头以及接管间的对接环向接头但已规定为A类的焊接接头除外 C类焊接接头 球冠形封头 平盖 管板与圆筒非对接连接的接头 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 但已规定为A B类的焊接接头除外 D类焊接接头 接管 包括人孔圆筒 凸缘 补强圈等与壳体连接的接头 但已规定为A B C类的焊接接头除外 压力容器结构 五 压力容器焊接接头设计的原则 固定式压力容器安全技术监察规程 3 14 1 壳体接头的设计规定如下 焊制压力容器筒体的纵向接头 筒节与筒节 封头 连接的环向接头 封头的拼接接头 以及球壳板间的焊接接头 应采用全截面焊透的对接接头形式 球形储罐球壳板不得拼接 制造压力容器无损检测 四 制造压力容器无损检测无损检测方法包括八种 射线检测 RT 超声检测 UT 磁粉检测 MT 渗透检测 PT 涡流检测 ET 声发射检测 AE 热像 红外检测 TIR 衍射波时差法超声检测 TOFD 无损检测工艺和检测结果评级应遵照JB T4730 2005 承压设备无损检测 标准 无损检测的方法 部位 比例 合格级别等应符合TSGR0004 2009 固定式压力容器安全技术监察规程 和GB150 4 2011 压力容器 规定 三制造压力容器无损检测TSGR0004 2009 固定式压力容器安全技术监察规程 一 压力容器用钢板无损检测要求 P88 为了保证压力容器制造质量和使用要求 结合压力容器的特性 材质 厚度等因素 固定容规 规定厚度 12mm的碳素钢和低合金钢板 不包括多层压力容器的层板 凡符合下列条件之一的 应逐张超声检测 1 盛装介质毒性程度为极度 高度危害的 HG20660 2000 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类 规定 毒性危害程度分为极度危害 高度高度危害 中度危害 轻度危害 2 在湿H2S腐蚀环境中使用的 3 设计压力 10MPa的 4 GB150 钢制压力容器 等标准要求逐张超声检测的 制造压力容器无损检测 二 压力容器焊接接头无损检测 P91 1 方法选择 2 比例要求 3 实施时机 4 技术要求 5 接管无损检测 压力容器焊接接头的无损检测是压力容器制造过程中最重要的无损检测 1 无损检测方法选择 1 压力容器的对接接头应采用RT或UT 超声检测包括衍射时差法超声检测 TOFD 可记录的脉冲反射法超声检测和不可记录的脉冲法超声检测 当采用不可记录的脉冲反射法超声检测时 应采用RT或者TOFD做为附加局部检测 制造压力容器无损检测 2 有色金属压力容器对接接头优选X射线检测 3 焊接接头的表面裂纹应优先采用表面无损检测 4 铁磁性材料制压力容器焊接接头的表面检测应优先采用磁粉检测 制造压力容器无损检测 2无损检测比例 P91 1 基本比例要求压力容器对接接头的无损检测比例一般分为全部 100 和局部 大于或者等于20 两种 碳钢和低合金钢制低温容器 局部无损检测比例应当大于或者等于50 2 全部射线检测或超声检测符合下列之一的A B类对接接头进行全部无损检测 设计压力 1 6MPa的第 类压力容器 按分析设计标准制造的 制造压力容器无损检测 用气压试验或气液组合压力试验的压力容器 焊接接头系数取1 0的压力容器或使用后需要但无法内部检验压力容器 标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的低合金钢制压力容器 设计图样和本规程引用标准要求时 引用标准即GB150 压力容器 10 3 1规定 压力容器制造无损检测 3 局部射线检测或者超声检测 P92 局部无损检测的部位由制造单位指定 但应包括A B类焊缝交叉部位以及将被其他元件覆盖的焊缝部分 焊缝交叉部位应力大 易产生缺陷 经局部无损检测的焊接接头 若在检测部位发现超标缺陷时 应在该缺陷两端的延伸部位各进行 250mm的补充检测 若仍有超标缺陷 则对该焊接接头进行全部检测 进行局部无损检测的压力容器 制造单位也应对未检测部分的质量负责 制造压力容器无损检测 4 表面无损检测 P92 凡符合下列条件之一的焊接接头 需按图样规定的方法 对其表面进行磁粉或渗透检测 设计温度 40 低合金钢制低温容器上的焊接接头 标准抗拉强度下限值 540MPa的低合金钢 铁素体型不锈钢 奥氏体 铁素体型不锈钢制压力容器上的焊接接头 焊接接头厚度 20mm的奥氏体不锈钢压力容器上的焊接接头 焊接接头厚度 16mm的Cr Mo低合金钢制压力容器上的除A