压力容器基本知识培训讲义

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业一、基本知识 1.压力容器是危害到生命安全、危险性较大的特种设备。我们所要讲的压力容器是指安装在固定位置使用的压力容器。本讲不涉及到移动式压力容器、气瓶、高压氧舱；锅规适用范围内余热锅炉；非金属材料制造的压力容器；核压力容器等。 2.压力容器范围界定； a.压力容器本体、容器与外部管道或者装置焊接连接第一道环向接头坡口面，螺纹连接 第一个螺纹接头端面、法兰连接第一个法兰密封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面；压力容器开孔部分的承压盖极其紧固件；非受压元件与压力容器的

2、连接焊缝。 b.安全附件。包括压力容器上的安全阀、爆破片装置、紧急切断装置、压力表、液位计、测温仪表。 3.压力容器类别划分； a.介质分组：第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质、易爆介质、液化气体；第二组介质，除第一组以外的介质。 b.介质危害性，是指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触，发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度和爆炸危害程度表示。 c.介质毒性危害程度和爆炸危害程度的确定按照HG20662000压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危害程度分类和GB504485职业性接触毒性危害程度分级决定介质级别。4.压力容器类别划分；a.基

3、本划分：根据介质特性，设计压力p和容积v确定类别；b.多腔压力容器；c.同腔多种介质压力容器；d.介质含量极小的压力容器；5.压力等级划分。 低压（代号L）：0.1Mpap1.6Mpa 中压（代号M）：1.6Mpap10.0Mpa高压（代号H）：10.0Mpap100.0Mpa 超高压（代号U）：p100.0Mpa 但我们所讲的压力容器是设计压力不大于35.0Mpa的压力容器。6.压力容器品种划分； 按照在生产工艺过程中的作用原理，划分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储运压力容器。a.反应压力容器（代号R)，主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，例如各种反应器、反应釜、聚合

4、釜、合成塔、变换炉、煤气发生炉等；b.换热压力容器(代号E），主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，例如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等；c.分离压力容器(代号S），主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，例如各种分离器、过滤器、集油器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等；d.储运压力容器（代号C球罐代号B）主要是用于储存或者盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，例如各种形式的储罐。二、基本理论知识1.压力容器的设计法，GB150固定压力容器采用的设计方法：有常规设计法和按应力分类设计法两种方法。常规设计法是以弹性失效为准侧，以薄膜应力为

5、基础，限定最大薄膜应力强度不超过规定的许用应力值。此设计方法简明，但不及应力分类设计法合理，且偏保守。应力分类设计法对容器的各种应力进行精确计算和分类，根据对容器安全性的危害大小，应用极限分析法和安定性概念，分别建立不同的强度条件加以限制，同时还考虑循环载荷下的疲劳分析。2.压力容器失效，其表现形式有哪几种？ 压力容器由于载荷或温度过高而失去正常工作能力称为失效。其表现形式有：强度不足 ，容器发生过量塑性变形或破裂；刚度不足，由于弹性变形过大而导致运输、安装 困难或丧失正常工作能力；失稳，在压应力作用下容器形状突然改变而不能正常工作。3.椭圆和蝶形等封头，为什么均带有直边端？ 是防止封头与筒体

6、连接环焊缝与边缘应力作用区重合。若无直边，与筒体间的连接环焊缝就成为不同几何形状壳体间的连接点，不但产生焊接残余应力和各种焊接缺陷，同时还产生边缘应力，使受力状况恶化。4.容器开孔后，需要补强，对补强的要求？ 由于开孔去掉了容器部分承压金属，不但削弱容器壁的强度，而且还会因结构连续性 收到破坏，造成开孔边缘较高的局部应力集中，再加上开孔接管受到各种外载荷、温度等影响，制造上的一些缺陷和检验上的不便等综合作用，所以要进行补强计算，适当补强。补强应选择适当的补强方法和结构；具有足够的补强金属；确保补在开孔周围应力峰值区内。5.低温压力容器用材料的要求。 材料选择应有足够的韧性，在低温下有一定的冲击

7、值。低温容器材料主要有：铁素体型材料专用钢；奥氏体型高合金钢；镍钢；铝合金；铜合金；镍合金6种。6.钢板低温冲击试验的试样的切取方向。 钢锭浇铸时会形成偏析或含有杂质，在轧制钢板的过程中，这些不均匀部分和杂会顺着金属延伸方向形成纤维状带状组织，从而使钢板平行于纤维状组织方向（纵向）机械性能高于垂直方向（横向），尤其韧性和塑性指标更突出。为提高材料的安全使用和压力容器的可靠性，GB150规定低温冲击试验要取横向作为最低冲击供的规 定值。7.应力腐蚀破裂。哪些介质可引起金属的应力腐蚀破裂？ 应力腐蚀破坏是金属在应力（拉应力）和腐蚀的共同作用下（并有一定的温度条件）所引起的破裂。应力腐蚀现象较为复杂

