靜設(shè)備課題一化工容器

1、第第三三單元單元 靜設(shè)備靜設(shè)備課題一課題一 化工容器化工容器 n分課題一分課題一 化工容器的基礎(chǔ)知識化工容器的基礎(chǔ)知識 n一、化工容器的結(jié)構(gòu)一、化工容器的結(jié)構(gòu)n二、化工容器的分類二、化工容器的分類n三、化工壓力容器的基本要求三、化工壓力容器的基本要求一、化工容器的結(jié)構(gòu)一、化工容器的結(jié)構(gòu)二、化工容器的分類二、化工容器的分類n（一）按壓力容器承壓等級分類n（1）內(nèi)壓容器 n（2）外壓容器 n（二）按壓力容器的工藝用途分類（二）按壓力容器的工藝用途分類n（1）反應(yīng)壓力容器（R） n（2）換熱壓力容器（E） n（3）分離壓力容器（S） n（4）儲存壓力容器（C，球罐B） 主要用于儲存或盛裝氣體、液體、

2、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器。（三）按照容器的管理等級分類n（1）第一類化工容器 除了第二類、第三類化工容器以外的所有低壓容器。n（2）第二類化工容器 除第三類容器以外的所有中壓容器、劇毒介質(zhì)的低壓容器、易燃或有毒介質(zhì)的低壓反應(yīng)器和儲運器、內(nèi)徑小于1m的低壓廢熱鍋爐。n（3）第三類化工容器 高壓或超高壓容器、劇毒介質(zhì)且工作壓力p與容積v的乘積pv0.2m3Mpa的中壓儲運器、中壓廢熱鍋爐或直徑大于1m的低壓廢熱鍋爐。三、化工壓力容器的基本要求三、化工壓力容器的基本要求n（一）強度n（二）剛度n（三）穩(wěn)定性 n（四）耐久性n（五）密封性n（六）制造工藝n（七）運輸、安裝與維修分課題二分課題二 化工設(shè)

3、備常用金屬材料與非化工設(shè)備常用金屬材料與非金屬材料金屬材料n一、材料的性能一、材料的性能n（一）力學(xué)性能（一）力學(xué)性能n（1 1）強度）強度 設(shè)備的強度指的是構(gòu)件抵抗外載荷而不破壞的能力。設(shè)備的強度指的是構(gòu)件抵抗外載荷而不破壞的能力。n（2 2）硬度）硬度 它反映金屬抵抗比它更硬物體壓入其表面的能力，常用的硬度它反映金屬抵抗比它更硬物體壓入其表面的能力，常用的硬度試驗指標(biāo)有布氏硬度和洛氏硬度兩種。試驗指標(biāo)有布氏硬度和洛氏硬度兩種。n（3 3）塑性）塑性 反映材料在外力作用下發(fā)生塑性變形而不破壞的能力，即材料反映材料在外力作用下發(fā)生塑性變形而不破壞的能力，即材料能發(fā)生較大的變形而不破壞，則該材料

4、的塑性好。能發(fā)生較大的變形而不破壞，則該材料的塑性好。n（4 4）沖擊韌性）沖擊韌性k k 以很快的速度作用于工件上的載荷稱為沖擊載荷，材以很快的速度作用于工件上的載荷稱為沖擊載荷，材料抵抗沖擊載荷作用不破壞的能力稱為沖擊韌性料抵抗沖擊載荷作用不破壞的能力稱為沖擊韌性,kAk,kAk越大，則材料的沖越大，則材料的沖擊韌性越好。低溫容器所用鋼板擊韌性越好。低溫容器所用鋼板kk值不得低于值不得低于30J/cm230J/cm2n（5 5）疲勞）疲勞 材料在變應(yīng)力的作用下，經(jīng)過一段時間，而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，材料在變應(yīng)力的作用下，經(jīng)過一段時間，而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，叫疲勞。叫疲勞。（二）物理性能n物理性能是材

