壓力容器安全復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1、第一章 壓力容器概論§11壓力容器及其分類一、壓力容器的定義特種設(shè)備根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院令第號(hào)特種設(shè)備安全監(jiān)察條例（修訂）（200年月1日起施行），特種設(shè)備是指涉及生命安全、危險(xiǎn)性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶，下同）、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂(lè)設(shè)施和場(chǎng)（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車(chē)輛。這些種類特種設(shè)備的目錄由國(guó)務(wù)院負(fù)責(zé)特種設(shè)備安全監(jiān)督管理的部門(mén)（也就是“國(guó)務(wù)院特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門(mén)）制訂，報(bào)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)后執(zhí)行。特種設(shè)備的生產(chǎn)（含設(shè)計(jì)、制造、安裝、改造、維修，下同）、使用、檢驗(yàn)檢測(cè)及其監(jiān)督檢查，應(yīng)當(dāng)遵守本條例，但本條例另有規(guī)定的除外。需要注意的是，很多其他領(lǐng)域特種設(shè)備的安全監(jiān)

2、察不適用特種設(shè)備安全監(jiān)察條例：包括軍事裝備、核設(shè)施、航空航天器、鐵路機(jī)車(chē)、海上設(shè)施和船舶以及礦山井下使用的特種設(shè)備、民用機(jī)場(chǎng)專用設(shè)備。壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa·L的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體的固定式容器和移動(dòng)式容器；盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPa·L的氣體、液化氣體和標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)等于或者低于60液體的氣瓶；氧艙等。二、壓力容器分類各種不同的分類都是從各個(gè)不同需

3、要的角度來(lái)考慮：按壁厚：厚壁容器、薄壁容器(指器壁厚度小于或等于容器內(nèi)徑的ll0者)按受壓方式：內(nèi)壓容器、外壓容器按溫度：高溫容器、常溫容器和低溫容器按幾何形狀：球形容器、圓筒形容器、圓錐形容器和輪胎形容器等按放置方式：立式、臥式（一）從容器的使用特點(diǎn)和安全管理方面考慮，可分為固定式和移動(dòng)式兩類：固定式低壓（L）0.1-1.6MPa中壓（M）1.6-10MPa高壓（H）10-100MPa超高壓（U）100 MPa反應(yīng)容器（R）換熱容器（E）分離容器（S）儲(chǔ)存容器（C）反應(yīng)釜、聚合釜、合成塔、蒸壓釜冷卻塔、列管式換熱器、夾套容器分離器、吸收他、過(guò)濾器儲(chǔ)罐、壓力緩沖器、油水分離器移動(dòng)式永久氣體氣瓶

4、（高壓氣瓶）液化氣體氣瓶溶解氣體氣瓶（乙炔氣瓶）其他氣瓶氣瓶槽車(chē)混合氣體無(wú)縫、焊接氣瓶低溫絕熱氣瓶纖維纏繞氣瓶非重復(fù)充裝氣瓶常溫下低壓（高臨界溫度）液化氣體氣瓶常溫下高壓（低臨界溫度）液化氣體氣瓶汽車(chē)槽車(chē)火車(chē)槽車(chē)2、移動(dòng)式容器移動(dòng)式容器是一種盛裝容器，它的主要用途是裝運(yùn)氣體。這種容器的使用條件比較復(fù)雜，難于管理，故易發(fā)生事故。按容積大小和結(jié)構(gòu)形狀分為氣瓶和槽車(chē)兩種。（1）氣瓶氣瓶是使用得最為普通的一種移動(dòng)式容器。它的容積較小，一般都在200L以下，常用的為40L左右。按臨界溫度分為： 壓縮氣體氣瓶（永久氣體氣瓶）（T10C0）常用的充裝壓力為15和125MPa，也有充裝20MPa的。所裝的壓縮

5、氣體有氧、氫、氮、空氣、甲烷、一氧化碳、一氧化氮以及氦、氖、氬、氪等惰性氣體。 液化氣體氣瓶（T10）液化氣體氣瓶充裝時(shí)都是以低溫液態(tài)充裝。但有些液化氣體的臨界溫度較低，裝入瓶后會(huì)受到環(huán)境溫度的影響而全部氣化；有些液化氣體的臨界溫度較高，瓶?jī)?nèi)始終保持氣液兩相平衡狀態(tài)。根據(jù)所裝液化氣體的這種特性，液化氣體氣瓶又有低臨界溫度液化氣體氣瓶和高臨界溫度液化氣體氣瓶之分。a. 高壓液化氣體氣瓶（低臨界溫度液化氣體氣瓶）（10C0T70C0）由于瓶?jī)?nèi)介質(zhì)全部氣化，因而它的工作壓力決定于氣體充裝量。而為了提高氣瓶單位容積的充裝量，一般都用較高的壓力(15和125MPa)來(lái)充裝，所以這種低臨界溫度液化氣體氣瓶

6、又叫高壓液化氣體氣瓶。如二氧化碳、乙烯、乙烷、氟里昂13、一氧化二氮等氣瓶。b. 低壓液化氣體氣瓶（高臨界溫度液化氣體氣瓶）（T70C0）因?yàn)槠績(jī)?nèi)保持氣液兩相平衡狀態(tài)，因而它的最高工作壓力即為所裝氣體在最高使用溫度下的飽和蒸氣壓力。根據(jù)我國(guó)氣溫情況，氣瓶安全監(jiān)察規(guī)定規(guī)定氣瓶的最高工作溫度按600C考慮。所有高臨界溫度的液化氣體在60時(shí)的飽和蒸氣壓力都在10M Pa以下，所以這類氣瓶又叫低壓液化氣體氣瓶。低壓液化氣體氣瓶所裝氣體種類較多，最常見(jiàn)的是液氨、液氯、液體二氧化硫、氟里昂22等氣瓶。 溶解氣體氣瓶溶解氣體氣瓶是專供盛裝乙炔的氣瓶由于乙炔氣體極不穩(wěn)定，故必須把它溶解在溶劑(常用的是丙酮)中

7、，這種氣瓶的內(nèi)部裝滿多孔性物質(zhì)（固體硅酸鈣填料，其空隙率為8592%），用以吸收溶劑。充裝時(shí)將乙快氣體加壓罐裝于瓶?jī)?nèi)，乙炔即被溶劑所溶解而貯存在瓶中。溶解氣體氣瓶的工作壓力為1.5MPa。容積有25L、40L和60L。氣瓶肩部有易熔塞，易熔合金的熔化溫度為100±5。（2）槽車(chē)槽車(chē)是固定安裝在流動(dòng)車(chē)架上的一種臥式貯罐。它的容積較大，常達(dá)數(shù)十立方米。槽車(chē)同液化氣體氣瓶一樣，也是專門(mén)運(yùn)輸液化氣體的。由于它的直徑很大，一般不宜承受高壓，所以它所充裝的都是低壓液化氣體。使用較普遍的是液化石油氣槽車(chē)和液氨槽車(chē)。（二）按安全的重要程度：壓力容器介質(zhì)在壓力容器發(fā)生事故時(shí)的危害程度，取決于介質(zhì)的物理

8、、化學(xué)特性，也就是容器所裝的介質(zhì)是否易燃、易爆和有毒性。分類原則：根據(jù)容器壓力與容積乘積大小、介質(zhì)危害程度以及容器的作用將壓力容器分類。3、第三類壓力容器：具有下列情況之一的，為第三類壓力容器:高壓容器；b中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；c中壓儲(chǔ)存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于10MPa·m3）；d、中壓反應(yīng)容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于0.5MPa·m3）；e、低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于0.2MPa·m3）；f高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；g中壓搪玻璃壓力容器；