8、，当应力不存在时，腐蚀甚微；当有应力后，金属会在腐蚀不严重的情况下发生破裂；由于破坏是脆性的，没有明显预兆，容易造成灾难性事故。a.碳钢及低合金钢，介质为碱液、硝酸盐溶液、无水液氧、湿硫化氢、醋酸等；b.奥氏体不锈钢，氯离子、氯化物蒸汽、硫化氢、碱液等；c.含钼奥氏体不锈钢；碱液、氯化物水溶液、硫酸硫酸铜的水溶液等。d.钛。发烟硝酸、含盐酸的甲醇或乙醇、二硫化碳及干氯气等。三、铝制焊接容器：JB/ T 473420021.范围：适用于常压容器和设计压力不大于8Mpa的压力容器。适用的设计温度范围按铝材允许的使用温度确定。最低设计温度269，最高设计温度200 。2.材料： 板材选用材料标准，G

9、B/T 3880铝及铝合金轧制板材； 管材选用材料标准，GB/T 4437.1铝及铝合金热挤压管； GB/T 6893铝及铝合金拉(轧）制无缝管；棒材选用材料标准，GB/T 3191铝及铝合金挤压棒材； 焊材选用材料标准，GB/T 10858铝及铝合金焊丝。3.冷热加工成形。a.下料及坡口加工一般采用机械方法，厚度较大时也允许采用等离子切割法、电弧切割法；坡口采用热切割法制备应用机械方法去除氧化层 ；b.热成形应在中性或氧化性气氛中加热，加热温度不应超过500 ，当温度降到低于300 时，不宜继续成型。c.当冷成形变形度较大时，变形后应进行热处理。d.铝封头热成形后，在图样要求的情况下可进行退

10、火热处理，当热成形的终压温度超过350 并随后空冷时可免于退火热处理。c.焊接方法应采用钨板氩弧焊、熔化极氩弧焊、等离子焊；不用焊条电弧焊和气焊。四、钛制焊接容器：JB/ T 474520021.范围： 适用于钛制焊接常压容器及设计压力不大于35Mpa的钛制焊接压力容器。 适用的设计温度范围按钛材及钛复合板允许的使用温度确定，衬钛容器适用的设计温度范围还要考虑钛和钢的线膨胀系数的差别。钛合金容器设计温度范围最低269（低于60 时则加试伸长率）最高300 。 铸钛容器设计许用温度最高不超过250 。钛衬里结构容器设计许用温度最高不超过250 。 钛复合板容器设计许用温度最高不超过350 。2.

11、材质 板材选用标准： GB/T 3621钛及钛合金轧制板材GB/T 14845板式换热器用钛板 管材选用标准： GB/T 3624钛及钛合金管GB/T 3625换热器及冷凝器用钛及钛合金管 棒材选用标准： GB/T 2965钛及钛合金棒材 锻件选用标准： GB/T 16598钛及钛合金饼和环 铸件选用标准： GB/T 15073和GB/T 6614钛及钛合金铸件 焊丝选用标准： GB/T3623 钛及钛合金丝3.压力加工a.加工特性： 屈服强度较高； 屈服比大，因此允许的塑性变形范围很窄；伸长率和断面收缩率较低，对冷变形不利，当变形量大时，应分段压制并进行中间退火。对变形速度敏感，因此复杂的冲

12、压工序在低速下进行。对切口及表面缺陷的敏感性高，所以在加工前清除料坯划痕、裂纹等缺陷。有冷加工硬化倾向，压制成型后的残余应力，要进行最终退火处理。加热成型时具有高塑性，但在高温下易与空气中气体（氧、氮、氢）起反应，使钛材被污染而降低力学性能。b.冲压成型 对钛材进行冲压成形是比较困难的，所以模具的研制国内外都很重视。 目前采用的冲压成型方法有三种：冷成型、热成型和预成型后热校形。1）冷成型后应尽量采用热校形，温度可在100350；低温热成型温度可在300400，高温热成型的加热温度可提高到650 （不应超过800 ）。2）对加热到600 以上热成型的钛工件表面应采用耐高温涂料或其他高温防护措施

13、，以防止表面氧化污染，加热炉应保持微氧化性气氛。3）钛复合板封头的热成型温度与热处理温度应兼顾基层与钛层的具体要求而定，但加热温度不应超过850 。4.胀管 由于钛的压力加工性能较差，变形速率敏感性高，为避免胀管时产生裂纹，应以慢速进行，液压胀管施力均匀、稳定、易控且效率高，适于钛管胀接，胀度在1% 1.6%。 计算：d=(da df) (di do ) /di100% 式中： da胀管后的管子内径，mm ； df 胀管前的管子内径，mm di 胀管前管板上的孔径，mm ； do 胀管前管子的外径，mm 为不使管子内径扩得太大而产生裂纹，管板孔径di和管子外径do之差必须愈小愈好。5.焊接a.