5、料固有的的屬性，包括密度、熔點、比熱容、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)、導(dǎo)電性、磁性、彈性模量與泊松比等。 （三）化學(xué)性能n化學(xué)性能是指材料抵抗各種化學(xué)介質(zhì)作用的能力，如耐腐蝕性、抗氧化性。（四）加工工藝性能n加工工藝性能是指材料滿足生產(chǎn)加工的能力，是材料在加工中所表現(xiàn)出來的特性，如可鑄性、可鍛性、焊接性、可切削加工性。二、金屬材料二、金屬材料n（一）碳鋼與鑄鐵n（1）鐵碳合金n（2）鋼的熱處理n退火與正火n淬火與回火 （3）碳鋼中的微量元素n硫 n磷 n錳 n硅 n氧 n氮 （4）碳鋼分類n普通碳素鋼n優(yōu)質(zhì)碳素鋼n高級優(yōu)質(zhì)鋼（5）碳鋼的品種及規(guī)格n鋼板（壓力容器用熱扎厚鋼板） n鋼管 n型鋼 n鑄鋼和煅

6、鋼 （6）鑄鐵n含碳量2%以上，含有S、P、Si、Mn等雜質(zhì)。脆性材料，抗拉強度較低，但有良好鑄造性、耐磨性、減振性及切削加工性。在一些介質(zhì)(濃硫酸、醋酸、鹽溶液、有機溶劑等)中有相當(dāng)好的耐腐蝕性能。鑄鐵可分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、耐蝕鑄鐵和特殊性能鑄鐵等。 （二）合金鋼n合金鋼指在碳鋼的基礎(chǔ)上特意地加入一種或幾種合金元素，使其使用性能和工藝性能得以提高的鐵基的合金稱為合金鋼。n（1）合金鋼的分類n（2）合金元素在鋼中的作用n合金元素在鋼中的分布n合金元素在鋼中的作用n（3）合金鋼的牌號（3）合金鋼的牌號n合金結(jié)構(gòu)鋼的編號中,前面兩位數(shù)字表示鋼中碳的平均質(zhì)量分數(shù)的萬倍，元素后面的數(shù)字表示

7、該元素平均質(zhì)量分數(shù)的百倍。 n對于滾動軸承，在鋼號前面冠以字母“G”(“滾”字漢語拼音)，Cr后面的數(shù)字為含鉻平均質(zhì)量分數(shù)的千倍,碳含量不予標(biāo)出，其它元素仍用平均質(zhì)量分數(shù)的百倍表示。 n合金工具綱的編號 n特殊性能鋼的編號基本上與合金工具鋼相同 有色金屬n（1）鋁及其合金n（2）銅及其合金n純銅（紫銅） n銅合金 n（3）鈦及其合金n（4）鎳及其合金n（5）鉛及其合金三、非金屬材料和復(fù)合材料三、非金屬材料和復(fù)合材料n（一）常用高分子材料n（1）工程塑料n塑料的組成n塑料的分類n塑料的性能特點n工程塑料的用途及發(fā)展（2）橡膠n（1）橡膠的組成n生膠 n配合劑 （2）橡膠的性能特點n橡膠具有高的彈

8、性、一定的腐蝕性、良好的耐磨性、吸振性、絕緣性及足夠的強度和積儲能量的能力。橡膠在化工行業(yè)主要應(yīng)用于襯里、密封件等。（3）陶瓷材料n陶瓷材料是指以天然硅酸鹽（粘土、石英、長石等）或人工合成化合物（氮化物、氧化物、碳化物等）為原料，經(jīng)過制粉、配料、成形、高溫?zé)Y(jié)而成的無機非金屬材料。陶瓷可分為普通陶瓷、特種陶瓷和金屬陶瓷。（4）復(fù)合材料n復(fù)合材料的組成及分類n常用的復(fù)合材料四、化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施四、化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施n（一）腐蝕基本概念n（二）常見的腐蝕類型及腐蝕機理n（1）化學(xué)腐蝕n（2）電化學(xué)腐蝕（3）常見的腐蝕破壞形式（3）常見的腐蝕破壞形式n均勻腐蝕 n局部腐蝕 n小孔腐蝕