9、h使用強(qiáng)度級(jí)別較高的材料制造的壓力容器；（指響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限540MPa）i移動(dòng)式壓力容器包括：鐵路罐車(chē)（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）罐式汽車(chē)液化氣體運(yùn)輸（半掛）車(chē)、低溫液體運(yùn)輸（半掛）車(chē)、永久氣體運(yùn)輸（半掛）車(chē)和罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體等）j球形儲(chǔ)罐（容積大于等于50m3）k低溫液體儲(chǔ)存容器（容積大于5m3）（2）第二類壓力容器：具有下列情況之一的，為第二類壓力容器。a、中壓容器；b低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；c低壓反應(yīng)容器和低壓儲(chǔ)存容器 （僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)）；d低壓管殼式余熱鍋爐；e低壓搪玻璃壓力容器。（3）第一類壓力容器：除上述

10、規(guī)定以外的低壓容器為第一類壓力容器。§12（中低壓）壓力容器的結(jié)構(gòu)型式壓力容器結(jié)構(gòu)=承壓部件(本體+聯(lián)接件、密封件）+工藝附件(攪拌裝置、測(cè)量?jī)x表、安全裝置）一、容器本體（承壓殼體）（一） 球形容器球形容器的本體是一個(gè)球殼。一般都是焊接結(jié)構(gòu)，舊式的也有鉚接的。球形容器的直徑一般都比較大，難以整體或半整體壓制成形，所以它大多是由許多塊按一定的尺寸預(yù)先壓制成形的球面板組焊而成。這些球面板的形狀不完全相同，但板形一般都是一樣的。只有一些特大型、用以貯存液化氣體的球形貯罐，球體下部的殼板才比上部的殼板要稍微厚一些。（1）從殼體受力的情況來(lái)看，最適宜的形狀是球形。因?yàn)樵趦?nèi)壓力作用下，球形殼體的

11、應(yīng)力是圓筒形殼體的12，如果容器的直徑、制造材料和工作壓力相同，則球形容器所需要的壁厚僅為圓筒形的12（不計(jì)腐蝕裕度）。（2）從殼體的表面積來(lái)看，球形殼體的表面積要比容積相同的圓筒形殼體小1030(視圓桶形殼體高度與直徑之比而定)。表面積小，所使用的板材也少，再加上需要的壁厚較薄，因而制造同樣容積的容器，球形容器要比圓筒形容器節(jié)省約3040的材料。（3）球形容器表面積小，除節(jié)省制造鋼材外，當(dāng)需要與周?chē)h(huán)境隔熱時(shí)，還可以節(jié)省隔熱材料或減少熱的散失，所以球形容器最適宜作液化氣體貯罐。此外，有些用蒸汽直接加熱的容器，為了減少熱損失，有時(shí)也采用球體。（4）但是球形容器制造比較園難，工時(shí)成本較高。（5）

12、作為反應(yīng)或傳熱、傳質(zhì)用容器，既不便于在內(nèi)部安裝工藝附件裝置，也不便于內(nèi)部相互作用的介質(zhì)的流動(dòng)，因此球形容器僅廣泛用作盛裝容器。球形容器的基本參數(shù)是公稱直徑（內(nèi)徑）。（二）圓筒形容器圓筒形容器在受力角度雖不如球形容器，但比其他形狀好得多，而且，易于制造，又便于在內(nèi)部安裝工藝附件和利于相互作用的工作介質(zhì)在其內(nèi)部流動(dòng)。因此，用得最為普遍。圓筒形容器包括圓筒體和封頭：1、 圓筒體薄壁圓筒體除了直徑較小者可以采用無(wú)縫鋼管外，一般都是焊接結(jié)構(gòu)，即用鋼板卷圓后焊接而成。為了便于批量生產(chǎn)，我國(guó)已實(shí)行壓力容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化，容器的筒體直徑按公稱直徑(Dg)選用。應(yīng)該注意的是，對(duì)于焊接的圓筒體，公稱直徑是指它的內(nèi)

13、徑；而用無(wú)縫鋼管制作的圓筒體，容器的公稱直徑是指它的外徑。2、 封頭壓力容器的封頭或端蓋，按其形狀可以分為三類，即凸形封頭、錐形封頭和平板封頭。（1） 半球形封頭半球形封頭整體壓制成形較為困難，所以直徑較大的半球形封頭一般都是由幾塊大小相同的梯形球面板和頂部中心的一塊圓形球面板(球冠)組焊而成。中心圓球面板的作用是把梯形球面板之間的焊縫隔開(kāi)一定的距離。從節(jié)省金屬材料的觀點(diǎn)來(lái)看，半球形封頭為極佳型，但由于它的深度過(guò)大，加工制造比較困難。為了便于與圓筒體焊接并避免焊縫處結(jié)構(gòu)的不連續(xù)，在實(shí)用中常取它的厚度與圓筒體相同，而不是小于圓筒體。所以除了壓力較高，直徑較大的貯罐或其它有特殊需要者外，一般較少采

14、用。（2） 碟形封頭碟形封頭又稱帶折邊的球形封頭，它常由幾何形狀不同的三個(gè)部分組成。其中央是半徑為Rc的球面，與筒體聯(lián)接部分是高度為h。的圓筒體(直邊)，球面體與圓筒體由曲率半徑為r的過(guò)渡圓弧(折邊)所連接。過(guò)渡圓弧部分的作用是使球面體與圓筒體平滑過(guò)渡，以減小連接處由于形狀突變而產(chǎn)生的局部應(yīng)力。碟形封頭的深度小時(shí)，加工制造比較容易，但深度越小，它的過(guò)渡圓弧曲率半徑也越小，而球面半徑就越大。這樣，在過(guò)渡圓弧與球面體連接處的形狀突變也越為嚴(yán)重，因此而產(chǎn)生的局部應(yīng)力也越大，封頭需要的壁厚也越大。常用的碟形封頭球面半徑Rc與筒體直徑相等，rRc的比值為0.15。（3） 橢圓形封頭橢球形封頭是中低壓容器

15、中使用得最為普通的封頭結(jié)構(gòu)形式，它一般由半橢球體和圓筒體兩部分組成。半橢球形的縱剖面是半個(gè)橢圓，它的曲率半徑是連續(xù)變化的，沒(méi)有形狀突變處，所以這種封頭的形狀要比碟形封頭優(yōu)越，但加工稍為困難些。橢球形封頭的深度決定于橢圓長(zhǎng)短軸之比。橢圓長(zhǎng)短軸之比越大，封頭深度越小，封頭的應(yīng)力越大，需要的壁厚也越大。標(biāo)準(zhǔn)橢球形封頭的長(zhǎng)短軸之比(D2h)為2。（4） 無(wú)折邊球形封頭無(wú)折邊球形封頭是一塊深度很小的球面體(球冠)。這種封頭可視作為減小深度而將半球形或蝶形封頭的大部分除掉，僅保留端部的球面體而成。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，因而成本也較低，但是由于它與筒體聯(lián)接處結(jié)構(gòu)不連續(xù)，存在著很高的局部應(yīng)力，一般只用于直徑較

