第二章 化工容器.pptx

,第二章,化工容器,2,3,概述,内压薄壁容器,容器的封头,第二章化工容器,化工容器,4,5,外压薄壁容器,容器的压力试验,7,8,法兰连接,容器的接管、开孔与补强,容器的支座,第二章化工容器,化工容器,9,10,高压容器,容器的安全操作,第一节概述,第二章化工容器,一容器的组成与分类,(二)按容器壁厚分类,按容器壁厚分类,薄壁容器,厚壁容器,第一节概述,第二章化工容器,一容器的组成与分类,(三)按安全监察规程中的规定分类,一类容器,二类容器,三类压力容器,1,按容器的工作壁温分类,2,3,4,第一节概述,第二章化工容器,二化工容器的常用材料,碳钢,低合金钢,不锈耐酸钢,1,低温容器及高温容器用钢,2,3,4,第一节概述,第二章化工容器,三容器部件的标准化,化工容器的公称直径是指它的标准直径，用符号DN表示。对于筒体和封头来说，公称直径是指它们的内径。化工压力容器公称直径见表2-1。采用无缝钢管作筒体或封头时，其公称直径是指钢管的外径。公称直径按表2-2选取。,第一节概述,第二章化工容器,三容器部件的标准化,公称压力是指在规定温度下容器的最大操作压力，以PN表示。如公称压力10MPa,可表示为PN10。当工作温度升高时，由于材料强度下降，其最大操作压力也相应降低，即温度高于规定温度时，容器的最大操作压力低于公称压力。石油、化工设备及管道的公称压力见表2-3,第二节内压薄壁容器,第二章化工容器,一圆筒形容器,在压力容器中，圆筒形容器因易于制造、制造成本低、又便于在内部装设工艺附件，又因为圆筒体的长度尺寸一般比直径尺寸大，工作介质间的接触时间长，便于在内部相互作用，因此被广泛用作反应、换热、分离容器。由图2-1看出，圆筒形容器主要由圆形的筒体和两端的封头(或称端盖)组成。,第二节内压薄壁容器,第二章化工容器,二球形容器,球形容器的本体就是一个球壳，如图2-3所示。由于球形容器的直径一般都比较大，所以它大多是由许多块按一定的尺寸预先压制成形的球面板组焊而成的。,第二节内压薄壁容器,第二章化工容器,三容器的焊缝与无损检验,1.容器焊缝结构,第二节内压薄壁容器,第二章化工容器,三容器的焊缝与无损检验,2.焊缝的无损检验,第三节容器的封头,第二章化工容器,一概述,封头又称端盖，它是容器的重要组成部分，按其形状可分为三类:凸形封头、锥形封头和平板形封头，如图2-6所示。,第三节容器的封头,第二章化工容器,二凸形封头,凸形封头,内压半球形封头,内压椭圆形封头,内压碟形封头,第三节容器的封头,第二章化工容器,二凸形封头,第三节容器的封头,第二章化工容器,三锥形封头,锥形封头有两种结构形式，即无折边锥形封头和带折边锥形封头，如图2-10(a)所示。它一般应用于半顶角a镇300、且内压较低(pG0.3MPa)的场合，由于锥形封头在连接处无过渡圆弧，壳体形状突然不连续，所以在连接处附近存在较大的局部应力。,第三节容器的封头,第二章化工容器,四平板形封头,平板封头又称平盖，它也是化工设备常用的一种封头。平盖的几何形状有圆形、椭圆形、矩形及正方形等。最常用的是圆形平盖。平盖与其他封头比较，结构最简单，制造最容易，但受力状况最差。在相同的受压条件下，平盖要比其他形式的封头厚得多。因此它一般用于直径较小的高压容器和压力较低的情况。,第四节外压薄壁容器,第二章化工容器,一外压容器稳定性概念,第四节外压薄壁容器,第二章化工容器,一外压容器稳定性概念,除了压杆以外，工程结构中的薄壁构件，也存在稳定问题。