化工设备设计基础培训讲义

化工设备设计基础主讲教师：刘剑16.1概述16.2筒体和封头16.3法兰联接16.4设备的支座16.5设备的开孔与附件16.6容器设计举例16.7容器设计中的几种强度失效准则第十六章化工设备通用零部件16.1概述

为了方便化工设备的设计工作、有利于设备及零部件的批量生产和施工安装，我国有关部门已将某些化工设备及其常用零部件制订了系列标准。设备如贮槽、换热器、搪瓷反应釜等；零部件如封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜、液位计、填料箱、搅拌桨等，都有了相应的标准。设备及零部件标准的最基本的参数是公称直径DN和公称压力PN。16.1.1公称直径DNA压力容器的公称直径用钢板卷制而成的筒体，其公称直径的数值是指内径；当筒体较小时可直接使用无缝钢管，此时的公称直径的数值是指钢管的外径。16.1概述表16-1压力容器的公称直径DN筒体由钢板卷制而成3003504004505005506006507007508009001000110012001300140015001600170018001900200021002200230024002500260028003000320034003500360038004000420044004500460048005000520054005500560058006000筒体由无缝钢管制作159219273325377426公称直径的标注方法，如：直径1200㎜的容器：公称直径DN120016.1.1公称直径DN管子的公称通径，它既不是管子的内径也不是管子的外径，而是一个略小于外径的数值。只要管子的公称通径一定，它的外径也就确定了。我国石油化工部门广泛使用的钢管公称通径和钢管外径配有A、B两个系列：A系列为国际通用系列（俗称英制管），B系列为国内沿用系列（俗称公制管）。B、管子的公称通径B管子的公称通径（见P315表16-2）

表16-2公称通经和钢管的外径公称通径DN101520253240506580100125150200250钢管外径A17.221.326.933.742.448.360.376.188.9114.3139.7168.3219.1273B141825323845577689108133159219273公称通径DN300350400500600700800900100012001400160018002000钢管外径A323.0355.6406.4508610711813914101612191422162618292032B325377426530630720820920102012201420162018202020

公称直径相同的零部件，由于工作压力不同，某些尺寸将有所不同。制定系列标准，就得规定若干压力等级。这种规定的标准压力等级就是公称压力等级。公称压力以“PN”为其代号。

我国标准GB1048规定公称压力十个等级：0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa、4MPa、6.3MPa、10MPa、16MPa、25Mpa。16.1.2公称压力16.2.1筒体

设计时筒体的相应直径必须符合表16-1的规定，否则就没有标准的封头可与之相配。常见筒体的公称尺寸见P316表16-3。16.2筒体和封头16.2.2封头常见封头的名称及型式参数见P317表16-4和P321表示16-7（注意以外径计和以内径计的差别）。

以内径作为公称直径的标准椭圆形封头（代号为EHA）的总深度H、内表面积A和容积V的系列尺寸，如表16-5所示，其名义厚度和封头质量如表16-6所示。（1）以内径为基准的椭圆形封头DN2600mm，δn=20mm，材质为16MnR，其标记为：EHA2600×20-16MnRJB/T4746-2002（2）夹套内径1600mm，翻边直径di=1520mm，转角半径r=50mm，名义厚度δn=10mm，总高度H=1700mm，其标记为：JA1600/1520×10×50×1700HG-21607标记示例椭圆封头标准蝶形封头标准法兰联接的特点：（1）密封可靠在规定的工作压力、温度下和介质的腐蚀情况下能保证紧密不漏；（2）强度足够附加法兰等结构后不致于削弱整体的强度；（3）适用面广在设备和管道上都能应用，尺寸范围大；（4）可拆结构可多次重复装拆，但较费事；（5）经济和理小型法兰大批生产，成本低，大型法兰则成本高。16.3法兰联接16.3.1工作原理（图16-1）16.3法兰联接A按法兰与设备（或管道）的联接型式分类（1）焊接法兰16.3.2法兰的结构与种类松套法兰

法兰不与筒体、封头或管段联成一体，它可以套在翻边上，（图16-3（a）），也可以套在焊环上（图16-3（b））。一般只用于压力较低的场合。16.3.2法兰的结构与种类螺纹法兰

