《电力锅炉压力容器安全监督技术手册》

《电站压力容器安全监督技术手册》

电力行业锅炉压力容器安全监督管理委员会

锅炉压力容器安全监督管理工程师资格考核委员会教材编写组

、乙一”“

刖a

电站压力容器是电力生产中广泛使用的具有爆炸危险性的一类特殊设备。压力容器若质量不佳、管理

不善或使用不当，就可能发生爆炸性事故。一旦发生爆炸或泄漏，会造成生命财产重大损失，甚至可能带

来环境灾难。

为了确保压力容器的安全性，国家和电力行业都先后颁布了一系列相关规程标准。压力容器安全监察

与管理逐步进入法治化管理的轨道，坚持“安全第一，预防为主”的方针，以人为本，以法令法则、规程

标准为准绳，以管理技术及安全技术为手段，通过对压力容器实施全过程规范、有序、法治、科学化监督

与管理，确保压力容器安全经济运行。

锅炉压力容器安全监督是•种技术性较强、涉及领域较广的管理工作，作为一名锅炉压力容器安全监

督工程师，必须I•分熟悉自己的业务工作内容，熟练掌握相关的专业知识和法规标准。本文以国家颁布的

法规标准和电力行业的规程规定为依据，介绍了压力容器的基础知识和电站压力容器安全监督的内容，详

细阐述了压力容器设计、制造、安装、调试、运行、检验、修理改造、重新启用和报废等环节的基本要求

和监督管理内容，简介了压力容器的破坏失效形式和防范措施以及事故调查和处理，是锅监工程师压力容

器专业较为理想的培训教材，也可供从事压力容器安全监察和检验人员，以及设计、制造和运行人员阅读

和参考。

本《电站压力容器安全监督技术手册》由张明坤教授级高级工程师、韩宗国高级工程师、武宝华高级

工程负责编写，尉庆红高级工程师进行排版和校对。在此，对他们付出的辛苦劳动深表感谢！

本《电站压力容器安全监督技术手册》编辑成书时间仓促，难免存在错漏之处，敬请读者提出宝贵意

见，以便我们在今后进行改进和完善。

电力行业锅炉压力容器安全监督管理工程师资格考核委员会教材编写组

2005年10月

目次

第一章压力容器基础知识......................................................................1

第一节压力容器概述.........................................................................1

一、压力容器的定义........................................................................1

二、压力容器的基本构成.......................................................................................................................................2

第二节压力容器工艺参数....................................................................7

一、压力.....................................................................................................................................................................7

二温度...................................................................................1

三直径和公称直径、容积和介质......................................................................................................................2

四、厚度....................................................................................................................................................................2

第三节压力容器的分类......................................................................3

第四节压力容器安全装置....................................................................5

一、压力容器安全装置的设置原则和选用要求.................................................................................................5

二、安全阀................................................................................................................................................................6

三、爆破片................................................................................................................................................................9

四、压力仪表............................................................................................................................................................9

五、液位计...............................................................................10

六、测温装置.............................................................................11

第二章电站压力容器安全监督概述.............................................................12

第一节电站压力容器安全监督的必要性.......................................................12

第二节电站压力容器安全监督的设备范围.....................................................13

第三节电站压力容器安全监督的内容和依据..................................................13

第三章压力容器设计..........................................................................14

第一节压力容器设计基础知识...............................................................14

一、压力容器设计的基本要求..............................................................14

一、设计准则.............................................................................15

二、强度理论.............................................................................15

三、设计方法.............................................................................16

四、载荷..................................................................................16

第二节压力容器的结构设计.................................................................16

第三节压力容器用钢材的选用原则............................................................3

第四节电站压力容器设计....................................................................4

一、设计时应采用的标准....................................................................4

二、结构参数及设计要求....................................................................4

三、强度计算..............................................................................8

四、安全阀计算........................................................................................................................................................9

第五节压力容器设计管理...................................................................10

第六节压力容器使用单位设计监督内容.......................................................12

第四章压力容器制造..........................................................................14

第一节压力容器制造简介...................................................................14

一、概述.................................................................................14

二、压力容器制造工艺特点................................................................15

三压力容器制造通用工艺............................................................................................................................75

第二节压力容器制造管理...................................................................17

一、压力容器制造单位的条件..............................................................18

二、压力容器制造质量保证体系............................................................18

三、质量监督部门对制造单位的监督管理....................................................18

四、质量监督部门对制造单位压力容器产品的监督检验.......................................19

第三节压力容器使用单位对制造质量监督的内容...............................................19

第五章压力容器安装.........................................................................22

