培訓(xùn)講稿壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)

1、壓力容器設(shè)計(jì)壓力容器設(shè)計(jì) TEXT1TEXT2 壓壓 壓力容器的界定及分壓力容器的界定及分 類(lèi)類(lèi) TEXT3 盛裝氣體或者液體、承載一定壓力的密閉容器盛裝氣體或者液體、承載一定壓力的密閉容器 特種設(shè)備安全監(jiān)察條例特種設(shè)備安全監(jiān)察條例 構(gòu)成壓力容器的三要素：構(gòu)成壓力容器的三要素： （1）封閉的容器）封閉的容器與外界隔絕的；與外界隔絕的； （2）內(nèi)部是有液體、氣體的；）內(nèi)部是有液體、氣體的； （3）內(nèi)部的壓力高于或低于外界大氣壓的。）內(nèi)部的壓力高于或低于外界大氣壓的。 壓力容器與外部管道或者裝置連接的第道環(huán)向坡口面、壓力容器與外部管道或者裝置連接的第道環(huán)向坡口面、 螺紋連接的第一個(gè)螺紋接頭端面、法

2、蘭連接的第一法蘭螺紋連接的第一個(gè)螺紋接頭端面、法蘭連接的第一法蘭 密封面、專(zhuān)用連接件或者管件連接的第一個(gè)密封面密封面、專(zhuān)用連接件或者管件連接的第一個(gè)密封面 壓力容器開(kāi)孔部分的承壓蓋及其緊固件壓力容器開(kāi)孔部分的承壓蓋及其緊固件 非受壓元件與壓力容器的連接焊縫非受壓元件與壓力容器的連接焊縫 壓力容器本體中的主要受壓元件包括：壓力容器本體中的主要受壓元件包括： 殼體、封頭（端蓋）；殼體、封頭（端蓋）； 膨脹節(jié)；膨脹節(jié)； 設(shè)備法蘭；設(shè)備法蘭； 球罐的球殼板；球罐的球殼板； 換熱器的管板和換熱管；換熱器的管板和換熱管； M36以上（以上（含含M36 ）的設(shè)備主螺栓；）的設(shè)備主螺栓； 公稱(chēng)直徑大于等于公稱(chēng)

3、直徑大于等于250mm的接管的管法蘭。的接管的管法蘭。 壓力容器的安全附件包括：壓力容器的安全附件包括： 直接連接在壓力容器上的安全閥；直接連接在壓力容器上的安全閥； 爆破片裝置；爆破片裝置； 緊急切斷裝置；緊急切斷裝置； 壓力表；壓力表； 液位表；液位表； 測(cè)溫儀表等。測(cè)溫儀表等。 特種設(shè)備安全監(jiān)特種設(shè)備安全監(jiān) 察條例察條例 最高工作壓力最高工作壓力0.1MPa (表壓），表壓）， 且壓力與容積的乘積且壓力與容積的乘積2.5MPa.L的的 氣體、液體和最高工作溫度氣體、液體和最高工作溫度標(biāo)準(zhǔn)沸標(biāo)準(zhǔn)沸 點(diǎn)的液體的固定式和移動(dòng)式容器點(diǎn)的液體的固定式和移動(dòng)式容器 盛裝公稱(chēng)工作壓力盛裝公稱(chēng)工作壓力0

4、.2MPa（表壓）（表壓） ，且壓力與容積的乘積，且壓力與容積的乘積1.0MPa.L的的 氣體、液體和標(biāo)準(zhǔn)沸氣體、液體和標(biāo)準(zhǔn)沸60點(diǎn)液體的點(diǎn)液體的 氣瓶、氧艙等氣瓶、氧艙等 國(guó)務(wù)院總理溫家寶簽發(fā)國(guó)務(wù)院總理溫家寶簽發(fā) 12 工作壓力與容積的工作壓力與容積的 乘積乘積2.5MPa.L 3 是指安裝在固定位置使用的壓力容器。是指安裝在固定位置使用的壓力容器。（注（注-） 國(guó)家質(zhì)檢總局頒布國(guó)家質(zhì)檢總局頒布 國(guó)家質(zhì)檢總局國(guó)家質(zhì)檢總局 發(fā)布發(fā)布 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì) 國(guó)家質(zhì)檢總局頒布國(guó)家質(zhì)檢總局頒布 A1 A2 A3 A4 D1 D2 2 3 4 按設(shè)計(jì) 壓力分 分類(lèi) 1 Jb4735鋼制常壓

