压力容器操作人员培训.ppt

1、部门：公用部 班组：公用部运行班,第一章 压力容器基础知识,第一节 压力容器简介,一、压力 垂直作用在物体表面的力，叫做压力，用F表示。 当人们在烂泥路上行走时，两脚常会陷得很深，如果在路面上 铺一块木板，从木板上走，就不会下陷。所以是否会陷入路面，不仅与路面承受的压力大小有关，而且与受力面积（S）有关。 单位面积上承受的力，叫做压强，用P表示。 P=F/S，计量单位“帕斯卡”，简称“帕”，用“Pa”表示。 1帕=1牛顿/1米2 1Pa=1N/1m2,其他压力的单位：KPa、MPa、kgf/cm2、bar、psi 几种换算关系： 1kgf/cm2=0.098MPa0.1MPa；1bar=0.1

2、MPa; 1psi=0.006895MPa；KPa=103Pa；MPa=106Pa 从上述分析可知，压力与压强是两个概念不同的物理量，但是在一般工程技术上，人们习惯于将压强称为压力。 （一）大气压力 概念：地球表面覆盖一层厚厚的大气，受地心的吸引产生重力，所以地球表面的大气层对地表及其上的物体产生大气压力，即所谓的大气压。 大气压随着高度升高而减小，所以高山上的大气压比海平面上的小。为了使计算有个基准点，将海平面的大气压1.033kgf/cm2称做一个标准大气压（物理大气压）。相当于0.1MPa。,1工程大气压=1千克力/厘米2=0.098MPa （二）绝对压力、表压力与负压力 正压力，当容器

3、内介质压力高于大气压时；负压力，相反。 绝对压力，压力容器内的实际压力。 表压力，压力表的读数，容器内介质压力超出大气压力的部分。 负压力，当容器内的压力低于大气压力时，称负压或真空。 绝对压力、表压力两者关系：P绝=P表+P大气。 通常所说的压力均指表压力。,压力表、真空压力表,二、压力容器的定义 特种设备安全监察条例2009版，第九十九条第（二）款：压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa*L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛

4、装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa*L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60 液体的气瓶；氧舱等。,三、压力容器的压力源 （1）来自外部，其压力源一般是气体压缩机或蒸汽锅炉。 容积型压缩机，通过压缩气体体积，增加气体密度来提高提起压力。 速度型压缩机，通过增加气体流速，使气体的动能转变为势能来提高压力。 蒸汽锅炉，是利用燃烧放出的热量将水加热蒸发而产生水蒸汽的设备。 （2）来自内部，容器内介质的聚集状态发生改变；气体介质在容器内受热，温度急剧升高；介质在容器内发生体积增大的化学反应等。,第二节 压力容器工艺参数,一、压力 压力容器工作

5、时所承受的主要载荷。 （一）工作压力也称操作压力，系指容器顶部在正常工艺操作时的压力（不包括液体静压力）。 （二）最高工作压力，容器顶部在工艺操作过程中可能产生的最大表压力。 （三）设计压力，在相应设计温度下用以确定容器计算壁厚及其元件尺寸的压力。,二、温度 温度表示方法：摄氏温标 华氏温标 开氏温标K （一）介质温度，容器内工作介质的温度，用测温仪表测量。 （二）设计温度，容器在正常工作过程中，在相应设计压力下，表面或金属元件可能达到的最高或最低温度。,第三节 压力容器的分类,一、按压力分类 （1）低压容器：0.1MPa P 1.6MPa； （2）中压容器： 1.6MPa P 10MPa；

6、（3）高压容器： 10MPa P 100MPa； （4）超高压容器： 100MPa P 。 二、按壳体承压方式分类 内压容器，主要考虑强度指标； 外压容器，主要考虑稳定性。,三、按设计温度分类 低温容器：t -20 ； 常温容器： -20 t 450 ； 高温容器：t 450 。 四、从安全技术管理角度分类 （一）固定式容器，固定的安装和使用地点，工艺条件和使用操作人员也比较固定，一般不单独装设，而是用管道与其他设备连接的容器。 （二）移动式容器，无固定地点，环境经常变化，管理比较复杂，容易发生事故。如气瓶、汽车槽车等。,移动式压力容器,五、按在生产工艺过程中的作用原理分类 （一）反应容器（代

