压力容器基础知识

1、压力容器基础知识压力容器的设计必须满足以下要求：强度刚度稳定性耐久性密封性。压力容器的操作条件包括：压力温度介质 最大工作压力：多指在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高压力。介质按它们对人类毒害程度，又可分为:极度危害() 高度危害() 中度危害() 轻度危害() 四级。压力容器的分类按制造方法分：铆接容器焊接容器铸造容器锻造容器热套容器多层包扎式容器绕带式容器等 按制造材料分：钢制容器铸铁容器有色金属容器非金属容器等。按壁厚分：薄壁容器(K=D0/Di1.11.2)厚壁容器(K1.2 ，式中K是容器外径与内径的比值)按形状分：圆柱(筒)形容器矩(方)型容器组合型容器等 按照安装方式分：立

2、式容器卧式容器等按结构分：可拆结构容器不可拆结构容器按容器的操作温度(壁温)分：低温容器(-20)常温容器(-20150)中温容器(150400)高温容器(400)按受压情况分：内压答器外压容器 按压力容器的设计压力(P)分：低压(代号L)0.1MPaP1.6MPa中压(代号M)1.6MPaP10MPa高压(代号H)10MPaP100MPa超高压(代号U)P100MPa按压力容器在生产工艺过程中的作用原理，分为：反应容器换热容器分离容器储存容器 “容规”将压力容器划分为三类：(1)低压容器(2)、(3)规定的除外，为第一类压力容器。(2)下列情况之一为第二类压力容器中压容器(1)、(3)规定的

3、除外；易燃介质或毒性程度(注1)为中度危害介质的低压反应容器和贮存容器；毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；低压管壳式余热锅炉(注2)；搪玻璃压力容器。(3)下列情况之一为第三类压力容器 毒性程度为极度和高度危害介质的中压和PV大于等于0.2MPam3的低压容器；(2)易燃或毒性程度为中度危害介质且PV大于等于0.5MPam3的中压反应容器和10MPam3的中压贮存容器。高压、中压管壳式余热锅炉；高压容器。 安全附件：安全阀爆破片压力计液位计 易熔塞 圆筒形壳体周向应力为径向应力的两倍球形壳体球壳各处应力相等圆锥形壳体应力随r增加而增加第一强度理论又称最大主应力理论。第二强度理论又称最大伸

4、长应变理论。第三强度理论又称最大剪应力理论。第四强度理论又称形状改变比能理论。金属主要有下列二种类型的晶格：体心立方晶格；面心立方晶格。金属的机械性能：所谓金属的机械性能是指在一定的温度条件和外力作用下抵抗变形和断裂的能力。金属材料受拉伸外力作用引起的变形过程可分三个阶段，即：弹性变形(oe段)塑性变形(esb段)断裂变形 (bk段)由拉伸试验可获得强度和塑性指标：屈服极限(s或0.2)抗拉强度极限(b)屈强比(sb)延伸率 断面收缩率钢的退火可采用：完全退火不完全退火低温退火钢淬火后硬度高。脆性大，且存在很大内应力，如不及时回火，往往会使钢件变形及产生开裂。因此。回火的主要目的是降低淬火钢的

5、脆性，消除或减少内应力，改善钢的机械性能。淬火钢在回火时发生的组织转变，主要是马氏体分解(使过饱和的碳逐渐析出)，残余奥氏体继续转变及碳化物微粒集聚长大，从而使钢的强度及硬度下降塑性及韧性提高。 根据热处理要求及回火温度，回火过程又分为：低温回火中温回火、高温回火 压力容器用钢常见显微组织有铁素体、渗碳体、珠光体、奥氏体、马氏体、贝氏体、魏氏体七种组织。压力容器用钢的基本要求：1冶金质量2钢材要满足强度及韧性的要求3可焊接4冷(热)加工性能5耐蚀性国内主要压力容器用钢：(1)碳素钢(2)低合金钢(3)低温用钢(4)中温用钢(5)高合金钢(6)复合钢板压力容器用其它金属材料：1铸铁2铸钢3钛和钛

6、合金4铝和铝合金5铜和铜合金 金属由于环境介质的化学或电化学作用(包括机械或生物等因素的共同作用)而遭受的破坏叫做金属腐蚀。金属腐蚀根据金属腐蚀破坏形态来分类比较直观实用的分类方法有下列10种：(1)全面腐蚀(2)电偶腐蚀(3)孔蚀(4)缝隙腐蚀(5)选择性腐蚀(6)晶间腐蚀(7)磨损腐蚀(8)应力腐蚀破裂(9)腐蚀疲劳(10)氢损伤。根据腐蚀原理把金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。金属腐蚀的主要影响因素：金属及合金成分的影响、变形及应力的影响、介质的成分及浓度的影响、温度的影响、压力的影响、流速的影响、氧和氧化剂的影响防止压力容器腐蚀的措施：1合理选材2设计合理的结构3制造安装4维修管理

7、5阴极保护6阳极保护阳极保护能用在从微弱到极强的腐蚀介质中，而阴极保护只限于腐蚀性不太强的条件 。根据需要在容器上装设必要的安全附件，如安全阀、爆破片、爆破帽、易熔塞、紧急切断阀 、减压阀、压力表、温度计、液位计等。压力容器安全泄放量：为了保证容器内的介质压力在达到规定的最高值以后不再升高而必须排放的流量。根据安全阀的整体结构和加载方式可以分为静重式、杠杆式、弹簧式和先导式等四种。安全阀可以分为全启式和微启式两大类。微启式安全阀的开启高度一般都小于阀座通径的 1/20全启式安全阀的最大开启高度应不小于阀座通径的 1/4安全阀的质量证明书应包括下列内容： (a)铭牌上的内容； (b)制造依据的标