14、钛及钛合金与常用金属一样具有良好的可焊性。但值得重视，在焊接过程中焊缝的 污染和热影响区问题。焊缝只要受到小量的有害杂质污染，就会严重影响焊缝质量。 钛热导率小，熔点较高，焊接时易出现热量集中，高温停留时间长，导致熔合区晶粒 粗大，降低接头综合性能。b.焊接质量 对焊缝质量影响因素，除杂质元素影响外，合金元素及热循环等也影响到焊缝质量，在焊接过程中必须加以重视。 1）杂质元素主要有铁、氢、氧、氮 铁的影响使接头的综合力学性能降低，耐腐蚀性能减弱； 氢的影响降低焊缝的冲击韧性，在外应力作用下，微裂纹会扩展为裂纹； 氧的影响使塑性降低，容易导致焊缝形成气孔； 氮的影响使塑性降低，也会促使钛的氢脆断

15、裂。 2）合金元素的影响 钛合金中的合金元素对焊接也有影响，由于在焊缝金属和钛合金近焊缝区域的结晶与组织转变时，不均匀性往往加剧亚稳定相的形成和分解，造成焊缝脆化趋势。 3）热循环的影响 钛的熔化温度高，热导率小，使高温相晶粒易过热而长大，导致塑性降低，适当加快焊缝冷却是有利的。 4）焊接缺陷 气孔；未焊透； 烧穿多发生在薄板焊接；咬边即焊缝金属与母材交界处形成凹下的沟槽；断裂主要原因是氢、氧、氮等杂质的污染；焊接腐蚀是受铁污染严重时，出现稳定的富铁相区与铁基形成腐蚀电池而发生电化腐蚀。5）焊缝检验 a.外观检查； b.焊接接头性能检查；c.表面着色探伤检查；d.焊缝射线探伤检查。五、铜制压力

16、容器：JB/ T 474520061.范围 适用设计压力不大于35Mpa的容器。 适用的设计温度范围按铜材极其复合钢板允许的使用温度确定，还要考虑衬层和基层材料弹性模具和热膨胀参数的差别。设计温度范围上限200350（BFe30-1-1）2.材料 铜材应具有良好的力学性能、焊接性能、成形性能及其他工艺性能和物理性能。铜材还具有良好的耐腐性能，不但能耐均匀腐蚀，必要时还能耐应力腐蚀、选择性腐蚀等局部腐蚀。板材选用材料标准：GB/T 20402002铜及铜合金板材 GB/T 25311996热交换器固定管板用黄铜板管材选用材料标准：GB/T 177911990空调与制冷用无缝铜管GB/T 8890

17、1998热交换器用铜合金无缝铜管 GB/T 152719987 铜及铜合金控制管 GB/T 152819987 铜及铜合金挤制管棒材选用材料标准：GB/T 44231992钛及钛合金拉制棒 GB/T 138081992钛及钛合金挤制棒铸件选用材料标准：GB/T13819 1992铜合金铸件焊材选用材料标准：GB/T36701995铜及铜合金焊条 GB/T94601988铜及铜合金焊丝3.冷热加工成形a.铜材的切割和坡口的加工一般采用机械加工，水刀切割等方法。如需采用热切割时，切割边缘和坡口应采用机械方法加工去除污染层。b.铜封头的成形允许采用冷成形或热成形。热成形的加热炉可用天燃气炉，炉内气氛

18、呈中性或弱氧化性。c.冷成形封头应进行消除应力退火处理。六、镍及镍合金制压力容器：JB/ T 47562006 镍及镍合金制压力容器比不锈钢和其他有色金属制压力容器，对于强酸、强碱等强腐蚀性介质有更好的耐蚀性，且具有更高的使用温度，是重要的压力容器类型。1.定义 纯镍：镍（可加钴Co）的最小含量为99.0%； 镍合金：包括镍基合金及铁镍基合金；镍的含量大与或等于50%的合金为镍基合金；镍含量30% 50%，铁含量低于50%，且镍含量与铁含量之和不小于60%的合金为铁镍基合金；耐蚀合金：用于耐腐蚀的镍合金，如镍镍铜合金。2.镍及镍基合金在压力容器中的应用a.当容器采用的铬或(和）钼为主要合金元素

