壓力容器設(shè)計 (1)

1、目錄一、概述1二、適用范圍2三、設(shè)計參數(shù)的確定4四總圖的主要內(nèi)容7五、 無損檢測8六 焊后應進行整體熱處理的壓力容器：10七、總結(jié)11一、概述1、壓力容器設(shè)計應滿足化工工藝要求，即完成指定的任務(wù)。2、對于容器零部件機械設(shè)計，應滿足如下要求：1）、強度 2）、剛度 3）、穩(wěn)定性 4）、耐久性 5）、密封性3、壓力容器的分類：1）、內(nèi)壓容器：指容器內(nèi)部承受流體的壓力者； 2）、外壓容器：指容器外部承受流體的壓力者： 外壓容器中，當容器的內(nèi)壓力小于一個絕對大氣壓（約0.1MPa）時又稱為真空容器。4、根據(jù)其壓力高低、工作介質(zhì)的危害程度以及在生產(chǎn)過程中的重要作用，將壓力容器劃分為三類，其中第三類容器最

2、為嚴格。 1）、第三類壓力容器 2）、第二類壓力容器 3）、第一類壓力容器5、第三類壓力容器 具有下列情況之一的，為第三類壓力容器：1）、高壓容器；2）、中壓容器；3）、中壓貯存容器；4）、中壓反應容器；5）、低壓容器；6）、高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；7）、中壓搪玻璃壓力容器；8）、使用強度級別較高的材料制造的壓力容器；9）、移動式壓力容器，包括鐵路罐車、罐式汽車和罐式集裝箱等；10）、球形貯罐；11）、低溫液體貯存容器。6）、壓力容器的失效形式及設(shè)計準則（一一對應的關(guān)系）：壓力容器失效形式壓力容器設(shè)計準則強度失效強度失效設(shè)計準則剛度失效剛度失效設(shè)計準則失穩(wěn)失效穩(wěn)定失效設(shè)計準則泄露失效泄露失效

3、設(shè)計準則7）、壓力容器受壓元件用鋼材的質(zhì)量及規(guī)格符合相應的國標、部標和有關(guān)技術(shù)條件要求，并應由平爐、電爐和氧化爐煉制； 壓力容器非受壓元件用鋼必須有良好的可焊性。二、適用范圍考慮容器的使用條件（如設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、介質(zhì)特性和操作特點）確定該設(shè)備應遵循的標準。若同時需要滿足幾個標準時，應按較嚴格的執(zhí)行。GB150-1998適用 設(shè)計壓力35 Mpa的壓力容器；（應力分析、驗證性實驗分析、用可比的已投入使用的結(jié)構(gòu)進行進行對比經(jīng)驗設(shè)計）設(shè)計溫度范圍按鋼材允許的使用溫度確定；不適用直接用火焰加熱的容器；核能裝置中的容器；旋轉(zhuǎn)或往復運動的機械設(shè)備（如泵、壓縮機、渦輪機、液壓缸等）中自成整體或作為部件的

4、受壓器室；經(jīng)常搬運的容器； 設(shè)計壓力低于0.1 Mpa的容器；真空度低于0.02 Mpa的容器；內(nèi)直徑小于150 mm的容器；要求作疲勞分析的容器；已有其他行業(yè)標準的容器。如制冷、制糖、造紙、飲料等行業(yè)中的某些專用容器和搪玻璃容器。固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程適用1.工作壓力大于等于0.1Mpa(不含液柱靜壓力)；2.工作壓力與容積的乘積大于或等于2.5 Mpa.L（內(nèi)直徑大于等于150mm,且容積大于等于0.025m3;）3.盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體以及介質(zhì)最高工作溫度大于或者等于其標準沸點的液體。（其中，超高壓容器應當符合超高壓容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定，非金屬壓力容器應當符合非金屬壓力