5、容器鋼制常壓容器 設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力P -0.02MPa P 0.1MPa 按新按新容規(guī)容規(guī)壓力容器的分類(lèi)：壓力容器的分類(lèi)： 類(lèi)容器 類(lèi)容器 類(lèi)容器 按結(jié)構(gòu) 形式 按容規(guī) 按壁溫 按結(jié)構(gòu) 材料 按壓力容器 品種 外壓容器 內(nèi)壓容器 按壓力 等級(jí) 根據(jù)給定的工藝 尺寸和工作條件 考慮到制造和安 裝檢修要求 對(duì)壓力容器的各個(gè)元件 正確地選擇結(jié)構(gòu)、材料 全面地進(jìn)行載荷分析和 應(yīng)力、變形分析 選擇合理的結(jié)構(gòu) 型式，確定合適 的強(qiáng)度尺寸,并給 出有關(guān)制造和檢 驗(yàn)的技術(shù)條件 壓力容器 的設(shè)計(jì) 壓力容器設(shè)計(jì)方法分：常規(guī)設(shè)計(jì)（規(guī)則設(shè)計(jì)）和分析設(shè)計(jì)（壓力容器設(shè)計(jì)方法分：常規(guī)設(shè)計(jì)（規(guī)則設(shè)計(jì)）和分析設(shè)計(jì)（SAD）。）

6、。 由設(shè)計(jì)單位質(zhì)量保證體系來(lái)實(shí)現(xiàn)。 壓力容器的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮節(jié)能降耗的要求。壓力容器的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮節(jié)能降耗的要求。 設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和壁厚圓整，沒(méi)有充設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和壁厚圓整，沒(méi)有充 分的理由，不得隨意增加壓力容器設(shè)計(jì)壁厚；對(duì)換熱分的理由，不得隨意增加壓力容器設(shè)計(jì)壁厚；對(duì)換熱 容器，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高換熱效率；對(duì)有保溫容器，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高換熱效率；對(duì)有保溫 保冷要求的壓力容器，要在設(shè)計(jì)文件中提出有效的保保冷要求的壓力容器，要在設(shè)計(jì)文件中提出有效的保 溫保冷要求和措施溫保冷要求和措施。 0 Z 123 1 eq eq 薄壁圓筒體受內(nèi)壓時(shí)的各向應(yīng)力 LD

7、PF ic 2 Lf2 2 2 ci PD t 2 ci c t PD (1) 2 ci t c p D p 0 2 c t c p D p 0.4 t Pc 12 24 pRpD 4 ci t c p D p 由此，按第一強(qiáng)度理論可得球形容器的計(jì)算公式，即 GBl50壓力容器中球殼計(jì)算公式（3-8）、（3-9）為： 當(dāng)球形容器承受內(nèi)壓 p 時(shí)，其薄膜應(yīng)力為 ： 0 4 c t c p D p 注意上述公式也有適用范圍。 冷彎性能冷彎性能 硬度硬度 塑性塑性 強(qiáng)度強(qiáng)度 斷裂韌性斷裂韌性 材料的力學(xué) 性能 壓力容器用材要求壓力容器用材要求 容規(guī)容規(guī)要求壓力容器的選材應(yīng)當(dāng)考慮材料的要求壓力容器的選

8、材應(yīng)當(dāng)考慮材料的力學(xué)性能、力學(xué)性能、 物理性能、化學(xué)性能和工藝性能。物理性能、化學(xué)性能和工藝性能。 ( (一一) ) 用于焊接的碳素鋼和低合金鋼鋼材，其含碳量不應(yīng)用于焊接的碳素鋼和低合金鋼鋼材，其含碳量不應(yīng) 當(dāng)大于當(dāng)大于0.250.25， P0.03P0.03、S0.0S0.0。 ( (二二) )壓力容器專(zhuān)用鋼中的碳素鋼和低合金鋼鋼材（鋼板、壓力容器專(zhuān)用鋼中的碳素鋼和低合金鋼鋼材（鋼板、 鋼管和鋼鍛件），其磷、硫含量應(yīng)當(dāng)符合以下要求：鋼管和鋼鍛件），其磷、硫含量應(yīng)當(dāng)符合以下要求： （1 1）、碳素鋼和低合金鋼，）、碳素鋼和低合金鋼，P0.030P0.030、S0.020S0.020； （2 2

9、）、鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值大于等于）、鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值大于等于540MPa 540MPa 的鋼材，的鋼材， P0.025P0.025、S0.015S0.015； （3 3）、用于設(shè)計(jì)溫度低于零下）、用于設(shè)計(jì)溫度低于零下-20-20并且鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值并且鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值 小于小于540MPa 540MPa 的鋼材，的鋼材，P0.025P0.025、S0.012S0.012； （4 4）、用于設(shè)計(jì)溫度低于零下）、用于設(shè)計(jì)溫度低于零下-20-20并且鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值并且鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值 大于等于大于等于540MPa 540MPa 的鋼材，的鋼材，P0.020P0.02

10、0、S0.010S0.010。 .6 低合金鋼 部分碳素鋼低合金鋼鋼板的使用溫度下限 鋼號(hào) 使用狀態(tài)厚度mm沖擊試驗(yàn)溫度 Q245R 控軋20-20 正火150-20 Q345R 控軋30-20 正火200-20 Q370R正火1060-20 13MnNiMoR正火加回火30150-20 16MnDR 正火， 正火加回火 660-40 60120-30 15MnNiDR正火，正火加回火660-45 15MnNiNbDR正火，正火加回火1050-50 09MnNiDR正火，正火加回火6120-70 08Ni3DR正火，正火加回火，調(diào)質(zhì)6100-100 06Ni9DR調(diào)質(zhì)640-196 4.1 殼

