承压设备设计与制造.ppt

承压设备设计与制造 2020 3 31 1 承压设备设计与制造 一 承压设备设计安全1 1材料选用与安全1 2结构设计与安全1 3强度设计与安全二 承压设备制造安全技术2 1壳体成型2 2焊接2 3焊后热处理2 4制造缺陷三 承压设备设计监察管理3 1设计单位条件3 2管理与监督四 承压设备制造监察管理4 1锅炉压力容器制造许可条件4 2制造许可的工作程序五 参考文献 2020 3 31 2 承压设备设计与制造 一 承压设备设计安全承压设备承压部件的可靠性 在很大程度上取决于它的设计是否正确 其安全设计主要包括以下三个方面 合理选用材料 这是保证承压设备安全运行的一个重要措施 如果材料选择不当 即使具有较大的强度裕度 也可能在运行中发生破坏事故 选择合适的结构形式 在承压设备的破坏事故中 有相当一部分是由于结构不合理引起的 结构不合理往往使得承压设备在制造和使用过程中容易产生缺陷 要考虑尽量降低局部附加应力和应力集中 满足强度要求 为保证承压设备安全运行 其承压部件必须具有足够的强度 即具有适当的壁厚以抵抗外加载荷的作用 2020 3 31 3 承压设备设计与制造 1 1材料选用与安全承压设备的用途极广 工作条件也千差万别 因此在设计过程中正确地选择材料是一件极为复杂而又特别重要的工作 很多承压设备造成事故的重要原因之一就是选用材料不当 所以 在选择材料时 必须根据承压设备的工作条件 如壁温 压力 介质腐蚀性 介质对材料的脆化作用及其是否易燃 易爆 有毒等 选择具有合适力学性能 物理性能和耐腐蚀性能的材料 所选用的材料还必须考虑加工工艺的影响 可焊性 是否便于加工 并考虑其经济合理性及来源等情况 2020 3 31 4 承压设备设计与制造 1 1材料选用与安全 材料性能 力学性能 物理性能 耐腐蚀性能 制造工艺性能 材料性能影响因素影响材料性能的因素除冶炼方法和合金元素以外 制造工艺 操作温度和介质的腐蚀性等也都是有较大影响的因素 制造工艺 腐蚀 温度 材料选用选择承压设备用材料必须考虑其操作条件 如设计压力 设计温度 介质特性等 材料的焊接性能 冷热加工性能 热处理以及承压设备的结构等 并在此前提下 考虑经济合理性 2020 3 31 5 承压设备设计与制造 1 2结构设计与安全承压设备的正确设计是保证其安全运行的一个最根本的环节 设计不当 必然给以后的运行带来先天性的不足 由此酿成的事故国内外屡见不鲜 美国总电站公司调查的339件容器及压力管道事故中 按原因分类统计 其中由于设计方面的原因导致的事故有73件 占事故总数的l8 3 国内出于设计不当或未经认真设计计算而使容器发生事故的例子也是较多的 结构设计遵循的原则 主要零部件的结构设计 2020 3 31 6 承压设备设计与制造 结构设计遵循的原则i应力集中或削弱强度结构应相互错开 避免高应力叠加 ii结构不连续处应平滑过渡 受压壳体存在几何形状突变或其它结构上的不连续 都会产生较高的不连续应力 设计时应尽量避免iii避免采用刚性过大的焊接结构 iv受热系统及部件的胀缩应不受限制 受热部件的热膨胀如果受到外部或自身的限制 在部件内部就会产生热应力 2020 3 31 7 承压设备设计与制造 主要零部件的结构设计承压设备的结构比较简单 基本上都是由筒体 封头 接管 法兰 支座等零部件组成 承压设备的结构设计除了整体结构设计外 主要进行的就是零部件的结构设计 包括焊缝结构设计 设备各部位开孔设计等 一般要求 各受压部件应有足够的强度 并装有可靠的安全保护设施 防止超压 受压元件 部件结构的形式 开孔和焊缝的布置应尽量避免或减小复合应力和应力集中 承重结钩应具有足够的强度 刚度 稳定性及防腐蚀性 承压设备的整体结构应便于安装 检修和清洗 