第四章压力容器基本知识.ppt

,第4章压力容器基本知识,薛振林陆志春,承压类特种设备无损检测相关知识,2,目录,4.1概述4.2压力容器的典型结构4.3压力容器制造的无损检测4.4在用压力容器无损检测要求,3,4.1概述,4.1.1压力容器的定义及用途1、定义：从广义而言，即承受具有压力的流体介质的密封设备可称为压力容器。GB150-1998钢制压力容器规定：设计压力高于0.1MPa的容器属于压力容器。压力容器安全技术监察规程规定：其最高工作压力Pw0.1Mpa（不含液体静压力），内径（非圆形的指截面的最大尺寸）0.15m且容积（V）0.025m3，盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度标准沸点的液体的设备称为压力容器。特种设备安全监察条例2003.3附则中规定：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。2、用途：广泛用于石油、化工、动力、食品等行业中，日常生活中也离不开压力容器。,4,4.1.2压力容器的主要参数,1、压力参数：最高工作压力（Pw）：承受内压时：正常使用过程中容器顶部可能出现的最高压力；承受外压时：正常使用过程中容器可能出现的最高压力差值；夹套容器：正常使用过程中夹套顶部可能出现的最高压力。设计压力（p）:在相应设计条件下用以确定压力容器壳体壁厚及其元件尺寸的压力。公称压力（pg）:把标准化后的压力数值称为公称压力，容器设计时应尽量采用标准的公称压力系列参数。容器的公称压力是指容器在规定温度下的最大操作压力,5,4.1.2压力容器的主要参数,2、压力容器的温度参数工作温度（操作温度）：指容器在操作过程中，在工作压力（操作压力）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、直径一般所说的容器直径系指其内径，单位多用mm表示出于标准化的需要，把容器的直径按尺寸大小排成一定数目的系列，该系列中的各尺寸称为容器的公称直径，用符号Dg来表示。在确定容器直径时应选取与之相近的公称直径，以利于封头、法兰等零部件的标准化。,6,4.1.3压力容器分类,按用途分类：根据容器在生产工艺过程中所起的主要作用不同，可以归纳为四大类.即反应容器、储存容器、换热容器和分离容器。按压力来分类：压力是压力容器最主要的一个参数，压力越高，爆炸的能量越大。低压容器（代号L）：0.1MPaP1.6MPa中压容器（代号M）：1.6MPaP10MPa高压容器（代号H）：10MPaP100MPa超高压容器（代号U）：100MPaP1000MPa压力、容积、介质特性是与安全相关的三个重要参数。按安全重要程度分：压力容器安全技术监察规程根据容器在使用中的重要作用、设计压力以及介质的危害性程度，从高到低将压力容器依次分为:第三类压力容器、第二类压力容器以及第一类压力容器：,7,4.1.3压力容器分类,下列情况之一的容器属于第三类压力容器：（1）高压容器；(2)中压搪玻璃压力容器；(3)使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器；(4)移动式压力容器，它包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车（液化气体运输车、低温液体运输车、永久气体运输车）和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；(5)球形容器（容积大于等于50m3）；(6)低温液体储存容器（容积大于5m3）。,8,4.1.3压力容器分类,第二类压力容器下列情况之一（已规定为第三类压力容器的除外）：略第一类压力容器介质为无毒、非易燃低压容器和易燃或毒性程度为中度危害介质的低压换热容器、分离容器为第一类压力容器。压力容器安全技术监察规程中规定：压力容器中化学介质毒性危害和易燃介质的划分参照HG20660压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类的规定，无规定时，按下述原则确定毒性程度：极度危害（I级）最高容许浓度0.1mgm3高度危害（级）最高容许浓度0.11.0mgm3中度危害（级）最高容许浓度1.010mgm3轻度危害（级）最高容许浓度10mgm3,9,4.2压力容器的典型结构,4.2.1低、中压压力容器的筒体结构1、圆筒形的筒体结构形式,立式压力容器,卧式压力容器,10,1、圆筒形的筒体结构形式,立式储气罐,卧式油罐,11,4.2.1低、中压压力容器的筒体结构,2、球型容器,三带储罐,12,2、球型容器,五带球罐外形图,500m3天然气球罐,13,4.2.3压力容器封头,1、半球形封头半球形封头受力状态较好，节省材料，壁厚只需圆筒体壁厚的二分之一，多用于高压容器如尿素合成塔、CO2汽提塔等。