法兰与管段用螺纹联接，见图16-4。16.3.2法兰的结构与种类（1）平密法兰

密封面是一圈平面，有时在平面上车制出两圈或多圈V型沟槽。（2）凹凸密封面

一个法兰制成凸面，一个法兰制出凹面，垫片放在凹面上，压紧时不会被挤出。（3）榫槽密封面

一个法兰上制成一圈凸榫，另一个法兰上制出一圈凹槽，垫片放在凹槽中，且较窄，易被压紧，密封性好。（4）环密封面

在两联接法兰面上各车制一圈梯形槽，中间配以截面为椭圆形或八角形的环形金属垫片。B按法兰密封面的形式分（1）圆形法兰

制造方便，最为常用。（2）方形法兰

便于管道排列紧凑。（3）腰圆形法兰

常用于阀门和小直径高压管道上。

见图16-6C按法兰端面形状分类A压力容器法兰标准

选用标准法兰，必须已知设备的公称直径与公称压力，法兰的公称直径必须与其一致，法兰的公称压力须视法兰的材料与工作温度而定。

表16-12给出甲乙型法兰的适用材料及在各温度下的最大允许工作压力。16.3.3法兰标准已知设备的DN=1200mm，PN=0.59MPa，操作温度为150℃，则法兰的DN必须是1200mm，如选用甲型平焊法兰，材料为16MnR，则PN可用0.6MPa级这一规格，因其允许工作压力为0.6MPa。如法兰材料选用Q235-A，则PN应选用1.00MPa的规格。表16-13甲型平焊法兰的结构尺寸表16-20PN0.25及PN0.6MPa板式平焊钢制管法兰B、管法兰标准

化工设备上的支座是支承设备重量和固定设备位置用的一种不可缺少的部件。在某些场合，支座还可能承受设备操作时的振动、地震载荷、风雪载荷等。支座的结构形式和尺寸往往决定于设备的型式、载荷情况及构造材料。最常见的有：耳式支座、支承式支座和鞍式支座。16.4设备的支座

耳式支座又称悬挂式支座，其安装位置见P273图14-2。16.4.1耳式支座

要求：了解A、AN（不带垫板）和B、BN（不带垫板）的差别、结构尺寸和选用方法。16.4.1耳式支座16.4.1耳式支座表16-22A、AN型支座系列参数尺寸表16-23B、BN型系列参数尺寸掌握根据设备总重选择支座类型或数量。16.4.2支承式支座

其结构见P346，结构尺寸和选用参见P347表16-25。16.4.3鞍式支座

为了使设备能够进行正常的操作与维修、在封头和筒体上需要开必要的孔道以便安装各中附件，如各种物料的进出管口、仪表的接口装置、人孔、手孔和视镜等。在设备上开孔，需要考虑孔的位置、大小对设备强度的削弱程度及是否需要补强等问题。16.5设备的开孔与附件A设备的管口与凸缘设备与管道的连接，设备上测量、控制仪表的安装，都是通过设备上的管口与凸缘来实现的。16.5.1设备开孔的装置人孔、手孔、检查孔（349页见表16-27）16.5.1设备开孔的装置人孔、手孔、检查孔（349页见表16-27）16.5.1设备开孔的装置

视镜16.5.1设备开孔的装置视镜16.5.1设备开孔的装置

为了使设备能够进行正常的操作与维修、在封头和筒体上需要开必要的孔道以便安装各中附件，如各种物料的进出管口、仪表的接口装置、人孔、手孔和视镜等。在设备上开孔，需要考虑孔的位置、大小对设备强度的削弱程度及是否需要补强等问题。16.5.2设备的开孔与补强局部补强：16.5.2设备的开孔与补强整体补强16.5.2设备的开孔与补强1、弹性失效准则2、塑性失效准则3、弹塑性失效准则4、疲劳失效准则5、断裂失效准则6、蠕变失效准则16.7容器设备中的几种强度失效准则

弹性失效准则是把远离与封头、法兰连接边缘处、而又非接管区的壳体上可能出现的最大应力，限制在弹性范围即屈服极限之下，如果考虑安全系数，可使上述最大应力限制在许用应力[σ]之下。1、弹性失效准则

持塑性失效准则导致容器失效的观点认为，壳体上一点的应力达到屈服极限时，并不导致容器的失效，只有当壳体整体屈服，容器才算失效。塑性失效准则的限制条件可由极限设计法予以确定。2、塑性失效准则