承压设备的结构应便于检验检测 2020 3 31 8 承压设备设计与制造 1 3强度设计与安全设计工作中直接影响其安全运行的内容包括 正确选用材料 合理设计可靠结构以及考虑全面确定设备最小壁厚 要确定容器最小壁厚就要分析其由各类载荷引起的应力 再根据强度条件规定的许用应力计算出所需的壁厚 进行设计时 主要任务是对各个部分进行应力分析 确定最大应力值并将其限制在许用范围内 任一台承压设备至少存在两种应力 一种是一次应力或薄膜应力 如圆筒体中间部分的应力 另一种是不连续应力或二次应力 如接管与封头连接处的应力 2020 3 31 9 承压设备设计与制造 二 承压设备制造安全技术承压设备能否在设定的环境与工艺条件 压力 温度 介质特性 下安全运行 首先取决其本身的安全可靠性 这种可靠性除了其在设计上符合安全要求外 在制造上也应确保制造质量 根据设计图样和技术要求严格按有关的规程和标准进行制造 2 1壳体成型锅炉 压力容器本体大多是圆筒形壳体加两端封头 大部分的壳体 封头都属于薄壁结构 最常用的制造方法是卷制焊接筒体与旋压成型或冲压封头 用焊接或法兰连接的方法连成一体 2020 3 31 10 承压设备设计与制造 2 2焊接壳体的焊接 重要的是筒体 包括封头 筒节法兰等 纵缝 环缝的焊接 是壳体制造中最关键的工序 常用的焊接方法是埋弧自动焊和电渣焊 筒体环缝焊接几乎全部采用埋弧自动焊 筒壁较薄的纵缝也采用埋弧自动焊 电渣焊用于焊接厚壁筒节的纵缝 只要在被焊纵缝间保持适当的间隙 不用开坡口即可一次焊成 2 3焊后热处理热处理是保证壳体制造质量的重要技术手段 承压设备制造中 热处理一般分为两类 一类是焊后热处理 另一类是改善机械性能热处理 消除焊缝残余应力的热处理也有采用焊缝局部加热的方法 2020 3 31 11 承压设备设计与制造 2 4制造缺陷 焊接缺陷国内外所发生的大量承压设备事故中 有相当一部分是由焊接缺陷直接或间接引起的 由于焊接加工工艺的特点 焊接过程中有些缺陷是难以完全避免的 因此要保证不因制造质量而发生事故 就必须要求承压设备不存在危险性缺陷和超出允许范围的一般性缺陷 承压设备的焊接缺陷包括气孔 夹渣 未焊透 未熔合 裂纹 咬边 弧坑和擦伤 焊缝尺寸不符合要求及组织缺陷等 加工成型与组装缺陷加工成型与组装中产生的缺陷主要是几何形状不符合要求 包括表面凹凸不平 截面不圆 接头错边对接接头角变形等缺陷 2020 3 31 12 承压设备设计与制造 三 承压设备设计监察管理在我国锅炉 气瓶 高压氧舱等采用设计图纸审查监督制度 而压力容器和压力管道采用设计资格认可制度 为了加强对压力容器和压力管道设计单位的质量监督和安全监察 确保设计质量 根据 特种设备安全监察条例 4 8 压力容器安全技术监察规程 4 4 压力管道安全管理和监察规定 4 9 压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则 4 10 简称 设计许可规则 等的有关规定 从事压力容器压力管道设计的单位 以下简称 设计单位 必须具有相应级别的设计资格 取得 压力容器压力管道设计许可证 以下简称 设计许可证 2020 3 31 13 承压设备设计与制造 3 1设计单位条件 设计单位基本条件根据相关规定 设计单位必须具有或具备 i企业法人营业执照或事业单位法人证书 ii中华人民共和国组织机构代码证 iii健全的质量保证体系和切实可行的设计管理制度 iv与设计级别相适应的技术法规 标准 v专门的设计工作机构和场所 vi必要的设计装备和设计手段 2020 3 31 14 承压设备设计与制造 设计单位应建立的质量保证体系设计单位应建立符合本单位实际情况的设计质量保证体系 并且切实贯彻执行 