9、n晶間腐蝕 (四)材料防腐措施n（1）隔離腐蝕介質(zhì)n（2）電化學(xué)保護（3）緩蝕劑保護n按照對電化學(xué)腐蝕過程阻滯作用的不同，緩蝕劑分為三種。n陽極型緩蝕劑 n陰極型緩蝕劑 n混合型緩蝕劑 分課題三分課題三 化工容器的基本結(jié)構(gòu)和附件化工容器的基本結(jié)構(gòu)和附件n一、內(nèi)壓容器封頭一、內(nèi)壓容器封頭n（一）常用封頭的形式（一）常用封頭的形式（二）標(biāo)準橢圓形封頭及選用n橢圓形封頭因邊緣應(yīng)力小，承壓能力強，獲得了廣泛的應(yīng)用。橢圓形封頭圖3-1-6(f)由兩部分組成：半橢球和高度為A的直邊。設(shè)置直邊部分使橢球殼和圓筒的連接邊緣與封頭和圓筒焊接連接的接頭錯開，避免了邊緣應(yīng)力與熱應(yīng)力疊加的現(xiàn)象，改善了封頭與圓筒連接處

10、的受力狀況。直邊高度的大小按封頭的直徑和厚度不同，有25mm、40mm、50mm三種，對橢圓形封頭來說，隨著Di/2hi值的變化，封頭的形狀在改變。當(dāng)Di/2hi1時，就是半球形封頭；當(dāng)Di/2hi2時，理論分析證明，此時橢圓形封頭的應(yīng)力分布較好，且封頭的壁厚與相連接的簡體壁厚大致相等，便于焊接，經(jīng)濟合理，所以我國將此定為標(biāo)準橢圓形封頭，并已成批生產(chǎn)。（三）半球形封頭n半球形封頭即為半個球殼圖3-1-6(g)，它的受力情況要好于橢圓形封頭，但因其深度大，當(dāng)直徑較小時采用整體沖壓制造較困難，因此，中小直徑的容器很少采用半球形封頭。對于大直徑(Di2.5m)的半球形封頭，通常將數(shù)塊鋼板先在水壓機上

11、用模具壓制成型后，再進行拼焊。 （五）錐形封頭n錐形封頭廣泛用作許多化工設(shè)備的底蓋，它的優(yōu)點是便于收集并卸除這些設(shè)備中的固體物料，避免凝聚物、沉淀等堆積和利于懸浮、黏稠液體排放。此外，有一些塔設(shè)備下部分的直徑不等，也常用圓錐形殼體將直徑不等的兩段塔體連接起來，它使氣流均勻。這時的圓錐形殼體叫做變徑段。 （六）平板形封頭n平板形封頭也稱為平蓋，是各種封頭中結(jié)構(gòu)最簡單、制造最容易的一種。與承受內(nèi)壓的圓筒體和其他形狀的封頭不同，平板形封頭在內(nèi)壓作用下發(fā)生的是彎曲變形，平板形封頭內(nèi)存在數(shù)值比其他形狀封頭大得多且分布不均勻的彎曲應(yīng)力。因此，在相同情況下，平板形封頭比各種凸形封頭和錐形封頭的厚度要大得多。

12、由于這個缺點，平板形封頭的應(yīng)用受到很大限制。二、法蘭聯(lián)接二、法蘭聯(lián)接n（一）法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)與密封原理（二）法蘭的分類：（三）影響法蘭密封的因素n（1）螺栓預(yù)緊力n預(yù)緊力不能過大，也不能過小。過大會使墊片壓壞或擠出；過小會達不到墊片壓緊并實現(xiàn)初始密封條件。n適當(dāng)提高預(yù)緊力，可以增加墊片的密封能力。因為：使?jié)B透性墊片材料的毛細管孔隙減小。n使預(yù)緊力均勻作用于墊片可以采取減小螺栓直徑以及增加螺栓個數(shù)的辦法。（2）壓緊面(密封面)型式。n平面型壓緊面n凹凸型 n榫槽型 n錐形壓緊面 （3）墊片n非金屬墊片 n金屬墊片 n金屬非金屬組合墊片 （4）法蘭剛度 n法蘭剛度不足，導(dǎo)致過大的翹曲變形，往往是導(dǎo)致密

