第一章 化工容器

1、1緒論緒論一、問(wèn)題的提出一、問(wèn)題的提出二、課程內(nèi)容二、課程內(nèi)容（一）設(shè)備是工藝的基礎(chǔ)（一）設(shè)備是工藝的基礎(chǔ)（二）材料是設(shè)備的基礎(chǔ)（二）材料是設(shè)備的基礎(chǔ)（一）基礎(chǔ)篇（一）基礎(chǔ)篇材料材料材料的性能材料的性能碳鋼碳鋼特殊性能鋼特殊性能鋼合金鋼合金鋼常用三類鋼常用三類鋼2封頭人孔支座筒體管口液位計(jì)內(nèi)壓容器內(nèi)壓容器外壓容器的失穩(wěn)外壓容器的失穩(wěn)（二）理論篇（二）理論篇中低壓容器設(shè)計(jì)（內(nèi)壓和外壓）中低壓容器設(shè)計(jì)（內(nèi)壓和外壓）3換熱器換熱器攪拌器攪拌器塔設(shè)備塔設(shè)備（三）實(shí)踐篇（三）實(shí)踐篇典型設(shè)備（換熱器、塔設(shè)備、攪拌器）典型設(shè)備（換熱器、塔設(shè)備、攪拌器）4化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)u壓力容器的常規(guī)設(shè)計(jì)方

2、法壓力容器的常規(guī)設(shè)計(jì)方法u內(nèi)壓、外壓（中、低壓）內(nèi)壓、外壓（中、低壓） u幾類常用化工設(shè)備幾類常用化工設(shè)備u 換熱設(shè)備、塔設(shè)備、攪拌設(shè)備換熱設(shè)備、塔設(shè)備、攪拌設(shè)備 5參考書(shū)目u化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)編寫(xiě)組，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1979u化工容器及設(shè)備，余國(guó)琮主編，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1980u化工容器設(shè)計(jì)，化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)編委員會(huì)，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1987u過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)，鄭津洋等主編，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005uGB150-98鋼制壓力容器，北京：學(xué)苑出版社，19986第一篇化工容器設(shè)計(jì)第一篇化工容器設(shè)計(jì) 第一章容器設(shè)計(jì)的基本知識(shí)第一章容器設(shè)計(jì)的基本知識(shí)教學(xué)重點(diǎn)：

3、教學(xué)重點(diǎn)： 容器的分類容器的分類 教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)： 對(duì)容器的基本感性認(rèn)識(shí)對(duì)容器的基本感性認(rèn)識(shí)7第一節(jié) 容器的分類與結(jié)構(gòu)一、容器的結(jié)構(gòu)一、容器的結(jié)構(gòu)封頭人孔支座筒體管口液位計(jì)圖圖2-1 臥式容器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖臥式容器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖8壓力容器主要結(jié)構(gòu)包括：壓力容器主要結(jié)構(gòu)包括：筒筒體體封封頭頭密密封封裝裝置置開(kāi)開(kāi)孔孔和和接接管管支支座座附附件件910二、壓力容器的分類二、壓力容器的分類1.按壓力等級(jí)分類按壓力等級(jí)分類 內(nèi)壓：內(nèi)壓： 低壓容器（低壓容器（L） 0.1MPa P1.6MPa 中壓容器（中壓容器（M） 1.6MPa P10.0MPa 高壓容器（高壓容器（H） 10.0MPa P100MPa

4、超高壓容器（超高壓容器（U） P100MPa 外壓：外壓： 容器外部壓力大于內(nèi)部壓力時(shí)容器外部壓力大于內(nèi)部壓力時(shí) 容器的內(nèi)壓力容器的內(nèi)壓力420;合金鋼合金鋼450;奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼550 3、中溫容器、中溫容器 指壁溫在常溫和高溫之間的容器；指壁溫在常溫和高溫之間的容器； 4、低溫容器、低溫容器 指壁溫低于一指壁溫低于一20條件下工作的容器。條件下工作的容器。 其中其中-20 -40 (淺冷容器淺冷容器) 低于低于-40者為者為(深冷容器深冷容器) 4、按容器壁溫、按容器壁溫 15 1 1、薄壁容器（、薄壁容器（第三章第三章） 2 2、厚壁容器、厚壁容器 S/Di 0.1 (K=D0