19、的镍合金制造，使用介质条件有可能会产生晶间腐蚀时，容器的许用温度上限不应高于晶间腐蚀敏感性的长期时效敏化温度的下限。一般为300400。b.镍及镍合金在含硫介质中用温度应受限制。在氧化性含硫大气中，纯镍与镍铜合金使用温度不应超过315 ；镍铬铁合金和镍铁铬合金使用温度不应超过815 ；在还原性含硫（硫化氢）大气中，纯镍与镍铜合金使用温度不应超过260 ，镍铬铁合金使用温度不应超过540 。c.镍及镍合金在高温蒸汽中使用温度应受到限制，纯镍使用温度不应超过425 ，镍铜合金使用温度不应超过380 ，镍铬铁合金使用温度不应超过815 ，镍铁铬合金使用温度不应超过980 。3.焊接a.镍及镍合金的熔

20、化焊焊接方法常采用钨极气体保护焊和熔化极气体保护焊，可采用等离子焊，也可以采用焊条电弧焊和埋弧焊。b.含铬和（或）钼的镍合金要求焊接接头在焊后状态有良好的耐晶间腐蚀性能时，可尽量采用钨极气体保护焊，熔化极气体保护焊或等离子焊，也可采用焊条电弧焊。不存在或不要求耐晶间腐蚀性能时，可采用埋弧焊。c.为减轻镍合金焊接接头在焊后状态的晶间腐蚀敏感性，在多道焊接过程中，从第二道焊开始，在焊缝背面可采用强制水冷。如焊后进行固溶处理，则可不必要求。d.在采用镍合金焊丝时应注意某些焊丝（镍铬合金、部分镍铬钼合金）不适用于埋弧焊。e.在采用镍及镍合金焊条时应注意某些焊条（镍钼合金，部分镍铬钼合金）仅适用于平焊；

21、某些焊条（纯镍、镍钼合金、镍铬合金),只有较细焊条（直径 3.2mm）才宜全位置焊，较粗焊条仅宜平焊和横焊。4.焊后热处理 当工件焊接后，如需提高耐晶间腐蚀性能，应按图样规定进行焊后热处理。a.N08800（800）N08810（800H）N08811（800HP）焊制容器 当设计温度高于538 时，应进行焊后热处理。 可选择两种热处理方法：固溶处理一般为10001070快速冷却 稳定化处理最低加热温度为885，当壁厚小于或等于25mm时保温1.5h，当壁厚大于25mm时保温时间为1.5h1h 25mm (即保温时间1.5h基础上每超过25mm厚度再增加1h）。加热与冷却的速度不易过快。 对于

22、换热器管子与管板的连接焊缝，膨胀节连接焊缝可不进行焊后热处理。b.B2镍基合金焊制件热处理温度为10401090，保温不少于1h。在壳体内外侧同时喷淋或浸水，在15min之内降到425 以下。c.其他镍和镍基合金容器一般不要求焊后热处理。七、GB150 第一部分：制造、检验和验收一、修改内容1.范围a.并入低温压力容器，原标准只列入在标准附录C中，增加了多层整体包扎，钢带错绕式压力容器，适用于6种结构压力容器，结构形式为单层焊接压力容器、锻焊压力容器和多层压力容器（包括多层筒节包扎，多层整体包扎，钢带错绕和热套容器）使传统结构压力容器有了新的生命力。b.增加了特大型设备制造、检验内容c.对采用

23、单层复合板结构容器，更加规范完善了材料、设计结构、制造检验等方面的问题。d.对上述6种结构压力容器的改造、维修及其检验也有了参照依据。2.增加了规范性引用文件，原标准只是在总章中列出了全部引用文件执行起来很不方便。3.新增加了名词术语内容；定义了容器结构、成形等相关名词术语。4.总则a.增加了压力容器制造过程中的风险评估报告，使制造单位在制造过程中根据风险评估、主要失效模式，合理地确定制造工艺和检验工艺；b.新增了对新技术、新工艺使用前的评审要求；c.增加了信息化管理要求。5.焊接部分修订了经过热处理后需返修部分再热处理的规定。6.热处理部分a.规范了成形件恢复性热处理的依据；b.明确了盛装毒