13、封失效的原因。剛性大的，法蘭變形小，并可以使分散分布的螺栓力均勻地傳給墊片，故可以提高密封性能。法蘭剛度的提高措施主要有增加法蘭厚度、減小螺栓力作用的力臂(即縮小中心圓直徑)、增大法蘭盤外徑。 （5）操作條件 n 指壓力、溫度、介質(zhì)。單純的壓力或介質(zhì)因素對泄漏的影響并不是主要的，但當(dāng)壓力、介質(zhì)和溫度聯(lián)合作用時，問題會顯得嚴重。 （四）法蘭標(biāo)準及選用n（1）法蘭的標(biāo)準n（2）壓力容器法蘭的選用n平焊法蘭 n對焊法蘭 壓力容器法蘭的選用步驟如下： n由法蘭標(biāo)準中的公稱壓力等級和容器設(shè)計壓力，按設(shè)計壓力小于等于公稱壓力的原則就近選擇公稱壓力，若設(shè)計壓力非常接近這一公稱且設(shè)計溫度高于200，則可就近提

14、高一個公稱壓力等級，這樣初步確定法蘭的公稱壓力。n由法蘭公稱壓力直徑、容器設(shè)計溫度和以上初定的公稱壓力查相關(guān)手冊，并考慮不同類型法蘭的適用溫度，初步確定法蘭的類型。n由工作介質(zhì)特性確定密封面形式。n由介質(zhì)特性、設(shè)計溫度，結(jié)合容器材料對照標(biāo)準中規(guī)定的法蘭常用材料確定法蘭材料。n由法蘭類型、材料、工作溫度和初定的公稱壓力查相關(guān)標(biāo)準，確定其允許的最大工作壓力。n若所選法蘭最大允許工作壓力大于等于設(shè)計壓力，則原初定的公稱壓力就是所選法蘭的公稱壓力；若最大允許工作壓力小于設(shè)計壓力則調(diào)換優(yōu)質(zhì)材料或提高公稱壓力等級，使得最大允許工作壓力大于等于設(shè)計壓力，從而最后確定出法蘭的公稱壓力和類型（有時公稱壓力提高會

15、引起類型的改變）。n由法蘭類型及工作溫度查相關(guān)標(biāo)準，確定墊片、螺柱、螺母的材料。n由法蘭類型、公稱直徑（公稱壓力查閱JB4701470392）確定具體尺寸。法蘭選定后應(yīng)予標(biāo)記。法蘭標(biāo)記方法如下：（3）管法蘭的選用n確定管法蘭的公稱直徑。根據(jù)分、管法蘭的公稱直徑就是與管法蘭相連的接管公稱尺寸確定法蘭的公稱直徑。n確定管法蘭材質(zhì)。根據(jù)介質(zhì)特性、設(shè)計溫度，結(jié)合管道材料選定。n確定管法蘭的公稱壓力等級。根據(jù)管法蘭的材質(zhì)和工作溫度，按照設(shè)計壓力不得高于對應(yīng)工作溫度下最高無沖擊工作壓力的原則，查管法蘭的最高無沖擊壓力表確定出管法蘭的公稱等級。n根據(jù)公稱壓力和公稱直徑查表4-6確定法蘭類型和密封面型式。n根

16、據(jù)工作溫度、公稱直徑。公稱壓力和法蘭類型查表確定墊片類型和材料，以及螺栓、螺柱材料。n根據(jù)法蘭類型、公稱直徑、公稱壓力查表HG20592206351997，確定法蘭的具體結(jié)構(gòu)尺寸。三、容器支座三、容器支座n（一）臥式容器支座：（1）鞍式支座n受力 n鞍座的最佳位置A0.2L且盡可能使A0.5Rin標(biāo)準（二）立式容器支座n（1）耳式支座（2）支承式支座。n支承式支座一般是由兩塊豎板及一塊底版焊接而成。豎板的上部加工成和被支承物外形相同的弧度，并焊于被支承物上。底版擱在基礎(chǔ)上并用地腳螺栓固定。當(dāng)荷重4噸時，還要在兩塊豎板的端部加一塊傾斜支承板。（3）裙式支座n裙式支座由裙座、基礎(chǔ)環(huán)、蓋板和加強筋組