对于中、低压压力容器，封头和筒体通常取同一厚度。,半球形封头,14,4.2.3压力容器封头,2、椭圆形和碟形封头椭圆形封头的曲率半径变化是连续的，所以封头中的应力分布也比较均匀，其受力情况仅次于半球形封头。由半个椭球壳和直边组成,是目前中、低压压力容器中应用最广泛的封头形式。碟形封头又称带折边球形封头，它由几何形状不同的三部分组成，第一部分是以R为半径的部分球面；第二部分是高度为h的圆筒形部分；第三部分是连接以上两部分的过渡部分椭圆形封头和碟形封头的圆筒部分，又称直边部分，其目的是为了使边缘应力不直接作用在封头与筒体相连接的焊缝上。直边高度一般为2550mm。,15,4.2.3压力容器封头,3、无折边球形封头,4、锥形封头,5、平盖封头,16,4.2.4压力容器的开孔与接管,1、接管与壳体的连接接管与壳体的连接均采用焊接形式。,插入式,嵌入式,17,4.2压力容器的典型结构,4.2.4压力容器的开孔和接管接管与壳体的连接：,接管与外部的连接：螺纹短管式、法兰短管式、平法兰式,插入式,嵌入式,18,4.2.5压力容器的焊接接头分类及设计的一般原则,1、压力容器焊接接头的分类1）焊接接头分类：按照GB150钢制压力容器可将压力容器的焊接接头分为A、B、C、D四类。（见图一）2）A类焊接接头：圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外）、球形封头与圆筒连接的环向接头，各类形封头中所有拼焊接头以及嵌人式接管与壳体对接的接头；3）B类焊接接头：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，但已规定为A、C、D类的焊接接头除外；4）C类焊接接头：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；5）D类焊接接头：接管、人孔、缘、补强圈等与壳体连接的接头，但已规定为A、B类的焊接接头除外。,19,4.2.5压力容器的焊接接头分类及设计的一般原则,2、压力容器焊接接头设计的一般原则压力容器安全技术监察规程和GBl50钢制压力容器规定：,20,4.2.5压力容器的焊接接头分类及设计的一般原则,2、压力容器焊接接头设计的一般原则压力容器安全技术监察规程和GBl50钢制压力容器规定：1）不宜采用十字焊缝，相邻焊缝间距应大于筒体壁厚的三倍且不小于100；2）B类接头和球形封头与圆筒连接的A类接头，当两侧厚度不等时，若薄板厚度不大于10mm、厚度差超过3mm或薄板厚度大于10mm、厚度差大于薄板厚度的30或大于5mm均应对厚板的单面或双面削薄至薄板尺寸；3）应尽量采用全焊透结构；4）不锈钢与碳钢焊接时应采用过渡件，应避免在不锈钢壳体上直接焊接碳钢支座。,21,4.3压力容器制造无损检测,压力容器无损检测应以JB/T4730-2005压力容器无损检测作为方法标准，压力容器安全技术监察规程、GB150钢制压力容器作为验收标准。4.3.1压力容器用钢板的无损检测检测方法：钢板无损检测主要是UT检测、辅以MT或PT检测。检测要求：按“容规”、GB150和JB4730规定盛装介质毒性程度为极度、高度危害的，或是液化石油气且流化氢含量大于10mg/L的压力容器用钢板UT检测质量等级应不低于级。最高工作压力大于10Mpa的压力容器用钢板UT检测质量等级不低于级。,22,4.3.1压力容器用钢板的无损检测,移动式压力容器用钢板UT检测质量等级不低于级。厚度大于30mm的20R、16MnR；厚度大于25mm的15MnVR、15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR和CrMo钢板；厚度大于20mm的16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR的压力容器用钢板UT检测质量等级不低于级。多层包扎压力容器内筒用钢板UT检测质量等级不低于级。调质状态供货的压力容器用钢板UT检测质量等级不低于级。,23,4.3.2压力容器用锻件及无缝钢管的无损检测,1、锻件无损检测：分类：压力容器用锻件有筒形、饼形和碗形。