例如，受均匀外压作用的薄壁容器，如图2-12所示。,第四节外压薄壁容器,第二章化工容器,一外压容器稳定性概念,除了压杆以外，工程结构中的薄壁构件，也存在稳定问题。例如，受均匀外压作用的薄壁容器，如图2-12所示。,第四节外压薄壁容器,第二章化工容器,一外压容器稳定性概念,外压容器的破坏形式有两种:一种是因筒体强度不够而引起破坏，然而这种情况实际上极少发生;另一种是因筒体失稳引起的破坏。当外压容器所受到的压力达到某极限值时，壳体的横截面会突然失去原形，产生压扁或折皱(压瘪)现象，使得圆筒的圆环形截面一瞬间变成了曲波形，其波数可能是2,3,4等，如图2-13所示,第四节外压薄壁容器,第二章化工容器,二临界压力,前面已经讲过，外压容器所受压力逐渐增加到某一限度时，容器将由稳定状态转化为不稳定状态。这个压力的限度称为临界压力，用符号表示。它是外压薄壁容器保持稳定状态时所能承受的最大压力，也是容器丧失稳定的最小压力。,第四节外压薄壁容器,第二章化工容器,三提高外压容器稳定性的措施,利用刚度较大的加强圈对筒体的支撑作用，可以提高薄壁外压容器的稳定性，即提高临界压力。,第四节外压薄壁容器,第二章化工容器,三提高外压容器稳定性的措施,常用扁钢、角钢、工字钢或其他具有足够刚性的型钢制作加强圈，如图2-15所示，它可以设置在容器的内部或外部。外压容器制造和安装的过程中，应严格控制容器筒体的圆度偏差，如果圆筒体的几何形状不准确，如图2-16所示，那么受外力作用时，会使圆筒受力不均匀，降低容器的稳定性。外压圆筒体的圆度偏差,第五节容器的压力试验,第二章化工容器,一液压试验,凡在压力试验时不会导致发生危险的液体，在不低于其沸点的温度下都可以用于液压试验，一般都采用水，故又称为水压试验，当采用石油蒸馏产品进行试验时，试验温度必须低于油品的闪点。,第五节容器的压力试验,第二章化工容器,二气压试验,气压试验所用的气体应为干燥、洁净的空气，特殊情况下才可采用氮气或其他惰性气体。介质温度不得低于15C气压试验的试验压力按下式确定:,第五节容器的压力试验,第二章化工容器,三致密性试验,致密性试验,气密性试验,煤油渗漏试验,第六节法兰连接,第二章化工容器,一概述,法兰连接一般由一对法兰、数个螺栓螺母和垫片组成，如图2-17所示。,第六节法兰连接,第二章化工容器,一概述,法兰连接是借助螺栓的预紧力，压紧法兰间的垫片，并使之填满法兰密封面的凹陷沟槽，从而保持连接的密封性，图2-18(a)表示压紧前的垫片和凸凹不平(放大后观察)的密封面，图2-18(b)表示装配时，法兰在预紧力作用下，垫片被压实，密封面的凸凹部分被垫片所填满形成初始密封条件。,第六节法兰连接,第二章化工容器,一概述,其次，螺栓和法兰都必须有足够的强度和刚度，否则预紧时或在内压作用下，会使法兰损坏或产生较大的变形，如图2-19所示，影响密封性能。,第六节法兰连接,第二章化工容器,二法兰的形式及其应用,1.整体法兰,第六节法兰连接,第二章化工容器,二法兰的形式及其应用,2.松式法兰,第六节法兰连接,第二章化工容器,二法兰的形式及其应用,3.任意式法兰,第六节法兰连接,第二章化工容器,二法兰的形式及其应用,另外，还可以按照法兰密封面的位置与大小，将法兰分为窄面法兰和宽面法兰两大类型，如图2-23所示。