17、成，有圓筒形和圓錐形兩種形式。常用于高大的立式容器。裙座上端與容器壁焊接，下端與擱在基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)環(huán)焊接，用地腳螺栓加以固定。為便于裝拆，基礎(chǔ)環(huán)上裝設(shè)地腳螺栓處開成缺口，而不用圓形孔，蓋板在容器裝好后焊上，加強筋焊在蓋板與基礎(chǔ)環(huán)之間。為避免應(yīng)力集中，裙座上端一般應(yīng)焊在容器封頭的直邊部分，而不應(yīng)焊在封頭轉(zhuǎn)折處，因此裙座內(nèi)徑應(yīng)和容器外徑相同四、容器的開孔補強四、容器的開孔補強n（一）設(shè)備需開孔的裝置n（1）設(shè)備的管口n（2）人孔、手孔（二）開孔應(yīng)力集中現(xiàn)象n（1）開孔削弱了器壁材料，破壞了原有應(yīng)力分布并引起應(yīng)力集中；n（2）殼體與接管連接處形成結(jié)構(gòu)不連續(xù)應(yīng)力；n（3）殼體與接管的拐角處因不等截面過渡

18、面引起應(yīng)力集中。（三）開孔補強設(shè)計的原則與補強結(jié)構(gòu)：n（1）補強設(shè)計原則：n（2）補強形式（3）補強結(jié)構(gòu)：分課題四分課題四 化工容器的安全附件化工容器的安全附件n一、視鏡一、視鏡n二、安全閥二、安全閥n三、爆破片裝置三、爆破片裝置n（1 1）放空口要求全量排放的工況。）放空口要求全量排放的工況。n（2 2）不允許介質(zhì)有任何泄露的工況。各種安全閥一）不允許介質(zhì)有任何泄露的工況。各種安全閥一般總有微量泄露。般總有微量泄露。n（3 3）內(nèi)部介質(zhì)容易因沉淀、結(jié)晶、聚合等形式粘著）內(nèi)部介質(zhì)容易因沉淀、結(jié)晶、聚合等形式粘著物，妨礙安全閥正常動作的工況。物，妨礙安全閥正常動作的工況。n（4 4）系統(tǒng)內(nèi)存在發(fā)

19、生燃爆或者異常反映而使壓力驟）系統(tǒng)內(nèi)存在發(fā)生燃爆或者異常反映而使壓力驟然增加的可能性的工況，這工況下彈簧式安全閥由于然增加的可能性的工況，這工況下彈簧式安全閥由于慣性而不適用。慣性而不適用。四、液面計四、液面計n（一）液面計選用的原則n（二）液面計的維護五、壓力表五、壓力表六、測溫儀表六、測溫儀表n（1）膨脹式溫度計（2）壓力式溫度計（3）熱電阻溫度計七、化工容器的檢驗七、化工容器的檢驗n（1）外部檢查是指在用化工容器運行中的定期檢驗，每年至少一次。n（2）內(nèi)部檢查是指在用化工容器停機時的檢驗，其檢驗周期分為：安全狀況等級為1、2級的，每隔6年至少一次；安全狀況等級為3、4級的，每年至少一次。

20、n（3）耐壓試驗是指化工容器停機檢驗時，所進行的超過最高工作壓力的液壓或氣壓試驗。對固定式化工容器，每兩次內(nèi)部檢驗期間內(nèi)，至少進行一次耐壓試驗，對移動式化工容器，每6年至少進行一次耐壓試驗。（二）化工容器定期檢驗內(nèi)容n（1）外部檢查內(nèi)容包括：n化工容器本體檢查；n外表面腐蝕情況檢查；n保溫層檢查；n容器與相鄰管道或構(gòu)件的檢查；n容器安全附件檢查；n容器支座或基礎(chǔ)的檢查。（2）內(nèi)部檢查n外部檢查的全部內(nèi)容；n檢查容器的結(jié)構(gòu)。 n幾何尺寸檢查。 n表面缺陷檢查。 n壁厚測定。 n材質(zhì)檢查。 n焊縫埋藏缺陷檢查。 n安全附件和緊固件檢查。 (三)容器壓力試驗n（1）液壓試驗n試驗介質(zhì)及要求 n水壓試