质量保证体系文件应包括 术语和缩写 质量方针 质量体系 含 设计组织机构 各级设计人员 设计 校核 审核 批准 或审定 人员的职 责 权 各级设计人员任命书 设计控制 含 总则 工作程序 设计类别 级别 品种范围 材料代用 设计修改 设计审核修改单 各级设计人员的培训 考核 奖惩 设计管理制度 2020 3 31 15 承压设备设计与制造 3 2管理与监督审查机构每年应向所备案的国家或省级监管部门书面报告工作情况 必要时 国家或省级监管部门可对审查机构进行工作质量抽查 对存在问题的 可按有关规定进行处理 直至取消其资格 发现审查机构没有严格按照本规则进行审查的 国家或省级监管部门应当及时纠正 并通报批评 情节严重的应停止其审查工作 被停止审查工作的审查机构 应在规定期限内对审查工作进行整顿 期间不得再承担审查工作 对于负有相应责任的人员 应由设计单位做出相应的处理 2020 3 31 16 承压设备设计与制造 四 承压设备制造监察管理在中华人民共和国境内制造锅炉压力容器 实行制造资格许可制度和产品安全性能强制监督检验制度 自2003年1月1日起实施的 锅炉压力容器制造监督管理办法 以下简称 监督管理办法 4 11 及2004年 月 日起实施的 锅炉压力容器制造许可条件 以下简称 制造许可条件 4 12 锅炉压力容器制造许可工作程序 4 13 和 锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则 4 14 分别对制造许可和产品安全性能监督检验做出了明确的规定 2020 3 31 17 承压设备设计与制造 4 1锅炉压力容器制造许可条件为了确保锅炉压力容器的制造质量 对其制造单位的条件上有一定的要求 锅炉压力容器制造企业制造许可条件由锅炉压力容器制造许可资源条件 质量管理体系和产品安全质量要求三部分构成 资源条件要求包括基本条件和专项条件 前者是制造各级别锅炉压力容器产品的通用要求 后者是制造相关级别锅炉压力容器产品的专项要求 企业应同时满足基本条件和相应的专项条件 2020 3 31 18 承压设备设计与制造 4 2制造许可的工作程序制造锅炉压力容器的单位 必须首先进行制造单位资格认可 并取得 中华人民共和国锅炉压力容器制造许可证 未取得 制造许可证 的企业 其产品不得在境内销售 使用 锅炉压力容器制造许可工作程序指锅炉压力容器及其安全附件制造许可申请 受理 审查 证书的批准颁发及有效期满时的换证程序 国家质检总局特种设备安全监察部门设制造许可办公室 简称 发证部门 负责办理制造许可日常事务 按照 监督管理办法 的规定 锅炉压力容器制造许可划分为A B C D四个等级 2020 3 31 19 承压设备设计与制造 4 2制造许可的工作程序 申请申请的提出 申请A B C级锅炉或压力容器以及安全阀 爆破片 气瓶阀门等安全附件制造许可的境内制造企业须向国家监管部门提交申请 申请资料应先经省级监管部门审核并签署意见 申请受理负责受理申请的监管部门对企业提交的申请资料进行审查后 应在十五个工作日内确定是否予以受理 2020 3 31 20 承压设备设计与制造 4 2制造许可的工作程序 审查制造企业完成产品试制后 应当约定审查机构安排进行实地条件的审查 并在约定的时限内完成审查工作 制造许可证 的批准颁发和换证发证部门对审查报告进行审核并提出审核结论意见 对于审核结论意见为符合 制造许可条件 的企业 为其签发 制造许可证 2020 3 31 21 承压设备设计与制造 五 参考文献 1 国家质量技术监督局GB150 1998钢制压力容器 1998 2 国家技术监督局 GB9222 1988水管锅炉受压元件强度计算 1988 3 国家技术监督局 GB T16508 1996锅壳