,第六节法兰连接,第二章化工容器,二法兰的形式及其应用,法兰的形状除最常见的圆形外，还有方形和椭圆形，如图2-24所示。方形法兰有利于把管子排列紧凑。椭圆形法兰通常用于阀门和小直径的高压管道上。,第六节法兰连接,第二章化工容器,三法兰的密封面和垫片,1.常用密封面的结构形式及应用,平面型密封面,1,凹凸型密封面,2,桦槽型密封面,3,锥形密封面,4,梯形槽密封面,5,第六节法兰连接,第二章化工容器,三法兰的密封面和垫片,1.常用密封面的结构形式及应用,第六节法兰连接,第二章化工容器,三法兰的密封面和垫片,2.垫片的选择垫片与操作介质直接接触，受到介质的物理、化学作用，同时也受压力和温度的影响。要使设备或管道能达到预期的密封效果，选择合适的垫片材料和类型是十分重要的。,第六节法兰连接,第二章化工容器,三法兰的密封面和垫片,3.垫片泄漏的主要原因,法兰密封面形式与所用垫片形状选择不当引起泄漏,垫片材料选用不当或误用而造成泄漏事故,法兰螺栓材料选用不当，引起垫片泄漏,1,法兰密封面存在碰伤、划痕，特别是径向贯穿划痕,在同一法兰上混用不同材质的螺栓,2,3,4,5,第六节法兰连接,第二章化工容器,三法兰的密封面和垫片,3.垫片泄漏的主要原因,预紧螺栓操作不当造成垫片压偏、压损或法兰翘曲，引起垫片泄漏,法兰密封面不清洁，钻附各种杂物,管路法兰存在偏口、错口、张口等情况,6,设备操作不稳定，压力、温度波动大或超过允许值,由于设备管路振动引起法兰螺栓松动等,7,8,9,10,第六节法兰连接,第二章化工容器,四法兰标准,1.压力容器法兰标准,第六节法兰连接,第二章化工容器,四法兰标准,1.压力容器法兰标准,平焊法兰,1,长颈对焊法兰士,2,第六节法兰连接,第二章化工容器,四法兰标准,2.管法兰标准,第六节法兰连接,第二章化工容器,四法兰标准,2.管法兰标准,3.法兰的标记,第七节容器的接管、开孔与补强,第二章化工容器,一接管与凸缘,1.接管,第七节容器的接管、开孔与补强,第二章化工容器,一接管与凸缘,2.凸缘,第七节容器的接管、开孔与补强,第二章化工容器,二手孔、人孔与视镜,1.手孔与人孔（1）手孔,第七节容器的接管、开孔与补强,第二章化工容器,二手孔、人孔与视镜,1.手孔与人孔（2）人孔,第七节容器的接管、开孔与补强,第二章化工容器,二手孔、人孔与视镜,2.视镜视镜除受工作压力外，还承受着温度剧变、振动、冲击和化学腐蚀。最常用的是圆形视镜，它有两种结构，不带颈视镜和带颈视镜，如图2-31所示。,第七节容器的接管、开孔与补强,第二章化工容器,三容器的开孔与补强,(一)局部补强1.补强圈补强,第七节容器的接管、开孔与补强,第二章化工容器,三容器的开孔与补强,(一)局部补强1.补强圈补强,第七节容器的接管、开孔与补强,第二章化工容器,三容器的开孔与补强,2.厚壁管补强(二)整体补强整体补强方法是用增加整个筒壁或封头壁厚的方法来降低开孔处的应力，使之达到工程上允许的程度,第八节容器的支座,第二章化工容器,一立式容器支座,1.耳式支座耳式支座是立式容器中用得极为广泛的一种，尤其是中小型设备。它通常由数块钢板焊接而成,第八节容器的支座,第二章化工容器,一立式容器支座,1.耳式支座,第八节容器的支座,第二章化工容器,一立式容器支座,2.腿式支座腿式支座是指用角钢或钢管与钢制立式容器焊的一种支座，如图2-36所示。,第八节容器的支座,第二章化工容器,一立式容器支座,3.支承式支座对于高度不大的直立容器，而且离地面又比较低的情况下，一般采用的是支承式支座。