7、号R） （二）换热容器（代号E） （三）分离容器（代号S） （四）储存容器（代号C，其中球罐代号B） 六、固定式压力容器安全技术监察规程分类 （一）III 类容器 （二）II 类容器 （三）I 类容器,第四节 压力容器常用的钢材,一、对选用钢材的要求 重点考虑钢材的机械性能、工艺性能和耐腐蚀性。 （一）机械性能 1、强度 2、塑性 3、韧性 （二）工艺性能（冲压性能、可焊性、热处理性能） （三）耐腐蚀性（三级标准）,管束和管板之间的碱浓 缩造成的锅炉管板开裂 和管板裂纹,碱洗涤器下游的吸鼓 中未经PWHT的管线 的碳钢承插焊缝I.D. 上起始的碱开裂,某一苛性碱夹带 异常条件下的 蒸汽透平的不

8、 锈钢膨胀波纹管,管内裂纹形态,碱应力腐蚀开裂(碱性脆化),232蒸汽环境 下操作的316L管 束的壳程侧开裂，,蜘蛛网状的开裂外观,细小的分 支裂纹,穿晶开裂模式,连多硫酸应力腐蚀开裂,染色渗透检验表明焊缝 周围存在大量的裂纹,晶间开裂和晶粒脱落,304不锈钢催化剂回收 管线和法兰的PT检查,靠近法兰的催化剂回收线的横 截面显示在焊缝HAZ区有裂纹，,碳酸盐应力腐蚀开裂,FCC气体装置的一条未经PWHT的 管线焊缝在服务15年后在焊缝 和相临的地方发生碳酸盐开裂,基体金属碳酸盐 开裂的横截面显 微照片。从I.D. 表面（左侧）起始,基体金属碳酸盐 开裂的横截面显 微照片，在ID表 面的腐蚀坑

9、起始,基体金属碳酸盐 开裂的横截面显 微照片，显示了 裂纹的分支性质,第二章 压力容器结构,第一节 压力容器的基本构成,一、壳体 壳体是压力容器最主要的组成部分，是储存物料或完成化学反应所需的压力空间，其形状有圆筒形、球形、锥形和组合形等，最常用的是前两种。 （一）圆筒形壳体 特点：轴对称，圆筒体是一个平滑的曲面，应力分布比较均匀，承载能力较高，且易于制造，便于内件的设置和拆装，因而应用广泛。 1、筒体：筒体直径较小可以用无缝钢管（500mm）；较大时用钢板卷焊。 2、封头与端盖：凡与筒体焊接连接而不可拆卸的，称为封头；与筒体以法兰等连接而可拆的，称为端盖。,（二）球形壳体 容器壳体呈球形，又

10、称球罐。 特点：中心对称，受力均匀；在相同的壁厚条件下，球形壳体的承载能力最高，即在同样的内压下，球形壳体所需要的壁厚最薄，仅为同直径、同材料圆筒形壳体壁厚的1/2（不计腐蚀裕量）；在相同容积条件下，球形壳体的表面积最小。 经济性：壳壁薄和表面积小，制造时可以节省钢材，比如容积相同时，球形容器要比要比圆筒形节省30%40%的钢材。此外，表面积小，对于用做需要与周围环境隔热的容器，还可以节省隔热材料和减少热传导。 不足：制造比较困难，工时成本高，往往采用冷压或热压成型；用于反应、传质或传热容器时，既不便于在内部安装工艺内件，也不便于内部互相作用的介质流动。 球罐一般用于储存容器。,球罐,二、连接