在壳体应力远低于屈服极限的情况下，壳体边缘处的局部区域可能已达到材料屈服极限，并产生弹性变形。3、弹塑性失效准则

在交变应力作用下，容器局部结构不连续处将成为疲劳失效的起源。压力容器由于疲劳而引起的破坏占有相当的比重。4、疲劳失效准则

根据传统的强度设计观点，工作应力达到屈服极限时，发生屈服，当工作应力达到强度极限时发生断裂。

随着高强度钢的普遍采用，材料强度提高而韧性往往降低，而且由于漏检缺陷的存在，水压试验或操作时就有可能在工作应力低于屈服极限甚至低于许用应力的情况下发生脆性断裂——低应力破坏。这种失效现象称为断裂失效。5、断裂失效准则

压力容器在高温和内压的长期作用下，缓慢地、不断发生塑性变形，导致容器厚度不断减薄，最后导致破坏。蠕变失效准则将容器壳体的蠕变量限制在一定的允许范围内。6、蠕变失效准则设备及零部件标准的最基本参数是什么？国家标准GB1048规定管路公称压力有那些等级？了解EHA和EHB椭圆封头有什么不同？根据封头的直径查表封头的表面积和体积。了解法兰的标准及法兰的选用。根据法兰的型号、公称直径和公称压力确定法兰的基本尺寸。了解耳式支座和鞍式支座的选用。了解容器设计中的几种强度失效准则。本章小节谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH安全注射与职业防护PART01一、安全注射二、职业防护主要内容安全注射阻断院感注射传播让注射更安全！《健康报》

别让输液成为一个经济问题有数据显示，是世界最大的“注射大国”。2009年我国平均每人输液8瓶，远远高于国际上人均2.5—3.3瓶的平均水平。我国抗生素人均消费量是全球平均量的10倍。因此我国被称为：

“输液大国、抗生素大国和药品滥用大国”。2016年国家十五部委重拳出击

遏制细菌耐药《阻断院感注射传播，让注射更安全（2016-2018年）》专项工作指导方案量化指标医疗卫生机构安全注射环境、设施条件、器具配置等合格率100%医务人员安全注射培训覆盖率100%规范使用一次性无菌注射器实施注射100%（硬膜外麻醉、腰麻除外）医疗卫生机构对注射后医疗废物正确处理率100%医疗卫生机构内部安全注射质控覆盖率100%医务人员安全注射知识知晓率≧95%医务人员安全注射操作依从性≧90%医务人员注射相关锐器伤发生率较基线下降≧20%相关内容基本概念安全注射现况不安全注射的危害如何实现安全注射意外针刺伤的处理

基本概念

注射

注射是指采用注射器、钢针、留置针、导管等医疗器械将液体或气体注入体内，达到诊断、治疗等目的的过程和方法。包括肌内注射、皮内注射、皮下注射、静脉输液或注射、牙科注射及使用以上医疗器械实施的采血和各类穿刺性操作。

基本概念

符合三个方面的要求：对接受注射者无危害；对实施者无危害；注射后的废弃物不对环境和他人造成危害。不安全注射发生率东欧：15%中东：15%亚州：50%印度：50%中国：50%对我国某地3066个免疫接种点的调查表明:一人一针一管的接种点为33.5％一人一针的接种点为62.1％一人一针也做不到的接种点......

目前情况

不安全注射

没有遵循上述要求的注射常见不安全注射-对接受注射者不必要的注射注射器具重复使用注射器或针头污染或重复使用手卫生欠佳注射药品污染不当的注射技术或注射部位医用纱布或其他物品中潜藏的锐器常见不安全注射-对接受注射者减少不必要的注射是防止注射相关感染的最好方法据调查，从医疗的角度来说，有些国家高达70％的注射不是必须的应优先考虑那些同样能达到有效治疗的其他方法口服纳肛不安全注射-对实施注射者采血技术欠佳双手转移血液不安全的血液运输手卫生欠佳废弃锐器未分类放置不必要的注射双手针头复帽重复使用锐器锐器盒不能伸手可及患者体位不当不安全注射-对他人不必要的注射带来过多医疗废物医疗废物处置不当废弃锐器置于锐器盒外与医用纱布混放放在不安全的处置地点—如走廊中容易拌倒废物处理者未着防护用品（靴子，手套等）重复使用注射器或针头最佳注射操作注射器材和药物注射器材药物注射准备注射管理锐器伤的预防废物管理常规安全操作手卫生手套其他一次性个人防护装备备皮和消毒清理手术器械医疗废物二次分拣2023/7/6Dr.HUBijie682023/7/611/05/0968锐器盒摆放位置不合适，放在地上或治疗车下层头皮针入锐器盒时极易散落在盒外，医废收集人员或护士在整理过程中容易发生损伤不正确使用利器盒绝大部分医务人员对安全注射的概念的理解普遍仅局限于“三查七对”，因此安全注射的依从率也非常低。安全注射现况滥用注射导致感染在口服给药有效的情况下而注射给药临床表现、诊断不支持而使用注射治疗