16、小、壓力很低的低壓容器上。（5） 錐形封頭工作介質(zhì)含有顆粒狀或粉末狀的物料或者是粘稠的液體時(shí)，它的底部常用錐形封頭。因?yàn)殄F體有利于匯集和卸下這些物料。錐形封頭有帶折邊的和無(wú)折邊的兩種。后者較少。帶折邊的厚錐體的加工是比較困難的，所以除非是特殊需要，帶折邊的錐形封頭半頂角般不大于450。標(biāo)準(zhǔn)帶折邊錐形封頭的半頂角有300和450兩種，過(guò)渡圓弧曲率半徑r與直徑Dg之比值規(guī)定為0.15。二、主要附件（一）法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)1、 法蘭與筒體的聯(lián)接常見(jiàn)的法蘭連接形式：整體法蘭、活套法蘭、螺紋法蘭。2、法蘭密封面與墊片法蘭密封面常見(jiàn)的有平面型密封面、凹凸型密封面和榫槽型密封面三種。（1） 平面型密封面易加工，但

17、安裝時(shí)不易對(duì)正，墊片向兩邊擠出，密封性能較差，一般用于無(wú)毒介質(zhì)的低壓容器。（2） 凹凸型密封面的墊片容易裝正，而且緊固螺栓時(shí)也不會(huì)向外擠出，密封性能較平面型為好，但加工比較困難，一般多用于中壓容器。（3） 榫槽型密封面密封性能更好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工更為困難。更換墊片比較麻煩，密封面上的榫頭也容易被碰壞。又稱氨氣密封。容器法蘭聯(lián)接所用的墊片，一般有非金屬軟墊片、纏繞墊片和金屬包墊片三種。（二）容器的接管與開(kāi)孔壓力容器一般都要開(kāi)孔，包括工作介質(zhì)的進(jìn)入及引出孔、測(cè)量器內(nèi)溫度、壓力及裝設(shè)安全裝置的連接孔等。此外，為了能對(duì)容器進(jìn)行定期的內(nèi)部檢驗(yàn)和清理和器內(nèi)附件的安裝拆卸等，還需要開(kāi)設(shè)手孔與人孔。容器開(kāi)孔

18、以后，器壁強(qiáng)度將因此受到削弱，因而需要補(bǔ)強(qiáng)。所以容器的主要附件還應(yīng)包括這些接口管、手孔或人孔以及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。接口管是容器專門(mén)用來(lái)與外部設(shè)備管道聯(lián)接的一種附件，容器上常用的接口管有螺紋短管式、法蘭短管式以及平法蘭式等。手孔和人孔有圓形和橢圓形兩種，其封閉形式有內(nèi)閉式和外閉式。內(nèi)閉式手孔或人孔的結(jié)構(gòu)有自緊密封的作用，可以防止因墊片等的失效而導(dǎo)致器內(nèi)介質(zhì)的大量噴出，適用于工作介質(zhì)為高溫或有毒氣體的容器。容器的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，常用的有補(bǔ)強(qiáng)圈、厚壁短管和整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)三種。（三）容器支座1、立式容器支座立式容器支座的形式較多，常用的有耳式支座、支承式支座和裙式支座。2、臥式容器支座臥式容器支座的結(jié)構(gòu)形式有

19、鞍式支座、圈座和支承式支座三種。3、球形容器支座球形容器的支座，常用的有裙式和柱式兩類。三、氣瓶（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、容積較小氣瓶的容積一般都比較小，因?yàn)樗?jīng)常搬運(yùn)移動(dòng)，必須體小輕便。氣瓶的容積一般都在30200L之間。容積較大的，用于盛裝低壓液化氣體；較小的用于盛裝壓縮氣體或高壓液化氣體。2、高度適中氣瓶的高度般都在1.5m左右，即要求它比正常人的身高稍為矮一些。過(guò)高或過(guò)矮的氣瓶都不易于搬運(yùn)移動(dòng)，太高的氣瓶在直立放置時(shí)也不穩(wěn)固。3、具有立放的支座氣瓶在充裝氣體和貯存時(shí)宜直立放置，以免滾動(dòng)或互相撞擊。為此，氣瓶的底部有的采用凹形封頭，有的則在凸形封頭的外面裝上個(gè)較短的底座圈。4、只有一個(gè)接口管氣

20、瓶的接口管內(nèi)孔一般是錐形的，且具有內(nèi)螺紋，以便于裝設(shè)瓶閥。又由于氣瓶要經(jīng)常搬運(yùn)移動(dòng)，為了保護(hù)瓶閥在頻繁的搬動(dòng)過(guò)程中不致于被破壞并由此而引起事故，接口管上還要有聯(lián)接保護(hù)瓶閥的裝置(瓶帽)的結(jié)構(gòu)，如外螺紋等。第二章 壓力容器的設(shè)計(jì)要求§21壓力容器的應(yīng)力一、壓力容器的薄膜應(yīng)力（內(nèi)壓容器）在工程上分析薄壁殼體的應(yīng)力時(shí)，常常采用這樣一種理論，即把薄壁殼體看成是一層薄膜，殼體斷面上根本無(wú)法承受彎矩，殼體上只存在拉應(yīng)力(或壓應(yīng)力)，不存在彎曲應(yīng)力。這種理論稱為薄膜理論或無(wú)力矩理論。按照這種理論分析計(jì)算出來(lái)的殼體應(yīng)力稱為薄膜應(yīng)力。當(dāng)圓筒體的外內(nèi)徑比值K較小時(shí)，它的薄膜應(yīng)力與最大應(yīng)力之差是很小的，特

21、別是采用中徑公式(即以中間曲面半徑為基準(zhǔn))的，其薄膜應(yīng)力更接近于最大應(yīng)力。即使圓筒體的外內(nèi)徑比值K達(dá)到12，兩者相差也小于1。在這種情況下完全可以應(yīng)用薄膜理論公式來(lái)計(jì)算圓筒體的應(yīng)力。所以國(guó)內(nèi)外許多壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于K1.2的容器都采用薄膜理論公式進(jìn)行計(jì)算，美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)規(guī)定，經(jīng)修正過(guò)的薄膜應(yīng)力公式可適用于K1.5的容器。薄壁殼體和厚壁殼體的受力分析、設(shè)計(jì)計(jì)算乃至于制造工藝均有很大的差異。（一）計(jì)算回轉(zhuǎn)殼體的薄膜應(yīng)力的基本公式壓力容器殼體絕大部分是回轉(zhuǎn)殼體，且通常是承受軸對(duì)稱載荷，如內(nèi)壓、液柱靜壓和自重等。所謂回轉(zhuǎn)殼體是指它的中間面是由一根任意直線或平面曲線繞著同一平面內(nèi)的一條

22、軸線回轉(zhuǎn)而成的回轉(zhuǎn)表面。1、受力分析2、微體靜力平衡方程式3、區(qū)域平衡方程式（二） 球形殼體的薄膜應(yīng)力（三）圓筒體的薄膜應(yīng)力（四）橢圓形殼體的薄膜應(yīng)力（參考教材內(nèi)容）二、殼體的不連續(xù)應(yīng)力局部應(yīng)力包括應(yīng)力集中和不連續(xù)應(yīng)力（邊界應(yīng)力）。 1、邊界效應(yīng)與不連續(xù)應(yīng)力由于結(jié)構(gòu)形狀或尺寸的不同在承載時(shí)產(chǎn)生不同的變形，而又因?yàn)橐B接在一起而引起相互約束的現(xiàn)象，只發(fā)生在兩個(gè)部件連接處的邊界地區(qū)，因之稱作“邊界效應(yīng)或“邊界問(wèn)題。而由邊界效應(yīng)所引起的應(yīng)力則稱為“不連續(xù)應(yīng)力”成“邊界應(yīng)力”。壓力容器殼體的不連續(xù)應(yīng)力影響范圍很小，即它只存在于連接處兩邊附近很窄的一個(gè)區(qū)域內(nèi)，而且一般也不直接影響到殼體的破壞強(qiáng)度。但在一