11、件 一般是法兰连接，法兰通过螺栓连接，并通过拧紧螺栓使垫片压紧而保证密封。 用于管道连接和密封的法兰称管法兰；用于容器端盖和筒体连接和密封的称容器法兰（主法兰）。 容器法兰按结构分为整体式、活套式和任意式三种。 详见第四节。 三、密封元件 定义：可拆连接结构的容器中起密封作用的元件。 材料：非金属密封元件，如石棉橡胶板、橡胶O形环、塑料垫、尼龙垫等；金属密封元件，如紫铜垫、不锈钢垫、铝垫等；组合密封元件，如铁皮包石棉垫、钢丝缠绕石棉垫等。 详见第五节。,四、接管、开孔及其补强结构 （一）接管 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。 形式：螺纹短管式、法兰短管式与平法兰式。

12、 螺纹短管式：一段带有内螺纹或外螺纹的短管，插入并焊接在容器的器壁上，螺纹用来与外部件连接。主要用于连接测量仪表，直径较小。 法兰短管：一端焊有管法兰，一端插入并焊接在容器器壁上，短管长度一般不小于100mm。当外面有保温时，短管要求更长。多用于直径稍大的接管。 平法兰式接管：法兰短管式接管除掉了短管的一种特殊型式。直接焊接在容器开孔上的一个管法兰。螺孔是一种带有内螺纹的不穿透孔。,（二）开孔 用途：为了便于检查、清理容器的内部，装卸、修理工艺内件及满足工艺的需要，一般开设手孔和人孔。 手孔的大小要使人的手能自由通过，并考虑手上还可能握有装卸工具和供安装的零件。一般手孔直径不小于150mm。

13、人孔的大小应能使人钻入，一般内径大于等于1000mm的容器，不能利用其他可拆装置进行内部检验和清洗时。 椭圆孔优点：容器壁上的开孔面积可以小一些，而且其短径可以放在容器的轴向，这样就减小开孔对容器强度的削弱。 内闭式：孔盖放在孔壁里面，用两个螺栓（手孔一个）把压马紧压在孔外放置并支承在孔边的横杆上。安装虽然比较困难，但是密封性能很好，容器内介质的压力可以帮助压紧孔盖，有自紧密封效果。所以多用在高温或有毒气体容器上。 外闭式：一般是一个带法兰的短管和一个平板型盖或稍压弯的不折边的球形盖，用螺栓固定。开启次数多的用铰接的回转盖。,（三）开孔补强结构 开孔减小容器壁的受力面积，同时造成不连续而产生应

14、力集中，对容器安全运行极为不利。所以要开孔补强。 整体补强，增加容器整体壁厚，显然不合理；一般采用局部补强的方法。 1、补强圈补强结构，在开孔边缘焊接一个加强圈，经过计算，达到要求。 2、厚壁短管补强结构，将开孔连接的短管加厚，适用于开孔尺寸较小的容器。 3、整体锻造补强结构，先把开孔与部分球壳锻造成一个整体，再车制成形后与壳体进行焊接。 五、支座 支承与固定压力容器，见第六节。,第二节 圆筒体结构,一、整体式筒体 （一）单层卷焊式筒体 优点：1、结构成熟，使用经验丰富，理论较完善；2、制造工艺成熟，工艺流程较简单，材料利用率高；3、便于热处理，提高材料性能；4、开孔、结构及内件装设容易处理；

15、5、零件少，生产管理方便；6、使用温度无限制。 缺点：1、壁厚受限制；2、规格相同的产品，单层卷焊所用钢板厚度最大，性能差异大，产生脆性破坏的危险性大；3、壁厚方向应力分布不均，材料利用不够合理。,（二）整体锻造式筒体 在钢坯上采用钻孔或热冲孔方法先开一个孔，加热后在孔中穿一心轴，然后在锻压机上进行锻压成形，最后经过切削加工制成。 用于超高压场合，质量好、使用温度无限制等优点。 需要大型设备，材料利用率低，结构上存在与单层卷焊相同的缺点。 一般只用在内径为300500mm的小型容器上。 （三）锻焊式筒体 在整体锻造的基础上，将若干筒体与端部法兰组焊而成。只有环缝，没有纵缝。 保持了整体锻造的优