由于滥用注射，导致感染的发生几率明显增加。安全注射现况注射风险外部输入风险：注射器具、药品、材料等产品质量；非正确使用信息，非正规或正规培训传递错误信息，非合理用药及操作习惯等。内部衍生风险：注射的“过度”与“滥用”、非正确的注射、未达标的消毒灭菌、被相对忽略的职业暴露、不被关注的医疗废物管理。

安全注射现况

当前院感注射途径传播的高风险因素使用同一溶媒注射器的重复使用操作台面杂乱，注射器易污染注射后医疗废物管理欠规范---注射器手工分离与二次分捡

对患者的危害-------传播感染

是传播血源性感染的主要途径之一，也是不安全注射的最主要危害。注射是医院感染传播的主要途径之一！不安全注射的危害导致多种细菌感染，如脓肿、败血症、心内膜炎及破伤风等。败血症破伤风心内膜炎脓肿不安全注射

不安全注射的危害

对医务人员的影响

针刺伤：每年临床约有80.6%-88.9%的医务人员受到不同频率的针刺伤！原因：防护意识薄弱、经验不足、操作不规范、防护知识缺乏。

不安全注射的危害

对社会的危害

拿捡来的注射器当“玩具”

不安全注射的危害

如何实现安全注射三防：人防、技防、器防四减少：减少非必须的注射操作减少非规范的注射操作减少注射操作中的职业暴露减少注射相关医疗废物

如何实现安全注射

重视环境的准备警惕锐器伤正确物品管理严格无菌操作熟悉操作规程执行手卫生安全注射

如何实现安全注射

进行注射操作前半小时应停止清扫地面等工作。避免不必要的人员活动。严禁在非清洁区域进行注射准备等工作。应在指定的不会被血液和体液污染的干净区域里，进行注射准备。当进行注射准备时，必须遵循以下三步骤：1.保持注射准备区整洁、不杂乱，这样可以很容易清洁所有表面2.开始注射前，无论准备区表面是否有血液或体液污染，都应清洁消毒。3.准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒重视环境的准备手卫生之前先做脑卫生！观念的改变非常重要！安全注射，“手”当其冲！认真执行手卫生工作人员注射前必须洗手、戴口罩，保持衣帽整洁；注射后应洗手。操作前的准备注射前需确保注射器和药物处于有效期内且外包装完整。操作前的准备给药操作指导单剂量药瓶——只要有可能，对每位患者都使用单剂量药瓶，以减少患者间的交叉污染多剂量小瓶——如果别无选择，才使用多剂量药瓶-在对每个患者护理时，每次只打开一个药瓶-如果可能，一个患者一个多剂量药瓶，并在药瓶上写上患者姓名，分开存储在治疗室或药房中-不要将多剂量药瓶放在开放病房中，在那里药品可能被不经意的喷雾或飞溅物污染药物准备给药操作指导丢弃多剂量药瓶：-如果已失去无菌状态-如果已超过有效日期或时间（即使药瓶含有抗菌防腐剂）-如果打开后没有适当保存-如果不含防腐剂，打开超过24小时，或制造商建议的使用时间后-如果发现未注明有效日期、储存不当，或药品在不经意间被污染或已知道被污染（无论是否过期）药物准备给药操作指导具有跳起打开装置的安瓿瓶——只要有可能，就使用具有跳起打开装置的安瓿瓶，而不是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶如果是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶，在打开安瓿瓶时，需使用干净的保护垫（如一个小纱布垫）保护手指药物准备准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒注射准备对药瓶隔膜的操作步骤在刺入药瓶前用蘸有70%乙醇棉签或棉球擦拭药瓶隔膜（隔层），并在插入器材前使其晾干每次插入多剂量药瓶都要使用一个无菌注射器和针头不要把针头留在多剂量药瓶上注射器和针头一旦从多剂量药瓶中吸出药品并拔出，应尽快进行注射注射准备贴标签多剂量药瓶配制后，应在药瓶上贴上标签：-配制日期和时间药物的种类和剂量-配制浓度-失效日期和时间-配制者签名对于不需要配制的多剂量药品，贴上标签：-开启日期和时间-开启者名字和签名注射准备皮肤消毒剂在有效期内使用。严格落实皮肤消毒的操作流程（以注射点作为中心，自内向外，直径5cm以上）。一人一针一管一用，禁止重复使用。熟悉操作规程，严格无菌操作使用同一溶媒配置不同药液时，必须每次更换使用未启封的一次性使用无菌注射器和针头抽取溶媒。必须多剂量用药时，必须做到一人一针一次使用。熟悉操作规程，严格无菌操作熟悉操作规程，严格无菌操作红圈标注地方绝对不能碰触！××熟悉操作规程，严格无菌操作皮肤消毒后不应再用未消毒的手指触摸穿刺点！皮肤消毒后应完全待干后再进行注射！熟悉操作规程，严格无菌操作现配现用药液抽出的药液、开启的静脉输入用无菌液体须注明开启日期和时间，放置时间超过2小时后不得使用；启封抽吸的各种溶媒超过24小时不得使用。药品保存应遵循厂家的建议，不得保存在与患者密切接触的区域，疑有污染或保存不当时应立即停止使用，并进行妥善处置。