第一节安装质量要求.......................................................................22

第二节安装质量监督内容...................................................................22

第六章压力容器使用登记.....................................................................23

第七章压力容器安全运行和维护保养...........................................................24

第一节概述................................................................................24

第二节投运前的准备.......................................................................24

第三节压力容器安全操作要点...............................................................25

第四节压力容器运行中的检查...............................................................26

第五节压力容器维护保养...................................................................26

一、运行中压力容器的维护保养...................................................................................................................26

二、压力容器停运期间的维护保养...............................................................................................................27

第六节电站压力容器的安全运行.............................................................27

一、除氧器........................................................................................................................................................27

二给水加热器...........................................................................29

三、氢储罐...............................................................................32

第七节使用单位压力容器运行监督的内容....................................................32

第八章压力容器定期检验.....................................................................32

第一节定期检验的基本要求.................................................................32

一、定期检验的必要性.....................................................................32

二、压力容器使用过程中的常见缺陷........................................................33

三、压力容器定期检验的方法..............................................................34

四、压力容舂定期检验的分类..............................................................35

五、检验的程序...........................................................................35

六、检验准备工作.........................................................................35

七、检验内容和要求.......................................................................36

第二节检验结果的评定和再检周期的确定....................................................39

一、压力容器安全状况等级评定............................................................39

二压力容器定期检验周期的确定..........................................................41

第三节压力容器使用单位对定期检验的监督..................................................43

第九章压力容器的修理改造...................................................................43

第一节压力容器修理改造的分类.............................................................43

第二节压力容器常用修理方法...............................................................44

第三节压力容器修理改造的要求.............................................................45

第十章压力容器的破坏型式与事故处理.........................................................46

第一节压力容器的破坏型式与机理...........................................................46

一、概述.................................................................................46

二、容器破坏型式及预防措施..............................................................46

第二节压力容器事故分类及预防.............................................................47

第三节压力容器事故的调查、分析和处理....................................................48

一、概述.................................................................................48

二、事故调查.............................................................................49

三事故分析.............................................................................49

第四节典型压力容器事故案例...............................................................50

第十一章压力容器的基础管理工作.............................................................51

-＞建立健全安全监督管理组织机构和安全监督管理网络.....................................51

二、制定各项管理规章制度................................................................51

三压力容器档案管理.....................................................................51

四、压力容舂技术登录簿.....................................................................................................................................52

五、压力容器人员培训.........................................................................................................................................52

六、计划与总结...........................................................................53

七、《电站压力容器安全监察管理系统》2002版简介.........................................53

附录:国内外压力容器标准差异对照........................................................53

压力容器常用法规标准.....................................................................54

参考文献.................................................................................56