16、点。,（四）铸-锻-焊式筒体 随着铸造、锻造技术提高和焊接工艺的发展而出现的一种新型筒体。 （五）电渣重熔筒体 近年发展起来的一种制造过程高度机械化、自动化的筒体结构型式。 无需大型工装设备，工时少，造价低，器壁内各部分材质比较均匀，无夹渣与分层等缺陷。 是一种很有前途的制造高压容器的工艺。,二、组合式筒体 多层板式筒体结构 优点：1、可以通过制造工艺过程在层板间产生预应力，使壳壁上的应力沿壁厚分布比较均匀，壳体材料可以得到较充分的利用，所以壁厚可以稍薄；2、当容器的介质具有腐蚀性时，可以采用耐腐蚀的合金钢作内筒，而用碳钢或低合金钢作层板，能充分发挥不同材料的长处，节省贵重金属；3、当壳壁材料

17、中存在裂纹等严重缺陷时，缺陷一般不易扩展到其他各层；4、由于使用薄板，具有较好的抗裂性能，所以脆性破坏的可能性较小；5、是在制造上不需要大型锻压设备。 缺点：多层板厚壁筒体与锻制的端部法兰或封头的链接焊缝，常因两连接件的热传导情况差别较大而产生焊接缺陷，有时还会因此而发生脆断。 1、多层包扎式筒体 2、多层热套式筒体 3、多层绕板式筒体 4、螺旋包扎筒体,第三节 封 头,一、凸形封头 1.半球形封头 2.碟形封头 3.椭圆形封头 4.无折边球形封头 二、锥形封头 1、无折边锥形封头 2、折边锥形封头,封头,椭圆、碟型封头,第四节 法兰连接结构,一、法兰的连接与密封作用原理 法兰实际上就是套在管

18、道和容器端部的圆环，上面开有若干螺栓孔，一对相组配的法兰之间装有垫片，用螺栓连接在一起，通过拧紧螺栓来连接一对法兰，并压紧垫片，使垫片表面产生塑性变形，从而阻塞了容器内介质向外流的通道，起到密封作用。,二、法兰与筒体的连接型式 （一）整体法兰 定义：法兰与法兰颈部为一整体或法兰与容器的连接可视为相当于整体结构的法兰。 平焊法兰：将法兰环套在筒体外面，用填角焊与筒体连接的法兰。因其结构简单、制造容器而广泛使用。 对焊法兰：通过锥颈与筒体对焊连接的法兰。因根部带有较厚的锥颈圈，不仅刚性较好，不易变形，而且法兰环通过锥颈与筒体对接，局部应力比较平焊法兰大大降低，而强度增加。制造困难，仅用中压容器上。

19、 （二）活套法兰 定义：法兰环套在筒体外面但不与筒壁固定成整体的法兰。 （三）任意式法兰 将法兰环开好坡口并先镶在筒体上，然后再焊在一起的法兰。只用在直径较小的低压容器上。,平焊、对焊法兰,三、法兰密封面及垫片 （一）法兰密封面 平面型：只有一个光滑的平面，为改善密封性能，常在密封面上车制出几道宽约1mm、深约0.5mm的同心圆沟槽。这种密封面结构简单，容易加工，但安装时垫片不易装正，紧螺栓时也易挤出，一般用于低压、无毒介质的容器上。 凹凸型：法兰的密封面分布为凹凸面，且凸面高度略大于凹面深度。安装时吧垫片放在凹面上，因此容易装正，且紧螺栓时也不会挤出。其密封性能好，用于中压容器。 榫槽型：在