支承式支座焊接在立式容器的底部上(图-37);而腿式支座则焊接在筒身下侧(图-36).,第八节容器的支座,第二章化工容器,一立式容器支座,3.支承式支座对于高度不大的直立容器，而且离地面又比较低的情况下，一般采用的是支承式支座。支承式支座焊接在立式容器的底部上(图-37);而腿式支座则焊接在筒身下侧(图-36).,第八节容器的支座,第二章化工容器,一立式容器支座,4.裙式支座裙式支座广泛地用于高大的直立设备，如塔设备。常用的裙式支座有圆筒形和圆锥形两种，如图2-38所示。这两种支座目前尚无统一标准，它们的各部分尺寸都要经过计算与实践经验来确定。,第八节容器的支座,第二章化工容器,二卧式容器支座,卧式容器支座有鞍式支座、圈座和支腿式支座三种，如图2-39所示。,第九节容器的支座,第二章化工容器,一高压容器的结构形式,（一）单层整体式厚壁筒体结构,整体锻造式,1,单层卷焊式,2,第九节容器的支座,第二章化工容器,一高压容器的结构形式,（二）组合式厚壁筒体结构1.层板包扎式,第九节容器的支座,第二章化工容器,一高压容器的结构形式,（二）组合式厚壁筒体结构2.扁平钢带绕制式扁平钢带绕制式厚壁筒体结构如图2-43所示,第九节容器的支座,第二章化工容器,一高压容器的结构形式,（二）组合式厚壁筒体结构3.大型双层热套式,第九节容器的支座,第二章化工容器,二高压容器的密封,（一）强制式密封1.平垫密封,第九节容器的支座,第二章化工容器,二高压容器的密封,（一）强制式密封1.平垫密封金属平垫使用范围见表2-ll,第九节容器的支座,第二章化工容器,二高压容器的密封,（一）强制式密封2.卡扎里密封卡扎里密封装置也属强制式密封，其结构形式如图2-46所示。它们的共同特点是用压环和预紧螺栓将密封垫压紧来保证密封。,第九节容器的支座,第二章化工容器,二高压容器的密封,（二）自紧式密封1.双锥面密封,第九节容器的支座,第二章化工容器,二高压容器的密封,（二）自紧式密封2.金属O形环密封,第九节容器的支座,第二章化工容器,三高压管件,（一）密封垫透镜垫也称球面垫，主要用于高压管道的密封。,第九节容器的支座,第二章化工容器,三高压管件,（一）密封垫制造透镜垫的材料(表2-12)可以是锻材、轧材和管材。无孔透镜垫多用锻材和轧材有孔透镜垫多用管材。,第九节容器的支座,第二章化工容器,三高压管件,（一）密封垫2.平垫,第九节容器的支座,第二章化工容器,三高压管件,（二）高压法兰盲板及螺检1.盲板,第九节容器的支座,第二章化工容器,三高压管件,（二）高压法兰盲板及螺检2.高压螺栓,第九节容器的支座,第二章化工容器,三高压管件,（三）高压管子高压管子一般为无缝钢管。根据使用情况的不同，可分为化肥用无缝钢管、锅炉用无缝钢管等。一般石油、化学工业用高压无缝钢管的规格、材料及应用范围，见表2-13、表2一14。,第九节容器的支座,第二章化工容器,三高压管件,（三）高压管子高压管子一般为无缝钢管。根据使用情况的不同，可分为化肥用无缝钢管、锅炉用无缝钢管等。一般石油、化学工业用高压无缝钢管的规格、材料及应用范围，见表2-13、表2一14。,第九节容器的支座,第二章化工容器,三高压管件,（三）高压管子高压管子在与管子、管件连接时的接口形式有三种，如图2-54所示。,(四)高压管件,第九节容器的支座,第二章化工容器,三高压管件,（四）高压工艺配管的维护管