检测方法：UT（纵、横波）检测辅以MT和PT检测标准要求：JB4730、JB4726压力容器用碳素钢、低合金钢锻件技术条件、JB4727低温压力容器用碳素钢、低合金钢锻件技术条件、JB4728压力容器用不锈耐酸钢锻件技术条件的级锻件按炉批次号进行UT、MT或PT抽查探伤，级锻件应逐件进行UT、MT或PT检测。2、无缝钢管无损检测一般使用UTPTMT进行检测。,24,1、检测时机及方法选择检测时机：应按焊接件材质进行选择，一般有延迟裂纹倾向的材料应在焊接结束24小时后进行检测，或是36小时后进行检测（球形容器要求）。方法选择原则：A.壁厚38mm时，对接接头应选用RT检测，由于结构原因不能采用RT检测，允许采用可记录的超声仪进行UT检测。对Dg800mm的圆筒与封头的最后一道环向封闭的不带垫板的焊接接头，若无法进行RT检测可允许不检测，但需采用气体保护焊打底。,4.3.3压力容器焊接接头的无损检测,25,B.壁厚38mm（或20mm壁厚38mm且使用材料抗拉强度值下限540MPa）时，其接头若采用RT检测，则每条接头还应附加局部UT检测；若采用UT检测，则每条接头还应附加局部RT检测；若无法进行RT、UT检测时，应采用其它方法进行局部无损检测，附加局部无损检测应包括所有的焊缝交叉部位。C.对有无损检测要求的角接及T型接头，不能进行RT或UT检测时，应做100的表面无损检测。D.铁磁性材料压力容器焊接接头表面无损检测应优先选用MT检测。,4.3.3压力容器焊接接头的无损检测,26,2、检测比例和验收级别1）检测比例：一般分为全部（100）和局部（20）两种。对铁素体钢制低温压力容器，局部无损检测比例应50。具体无损检测比例执行容规和GB150钢制压力容器。2）验收级别：容器对接接头进行100的无损检测，RT检测合格级别为级且透照量不低于AB级、UT检测合格级别为级；局部无损检测的，RT检测合格级别为级且透照量不低于AB级、UT检测合格级别为级（评定标准为JB4730）。局部100%RT或UT的接头，其验收级别与壳体接头相同。,4.3.3压力容器焊接接头的无损检测,27,3、接头的表面无损检测方法及验收级别：检测方法、质量评定执行JB4730，验收标准为“容规”。检测比例及要求：应符合“容规”及“GB150”相关规定。4、重复检测超标缺陷返修后，该部必须采用原检测方法检测直至合格。属局部检测发现的超标缺陷，应在该缺陷两端的延伸部位增加检测长度，增加长度为该条焊接接头长度的10、且不小于250mm。仍发现有不允许的缺陷，则该条接头应进行100的检测。,4.3.3压力容器焊接接头的无损检测,28,4.4.1在用压力容器检验的一般要求1、在用压力容器的外部检验应定期检查，一年至少一次。以宏观检查为主，必要时可进行测厚、避温检查和腐蚀介质含量测定等。2、在用压力容器的全面检验在停机时检验，安全状况等级1、2级的6年至少一次，安全等级3级的3-6年至少一次，低于3级的周期由检验单位确定。以宏观检查、壁厚测定为主，必要时采用其他检测手段。,4.4在用压力容器的无损检测,29,4.4.2在用压力容器的无损检测1、在用压力容器的表面缺陷检测检测部位的规定：应力集中部位、应力不连续的部位、变形部位、棱角错边严重的部位、异种钢焊接部位、补焊区、组装工具焊迹、电弧损伤处、有晶间腐蚀倾向的部位和易产生裂纹的部位、检验员对其怀疑的部位。检测比例：上述部位由检验人员确定；下列情况每条焊缝应做不少于20。A首次进行全面检验的三类容器；B盛装介质有应力腐蚀倾的容器；C是CrMo钢D压力容器；D是材料b540Mpa的容器。,4.4在用压力容器的无损检测,30,2、在用压力容器的埋藏缺陷检测检测部位的规定：制造或安装时两次以上的返修或使用过程中补焊的部位、检验时发现表面缺陷且认为需进行埋藏缺陷检查的部位、错边和棱角度严重超标的部位、使用中出现泄漏的部位及其延长的部、检验员对其怀疑的部位。检测比例：上述部位必须100检测，局部抽查检测比例由检验员根据具体情况确定。,4.4在用压力容器的无损检测,31,容器基本知识对应标准中关于射线探伤规定,附录A4压力容器安全技术监察规程第82条：探伤时机第83条：探伤方法与比例规定第84条：全部和局部检验定义第85条：全部射线或超声波检测的条件第86条：探伤方法选择原则第87条：局部无损检测中相应规定第88条：射线检测检测技术等级及合格级别第89条：两种或多种方法并用时评判原则,32,附录A5钢制压力容器10.8.2.1：进行100射线检测或超声波检测的条件10.8.2.2：进行局部射线检测或超声波检测的要求10.8.4.1：射线探伤合格级别,容器基本知识对应标准中关于射线探伤规定,33,GB150附录C：低温压力容器中100射线或超声波检测条件附录A6管壳式换热器6.4.1：拼接管板检测比