B类之外的焊接接头 堆焊表面 复合钢板的覆层焊接接头 异种钢焊接接头 具有再热裂纹或延迟裂纹倾向焊接接头 局部RT或UT的容器中先拼版后成形凸形封头上的所有拼接接头 设计图样和容规引用标准要求时 引用标准即GB150 压力容器 10 4表面检测 制造压力容器无损检测 3无损检测的实施时机 P92 应经形状 尺寸 外检合格后再进行无损检测 拼接封头应在成形后进行无损检测 若在成形前已无损检测 则成形后还应对圆弧过渡区到直边段再进行无损检测 有延迟裂纹倾向的材料应在焊完24小时后进行无损检测 有再热裂纹倾向的材料应在热处理后增加一次无损检测 标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa低合金钢制容器 在耐压试验后 还应对焊接接头进行无损检测 制造压力容器无损检测 4无损检测的技术要求 JB T4730 1 射线检测技术要求全部RT 技术等级 AB级 合格级别 级 局部RT 技术等级 AB级 合格级别 级 角接接头 T形接头 技术等级 AB级 合格级别 级 2 超声检测技术要求全部UT 脉冲反射法 技术等级 B级 合格级别为 级 局部UT 脉冲反射法 技术等级 B级 合格级别 级 角接接头 T形接头 脉冲反射法技术等级 B级 合格级别为 级采用衍射时差法合格级别 级 3 组合检测技术要求组合采用RT和UT 质量要求和合格级别按照各自执行的标准均合格 制造压力容器无损检测 5 表面无损检测技术要求 钢制压力容器MT或PT 合格级别为 级 有色金属压力容器PT 合格级别为 级5接管焊接接头的无损检测要求 P93 公称直径大于或者等于250 的压力容器接管对接接头的无损检测方法 检测比例和合格级别与压力容器壳体主体焊接接头要求相同 公称直径小于250 时 其无损检测方法 检测比例和合格级别 按照设计图纸和本规程引用标准的规定 即按GB150 压力容器 10 3 3规定执行 制造压力容器无损检测GB150 4 2011 压力容器 10无损检测10 1无损检测方法的选择10 1 1容器的对接接头应采用RT或UT 超声检测包括衍射时差法超声检测 TOFD 可记录的脉冲反射法超声检测和不可记录的脉冲法超声检测 10 1 2当采用不可记录的脉冲反射法超声检测时 还应采用RT或者衍射时差法超声检测 TOFD 做为附加局部检测 10 1 3铁磁性材料制容器焊接接头的表面检测应优先采用MT 制造压力容器无损检测GB150 4 2011 压力容器 10 2无损检测实施时机10 2 1容器的焊接接头 应在形状尺寸检查合格后 再进行无损检测 10 2 2拼接接头应在成形后进行无损检测 10 2 3有延迟裂纹倾向的材料 如 12Cr2Mo1R 应当至少在焊接完成24小时后进行无损检测 有再热裂纹倾向的材料 如 07MnNiVDR 应当在热处理后增加一次无损检测 10 2 4标准抗拉强度下限值Rm 540MPa的低合金钢制容器 在耐压试验后 还应当对焊接接头进行表面无损检测 制造压力容器无损检测GB150 4 2011 压力容器 10 3射线和超声检测10 3 1全部 100 射线或超声检测凡符合下列条件之一的容器及受压元件 需采用设计文件规定的方法 对其A B类焊接接头 进行全部射线或超声检测 a 设计压力 1 6MPa的第 类容器 b 采用气压或气液组合耐压试验的容器 c 焊接接头系数取1 0的容器 d 使用后需要但是无法进行内部检验的容器 e 盛装毒性为极度或高度危害介质的容器 f 设计温度低于 40 的或者焊接接头厚度大于25mm低温容器 制造压力容器无损检测GB150 4 2011 压力容器 g 奥氏体型不锈钢 碳素钢 Q345R Q370R及其配套锻件的焊接接头厚度 30 者 h 18MnMoNbR 13MnNiMoR 12MnNiVR及其配套锻件的焊接接头厚度 20 者 i 15CrMoR 14Cr1MoR 08Ni3DR 奥氏体 铁素体及其配套锻件的焊接接头厚度 16 者 J 铁素体型不锈钢 其他Cr Mo低合金钢制容器 k 标准抗拉强度下限值Rm 540MPa的低合金钢制容器 l 图样规定须100 检测的容器 注 上述容器中公称直径DN 250mm的接管与接管对接接头 接管与高颈法兰对接接头的检测要求与A类和B类焊接接头相同 制造压力容器无损检测GB150 4 2011 压力容器 10 3 2局部射线或超声检测低温容器检测长度不得少于各焊接接头的50 对非低温容器检测长度不得少于各焊接接头的20 且均不得少于250 下列a e 部位 焊缝交叉部位应