5、容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)的規(guī)定，簡單壓力容器應當符合簡單壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)的規(guī)定。注：容積，是指壓力容器的幾何容積，即由設(shè)計圖樣的尺寸計算并且圓整。一般應當扣除永久連接在壓力容器內(nèi)部的內(nèi)件的體積。容器內(nèi)介質(zhì)為最高工作溫度低于其標準沸點的液體時，如果氣相空間的容積與工作壓力的乘積大于或等于2.5 Mpa.L時，也屬于本規(guī)程的適用范圍。 不適用范圍移動式壓力容器、氣瓶、氧艙；鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程適用范圍內(nèi)的余熱鍋爐；正常運行工作壓力小于0.1 Mpa的容器（包括在進料或者出料過程中需要瞬時承受壓力大于或者等于0.1 Mpa的容器）旋轉(zhuǎn)或者往復運動的機械設(shè)備中自成整體或者作為部件的受壓氣室（如泵殼、壓

6、縮機外殼、渦輪機外殼、液壓缸等）可拆卸墊片式板式熱交換器（包括半焊式板式熱交換器）、空冷式熱交換器、冷卻排管。GB151-1999適用范圍公稱直徑 DN2600mm；公稱壓力35 Mpa的壓力容器；設(shè)計溫度范圍按金屬材料允許的使用溫度確定。不適用范圍直接受火焰加熱的換熱器及廢熱鍋爐；受核輻射的換熱器；要求作疲勞分析的換熱器；已有其他行業(yè)標準管轄的換熱器。如制冷、制糖、造紙、飲料等行業(yè)中的某些專用換熱器。GB12337-1998適用范圍設(shè)計壓力4 Mpa的橘瓣式或混合式支柱支撐的球罐；設(shè)計溫度范圍按鋼材允許的使用溫度確定。不適用范圍受核輻射的球罐；經(jīng)受相對運動（如車載或船載）的球罐；公稱容積小于

7、50m3的球罐；要求作疲勞分析的球罐；雙殼結(jié)構(gòu)的球罐。JB/T4710-2005適用范圍1. 設(shè)計壓力35 Mpa的壓力容器；高度H大于10米、且高度H與平均直徑（公稱直徑）D之比大于5的裙座自支撐鋼制塔式容器；不適用范圍帶有拉牽裝置的塔式容器；由操作平臺聯(lián)成一體的排塔或塔群帶有夾套的塔式容器。三、設(shè)計參數(shù)的確定 壓力1. Pw最高工作壓力（a）承受內(nèi)壓的壓力容器，指在正常使用過程中，頂部可能出現(xiàn)的最高壓力。(b) 承受外壓的壓力容器，指在正常使用過程中，可能出現(xiàn)的最高壓力差：對夾套容器指夾套頂部可能出現(xiàn)的最高壓力差。2. P設(shè)計壓力 指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載

8、荷條件，其值不低于工作壓力。3. Pc計算壓力 指在相應設(shè)計溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。但元件所承受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計壓力時，可忽略不計。 即 Pc= P+液柱靜壓力注：GB12337-98鋼制球形儲罐中要求，所有液柱靜壓力都計入計算壓力。 Pz安全閥的開啟壓(a) 固定壓力容器上只安裝1個安全閥時，安全閥的開啟壓力Pz不應大于壓力容器的設(shè)計壓力P，如果安裝多個安全閥時，其中一個安全閥的開啟壓力Pz不應大于壓力容器的設(shè)計壓力，其余安全閥的開啟壓力可適當提高，但不得超過設(shè)計壓力的1.05倍。 即 PzP，(b) 移動式壓力容器安全閥的開啟壓力應為罐體設(shè)計壓力的1.0

9、51.10倍，安全閥的額定排放壓力不得高于罐體設(shè)計壓力的1.2倍，回座壓力不應低于開啟壓力的0.8倍。 PT試驗壓力(a) 內(nèi)壓容器: 1.液壓試驗 PT =1.25p2.氣壓試驗 PT =1.15p（1.1p）固(b) 外壓容器: 1.液壓試驗 PT =1.25p2.氣壓試驗 PT =1.15p（1.1p）注:1. 容器銘牌上規(guī)定有最大允許工作時,公式中應以最大允許工作壓力代替設(shè)計壓力P。 2. 容器各元件（圓筒、封頭、接管、法蘭及緊固件等）所用材料不同時，應取各元件材料的比值中的最小者 溫度1. t設(shè)計溫度 指壓力容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值）。設(shè)