24、性为极度或高危害介质的容器的热处理要求；c.有应力腐蚀倾向的容器；d.明确规范了低温容器焊后热处理的焊接接头厚度。二、压力容器的制造、检验和验收依据1.压力容器制造、检验和验收除应符合本标准规定还要满足设计图样的要求；2.压力容器用封头的制造、检验与验收还应符合GB/T 。（在国标未执行前，参照图样要求和JB/T47462002钢制压力容器用封头规定；3.压力容器用设备法兰还应符合JB/T47004707；4.容器用管法兰还应符合相关管法兰标准的要求；对盛装液化石油气、毒性程度为极度或高度危害介质以及强渗透性中度危害介质的容器，管法兰应符合HG20592 HG20635；5.压力容器用钢焊材应

25、符合JB/T4747压力容器用钢焊条订货技术条件；6.对第三类压力容器的制造，应当依据风险评估报告的需求和建议，编制合理制造工艺和检验工艺；7.对超出JB/T4730标准范围的无损检测方法要按新容规规定，通过专家技术评审；8.没有列入本标准的压力容器制造、检验、新技术、新工艺和新方法，也要按容规规定通过专家技术评审。三、材料复验与标志移植1.出现下列情况时，应对材料进行复验a.采购的第三类压力容器用III级锻件；b.不能确定质量证明书真实性或者对性能、化学成分有怀疑的主要受压元件材料；c.用于制造主要受压元件的境外牌号材料；d.用于制造主要受压元件的奥式体不锈钢开平板（应在开平板两端各截取一组

26、复验试样；e.设计图样要求进行复验的材料；f.不锈钢开并板应按批号复验力学性能；其他材料应按炉号复验化学成分，按批号复验力学性能；g.低温容器焊条应按批进行药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量的复验；其方法按相应的焊条标准或技术要求；2.材料分割，标志移植a.容器另部件可采用机械或热切割方法进行材料分割；当采用热切割材料时，应清除材料熔化所产生的熔渣和有害变色部分金属。b.有防腐蚀要求的不锈钢以及复合板制压力容器，不得在防腐蚀面采用硬印标志。c.不得在低温容器受压元件上采用硬印标记，刻划标识。四、热加工成形与组装a.制造单位应根据制造工艺确定加工裕量，最小成形厚度不小于设计图样标注的最小厚度；b.制

27、造中应避免钢板表面的机械损伤，对于尖锐伤痕、刻槽等缺陷应予修磨，修磨范围的斜度至少为13，修磨的深度应不大于该部位钢板厚度s的5%，且不大于2mm，否则应予补焊。c.对复合板，堆焊件及衬里层，修磨深度不得大于覆层厚度的30%，且不大于1mm，否则采用补焊。d.容器受压元件不得强力组装，不宜采用十字焊缝。e.对标准抗拉强度下限值大于或等于540Mpa低合金钢及CrMo低合金钢板经火焰切割的坡口表面，应进行磁粉或渗透检测f.封头成形后直边部分不得存在纵向皱折（老标准中允许1.5mm皱折）。g.壳体直线度允差应不大于壳体长度1，长度超过30m，其直线度允差应不大于（0.5L/1000）+8mm。五、

28、焊接1）规范了容器焊接接头的焊接工艺评定，如受压元件焊缝与受压元件相焊的焊缝，熔入永久焊缝的定位焊缝，受压元件表面堆焊与补焊，以及上述焊缝返修焊缝。2）受压元件的境外牌号材料，制造单位首次使用前。3）焊缝评定技术档案应保存至评定失效为止，评定试样保存期不少于5年。4）要求焊后消除应力热处理的压力容器，如在热处理后需进行返修，可以根据返修深度确定是否需要再进行消除应力热处理。六、热处理1）成形件恢复性能热处理：a.变形率碳钢、低合金钢5%以上，奥氏体不锈钢设计温度19615%，设计温度19610%；b.单向拉伸（如筒体成形）变形率（%）=50 1-(Rf/Ro)/Rf 双向拉伸（如封头成形）变形

29、率（%）=75 1-(Rf/Ro)/Rf 式中：板厚mm，Rf成形后中心面半径； Ro成形前中心面半径 （对于平面） 管冷成形变形率：变形率(%)=100r/R 式中r钢管的外半径，R钢管中心线弯曲半径2）受压元件焊后热处理：a.S11306（OCr13) S11348(OCr13Ae)铁素体型不锈钢焊接接头厚度大于10mm（焊前预热230以上时，厚度大于38mm)。b.用于盛装毒性为极度或高度危害介质的容器。c.采用除06Ni9DR以外材料制造焊接接头厚度大于16mm的低温容器；采用06Ni9DR材料制造的焊接接头厚度大于50mm。七、试件与试样：1.产品焊接试件：a.碳钢，低合金钢制低温容器；b.设计温度低于-196的奥氏体不锈钢制容器c.材料标准抗拉强度下限值540M