23、些不合理的結(jié)構(gòu)中，不連續(xù)應(yīng)力可以達(dá)到很高的數(shù)值，而高的局部應(yīng)力對(duì)受反復(fù)載荷的部件的疲勞壽命是有很大影響的。在材料韌性較差或存在缺陷的情況下，高的局部應(yīng)力也會(huì)導(dǎo)致容器的斷裂。1、 不連續(xù)應(yīng)力的特點(diǎn)（1）局限性：對(duì)于鋼制圓柱殼，邊界應(yīng)力只局限于距離邊緣為2.5內(nèi)。（2）自限性3、產(chǎn)生不連續(xù)應(yīng)力的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)部位在壓力容器中，邊界效應(yīng)往往在下列一些常用結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生：1) 圓筒體與各種封頭的連接；2) 壁厚不同的圓筒的連接；3) 圓筒體上焊接法蘭或裝設(shè)加強(qiáng)圈；4) 圓筒與管扳的連接；5) 材料物理性能(例如E、等)不同的筒體的連接；6) 圓筒形殼體或球形殼體上的開(kāi)孔接管。4、不連續(xù)應(yīng)力的處理由于邊緣應(yīng)力具有

24、局限性，因此在設(shè)計(jì)中一般只在結(jié)構(gòu)上作局部處理。如采用邊界應(yīng)力較小的連接結(jié)構(gòu)；封頭留直邊，使焊縫遠(yuǎn)離邊界；保證邊緣區(qū)的焊接質(zhì)量，降低邊緣區(qū)的殘余應(yīng)力；盡可能避免在邊緣區(qū)內(nèi)開(kāi)孔或焊接附件等。由于邊緣應(yīng)力具有自限性，因此由塑性較好的材料制成的容器，在靜載荷作用下一般都不考慮邊緣應(yīng)力的影響。但對(duì)由脆性材料制造的容器，則必須詳細(xì)計(jì)算邊緣應(yīng)力。§22壓力容器材料的性能要求壓力容器用材，著重考慮它的三個(gè)方面的性能：機(jī)械性能、工藝性能、耐腐蝕性能。一、機(jī)械性能鋼材的機(jī)械性能主要包括強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性等。二、工藝性能制造工藝性能是指材料在加工時(shí)所具有的特性。制造壓力容器承壓部件時(shí)，一般都經(jīng)過(guò)冷卷或沖

25、壓、焊接、熱處理等工藝過(guò)程，因此應(yīng)該考慮材料的冷加工變形性能與焊接性能。1、冷加工變形性能2、焊接性能（可焊性）三、耐腐蝕性能材料的耐蝕性用腐蝕速率Ka（mma）表示。金屬材料的腐蝕速率大多用單位時(shí)間內(nèi)的腐蝕深度來(lái)表示。在化工機(jī)械中，金屬的耐腐蝕性一般采用三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：腐蝕速率小于0.1mm年者，為耐蝕性良好；腐蝕速度為0.11mm年者，為耐蝕性一般；大于1mm年者為耐蝕性差。§23壓力容器壁厚的計(jì)算傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是，壓力容器的一般承壓部件只是根據(jù)它在直接載荷(主要是壓力，個(gè)別情況下還有重力、風(fēng)力等)作用下產(chǎn)生的、能直接導(dǎo)致部件破壞的薄膜應(yīng)力(或加上彎曲應(yīng)力)來(lái)確定其壁厚。至于由部件結(jié)構(gòu)

26、不連續(xù)等而產(chǎn)生的、并不會(huì)引起重要變形(或只是局部變形)的局部應(yīng)力，則采取在結(jié)構(gòu)形式或尺寸上加以限制，從而把這些并不會(huì)直接導(dǎo)致承壓部件破裂的局部應(yīng)力控制在一定的范圍內(nèi)，而在設(shè)計(jì)部件壁厚或校核部件強(qiáng)度時(shí)則不予考慮。強(qiáng)度理論：（1）最大拉應(yīng)力理論1（2）最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變理論（3）最大剪應(yīng)力理論（4）形狀改變比能理論四個(gè)強(qiáng)度理論所得到的當(dāng)量應(yīng)力表達(dá)式為：如果將上列各公式寫(xiě)成個(gè)統(tǒng)一的形式，則可以用下式表達(dá)強(qiáng)度條件：d根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料的數(shù)據(jù)，碳鋼或低合金鋼等材料的塑性斷裂，以形狀改變比能理論計(jì)算的結(jié)果比較符合試驗(yàn)結(jié)果，尤其是屈服判據(jù)，而最大剪應(yīng)力理論則與試驗(yàn)結(jié)果偏離較大。但目前在鍋爐、壓力容器的設(shè)計(jì)計(jì)算中，第三

27、強(qiáng)度理論卻得到普遍采用。一方面是因?yàn)樽畲蠹魬?yīng)力理論的物理概念比較直觀，另一方面是按此理論設(shè)計(jì)比較偏于安全。一、設(shè)計(jì)參數(shù)若材料的強(qiáng)度指標(biāo)統(tǒng)一用“”表示，則有如下關(guān)系：至于選用哪一個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)來(lái)確定許用應(yīng)力，則與部件的運(yùn)行條件及失效準(zhǔn)則有關(guān)。1、 設(shè)計(jì)壓力p設(shè)計(jì)壓力(或稱計(jì)算壓力)是指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定承壓部件(球體、筒體、封頭等)壁厚的壓力。承壓部件的設(shè)計(jì)壓力不得小于設(shè)備的最高工作壓力pw。一般情況下，可取為最大工作壓力的1.01.1倍。最大工作壓力是指在正常操作情況下，設(shè)備可能出現(xiàn)的最高壓力。裝設(shè)安全閥的壓力容器，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不小于安全閥的開(kāi)啟壓力，開(kāi)啟壓力一般為（1.051.15）pw

28、；若其部件所受的液柱靜壓力達(dá)到上述設(shè)計(jì)壓力的5時(shí)，則計(jì)算壓力中還應(yīng)加上液柱靜壓力。裝設(shè)爆破片的壓力容器，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不小于爆破片的計(jì)算設(shè)計(jì)爆破壓力，計(jì)算設(shè)計(jì)爆破壓力一般為（1.251.50）pw。若部件還有液柱靜壓力，則對(duì)此液柱靜壓力的考慮應(yīng)符合上條規(guī)定。對(duì)于盛裝液化氣體的容器，在規(guī)定的充裝系數(shù)范圍內(nèi)，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)為介質(zhì)在最高溫度下的飽和蒸氣壓力，如器內(nèi)液柱靜壓力超過(guò)此壓力的5時(shí)，則計(jì)算壓力也應(yīng)加上此液柱靜壓力。至于其它載荷，如風(fēng)、溫差應(yīng)力等，不能計(jì)入設(shè)計(jì)壓力，而要分別考慮。2、 設(shè)計(jì)溫度各種材料都有一個(gè)適宜的溫度范圍；另一方面，材料的強(qiáng)度極限與溫度也有關(guān)，因此，溫度是選材和確定許用應(yīng)力的一個(gè)