10、計溫度與設(shè)計壓力一起作為設(shè)計載荷條件。注：1.設(shè)計溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達到的最高溫度。對于0以下的金屬溫度，設(shè)計溫度不得高于元件金屬可能達到的最低溫度。 2.容器各部分在工作狀態(tài)下的金屬溫度不同時，可分別設(shè)定每部分的設(shè)計溫度。2.tw工作溫度指壓力容器在正常工作情況下，介質(zhì)可能達到的最高溫度。3. 金屬溫度指沿元件金屬截面的溫度的平均值。注： 元件的金屬溫度可用傳熱計算求得，或在已使用的同類容器上測定，或按內(nèi)部介質(zhì)溫度確定。4.試驗溫度指壓力試驗時，殼體的金屬溫度。注：1. 容規(guī)規(guī)定，碳素鋼、16MnR和正火15MnVR（07MnCrMoVR）制壓力容器在液壓試驗時，液體溫度不得

11、低于5；其他低合金鋼制壓力容器（不包括低溫球罐），液體溫度不得低于15。2. 鐵素體鋼制低溫壓力容器在液壓試驗時，液體溫度應高于殼體材料和焊接接頭兩者夏比沖擊試驗的規(guī)定溫度的高值再加20。厚度1. 計算厚度指按各章公式計算得到的厚度。需要時尚應計入其他載荷所需厚度。2.c設(shè)計厚度 指計算厚度與腐蝕裕量C2之和。 即 c=+ C2n名義厚度 指計算厚度加上鋼材厚度負偏差C1后向上圓整至鋼材標準規(guī)格的厚度，即標注在圖樣上的厚度。即 n=c+ C1+圓整值 =+ C1+ C2+圓整值e有效厚度 指名義厚度n減去腐蝕裕量C2和鋼材厚度負偏差C1，即 e =n - C1- C2 C鋼板厚度附加量 指鋼板

12、厚度負便差C1與腐蝕裕量C2之和，即 C= C1+ C2注：1.鋼板或鋼板的厚度負偏差不大于0.25mm,且不超過名義厚度的6%時，負偏差可忽略不計。2.容器各元件受到的腐蝕程度不同時，可采用不同的腐蝕裕量。3.GB150規(guī)定：殼體加工成形后不包括腐蝕裕量的最小厚度：對碳素鋼、低合金鋼制容器，不小于3mm:；對高合金鋼制容器，不小于2mm。4.GB151規(guī)定：筒體成形后的最小厚度（包括1 mm的腐蝕裕量）對碳素鋼和低合金鋼制容器公稱直徑4007007001000100015001500200020002600浮頭式，U形管式810121416固定式管板68101214對高合金鋼制容器公稱直徑4

13、005005007007001000100015001500200020002600最小厚度3.54.5 681012JB/T4710規(guī)定：塔殼成形后的最小厚度（不包括腐蝕裕量）對碳素鋼、低合金鋼制塔式塔式容器為2Di/1000,且不小于3mm;對高合金鋼制塔式容器，不小于2 mm。c. 介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸氣或水的碳素鋼或低合金鋼制壓力容 器，腐蝕裕量不小于1mm。d. 對碳鋼、低合金鋼制裙座殼取腐蝕裕量C2不小于2 mm；e. 地腳螺栓腐蝕裕量C2不小于3 mmf . 鋼板或鋼板的厚度負偏差不大于0.25mm,且不超過名義厚度的6%時，負偏差可忽略不計。GB12337規(guī)定：球殼板最小寬度應

14、不小于500 mm，支柱底板的腐蝕裕量Cb一般取3 mm，地腳螺栓的腐蝕裕量CB一般取3 mm，拉桿的腐蝕裕量CT一般取2mm，四總圖的主要內(nèi)容壓力容器的設(shè)計總圖上，至少應注明以下內(nèi)容：壓力容器名稱、類別，設(shè)計、制造所依據(jù)的主要法規(guī)、標準；工作條件，包括工作壓力、工作溫度、介質(zhì)毒性和爆炸危害程度等；設(shè)計條件，包括設(shè)計溫度、設(shè)計載荷（包括壓力在內(nèi)的所有應當考慮的載荷）、介質(zhì)（組分）、腐蝕裕量、焊接接頭系數(shù)、自然條件等，對存儲液化氣體的儲罐應當注明裝量系數(shù)，對有應力腐蝕傾向的儲存容器應當注明腐蝕介質(zhì)的限定含量；主要受壓元件材料牌號與標準；主要特性參數(shù)（如壓力容器容積、換熱器換熱面積與程數(shù)等）；壓力