21、驗裝置及過程 n試驗壓力的校核 （2）氣壓試驗n液壓試驗后的化工容器，若無滲漏、無可見變形、試驗過程中無異常的響聲，既為合格；氣壓試驗的化工容器，若無異常響聲、經(jīng)肥皂液或其他檢漏液檢查無漏氣無可見變行，即為合格。 分課題四分課題四 壓力容器的安全使用壓力容器的安全使用n一、壓力容器的使用登記與技術(shù)檔案一、壓力容器的使用登記與技術(shù)檔案n( (一一) )壓力容器的使用登記壓力容器的使用登記n（1 1）使用登記的依據(jù)）使用登記的依據(jù)n（2 2）使用登記的要求）使用登記的要求（3）使用登記的審核n登記機關(guān)經(jīng)審核合格，辦理使用登記證。并按照鍋爐壓力容器注冊代碼和使用登記證號碼編制規(guī)定，編寫注冊代碼和使用

22、登記證號碼。登記機關(guān)在發(fā)證后5個工作日內(nèi)將登記信息傳送使用地縣級質(zhì)檢部門?？h級質(zhì)檢部門接到登記信息后，應(yīng)當(dāng)及時對新增鍋爐壓力容器的使用情況實施安全監(jiān)察。 (二)壓力容器的技術(shù)檔案n(1)壓力容器登記卡。n(2)壓力容器設(shè)計技術(shù)文件。n(3)壓力容器的制造、安裝技術(shù)文件和相關(guān)資料。n(4)壓力容器定期檢驗、檢測記錄以及檢驗的相關(guān)技術(shù)文件和資料。n(5)壓力容器安全附件的校驗、修理及更換記錄。n(6)壓力容器修理方案、實際修理情況記錄以及相關(guān)技術(shù)文件和資料。n(7)壓力容器技術(shù)改造的方案、圖樣、材料質(zhì)量證明書，施工質(zhì)量檢驗及技術(shù)文件和資料。n(8)壓力容器有關(guān)事故的記錄和處理報告。 (三)壓力容器

23、的安全狀況等級二、壓力容器的安全操作二、壓力容器的安全操作n(一)壓力容器使用單位的職責(zé)n(1)貫徹執(zhí)行特種設(shè)備安全監(jiān)察條例、壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程等壓力容器的技術(shù)法規(guī)，編制壓力容器的安全規(guī)章制度。n(2)參與壓力容器安裝的驗收和試車工作，檢查容器的檢驗、維修和安全附件的校驗情況。n(3)編制壓力容器的定期檢驗計劃，并負責(zé)實施；對容器的檢驗、修理、改造和報廢等進行技術(shù)審查。n(4)向主管部門報送當(dāng)年壓力容器數(shù)量和變動情況的統(tǒng)計表，容器定期檢驗計劃的實施情況及存在的主要問題等。n(5)負責(zé)壓力容器的檢驗、焊接及操作人員安全技術(shù)培訓(xùn)的管理，容器使用登記和技術(shù)資料的管理。n(6)負責(zé)或協(xié)助進行壓力

24、容器事故的調(diào)查和處理工作。 （二）壓力容器安全操作的基本要求n（1）嚴格遵守操作規(guī)程，認真填寫操作記錄壓力容器操作人員應(yīng)了解容器的來源和歷史，掌握其基本技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)特征，熟悉操作工藝條件。 n（2）平穩(wěn)操作，嚴禁超溫超壓運行n（3）堅持運行期間巡回檢查，防止異常情況發(fā)生n（4）壓力容器作業(yè)人員應(yīng)具備的知識和技能（4）壓力容器作業(yè)人員應(yīng)具備的知識和技能n掌握壓力容器的基本知識，了解化工設(shè)備的技術(shù)特性，結(jié)構(gòu)特點和安全操作知識。n了解所在工段的工藝流程、工藝參數(shù)，熟知崗位操作法，熟悉并嚴格執(zhí)行本崗位工藝操作規(guī)程。n能正確使用設(shè)備，如容器的開、停車操作和安全注意事項。n掌握各種安全裝置的型號、規(guī)格、性能及用途，會檢查、判斷設(shè)備安全附件是否正常