III

第一章压力容器基础知识

第一节压力容器概述

一、压力容器的定义

在工业生产过程中，单元操作的装置一般分二大类：运动的装置称为机器，静止的装置称为设备。容

器是指工'业生产中所有各种设备外部壳体的总称，是由曲面构成用于盛装物料的空间构件。压力容器就是在

有压力下工作的密闭容器。

我们通常所说的压力容器是指满足质技监局锅发[1999]154号《压力容器安全技术监察规程》（简

称“容规”）第2条规定的容器。即同时满足下列三个条件的容器为压力容器，见表1-1〜表1-5。

表1-1压力容器的定义（三个界定参数是“且”的关系）

数界定最高工作压力（Pw）内直径和容积

设备加盛装介质依据

（注1）（非圆形截面指其最大尺寸）

大于等于O.IMPa大于等于0.15m,且容积（V）（注2）为气体、液化气体或最高工作温度“容规”第2条

压力容器

（不含液体静压力）大于等于0.025m3高于等于标准沸点的液体（注3）1款

表1-2压力容器定义有关的注解

注解号注释主题解释依据

承受内压Pw指在正常使用过程中，顶部可能出现的最高压力

注1最高工作压力（Pw）Pw指在正常使用过程中，可能出现的最高压力差值：对夹套容

承受外压

器指夹套顶部可能出现的最高压力差值

符号P代表设计压力：Pw代表最高工作压力；V代表容积

指压力容瑞的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并圆整，

容积（V）

且不扣除内件体积的容积“容规”第2条

注2多腔压力容器（如换热器的管程和光程、余热锅炉的汽包和换热器、夹套容器等）按1款的注解

多腔容器压力划分与照类别高的压力腔进行使用管理

管理、设计的规定但应按每个压力容器腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类

别划分时，设计压力取本压力腔的设计压力，容积取本压力腔的几何容积

与符合介质定义条件容器内主要介质为最高工作温度低于标准沸点的液体时，如气相空间（非瞬时）大于

注3

等同处理的问题等于0.025ml且最高工作压力大于等于0.1MPa时，也属丁•本规程的适用范围

有些作为整装设备配套的容器以“容规”第2条1款“压力容器”定义的三条要求衡量，虽然不完全

吻合，但是由于它们在使用中的重要性和危险性，“容规”有条件地纳入了压力容器安全监察范围里，具

体见表1-3。

表1-3按“容规”第三、四章要求管理的容器

管理要求对象名称依据

与移动压缩机一体的非独立的容积WO.I5n?的储罐、锅炉房的分汽缸

容积小于0.025m*的高压容器

深冷装置中非独立的压力容器、直燃型吸收式制冷装置中的压力容器、空分设备中的冷箱

按“容规”设计、制

螺旋板换热器“容规”第2

造、安装、使用、修理

水力自动补气气压给水（无塔上水）装置中的气压罐，消防装置中的气体给水（泡沫）压力罐条2款

改造的要求管理

水处理设备中的离子交换或过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱

电力行业专用的全封闭式组合电器（电容压力容器）

橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具

1

压力容器本体除了壳体外，还包括它的安全附件和保护装置，同样应按“容规”有关要求进行管理,

具体见表1-4。

表1-4受监督“压力容器”的附件

管理范围安全、保护附件名称依据

安全阀

爆破片装置

紧急切断装置

“容规"第2条3款

受监压力容器（表1-1〜表1-3）的安全附件和保护装置安全联锁装置

压力表

液面计

温度计

压力容器的管理范围，除了本体范围内，还外延到与其它部、器件的接口，具体见表1—5。

表1-5“压力容器”本体外的管理范畴界定

管理范畴界定包括的时象名称依据

与外部管道或装置焊接的第一道环向焊缝的焊接坡口

压力与外部螺纹连接的第一个螺纹接头

“容规”第2条4

压力容器本体外的容器与外部法兰连接第一个法兰密封面

款

管理范围与外部法兰连接专用连接件或管件连接的的第一个密封面

压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件

非受压元件与压力容器本体连接的焊接接头

二、压力容器的基本构成

压力容器的结构形式是多种多样的,

它是根据容器的作用、工艺要求、加工

设备和制造方法等决定的。一般山壳体

（筒体、封头）、连接件、密封元件、

接管和人孔（手孔）、支座等组成。见图

l-lo

图1-1压力容器的基本构成

1-接管：2-端盖：3-法兰;4-筒体:5-加强圈;6-人孔:7-封头；8-支座

（一）壳体

壳体是压力容器最主要的组成部分。贮存物料或完成化学反应所需要的压力空间，大部分是由它构成

的，所以壳体的容积（直径和长度）大小往往是根据工艺要求确定的。其形状有圆筒形、球形、锥形、箱

形和组合形等。最常用的是圆筒形、球形和锥形（组合型）三种。见表1-6。

2

1.圆筒形容器

其形状特点是轴对称，圆筒体是一个平滑的曲面，应力分布比较均匀，承我能力较高，且易于制造，