5、/Di 1.2)（S-壁厚，壁厚，Di-內(nèi)徑，內(nèi)徑，D0-外徑）外徑）S/Di 0.1 (K=D0/Di 1.2)5、按容器壁厚、按容器壁厚 16第二節(jié) 容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化 一、標(biāo)準(zhǔn)化的意義一、標(biāo)準(zhǔn)化的意義1.1.組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段之一組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段之一2.2.標(biāo)準(zhǔn)化為組織專業(yè)化生產(chǎn)提供了有利條件標(biāo)準(zhǔn)化為組織專業(yè)化生產(chǎn)提供了有利條件 17二、容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù)二、容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù)公稱直徑公稱直徑DN 標(biāo)準(zhǔn)化的直徑標(biāo)準(zhǔn)化的直徑1）壓力容器壓力容器2）管子（小于管子外徑的一個(gè)數(shù)值）管子（小于管子外徑的一個(gè)數(shù)值）3）其它零部件（封頭、法蘭）其它零部件（封頭、法蘭）無(wú)

6、縫鋼管無(wú)縫鋼管2. 公稱壓力公稱壓力PN 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)18第三節(jié) 壓力容器的安全監(jiān)察 一、安全監(jiān)察的意義與監(jiān)察范圍一、安全監(jiān)察的意義與監(jiān)察范圍不包括核能容器、船舶上的專用容器和直接受火焰不包括核能容器、船舶上的專用容器和直接受火焰加熱的容器以及真空容器等外壓容器。加熱的容器以及真空容器等外壓容器。 二、壓力容器相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)二、壓力容器相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)性標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)性標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)性的規(guī)定法規(guī)性的規(guī)定19三、我國(guó)壓力容器常用法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介三、我國(guó)壓力容器常用法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 ( (一一) )GB150-98鋼制壓力容器鋼制壓力容器參照參照ASME標(biāo)準(zhǔn)，近期國(guó)際同類標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，近

7、期國(guó)際同類標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)GB150-89的修訂。屬于的修訂。屬于常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（相對(duì)分析設(shè)計(jì)標(biāo)常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（相對(duì)分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）。準(zhǔn)）。 1 1、適用范圍、適用范圍設(shè)計(jì)壓力：設(shè)計(jì)壓力： 0.1MPa p35MPa且真空度不低于且真空度不低于0.02MPa設(shè)計(jì)溫度：設(shè)計(jì)溫度： 鋼材允許的使用溫度鋼材允許的使用溫度只適用于固定的承受恒定載荷的壓力容器只適用于固定的承受恒定載荷的壓力容器 202、管轄范圍、管轄范圍除殼體本體外，還包括除殼體本體外，還包括與外部管道焊接連接的第一道環(huán)向接頭坡口端面、與外部管道焊接連接的第一道環(huán)向接頭坡口端面、第一個(gè)螺紋接頭端面、第一個(gè)法蘭密封面，以及專第一個(gè)螺紋接頭端面、第一個(gè)

8、法蘭密封面，以及專用連接件或管件連接的第一個(gè)密封面。用連接件或管件連接的第一個(gè)密封面。其他如接管、人孔、手孔等承壓封頭、平蓋及其緊其他如接管、人孔、手孔等承壓封頭、平蓋及其緊固件，以及非受壓元件與受壓元件的焊接接頭，直固件，以及非受壓元件與受壓元件的焊接接頭，直接連在容器上的超壓泄壓裝置。接連在容器上的超壓泄壓裝置。21(二二) JB4732-95鋼制壓力容器鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)彈性失效準(zhǔn)則、塑性失效準(zhǔn)則、彈塑性失效準(zhǔn)則。彈性失效準(zhǔn)則、塑性失效準(zhǔn)則、彈塑性失效準(zhǔn)則。根據(jù)應(yīng)力對(duì)容器失效所構(gòu)成的危害程度根據(jù)應(yīng)力對(duì)容器失效所構(gòu)成的危害程度, 將應(yīng)力進(jìn)將應(yīng)力進(jìn)行分類行分類, 對(duì)各類應(yīng)力