20、一对法兰的密封面上，将其中一个加工出一圈宽度较小的榫头，将另一个加工出于榫头相配合的榫槽，安装时垫片放在榫槽内。这种密封面因垫片被固定在榫槽内，不可能向两边挤出，所以密封性能更好。且垫片比较窄，减轻了压紧螺栓的负荷。但这种密封面结构复杂，加工困难，且更换垫片比较费事，榫头也容易损坏。所以，一般只用于易燃或有毒的工作介质或工作压力较高的中压容器上。因其在氨生产设备上用的较多，所以又称氨气密封。,平面型、凹凸型、榫槽型密封,自紧式密封：将密封面和垫片加工成特殊形状，承受内压后，垫片会自动紧压在密封面上，确保密封效果。这种密封的接触面积小，垫片在内压作用下有自紧能力，密封性能好，减少了螺栓的紧力，也

21、减少了螺栓和法兰的尺寸。适用于高压及压力、温度经常波动的容器上。 （二）垫片 法兰密封面即使经过精密的加工，法兰面之间也会存在微小的间隙，而成为泄漏的通道。垫片的作用就是在螺栓的栓紧力作用下产生塑性变形，以填充法兰密封面之间存在的微小间隙，堵塞介质泄漏通道，从而达到密封的目的。,四、法兰连接的紧固型式 螺栓紧固：结构简单、安全可靠，法兰通常都广泛采用这种紧固型式，但也存在拆装费时的弱点。所以，这种紧固型式只用于一些不经常拆卸的法兰连接。 带铰链的螺栓紧固：用在容器端盖需常开启的，法兰上螺孔开有缺口，用这种紧固型式拆卸时不用从螺栓上卸下螺母，只要拧松后螺栓就可绕铰链轴从法兰边翻转下来。 快开式：

22、一种不用螺栓紧固的法兰连接结构，用于端盖开启频繁的容器。这种紧固型式具有一对形式比较特殊的法兰，与容器筒体连接的法兰较厚，中间有一天环形槽，槽外端部圈环内侧开有若干个齿形缺口；焊在端盖上的法兰较薄，其厚度略小于筒体法兰上环形槽的宽度，其外径略小于环形槽的内径。法兰外侧开有齿形缺口，节距与筒形法兰上齿形缺口节距相同。装配时把端盖法兰的缺口对齐筒体法兰上的齿，并放入环形槽内，然后转动端盖约一个槽齿的距离，使两者的齿相对齐，两个法兰即连接完毕。,第五节 密封结构（略）,一、密封结构分类 密封结构的型式越来越多，按照其密封机理的不同，密封结构可分为强制密封和自紧密封。前者是通过紧固端盖与筒体端部的螺栓

23、等连接件强制将密封面压紧来达到密封的目的；后者是利用容器内介质的压力是密封面产生压紧力来达到密封目的。 二、几种常用的密封结构 （一）平垫密封 （二）卡扎里密封 （三）双锥密封 （四）伍德密封 （五）O形圈密封,第六节 支 座,一、立式容器支座 （一）悬挂式支座 （二）支承式支座 （三）裙式支座 二、卧式容器支座 （一）鞍式支座 （二）圈座 （三）支承式支座 三、球形容器支座 （一）赤道正切柱式支承 （二）其他类型的支座,第三章 压力容器常用介质及其特性,第一节 工业毒物及其对人体的毒害 一、工业毒物与中毒 一般来说，凡作用于人体产生有害作用，引起机体功能或器质性病理变化的物质都叫毒物。在生产

24、过程中所使用或产生的毒物叫工业毒物。在劳动过程中，工业毒物引起的中毒叫职业中毒。 形式：气体、蒸汽、雾、烟、粉尘,二、工业毒物的分类 按照HG20660压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类划分 三、工业毒物的毒性指标与分级 1、毒性分级依据致死剂量，分为6级 2、危害程度除依据致死剂量，还依据发 病状况、中毒后果、致癌性，分为4级 四、侵入人体的途径：呼吸道、皮肤、消化道,毒物举例,极度危害：甲基对硫磷、汞、氰化氢 高度危害：甲醛、联氨、敌敌畏、尼古丁、氯 中度危害：四氯化碳、甲醇、苯、氨、硫酸、萘,第二节 介质的燃烧特性和防火技术,一、燃烧及燃烧条件 燃烧定义：是一种放热常伴随发光的

