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1 第一章压力容器导言 CHAPTER INTRODUCTIONTOPRESSUREVESSELS 2 本章主要内容 1 1压力容器总体结构 1 1 1压力容器基本组成 1 1 2压力容器零部件间的焊接 1 2压力容器分类 1 2 1介质危害性 1 2 2压力容器分类 1 3压力容器规范标准 1 3 1国外主要规范标准简介 1 3 2国内主要规范标准介绍 3 1 1 1压力容器基本组成 4 1 法兰 2 支座 3 封头拼接焊缝 4 封头 5 环焊缝 6 补强圈 7 人孔 8 纵焊缝 9 筒体 10 压力表 11 安全阀 12 液面计 5 6 7 8 过程设备设计 9 10 筒体节纵焊实物图 11 12 13 14 15 5 支座 16 6 安全附件 主要有 安全阀爆破片装置紧急切断阀安全联锁装置压力表液面计测温仪表等 17 18 1 1 2压力容器零部件间的焊接 19 1 2压力容器分类 介质危害性指介质的毒性 易燃性 腐蚀性 氧化性等 其中影响压力容器分类的主要是毒性和易燃性 1 毒性 1 2 1介质的危害性 是指某种化学毒物引起机体损伤的能力 用来表示毒物计量与毒性反应之间的关系 20 毒性大小 以化学物质引起实验动物某种毒性反应所需的剂量来表示 介质毒性程度愈高 压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重 对材料选用 制造 检验和管理的要求愈高 1 极度危害 级 最高容许浓度 0 1mg m3 2 高度危害 级 最高容许浓度0 1 1 0mg m3 3 中度危害 级 最高容许浓度1 0 10mg m3 4 轻度危害 级 最高容许浓度 10mg m3 设计压力容器时 依据化学介质的最高容许浓度 中国将化学介质分为极度危害 级 高度危害 级 中度危害 级 轻度危害 级 等四个级别 21 22 23 1 2 2压力容器的分类世界各国规范对压力容器分类的方法各不相同 本节着重介绍中国 压力容器安全技术监察规程 中的分类方法 分类 按压力等级 按容器在生产中的作用 按安装方式 按安全技术管理 24 1 按压力等级分类 承压方式 外压容器 当容器的内压力小于一个绝对大气压 约0 1MPa 时又称为真空容器 内压容器 按照设计压力P 低压 L 容器0 1MPa p 1 6MPa 中压 M 容器1 6MPa p 10 0MPa 高压 H 容器10MPa p 100MPa 超高压 U 容器p 100MPa 25 2 按容器在生产中的作用分类 生产过程中的作用 反应压力容器 代号R 完成物理 化学反应 换热压力容器 代号E 完成介质热量交换 分离压力容器 代号S 主要完成介质流体压力平衡缓冲和气体净化分离 储存压力容器 代号C 其中球罐代号B 主要用于储存 盛装气体 液体和液化气体等介质 26 3 按安装方式分类 安装方式 固定式压力容器 固定安装和使用地点 工艺条件和操作人员也较固定 该安装方式的压力容器在结构 使用和安全方面均有其特殊的要求 移动式压力容器 27 28 第三类压力容器 具有下列情况之一的 为第三类压力容器 a 高压容器 b 中压容器 仅限毒性程度为极度和高度危害介质 c 中压储存容器 仅限易燃或毒性程度为中度危害介质 且pV乘积大于等于10MPa m3 29 d 中压反应容器 仅限易燃或毒性程度为中度危害介质 且pV乘积大于等于0 5MPa m3 e 低压容器 仅限毒性程度为极度和高度危害介质 且pV乘积大于等于0 2MPa m3 f 高压 中压管壳式余热锅炉 g 中压搪玻璃压力容器 h 使用强度级别较高的材料制造的压力容器 30 i 移动式压力容器 包括 铁路罐车 介质为液化气体 低温液体 罐式汽车 液化气体运输 半挂 车 低温液体运输 半挂 车 永久气体运输 半挂 车 和罐式集装箱 介质为液化气体 低温液体等 j 球形储罐 容积大于等于50m3 k 低温液体储存容器 容积大于5m3 31 第二类压力容器 具有下列情况之一的 为第二类压力容器 a 中压容器 b 低压容器 仅限毒性程度为极度和高度危害介质 c 低压反应容器和低压储存容器 仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质 d 低压管壳式余热锅炉 e 低压搪玻璃压力容器 32 第一类压力容器 除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器 33 34 5 按压力容器的壁厚分 薄壁压力容器和厚壁压力容器 区分的指标 当K 1 2时 为薄壁容器当K 1 2时 为厚壁容器 径比 容器外直径 容器内直径 35 1 3压力容器规范标准 1 3 1国外主要规范标准简介 ASME规范 目前 ASME锅炉压力容器规范共有12卷 包括锅炉 压力容器 核动力装置 焊接 材料 无损检测等内容 每三年出版一个新版本 每年有两次增补 ASME规范分四个层次 