15、容器設(shè)計使用年限（疲勞容器標明循環(huán)次數(shù)）；特殊制造要求；熱處理要求；無損檢測要求；耐壓試驗和泄漏試驗要求；預防腐蝕的要求；安全附件的規(guī)格和訂購特殊要求（工藝系統(tǒng)已考慮的除外）；壓力容器銘牌的位置；包裝、運輸、現(xiàn)場組焊和安裝要求。注：下列情況對設(shè)計總圖的特殊要求：多腔壓力容器分別注明各腔的試驗壓力，有特殊要求時注明共用元件兩側(cè)允許的壓力差值，以及試驗步驟和試驗要求。裝有觸媒的壓力容器和裝有充填物的壓力容器，注明使用過程中定期檢驗的要求；由于結(jié)構(gòu)原因不能進行內(nèi)部檢驗的壓力容器，注名計算厚度、使用中定期檢驗的技術(shù)要求；不能進行耐壓試驗的壓力容器，注名計算厚度和制造與使用的特殊要求。有隔熱襯里的壓力容

16、器，注明防止受壓元件超溫的技術(shù)措施；要求保溫或者保冷的壓力容器，提出保溫或者保冷措施。五、 無損檢測1.凡符合下列條件之一的容器及受壓元件,需采用圖樣規(guī)定的方法,對其A、B類焊接接頭,進行100%RT或UT檢測:GB150 鋼材厚度s30mm的碳素鋼、16MnR;鋼材厚度s25mm的15MnVR、15MnV、20MnMo和奧氏體不銹鋼；標準抗拉強度下限值b540Mpa的鋼材；鋼材厚度s16mm的12CrMo、15CrMoR、15CrMo;其他任意厚的Cr-Mo低合金鋼；進行氣壓試驗的容器；圖樣注明盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器；圖樣規(guī)定須100%檢測的容器；多層包扎壓力容器內(nèi)筒的A類焊接接

17、頭；熱套壓力容器各單層圓筒的A類焊接接頭GB12337-1998鋼材厚度s30mm的碳素鋼和16MnR鋼制球罐；鋼材厚度s25mm的15MnVR和任意厚的15MnVNR鋼制球罐；材料標準抗拉強度下限值b540Mpa的鋼制球罐；進行氣壓試驗的球罐；圖樣注明盛裝易燃和毒性為極度危害和高度危害物料的球罐；圖樣注明須100%檢測的球罐。注：對于進行100%RT或UT檢測的焊接接頭，是否需采用UT或RT進行復測，以及復測的長度，由設(shè)計者在圖樣上予以規(guī)定。GB151-1999拼接管板的對接接頭；設(shè)備法蘭拼接接頭；設(shè)計溫度低于-40；設(shè)計溫度低于-20高于-40，接頭厚度大于25mm。滿足150的規(guī)定。.容

18、規(guī)1. GB150及GB151等標準中規(guī)定進行100%檢測的壓力容器；2. 第三類壓力容器；3. 第二類壓力容器中易燃介質(zhì)的反應壓力容器和儲存壓力容器；4. 設(shè)計壓力大于5.0Mpa的壓力容器；5.設(shè)計壓力大于等于0.6Mpa的管殼式余熱鍋爐； 6.設(shè)計選用焊縫系數(shù)為1.0的壓力容器（無縫管制筒體除外）；疲勞分析設(shè)計的壓力容器；采用電渣焊的壓力容器；使用后無法進行內(nèi)、外部檢驗或耐壓試驗的壓力容器；符合下列之一的鋁、銅、鎳、鈦及其合金制壓力容器： 介質(zhì)為易燃或毒性程度為極度、高度、中度危害的； 采用氣壓試驗的； 設(shè)計壓力大于等于1.6Mpa的。注：1.壓力容器壁厚大于38 mm（或小于等于38