25、化学反应，是化学能转变成热能的过程。最常见最普遍的燃烧现象是可燃物在空气或氧气中的燃烧。 燃烧的条件： 1、可燃物 2、助燃物 3、着火源 每一个条件要有一定的量，相互作用，燃烧才能发生。,二、爆炸极限及其影响因素 概念:可燃气体、可燃液体的蒸气或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时,遇到火源就会发生爆炸，这个遇到火源能够发生爆炸的浓度范围,称为爆炸极限。通常用可燃气体在空气中的体积百分比表示，可燃粉尘则以mg/L表示。,爆炸极限范围越宽，下限越低，爆炸危险性也就越大。,注意,什么叫易燃介质（爆炸危险介质）？ 是指其与空气混合的爆炸下限20%的气体。 例：氢气4-74%；氨15.5-17%； 苯1

26、.4-7.1%；一氧化碳12.5-74.2% 爆炸极限随温度、压力、直径等因素变化而变化，并不是一成不变的。 三、防止易燃介质燃烧爆炸的措施 （一）火源控制1、明火控制 2、摩擦与撞击火花的控制 3、其他火源的控制 4、电器火花的控制 （二）防止易燃介质的泄漏 尽量减少法兰连接，采用无缝钢管，投用前进行气密试验。,第四章 压力容器的定期检查,第一节 定期检验分类,一.压力容器定期检验工作包括年度检查、全面检验和耐压试验三种。 1、年度检查：是指压力容器运行中的在线检验，每年至少一次。固定式压力容器的年度检查可由检验机构持证的压力容器检验人员进行，也可由办理使用登记证的安全监察机构（以下简称发证

27、机构）批准的使用单位的压力容器专业人员进行。使用单位的压力容器专业人员，应向安全监察机构备案。 2、全面检验：是指压力容器停机时的检验。全面检验应由检验机构持证的压力容器检验人员进行。其检验周期为： (一)安全状况等级为1、2级的，一般每6年一次； (二)安全状况等级为3级的，一般3-6年一次； (三)安全状况等级为4级的，其检验周期由检验机构确定； (四)连续生产装置中的1、2级压力容器，其检验周期可按生产周期确定。 3、耐压试验：使用单位或者检验机构对压力容器的安全状况有怀疑，认为应当进行耐压试验。 4、压力容器一般应于投用满三年时进行首次全面检验。下次的全面检验周期，由检验机构根据本次全

28、面检验结果按第3条的有关规定确定。 5、注意：当年度检查、全面检验和耐压试验同期进行时，应依次进行全面检验、耐压试验和年度检查，其中重复的检验项目只做一次。,（一）有下列情况之一的压力容器，全面检验周期应适当缩短： 1、介质对压力容器材料的腐蚀情况不明或介质对材料的腐蚀速率大于0.25mm/年，以及设计者所确定的腐蚀数据与实际不符的； 2、材料表面质量差或内部有缺陷的； 3、使用条件恶劣或使用中发现应力腐蚀现象的； 4、使用超过20年，经技术鉴定或由检验人员确认按正常检验周期不能保证安全使用的； 5、停止使用时间超过2年的； 6、改变使用介质并可能造成腐蚀现象恶化的； 7、搪玻璃设备； 8、球形储罐(使用标准抗拉强度下限b540MPa材料制造的，投用一年后应开罐检验)； 9、介质为液化石油气且有应力腐蚀现象的，每年或根据需要进行全面检验； 10、采用“亚铵法”造纸工艺，且无防腐措施的蒸球根据需要每年至少进行一次全面检验； 11、设计图样注明无法进行耐压试验的压力容器； 12、检验中对其他影响安全的因素有怀疑的