29、基本參數(shù)，它是設(shè)計(jì)壓力下的最高和最低溫度。3、 許用應(yīng)力與安全系數(shù)工作溫度為常溫和溫度不很高的承壓部件，其許用應(yīng)力也應(yīng)滿足上述的以塑性變形和以斷裂為限制的兩個(gè)條件。對(duì)于工作溫度很高(達(dá)到材料的蠕變溫度，即般碳鋼和低合金鋼4200C，鉻鉬合金鋼450，奧氏體不銹鋼550)的承壓部件，會(huì)因長(zhǎng)期在高溫下承載而發(fā)生蠕變。所以確定此類部件材料的許用應(yīng)力時(shí)，還應(yīng)考慮材料的長(zhǎng)期高溫指標(biāo)，即持久強(qiáng)度和蠕變極限。在這樣的工作條件下，許用應(yīng)力應(yīng)取下列四個(gè)公式計(jì)算值中的最小值。安全系數(shù)是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。根據(jù)鋼制壓力容器(GB15089)與壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定，鋼制壓力容器材料的安全系數(shù)按書(shū)表選取。4、 焊

30、縫系數(shù)規(guī)定：=焊縫強(qiáng)度/母材強(qiáng)度，表明焊接產(chǎn)生的焊接缺陷和焊接熱影響對(duì)材料強(qiáng)度的削弱程度。按壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定，由經(jīng)過(guò)考試合格的焊工按規(guī)定的焊接工藝規(guī)程施焊的容器，焊縫系數(shù)根據(jù)焊接接頭的形式和焊縫的無(wú)損探傷檢驗(yàn)要求（取決于焊接缺陷的可能性大小及容器的重要程度），按書(shū)表的規(guī)定選取。 無(wú)損探傷焊縫系數(shù)接頭形式100%無(wú)損探傷局部無(wú)損探傷無(wú)法探傷雙面焊對(duì)接焊縫1.00.85單面對(duì)焊（有墊板）0.90.8單面對(duì)焊（無(wú)墊板）0.70.65、 壁厚附加量CC= C1+ C2+ C3（1）腐蝕裕度C1腐蝕裕量根據(jù)工作介質(zhì)對(duì)部件材料的腐蝕速度和設(shè)備的設(shè)計(jì)使用壽命而定(理論上為此兩者的乘積)。一般按經(jīng)驗(yàn)

31、數(shù)據(jù)選用。氣瓶取0.2mm/a，碳鋼、低合金鋼C11mm。（2）鋼板負(fù)偏差C2鋼板或鋼管負(fù)偏差(即實(shí)際厚度與名義厚度的最大偏差)Ci，可根據(jù)鋼板或鋼管標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)選用。一般取0.51.0mm。（3）加工減薄量C3加工減薄量C3可視部件的加工變形程度和是否加熱而定。由制造單位依據(jù)加工工藝和加工能力自行選取。按GB15089的規(guī)定，鋼制壓力容器設(shè)計(jì)圖樣上注明的厚度不包括加工減薄量。筒體：冷卷C3：=0；熱卷C3自定?？捎美渚淼模旱吞间?、16MnR的S/Di0.03、普通低合金鋼（16MnR除外）S/Di0.025。封頭：沖壓封頭約為10%S。6、 最小壁厚Smin對(duì)于設(shè)計(jì)壓力較低的低壓圓筒，按此

32、公式求出的設(shè)計(jì)壁厚往往很薄，在制造、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中，筒體很容易變形，并且會(huì)使它在承壓時(shí)產(chǎn)生附加的局部應(yīng)力。為了保證容器具有一定的剛度，還應(yīng)規(guī)定它的最小壁厚。筒體的最小壁厚Smin可按下列方法確定：7、 板材厚度的系列二、內(nèi)壓薄壁容器壁厚計(jì)算公式1、 球形容器加入壁厚附加量C，則可以得到球形殼體的壁厚計(jì)算公式為：=S0（計(jì)算壁厚）+C若球體直徑和壁厚已知，需要確定其許用壓力，則上式可寫(xiě)成：2、 圓筒體圓筒形殼體的壁厚計(jì)算公式為：圓筒體的最大許用壓力為：3、 橢圓形封頭由前面的分析可知，橢球殼體上各點(diǎn)的經(jīng)向應(yīng)力和周向應(yīng)力是不相同的。在橢球的赤道和極點(diǎn)(即中間面與回轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn))處，經(jīng)向應(yīng)力和周向應(yīng)

33、力分別為：根據(jù)第三強(qiáng)度理論極點(diǎn)上的當(dāng)量應(yīng)力為：比較可知，赤道處的當(dāng)量應(yīng)力大于極點(diǎn)上的當(dāng)量應(yīng)力的條件是：這樣看來(lái)，對(duì)于大多數(shù)橢球封頭，似應(yīng)按赤道處的當(dāng)量應(yīng)力來(lái)計(jì)算它的壁厚。但是，這些公式都是以整個(gè)橢球體的應(yīng)力狀態(tài)而得出的，即殼體可以自由變形，而不受相鄰部件的約束。而作為與圓筒體相連接的半橢球體，情況就不一樣了。因?yàn)樵谶B接處，橢球半徑的縮小必然受到圓筒體的約束，從而產(chǎn)生周向的拉伸應(yīng)力，與環(huán)向薄膜應(yīng)力(壓縮應(yīng)力)相抵消。因此，在一般情況下，橢球形封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)仍然應(yīng)按極點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)考慮。由此觀點(diǎn)出發(fā)按第三強(qiáng)度理論建立強(qiáng)度條件即為在此式的基礎(chǔ)上，考慮橢圓形封頭的承壓變形及與筒體連接時(shí)產(chǎn)生的邊界效應(yīng)而引

34、入形狀系數(shù)Ml，即為目前國(guó)內(nèi)采用的橢圓形封頭的壁厚設(shè)計(jì)公式。若已知封頭的實(shí)測(cè)最小壁厚為s，則其許用壓力為Di/2h2.62.52.42.32.22.12.01.9M11.461.371.291.211.141.071.000.93Di/2h1.81.71.61.51.41.31.21.1M10.870.810.760.710.660.610.570.534、 蝶形封頭在碟形封頭的球面體與轉(zhuǎn)角部分的連接處附近，由于兩者在連接處的變形不連續(xù)而產(chǎn)生經(jīng)向彎曲應(yīng)力。由于此處的局部應(yīng)力較大，在計(jì)算壁厚時(shí)不能予以忽略。因此，碟形封頭上包括這種局部彎曲應(yīng)力在內(nèi)的最大合成應(yīng)力可以用一個(gè)包括形狀系數(shù)M2在內(nèi)的類似

35、球形容器的應(yīng)力公式來(lái)表示：若考慮焊接或開(kāi)孔對(duì)封頭強(qiáng)度的削弱，并用碟形封頭球面體的內(nèi)半徑Rci寫(xiě)成設(shè)計(jì)壁厚的表達(dá)式即為碟形封頭的許用壓力為：RC/r1.01.251.501.752.02.252.52.75M21.001.031.061.081.101.131.151.17RC/r3.03.253.504.04.55.055.56.0M21.181.201.221.251.281.311.341.36RC/r6.57.07.58.08.59.09.510.0M21.391.411.441.461.481.501.521.54例題某一圓筒形容器，封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，設(shè)計(jì)壓力為35kgf/cm2，公稱