熟悉操作规程，严格无菌操作

2小时内：——输注类药品；

24小时内：

——溶媒启封抽吸后；

——灭菌物品启封后（棉球、纱布等）提倡使用小包装。每周更换2次：

——非一次性使用的碘酒、酒精等，容器应灭菌。

7天内：——启封后一次性小包装的瓶装碘酒、酒精.药品保存：——应遵循厂家的建议（温度、避光）——不得保存在与患者密切接触的区域。——疑有污染禁用。应注明开启时间物品管理

禁止双手回套针帽禁止用手传递利器禁止用手分离注射器针头禁止手持锐器随意走动禁止随意丢弃锐器，随时入锐器盒禁止用手直接抓取医疗废物

操作时保证充足光线、空间宽敞

操作时从容不迫

操作时尽可能采用有安全保护装置的锐器六禁止三操作警惕锐器伤耐用，防穿透，防渗漏。大小合适，锐器可以完整放入。可能产生锐器的地方均配，不需二次分捡。放置的位置醒目且方便使用，治疗车要放在上层的侧面。一次性使用、禁止徒手打开、清空或清洗重复使用。禁止放入其他杂物。到达3/4时及时封闭。在转运过程中确保密闭，避免内容物外漏。

规范使用锐器盒

二、医务人员职业暴露体液血液分泌物排泄物其他04年7月23日，广州某医院在一次急诊抢救意外伤中,9名医务人员均直接接触了出血较多的重伤员。当时病人血肉模糊，鲜血喷到了当班急诊医生的身上、脸上和眼睛里，另一名医生在为病人清创缝合时被扎破手指，麻醉科医生带着受伤的手指为病人进行麻醉。当时参与抢救的多数医务人员的白大衣、口罩都被病人的鲜血染湿了。3天后这位病人被检测出是艾滋病人，HIV抗体反应强阳性。半年后有2名医务人员血液检出艾滋病毒抗体阳性，造成一起艾滋病职业暴露的悲剧。“艾滋惊魂”事件

锐器伤案例山东某院妇产科主任因全身发黄、乏力等去查体，结果是大三阳且转氨酶高达1300多，诊断暴发性肝炎。事后回忆，发病前曾为一大三阳病人手术时，被针刺伤过，当时未在意，没做任何处理！某院一检验科医生给一丙肝患者进行血气分析，不慎被沾有病人血液的针头刺伤，第三个月出现肝炎症状，感染丙肝病毒。

医务人员职业暴露分类①感染性职业暴露（主要指血源性病原体引起的暴露）②放射性职业暴露③化学性（如消毒剂、某些化学药品）职业暴露④其他职业暴露

中国医务人员特别需要防范的一大类感染性疾病

——血源性感染！医务人员的职业风险感染HIV：全球每年至少

1000名医务人员感染HCV、HBV等：触目惊心血源性传播病原体种类：细菌、病毒、真菌等30多种血源传播最多：HIV、HBV、HCV比人们通常想象的要多的多。医务人员面临传播危险最大的血源性传播疾病1、HBV-感染率为6%～30%2、HCV-感染率为3%，医务人员职业暴露风险为1.8%职业暴露的危险性HIV职业暴露感染的危险性发生HIV锐器伤后，感染HIV的平均危险为0.3%黏膜暴露后感染HIV的平均危险为0.09%血液或体液溅到完整皮肤上基本没有危险惧怕常见职业暴露的方式针刺58.4%皮损22.7%黏膜污染11.2%割伤7.7%注：锐器伤是发生职业暴露最主要的途径。职业暴露的人群NaSH2008年监测数据职业暴露