8、准： (c)检验报告； (d)监检报告； (e)其他特殊要求。安全阀的金属铭牌上应载明下列内容： (a)制造单位名称、制造许可征编号； (b)型号、型式、规格；(c)产品编号；(d)公称压力，MPa；(e)阀座喉径，mm；(f)排放系数； (g)适用介质、温度；(h)检验合格标记、监检标记；（i）出厂年月。泄放压力小于或等于0.48MPa时，开启压力偏差不得超过 0.013MPa ；泄放压力大于0.48MPa时，开启压力偏差不得超过 3 。安全阀的回座压力一般应不低于开启压力的0.8倍，并且。一般不得低于容器的正常操作压力。安全阀的校验程序通常如下：校验密封压力：校验开启压力：校验回座压力：其

9、它参数校验：根据爆破片的受力情况，可以分为以下四种基本类型：剪切型、弯曲型、拉伸型、反拱型爆破片的特点，与安全阀相比用爆破片作为泄放装置有下列突出特点：a最适于浆状、有粘性、腐蚀性介质。b惯性小，可对急剧升高的压力迅速做出反应。c无泄漏。适用于昂贵或剧毒介质。d可用于高压、超高压的场合。e爆破片受到损伤时，只可能降低爆破压力，不会降低容器的安全性。用爆破片作泄放装置有以下局限性： a爆破片爆破时，介质的损失较大(可与安全阀串连使用) 。 b不易用于经常超压的场合。 c爆破特性受温度及腐蚀介质的影响。低压容器上装设的压力表精度应不低于 2.5级、对中压以上容器应不低于1.5级压力表的量程应为容器

10、工作压力的1.53倍，最好取2倍压力表有下列情况之一时，应停止使用： a有限止钉的压力表，在无压力时指针不能回到限止钉处；无限止钉的压力表，在无压力时，指针距零位的数值超过压力表的允许误差； b表盘封面玻璃破裂或表盘刻度模糊不清； c铅封损坏或超过校验有效期限； d表内弹簧管泄漏或压力表指针松动； e其他影响压力表准确指示的缺陷。直观检查和量具检查通常称为宏观检查，是对在用压力容器进行内、外部检验常用的检验方法。宏观检查的方法简单易行，可以直接发现和检验容器内、外表面比较明显的缺陷。采用简单的工具和量具对直观检查所发现的缺陷进行测量，以确定缺陷的严重程度 ，是直观检查的补充手段。检查内容：检查

11、容器表面腐蚀的面积和深度，变形程度，沟槽和裂纹的长度，以及容器本体和受压元件的结构尺寸(如容器的平直度、管板的不平度等)是否符合要求等。检查工具：直尺、样板、游标卡尺、塞尺、超声波测厚仪等。在压力容器构件的内部，常常存在着不易发现的缺陷；如焊缝中的未熔合、未焊透、夹渣、气孔、裂纹等。要想知道这些缺陷的位置、大小、性质，对每一台容器进行破坏性检查是不可能的，为此出现了无损探伤法，它是在不损伤被检工件的情况下，利用材料和材料中缺陷所具旨的物理特性探查其内部是否存在缺陷的方法。依照TSG R7001-2004压力容器定期检验规则的要求，试计算一圆筒形容器筒壁上一缺陷打磨后凹坑的无量纲参数Go(容器平

12、均半径1000mm，实测壁厚15mm；至下一次检验期的腐蚀余量1mm：凹坑长轴长度70mm，短轴长度30mm，凹坑深度38mm)，(一)判断是否在允许范围内?(二)若凹坑深度达到47mm时情况又如何?答：第(一)部分：1首先判断要计算的凹坑应满足条件：(1)已知：T=15-1=14mm，R=1000mm：判断是否满足TR0.18(薄壁圆筒壳)的条件；T/R=14/1000=0.0140.18满足要求；(2)已知：C=3.8mm，T=14mm；判断是否满足凹坑深度CT3且12mm的条件；C/T=3.8/14=0.2711/3=0.3333且12mm满足要求；(3)其他条件，凹坑半长A1.4RT；

13、凹坑半宽B3C，经计算均满足要求。2计算无量纲参数G0：G0=(3.8/14)（35/100014）=0.08020.10得知该凹坑在允许范围内。第(二)部分：当凹坑深度4.7mm时，C/T=4.7/14=0.33570.3333已不满足计算的第一步(2)的要求，故凹坑深度4.7mm时已超出范围。 1999年投用的空气储罐，2005年开罐检查时用超声波测厚仪测出筒体最小壁厚为11.2mm。根据下述已知条件，校核简体壁厚是否可满足继续使用的要求?已知条件：设计压力 1.6MPa，最高工作压力1.2MPa；设汁温度，常温：封头材质Q235B，厚度12mm：材料许用应力113MPa；储罐内径，1000mm；焊接方式，双面焊；检测比例20射线检测。解：根据壁厚校核公式校=（PWDi）/（2t-P