36、直徑為600mm,許用應(yīng)力為1500kgf/cm2，只有單面腐蝕，腐蝕速率為0.1mm/a，實(shí)測(cè)壁厚為9mm，焊縫系數(shù)為0.85。問(wèn)該容器能否在原有壓力下繼續(xù)使用？可用多少年？（S0=8.35mm，6.5年）解對(duì)圓筒體：承受內(nèi)壓所需最小壁厚為：SO=8.35mm對(duì)封頭：承受內(nèi)壓所需最小壁厚為：SO=8.30mm所以，剩余壁厚=S實(shí)-S0=9.08.35=0.65mm，因此，能用年數(shù)=6.5年。§24 對(duì)壓力容器結(jié)構(gòu)的要求局部應(yīng)力對(duì)安全的影響：簡(jiǎn)言之，局部應(yīng)力是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)脆性破裂和疲勞破裂的重要因素。當(dāng)結(jié)構(gòu)接觸腐蝕性介質(zhì)時(shí)，局部應(yīng)力也是腐蝕破裂的因素之一。一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般要求如碟形封頭

37、的折邊就起這個(gè)作用。如開(kāi)孔與開(kāi)孔、開(kāi)孔與焊縫、焊縫與焊縫之間應(yīng)保持一定的距離；封頭加直邊；支座及其它附件不要焊在容器殼體的焊縫上；焊接凸形封頭應(yīng)具有中心圓板。如盡量采用對(duì)接焊逢，少用角接或搭接焊縫；角焊縫可圓滑過(guò)渡；不等厚結(jié)構(gòu)的焊接。焊接接頭的基本形式有對(duì)接接頭、搭接接頭、角接接頭等，如圖所示。對(duì)接接頭所形成的結(jié)構(gòu)基本上是連續(xù)的，接頭及所連接母材中的受力比較均勻，是各種焊接結(jié)構(gòu)中采用最多也是最完善的結(jié)構(gòu)形式。封頭與筒體的連接焊縫必須采用全焊透結(jié)構(gòu)，特別是平板封頭、無(wú)折邊球形封頭及錐形封頭，更應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)汁上確保焊透，不開(kāi)坡口的浮焊結(jié)構(gòu)或單面開(kāi)坡口無(wú)法焊透的結(jié)構(gòu)不得采用。凸形封頭與筒體的連接一般都

38、應(yīng)采用對(duì)接接頭。能采用對(duì)接焊縫時(shí)應(yīng)盡量采用對(duì)接焊縫，盡量避免角焊縫。在壓力容器中，角焊縫有時(shí)是避免不了的，將平封頭、平管板、平端蓋經(jīng)扳邊后與筒體對(duì)接，是避免角焊縫的典型例子。當(dāng)必須采用角焊結(jié)構(gòu)時(shí)，要選用合理的焊接坡口形式，盡量雙面焊接，保證焊透。二、封頭的選擇及尺寸的限制1壓力容器的凸形封頭最好采用橢圓形封頭，并選用標(biāo)準(zhǔn)形式。標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的長(zhǎng)短軸比值(封頭半徑與不包括直邊高度在內(nèi)的封頭高度之比)為2。采用非標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭時(shí)，長(zhǎng)短軸之比值不得大于26。(薄膜應(yīng)力的范圍在2.5)2、在封頭半徑與高度之比值相同的情況下，碟形封頭較橢圓形封頭存在較大的彎曲應(yīng)力，因此應(yīng)盡量少采用碟形封頭。采用碟形封頭

39、時(shí)，封頭過(guò)渡區(qū)的轉(zhuǎn)角半徑應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的10，且應(yīng)不小于封頭厚度的3倍，以防止封頭在過(guò)渡部分或其附近產(chǎn)生更高的彎曲應(yīng)力。3、無(wú)折邊球形封頭使筒體產(chǎn)生較大的附加彎曲應(yīng)力，因此只運(yùn)用于直徑較小、壓力較低的容器。在任何情況下，無(wú)折邊球形封頭的球面半徑都不應(yīng)大于圓筒體的內(nèi)直徑。因?yàn)榉忸^球面半徑過(guò)大將與平扳封頭相似，產(chǎn)生很高的邊界應(yīng)力。確定無(wú)折邊球形封頭的厚度時(shí)，應(yīng)核算與其聯(lián)接的圓筒體的邊緣應(yīng)力，務(wù)必使筒體的最大合成應(yīng)力(包括邊緣應(yīng)力在內(nèi))不超過(guò)材料屈服極限的2倍。4、錐形封頭只在容器的生產(chǎn)工藝確實(shí)需要的情況下才采用。無(wú)折邊錐形封頭的半頂角不得大于30。半頂角大于30。的錐形封頭應(yīng)采用折邊的結(jié)構(gòu)或在

40、錐體與筒體的聯(lián)接處采用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，以避免產(chǎn)生過(guò)高的附加彎曲應(yīng)力。采用折邊錐形封頭時(shí)，折邊過(guò)渡區(qū)的轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑應(yīng)不小于園筒體內(nèi)直徑的10，且應(yīng)不小于錐體厚度的3倍。5除鍋爐集箱采用合理結(jié)構(gòu)的平端蓋外，平板角焊封頭一般不宜用于壓力容器。需要采用時(shí)應(yīng)有足夠的厚度，并采用保證全焊透的焊接結(jié)構(gòu)。6、用多塊扇形板組拼的凸形封頭必須具有中心圓板，中心圓板的直徑應(yīng)不小于封頭直徑的12。三、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)(一)未加強(qiáng)孔的最大允許直徑(二)單孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體補(bǔ)強(qiáng)即把開(kāi)孔的球體、圓筒體或封頭的厚度加大到使孔邊的局部應(yīng)力減小列允許的范圍之內(nèi)。很明顯，這種用增加整體壁厚來(lái)降低孔邊的局部應(yīng)力的補(bǔ)強(qiáng)方法是不合理的，所以殼體開(kāi)孔般都用局

41、部補(bǔ)強(qiáng)法，即在孔邊增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。承壓殼體的局部補(bǔ)強(qiáng)也就是另加補(bǔ)強(qiáng)元件補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)形式，常用的有三種：即補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)和鍛件補(bǔ)強(qiáng)。(三)等面積補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的原理等面積補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)基于這樣的觀點(diǎn)，即殼體開(kāi)孔時(shí)所削弱的面積可以由孔邊周?chē)亩嘤嘟饘倜娣e來(lái)補(bǔ)足。上述金屬面積都是指通過(guò)開(kāi)孔中心線的縱截面上的正投影面積第三章 壓力容器的安全泄壓裝置壓力容器的安全裝置是專指為了承壓容器能夠安全運(yùn)行而裝設(shè)在設(shè)備上的一種附屬裝置，又常稱之為安全附件。鍋爐、壓力容器的安全裝置，按其使用性能或用途可以分為以下四大類型：1連鎖裝置。指為了防止操作失誤而設(shè)的控制機(jī)構(gòu)，如聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)、聯(lián)動(dòng)閥等。2警報(bào)裝置。指設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出

42、現(xiàn)不安全因素致使其處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出音響或其它明顯報(bào)警訊號(hào)的儀器，如壓力報(bào)警器、溫度監(jiān)測(cè)儀等。3計(jì)量裝置。指能自動(dòng)顯示設(shè)備運(yùn)行中與安全有關(guān)的工藝參數(shù)的器具，如壓力表、溫度計(jì)、液位計(jì)等。4泄壓裝置。設(shè)備超壓時(shí)能自動(dòng)排放壓力的裝置。本章只介紹泄壓裝置。§41概述一、設(shè)備的超壓及其常見(jiàn)原因1操作失誤或零件破損引起器內(nèi)壓力升高(1)壓力較高的氣體進(jìn)入許用壓力較低的容器內(nèi)；(2)器內(nèi)產(chǎn)生的氣體無(wú)法排出造成壓力不斷上升。2滿液后的容器因液體熱膨脹而超壓3器內(nèi)燃燒爆炸生成高溫高壓氣體(1)器內(nèi)混合氣體爆炸(2)器內(nèi)發(fā)生燃燒反應(yīng)4器內(nèi)化學(xué)反應(yīng)失控造成容器超壓5液化氣體意外受熱飽和蒸汽壓增大(