11、體開(kāi)孔邊緣的應(yīng)力 4、平蓋開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)問(wèn)題 等面積法補(bǔ)是準(zhǔn)則 等面積法 4.2 平蓋開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 平蓋上開(kāi)單孔，且開(kāi)孔直徑dop0.5D0 (D0取平蓋計(jì)算直徑，對(duì)非圓 形平蓋取短軸長(zhǎng)度)時(shí)，所需最小補(bǔ)強(qiáng)面積按式計(jì)算： opp Ad p 0.5 opp Ad 筒體或平蓋計(jì)算厚度。 為什么圓筒補(bǔ)強(qiáng)是一倍的開(kāi)孔面積，而平板上開(kāi)孔只要一半就夠了？ 在圓筒和錐體上開(kāi)孔時(shí)，所需最小補(bǔ)強(qiáng)面積按式計(jì)算： 殼體開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)是“強(qiáng)度面積” ，而平蓋補(bǔ)的是“剛度面 積” ，應(yīng)使補(bǔ)強(qiáng)后的平板彎曲強(qiáng)度與開(kāi)孔前保持不變，即 補(bǔ)強(qiáng)前后的抗彎截面系數(shù)一樣。 補(bǔ)強(qiáng)前后的抗彎截面系數(shù)一樣，所以補(bǔ)強(qiáng)前后的抗彎截面系數(shù)一樣，所以 Thank

12、you! 壓力容器本體中的主要受壓元件包括：壓力容器本體中的主要受壓元件包括： 殼體、封頭（端蓋）；殼體、封頭（端蓋）； 膨脹節(jié)；膨脹節(jié)； 設(shè)備法蘭；設(shè)備法蘭； 球罐的球殼板；球罐的球殼板； 換熱器的管板和換熱管；換熱器的管板和換熱管； M36以上（以上（含含M36 ）的設(shè)備主螺栓；）的設(shè)備主螺栓； 公稱(chēng)直徑大于等于公稱(chēng)直徑大于等于250mm的接管的管法蘭。的接管的管法蘭。 國(guó)家質(zhì)檢總局頒布國(guó)家質(zhì)檢總局頒布 按壓力容器的設(shè)計(jì)壓力（按壓力容器的設(shè)計(jì)壓力（P）可分為內(nèi)壓容器和外壓容器。）可分為內(nèi)壓容器和外壓容器。 2 3 4 按設(shè)計(jì) 壓力分 分類(lèi) 1 根據(jù)給定的工藝 尺寸和工作條件 考慮到制造和安

13、 裝檢修要求 對(duì)壓力容器的各個(gè)元件 正確地選擇結(jié)構(gòu)、材料 全面地進(jìn)行載荷分析和 應(yīng)力、變形分析 選擇合理的結(jié)構(gòu) 型式，確定合適 的強(qiáng)度尺寸,并給 出有關(guān)制造和檢 驗(yàn)的技術(shù)條件 壓力容器 的設(shè)計(jì) 壓力容器設(shè)計(jì)方法分：常規(guī)設(shè)計(jì)（規(guī)則設(shè)計(jì)）和分析設(shè)計(jì)（壓力容器設(shè)計(jì)方法分：常規(guī)設(shè)計(jì)（規(guī)則設(shè)計(jì)）和分析設(shè)計(jì)（SAD）。）。 由設(shè)計(jì)單位質(zhì)量保證體系來(lái)實(shí)現(xiàn)。 耐久性（使用年限）耐久性（使用年限） 設(shè)備的耐久性則主要決定于腐蝕，在某些情況下設(shè)備的耐久性則主要決定于腐蝕，在某些情況下 還決定于容器及設(shè)備的疲勞、蠕變、振動(dòng)及斷裂韌性還決定于容器及設(shè)備的疲勞、蠕變、振動(dòng)及斷裂韌性 等。設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)的使用年限不宜定得過(guò)長(zhǎng)。一般壓力等。設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)的使用年限不宜定得過(guò)長(zhǎng)。一般壓力 容器容器1015，高壓設(shè)備一般設(shè)計(jì)年限為，高壓設(shè)備一般設(shè)計(jì)年限為2025年，因年，因 為高壓設(shè)備外殼成本很高，通常只更換內(nèi)件，而仍保為高壓設(shè)備外殼成本很高，通常只更換內(nèi)件，而仍保 留和使用原來(lái)的外殼。留和使用原來(lái)的外殼。 冷彎性能是材料抵抗彎曲時(shí)斷裂能力的標(biāo) 志，它間接反映了材料的塑性。 物理性能也是選材要考慮的。如高溫容器要用熔點(diǎn) 高的材料，熔點(diǎn)高的材料再結(jié)晶軟化溫度較高；要進(jìn) 行換熱的容器要用導(dǎo)熱系數(shù)高