19、mm，但大于20且使用材料抗拉強度規(guī)定值下限大于等于540Mpa）時，除進行100%檢測外，還應進行20%原檢測長度的附加局部檢測。2.拼接封頭（不含先成形后組焊的拼接封頭）、拼接管板的對接接頭、拼接補強圈的對接接頭。2.用于制造壓力容器殼體的碳素鋼和低合金鋼鋼板，凡符合下列條件之一的，應逐張進行UT檢測：GB1501.厚度大于30mm的20R和16MnR，質(zhì)量等級應不低于級；2.厚度大于25mm的15MnVR、15MnNbR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR和Cr-Mo(15CrMoR14Cr1MoR)鋼板，質(zhì)量等級應不低于級；3.厚度大于20mm的16MnDR、15MnNiDR和

20、09MnNiDR,質(zhì)量等級應不低于級；4.多層包扎壓力容器的內(nèi)筒鋼板，質(zhì)量等級應不低于級；5.調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨的鋼板，質(zhì)量等級應不低于級；容規(guī)盛裝介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害的壓力容器；盛裝介質(zhì)為液化石油氣且硫化氫含量大于100mg/L的壓力容器；最高工作壓力大于等于10Mpa的壓力容器；GB150第4章和附錄C、GB151管殼式換熱器、GB12337鋼制球形儲罐及其他國家標準和行業(yè)標準中規(guī)定進行超聲檢測的鋼板。移動式壓力容器；GB150附錄C：殼體的鋼板厚度大于20mm的低溫壓力容器用鋼板。 GB12337鋼制球罐1. 鋼材厚度s30mm的碳素鋼、16MnR;2. 鋼材厚度s25mm的15MnV

21、R、15MnVNR；3. 鋼材厚度s20mm的16MnDR、09Mn2VDR；4.調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨的鋼板；5.上下極板和與支柱連接的赤道板.3. 接管(凸緣)與殼體體之間的接頭設(shè)計以及夾套壓力容器接頭的設(shè)計有下列情況之一的應采用全焊透形式:容規(guī)介質(zhì)為易燃或毒性為極度危害和高度危害的壓力容器；做氣壓試驗的壓力容器；第三類壓力容器；低溫壓力容器；按疲勞準則設(shè)計的壓力容器；直接受火焰加熱的壓力容器；移動式壓力容器。GB150：接管（凸緣）名義厚度1/2殼體厚度 ，且焊腳高度6。GB150還規(guī)定：（1）低溫壓力容器；（2）承受疲勞載荷的壓力容器（3）鋼材的標準抗拉強度下限值540Mpa的容器接管與殼體插入

22、式連接符合上術(shù)條件時，接管內(nèi)徑邊角處應倒圓，圓角半徑一般取接管名義厚度/4或19兩者中的較小者。六 焊后應進行整體熱處理的壓力容器： 容規(guī)采用電渣焊接的鐵素體類材料或焊接線能量較大的立焊焊接的壓力容器受壓元件,應在焊后進行細化晶粒的正火處理.常溫下盛裝混合液化石油氣的壓力容器(儲存容器或移動式壓力容器罐體)應進行焊后熱處理.旋壓封頭應在旋壓后進行消除應力熱處理(采用奧氏體不銹鋼材料的旋壓封頭除外).:注:1. 高壓容器、中壓反應容器和儲存容器、盛裝混合液化石油氣的臥式儲罐、移動式壓力容器應采用爐內(nèi)整體熱處理,其他壓力容器應采用整體熱處理,大型容器可采用分段熱處理,其重疊熱處理部分的長度應不小于1500mm,爐外部分應采取保溫措施.局部熱處理應包括整條焊縫,焊縫每側(cè)加熱寬度不小于木材厚度的2倍,接管與殼體相焊時加熱寬度不小于兩者厚度(取較大值)的6倍. 2. 熱處理裝置(爐)應配有自動記錄曲線的測溫儀表,并保證加熱區(qū)內(nèi)最高與最低溫度之差不大于65(球形儲罐除外).GB150-1998容器及其受壓元件符合下列條件之一者，應進行焊后熱處理：1. 碳素鋼、07MnCrMoVR、15 MnNbR厚度大于32mm(如焊前預熱100以上