43、1)因操作失誤或自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置失靈使器內(nèi)液化氣體受熱壓力上升。(2)貯罐內(nèi)高分子單體聚合放熱。(3)周?chē)馂?zāi)使液化氣體受熱壓力升高。二、安全泄壓裝置的作用安全泄壓裝置是為保證鍋爐、壓力容器安全運(yùn)行，防止它超壓的一種器具。它具有下列功能：當(dāng)容器在正常的工作壓力下運(yùn)行時(shí)，保持嚴(yán)密不漏；當(dāng)器內(nèi)的壓力一旦超過(guò)規(guī)定，能自動(dòng)、迅速地排泄出器內(nèi)的介質(zhì)，使設(shè)備內(nèi)的壓力始終保持在最高許用壓力范圍之內(nèi)。三、安全泄壓裝置的裝設(shè)原則對(duì)于壓力容器并不要求每一臺(tái)都必須單獨(dú)裝設(shè)泄壓裝置。必須單獨(dú)裝設(shè)安全泄壓裝置的有以下幾種：(1)液化氣體貯存容器；(2)壓氣機(jī)附屬氣體貯罐；(3)器內(nèi)進(jìn)行放熱或分解等化學(xué)反應(yīng)，能使壓力升高的反

44、應(yīng)容器；(4)高分子聚合設(shè)備；(5)由載熱物料加熱，使器內(nèi)液體蒸發(fā)氣化的換熱容器；(6)用減壓閥降壓后進(jìn)氣(汽)，且其許用壓力小于壓源設(shè)備(如鍋妒、壓氣機(jī)貯罐等)的容器。四、安全泄壓裝置的類型安全泄壓裝置按其結(jié)構(gòu)型式分為閥型，斷裂型，熔化型和組合型等幾種。1閥型安全泄壓裝置閥型安全泄壓裝置就是常用的安全閥。優(yōu)點(diǎn)是：僅僅排泄壓力設(shè)備內(nèi)高于規(guī)定的部分壓力，而當(dāng)設(shè)備內(nèi)的壓力降至正常操作壓力時(shí)，它即自動(dòng)關(guān)閉。能多次重復(fù)使用。缺點(diǎn)是：密封性能較差；由于彈簧等的慣性作用，閥的開(kāi)放有滯后現(xiàn)象，因而泄壓反應(yīng)較慢。閥型安全泄壓裝置適用于：介質(zhì)比較潔凈的氣體，如空氣、水蒸汽等的設(shè)備，不宜用于介質(zhì)具有劇毒性的設(shè)備，

45、也不能用于器內(nèi)有可能產(chǎn)生劇烈化學(xué)反應(yīng)而使壓力急劇升高的設(shè)備。2斷裂型安全泄壓裝置斷裂型安全裝置，常見(jiàn)的有爆破片和爆破帽，前者用于中低壓容器，后者多用于超高壓容器。優(yōu)點(diǎn)是：密封性能較好，泄壓反應(yīng)較快，氣體中的污物對(duì)裝置元件的動(dòng)作壓力影響較小。缺點(diǎn)是：在完成降壓作用以后，元件即不能繼續(xù)使用，容器也得停止運(yùn)行；爆破元件長(zhǎng)期在高壓力作用下，易產(chǎn)生疲勞損壞，因而元件壽命短；此外，爆破元件的動(dòng)作壓力也不易控制。斷裂型泄壓裝置宜用于：器內(nèi)固化學(xué)反應(yīng)等升壓速率高或介質(zhì)具有劇毒性的容器，不宜用于液化氣體貯罐。對(duì)于壓力波動(dòng)較大，即超壓的機(jī)會(huì)較多的容器也不宜采用。3熔化型安全泄壓裝置熔化型安全泄壓裝置就是常用的易熔

46、塞。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換容易，由熔化溫度而確定的動(dòng)作壓力較易控制。缺點(diǎn)是在完成降壓作用后不能繼續(xù)使用，容器得停止運(yùn)行；而且因易熔合金強(qiáng)度的限制，泄放面積不能太大。熔化型泄壓裝置只能用于器內(nèi)氣體壓力完全取決于溫度的小型容器，如氣瓶等。4組合型安全泄壓裝置常見(jiàn)的是彈簧式安全閥與爆破片的串聯(lián)組合。這種類型的安全泄壓裝置同時(shí)具有閥型和斷裂型優(yōu)點(diǎn)。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組合型安全泄壓裝置一般用于工作介質(zhì)有劇毒或稀有氣體的容器；又因?yàn)榘踩y的滯后作用，它不能用于器內(nèi)升壓速度極高的反應(yīng)容器。§42彈簧式安全閥的結(jié)構(gòu)和工作特性安全閥的種類，按其整體結(jié)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)的不同可以分為重錘杠桿式、彈簧式和脈沖式三種。

47、這里只介紹彈簧式，如下圖。1-彈簧，2-閥桿，3-閥瓣，4-閥體，5-手柄一、動(dòng)作過(guò)程安全閥在有壓力的情況下，閥瓣上作用著方向相反的兩個(gè)力。設(shè)P1是閥內(nèi)氣體壓力的作用力，它的方向是使閥瓣離開(kāi)閥座。P2是方向與此相反的作用力，它包括加載機(jī)構(gòu)所施加的作用力，閥瓣(包括閉桿等)的重力，以及閥出口處氣體壓力(背壓)的作用力。安全閥實(shí)際上就是隨著這兩個(gè)力的變化而動(dòng)作的。P2=彈簧力+重力+出口背壓（1）當(dāng)時(shí)，在閥瓣與閥座的接觸面之間就存在著接觸壓力，如果這個(gè)壓力大于或等于閥的密封面所必需的密封力，它就保持密封。上式中：Ab閥辨與閥座的接觸面積(即密封面的面積)；qb為保證密封在單位面積的密封面上所必需的

48、壓力，稱為密封比壓。密封比壓qb與密封面的材料及加工精度(即光潔度)有關(guān)。（2）在0P2P1Abqb這一過(guò)程中，閥一直是泄漏的。（3）P2P1時(shí)，閥瓣突然開(kāi)啟，排氣量迅速增加。這時(shí)的氣體壓力即為安全閥的開(kāi)啟壓力。一般調(diào)整為（1.051.15）pw（4）由于閥瓣上升，彈簧被壓縮，于是P2也增大，氣體壓力也略有升高。氣體壓產(chǎn)升高到一定程度以后即不再增加，這時(shí)的最大壓力即為安全閥的排放壓力。安全閥壓力達(dá)到排放壓力后即開(kāi)始下降，但排氣量仍保持不變。這時(shí)的排氣量就是安全閥的額定排氣量，簡(jiǎn)稱排量。（5）經(jīng)過(guò)一段排放以后，壓力繼續(xù)下降，排氣量也逐漸減小，直至降到一定的數(shù)值，閥瓣才開(kāi)始關(guān)閉。這段的壓力就是安全