便于内件的设置和装拆，因而获得广泛的应用。圆筒形壳体由一个圆柱形的筒体和两端的封头或端盖组成。

(1)筒体。-,般的容器筒体，当直径较小时，可用无缝钢管制作，当直径较大时，用钢板在卷板机

上卷成圆筒或用钢板在压力机压制成二个半圆，再把钢板边缘用焊接方法连接，形成•个完整的圆柱体。

圆筒形筒体分类见表1-7,

表1-7圆筒形壳体的分类

分类特点应用

单层卷焊

整体锻造

筒体的器壁在厚度方向是由一连续完整的

锻焊中低压容器由于壁厚较薄，多为整体式筒体，除直径

材料所构成，也就是器壁只有•层。优点

整体式拉拔较小时采用无缝钢管外，电站压力容器大多采用单层

是结构简单，加工工序少，制造方便。传

电渣重熔卷焊的制造方式

热性能好

锻造

铸锻焊

多层包扎

筒体的器壁在厚度方向上是由二层或两层

多层热套

以上互不连续的材料构成。厚度没有限制，

组合式扁平钢带倾角错绕用于大型化高参数的容器。电站容器•般不采用

适应大型化发展的需要，节省贵重钢材。

槽形绕带

运行安全上优于整体式

多层绕板

3

分类特点应用

绕丝

松套胀合

（2）封头与端盖。凡与筒体焊接连接而不可拆，称为封头；与筒体以法兰等连接而可拆的，称为端

盖。封头形式分类见表1-8,

表1-8封头形式分类及连接方式选用原则

封头形式分类包括连接方式的选用原则

半球形、椭圆

形、碟形和无

凸形封头

折边球形封

头

1、对于组装后不再需要开启

的容器，如无内件或虽有内

按

件而不需要更换、检修的容

几

器，封头和筒体采用焊接连

何

接形式；

形

2、对需要开启的容器，封头

状

（端盖）简体的连接应采用

分不带折边的

可拆式的，此时在封头和筒

类锥形封头和

锥形封头

带折边的锥体之间必须装置密封件

形封头

平板形

平板形封头

（平盖）封头

2.球形、园锥形壳体

容器壳体呈球形，又称球罐。其形状特点是中心对称，通常采用焊接结构，由于球形容器一般直径都

较大，难以整体成型，因而大多山许多块预先按一定尺寸压制成型的球面板拼焊而成。球形、园锥壳体结

构特点，见表1-9。

表1-9球、园锥形壳体结构特点及应用

壳体分类优点缺点应用情况

制造比较困难，工时成本高，往往要采

受力均匀：球体各截面所受的应力均相同

用冷压或热压成型法一般只用于中、低压的贮装

承载能力高：在同样的内压和内径下，所需要的壁厚最容器，如液化石油气贮罐、

薄，仅为同直径、同材料圆筒形壳体壁厚的1/2（不计液朝贮罐等：有时也采用球

球形用于反应、传质或传热容器时，既不便

腐蚀裕度）形壳体作为用蒸汽直接加

于在容器内部安装工艺内件，也不便于

在相同容积条件下，壳体的表面积最小：不但可以节省热的容器，如造纸工艺中用

内部相互作用的介质的流动

制造用材，若作为需要与环境隔热的容器，还可以节省于蒸煮纸浆的“蒸球”等

保温材料或减少热的传导

与筒体连接处因形状突变，承受压力我在工程上很少用，通常除因

作为收缩器或扩大器可以逐渐改变流体介质的流速，或

圆锥形荷时，将产生较大的附加弯曲应力，成为生产工艺有特殊要求时采

柠作为锥底便于粘稠结晶或固体物料的排出

结构上的薄弱环节

4

（二）连接件

连接件是容器和管道中起连接作用的部件，一般采用法兰螺栓连接结构。压力容器中的反应、换热、

分离等容器，由于生产工艺和安装检修的需要，封头和筒体需采用可拆连接结构时，就要使用连接件。此

外，容器的接管与外部管道连接也需要连接件。法兰通过螺栓起连接作用，并通过拧紧螺栓使垫片压紧而

保证密封。法兰、密封元件的分类和应用特点见表1-10〜表1-11。

表1-10法兰的分类和应用特点

名称分类特点应用情况

管法兰用于管道连接和密封容器外部接管采用的法兰

法兰容器法兰

用于容器端盖和筒体连接高低乐加热器，小型的低压除氧腐等采用

（整体式、活套式、和任意式）

表1-11密封元件的分类和应用特点

名称分类特点应用情况

如石棉橡胶板、橡胶0型环、塑料垫、制造简单，成本低。低温低压密封压力较低（W2.5MPa）温度较

非金属密封元件

尼龙垫等性能好低（W300C）的系统

压力较高（26.4MPa）,温度

密封元件金属密封元件如紫铜垫、不锈钢垫、铝垫等强度高，耐热性好

较高（2300℃）的系统

密封性能好，具有良好的压缩性和用于压力温度较高且常出现波

组合式密封元件如铁皮包石棉垫、钢丝缠绕石棉垫

回弹性动的系统

（四）接管、开孔（人孔、手孔）

（1）接管。接管是压力容器与介质输送管道或仪表、安全附件管道等进行连接的附件。常用的接管

有三种形式，即螺纹短管、法兰短管与平法兰，见表1〜12。

表1-12接管的分类和用途

特点用途

螺纹短管式接管是•段带有内螺纹或外螺纹

•般用于连接直径较小的管道,

的短管，短管插入并焊接在容器的器壁上，

如接装测量仪表等

短管螺纹用来与外部管件连接

法兰短管式接管一端焊有管法兰，一端焊接

各类容器广泛采用

容器的器壁上，法兰用于与外部管件连接

平法兰接管是法兰短管式接管去掉短管的•

种特殊型式。它实际上就是一个直接焊在容

器开孔上