规范 Code 规范案例 CodeCase 条款解释 Interpretation 规范增补 Addenda 36 ASME规范中与压力容器有关的主要是第 篇 压力容器 第 篇 玻璃纤维增强塑料压力容器 和第 篇 移动式容器建造和连续使用规则 37 第 篇第2册 AlternativeRulesforConstructionofPressureVessels 常规设计标准 适用压力小于等于20MPa 以弹性失效设计准则为依据 包括静载下进入高温蠕变范围内的容器设计 不包括疲劳设计经验性较强 许用应力较低 38 39 分析设计标准适用压力小于等于70MPa不包括蠕变范围内工作的高温容器设计包括疲劳设计允许采用较高的许用应力 第 篇第3册 AlternativeRulesforConstructionofHighPressureVessels 40 41 第 篇第3册 AlternativeRulesforConstructionofHighPressureVessels 设计压力大于70MPa的压力容器 42 日本压力容器标准 JISB8243 压力容器构造 根据ASME 1 JISB8250 压力容器构造 另一标准 JISB8270 压力容器 基础标准 JISB8271 8285 压力容器 单项标准 1993年颁布 为了使标准尽可能相互通用 避免重复检查 实现有效的认证体制 日本于2000年3月制定并实施了JISB8265 压力容器构造 一般事项 根据ASME 2 43 欧盟压力容器标准 欧盟将压力容器 压力管道 安全附件 承压附件等以流体压力为基本载荷的设备统称为承压设备 为促进承压设备在欧盟成员国内的自由贸易 尽可能在最广泛的工业领域内实施统一的技术法规 欧盟颁布了许多与承压设备有关的EEC EC指令 DIRECTIVE 和协调标准 HARMONIZEDSTANDARDS EEC EC指令侧重于安全管理方面的要求 只涉及产品安全 工业安全 人体健康 消费者权益保护的基本要求 是欧盟各成员国制订相关法律的指南 指令生效后 欧盟各个成员国必须把指令转化为本国监察规程或国家法律 并在指令规定的期限内强制执行 欧洲协调标准一般由欧洲标准化委员会 CEN 欧洲电工标准化委员会 CENELEC 等技术组织制订 协调标准是非强制的 但企业若采用协调标准 就意味着满足了相应指令的基本要求 44 1 3 2国内主要标准规范介绍 我国将涉及生命安全 危险性较大的锅炉 压力容器 压力管道 电梯 起重机械 客运索道和大型游乐设施统称为特种设备 对特种设备实施全过程安全监察 全过程包括特种设备的设计 制造 安装 使用 检验 修理 改造等涉及安全的各个环节 形成了 法规 行政规章 安全技术规范 标准 四个层次的法规体系结构 安全监察是负责特种设备安全的政府行政机关为实现安全目标而从事的决策 组织 管理 控制和监督检查等活动的总和 不同于工业主管部门 行业组织和企业的安全管理 安全监察是为了公众安全从国家整体利益出发以政府名义并利用行政权力进行的 不受部门或行业的限制 行为比较超脱 凸邸 45 标准 标准由标准化委员会组织制定 政府代表参与 标准是法规标准体系的技术基础 是法规得以实施的重要保证 无相应标准的 不得进行压力容器产品的设计和制造 我国已经颁布并实施了以GB150 钢制压力容器 为核心的一系列压力容器基础标准 产品标准和零部件标准 并以此构成了压力容器标准体系的基本框架 这是中国的第1部压力容器国家标准 其基本思路与ASME 1相同 属常规设计标准 46 适用于设计压力不大于35MPa的钢制压力容器的设计 制造 检验及验收 适用的设计温度范围根据钢材允许的使用温度确定 从 196 到钢材的蠕变限用温度 GB150只适用于固定的承受恒定载荷的压力容器 不适用于以下8种压力容器 直接用火焰加热的容器 真空度低于0 02MPa的容器 核能装置中的容器 设计压力低于0 1MPa的容器 经常搬运的容器 内直径小于150mm的容器 要求作疲劳分析的容器 旋转或往复运动的机械设备中自成整体或作为部件的受压器室 47 JB4732 钢制压力容器 分析设计标准 JB4732是我国第1部压力容器分析设计的行业标准 其基本思路与ASME 2相同 该标准与GB150同时实施 在满足各自要求的前提下 设计者可选择其中之一使用 但不得混用 与GB150相比 JB4732允许采用较高的设计应力强度 在相同设计条件下 容器的厚度可以减薄 重量可以减轻 一般推荐用于重量大 结构复杂 操作参数较高的压力容器设计 48 随着全球经济一体化形势的发展 压力容器标准国际化的趋势已经越来越明显 国际标准化组织已经提出了ISO16528国际锅炉压力容器标准草案 BoilersandPressureVessels RegistrationofCodesandStandardstoPromoteInternationalRecognition 49 思考题 1 压力容器主要由哪几部分组成 分别起什么作用 2 介质的毒性程度和易燃特性对压力容