49、閥的開(kāi)始關(guān)閉壓力。但由于慣性及氣流等影響，閥辯在開(kāi)始關(guān)閉后仍經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的泄漏，壓力繼續(xù)下降。到閥瓣完全恢復(fù)密封時(shí)的壓力就是安全閥的回座壓力。此壓力一般比較低。二、彈簧式安全閥的特點(diǎn)1、容易安裝，能調(diào)整動(dòng)作壓力；2、開(kāi)啟后能自閉，減少介質(zhì)的泄放損失；3、可反復(fù)多次使用；4、易受污物沾染，使密封性差，常發(fā)生泄漏；5、易被污物堵塞，影響排氣；6、有滯后性，泄壓反應(yīng)慢（閥瓣有慣性；彈簧力隨壓縮量加大）；7、彈簧長(zhǎng)期受高溫作用，可能因疲勞而失效。閥型安全泄壓裝置適用于：介質(zhì)比較潔凈的氣體，如空氣、水蒸汽等的設(shè)備，不宜用于介質(zhì)具有劇毒性的設(shè)備，也不能用于器內(nèi)有可能產(chǎn)生劇烈化學(xué)反應(yīng)而使壓力急劇升高的設(shè)備。

50、三、安全閥的封閉結(jié)構(gòu)根據(jù)安全閥閥瓣的開(kāi)啟高度與閥流道直徑之比，可以把安全閥分為微啟式與全啟式兩種。微啟式安全閥就是指它的閥瓣開(kāi)啟高度使其簾面積(即閥瓣升起時(shí)，在其密封面之間形成的圓柱面形或圓錐面形通道面積)小于流通面積(閥進(jìn)口端到關(guān)閉件密封面間流道的最小截面積)。微啟式安全閥的開(kāi)啟高度小于流道直徑d的14。全啟式安全閥開(kāi)啟高度應(yīng)大于或等于流道直徑的14的安全閥。全啟式安全閥一般要帶上下調(diào)節(jié)圈。上圖（a）所示結(jié)構(gòu)是一個(gè)最普通的封閉結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)只能使閥瓣開(kāi)啟一個(gè)很小的高度。一般為（）d，所以它的有效排氣面積受到很大的限制，對(duì)相同排放量的安全閥，它的直徑至少要增加到倍，使閥的結(jié)構(gòu)特別龐大。為了改善

51、這種情況，就必須增大閥瓣的開(kāi)啟高度，這可通過(guò)兩種途徑：增加氣體壓力直接作用的面積，如圖（b），這種方法用得較早，但效果不顯著。利用氣流對(duì)閥瓣的反作用力。如圖（c），氣流的轉(zhuǎn)彎程度由調(diào)節(jié)圈來(lái)調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)作用于閥瓣上的反作用力，得到不同的開(kāi)啟高度。這種結(jié)構(gòu)效果較好，開(kāi)啟高度可達(dá)到（）d，使用較為普遍。下圖為全啟式安全閥的封閉結(jié)構(gòu)，它由上、下調(diào)節(jié)圈構(gòu)成。它的開(kāi)啟高度可達(dá)到（）d，靈敏度高、體積小，使用得較為普遍，但上、下調(diào)節(jié)圈的位置很難調(diào)節(jié)。四、安全閥的排氣方式分為三種：全封閉式、半封閉式、敞開(kāi)式。全封閉式氣體全部通過(guò)排氣管排出，介質(zhì)不能向外泄漏，主要用于有毒、易燃?xì)怏w的容器上。半封閉式氣體一部分

52、通過(guò)排氣管排出，另一部分從閥蓋與閥桿之間的間隙中漏出，主要用于不污染環(huán)境，又不是空氣的容器上。敞開(kāi)式無(wú)排氣管，氣體直接由閥瓣上方排入周?chē)拇髿猸h(huán)境，多用于壓縮空氣等容器上。§43安全閥的選用一、選型（JB308-75閥門(mén)型號(hào)編制方法）安全閥是一種標(biāo)準(zhǔn)閥門(mén)。根椐有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，安全閥的型號(hào)由六個(gè)單元組成，共排列如下：1、閥門(mén)類型代號(hào)A安全閥；GA杠桿式安全閥。2、連接形式代號(hào)1內(nèi)螺紋；2外螺紋；4法蘭連接；6焊接（無(wú)3）3、結(jié)構(gòu)型式代號(hào)0帶散熱片、全啟式、封閉型；1微啟式、封閉型；2全啟式、封閉型；3帶扳手、微啟式、封閉型；4帶扳手、全啟式、封閉型；7帶扳手、微啟式、不封閉型（包括半封閉

53、型、敞開(kāi)型）；8帶扳手、全啟式、敞開(kāi)型；9脈沖式安全閥。（有5、6）結(jié)構(gòu)型式的選取可參照以下原則：（1）安全泄放量 容器強(qiáng)度裕度 大 小 全啟式（2）工作介質(zhì)有毒易燃 封閉式 含粘性、粉狀雜質(zhì)等 帶提升扳手或控制機(jī)構(gòu) （3）工作溫度 200C0450C0 帶散熱片4、閥座密封面材料代號(hào)Y硬質(zhì)合金；B巴氏合金；W表與閥體材料相同。還有其他。5、公稱壓力Pg安全閥的公稱壓力是安全閥在常溫狀態(tài)下的最高許用壓力。是按標(biāo)準(zhǔn)系列設(shè)計(jì)制造的。高溫容器選用安全閥應(yīng)考慮高溫下材料性能的降低。可按下式確定：PgP×，式中：P容器的設(shè)計(jì)壓力。6、閥體材料代號(hào)C碳素鋼；I鉻鉬鋼；P1Cr18Ni9Ti；等等

54、。例：A42Y-25二、公稱直徑的確定及排量的核算（一）安全閥排量的計(jì)算（無(wú)背壓時(shí)）安全閥排量安全閥處于最大開(kāi)啟高度時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)排出的氣量。安全閥的排量可按下式計(jì)算：（二）壓力容器安全泄放量的計(jì)算1、 壓縮氣體或水蒸汽儲(chǔ)罐的安全泄放量這類壓力容器器內(nèi)不可能產(chǎn)生氣體；即使受到強(qiáng)烈的熱輻射，壓力也不致于顯著升高。所以，其安全泄放量主要決定于容器的氣體輸入量。（1）單機(jī)附屬貯罐壓力機(jī)貯氣罐、廢熱鍋爐汽包等的安全泄放量按下式計(jì)算：G/ = H式中：G容器的安全泄放量，kgh；H壓氣機(jī)排氣量或鍋爐最大蒸發(fā)量，kgh。（2）集氣罐或分氣罐安全泄放量按下式計(jì)算：或2、 液化氣體容器的安全泄放量液化氣體受熱蒸發(fā)，體積即迅速增大，因此用以貯存或處理液化氣體的壓力容器，應(yīng)該按它在可能遇到的最不利的受熱情況下的蒸發(fā)量來(lái)確定安全泄放量。（1）周?chē)h(huán)境有火災(zāi)可能的容器介質(zhì)為可燃液化氣體的壓力容器或介質(zhì)雖是非可燃的液化氣體，而周?chē)h(huán)境有發(fā)生火災(zāi)可能(例如周?chē)腥剂瞎薜?的壓力容器，安全泄放置要按容器周?chē)l(fā)生火災(zāi)的情況下的蒸發(fā)量來(lái)考慮。又分兩種情況：a. 沒(méi)有絕熱材料保溫層的液化氣體容器b. 具