9、用不同的限制值進(jìn)行控制。對(duì)各類應(yīng)力用不同的限制值進(jìn)行控制。本標(biāo)準(zhǔn)適用于本標(biāo)準(zhǔn)適用于設(shè)計(jì)壓力：設(shè)計(jì)壓力：0.1MPa p100 MPa且真空度不低且真空度不低于于0.02MPa設(shè)計(jì)溫度：低于以鋼材蠕變控制其應(yīng)力強(qiáng)度的相設(shè)計(jì)溫度：低于以鋼材蠕變控制其應(yīng)力強(qiáng)度的相應(yīng)溫度，不同的鋼材該溫度不同應(yīng)溫度，不同的鋼材該溫度不同22( (三三) )JB/T4735鋼制焊接常壓容器鋼制焊接常壓容器常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)適用范圍為：適用范圍為：設(shè)計(jì)壓力：設(shè)計(jì)壓力：-0.02MPa p0.1MPa設(shè)計(jì)溫度：大于設(shè)計(jì)溫度：大于-20350不適用于盛裝高度毒性或極度危害介質(zhì)的容器不適用于盛裝高度毒性或極度危害介質(zhì)的容

10、器 23（四）（四）壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程容規(guī)對(duì)壓力容器的材料、設(shè)計(jì)、制造、使用、容規(guī)對(duì)壓力容器的材料、設(shè)計(jì)、制造、使用、檢驗(yàn)、修理、改造等七個(gè)環(huán)節(jié)中的主要問(wèn)題提出檢驗(yàn)、修理、改造等七個(gè)環(huán)節(jié)中的主要問(wèn)題提出了基本規(guī)定。了基本規(guī)定。壓力容器標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)、制造壓力容器產(chǎn)品的依據(jù)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)、制造壓力容器產(chǎn)品的依據(jù)容規(guī)是安全技術(shù)法規(guī)，是政府對(duì)壓力容器實(shí)施容規(guī)是安全技術(shù)法規(guī)，是政府對(duì)壓力容器實(shí)施安全技術(shù)監(jiān)督管理的依據(jù)。安全技術(shù)監(jiān)督管理的依據(jù)。24(五五) ASME美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì) American Society of Mechanical Engin

11、eering共有共有11卷，包括鍋爐、壓力容器、核動(dòng)力裝置、卷，包括鍋爐、壓力容器、核動(dòng)力裝置、焊接、材料、無(wú)損檢測(cè)等內(nèi)容。焊接、材料、無(wú)損檢測(cè)等內(nèi)容。與我國(guó)相關(guān)的有第與我國(guó)相關(guān)的有第卷壓力容器和第卷壓力容器和第卷卷玻璃纖維增強(qiáng)塑料壓力容器玻璃纖維增強(qiáng)塑料壓力容器(非金屬材料篇非金屬材料篇)。25第四節(jié) 容器機(jī)械設(shè)計(jì)的要求一、安全性一、安全性1. 強(qiáng)度強(qiáng)度2. 剛度剛度3. 密封性密封性4. 耐久性耐久性二、可靠性二、可靠性三、經(jīng)濟(jì)性三、經(jīng)濟(jì)性26習(xí)題答案習(xí)題答案一、課堂討論一、課堂討論第二題第二題二、重點(diǎn)習(xí)題答案二、重點(diǎn)習(xí)題答案第一題第一題 第三題第三題27習(xí)題答案溫度分級(jí)溫度分級(jí)溫度范圍（溫度范圍（C C）壓力分級(jí)壓力分級(jí)壓力范圍壓力范圍(Mpa)(Mpa)常溫容器常溫容器2020C 200C 200C C低壓容器低壓容器0.1P0.1P1.61.6中溫容器中溫容器壁溫在常溫和高溫之間壁溫在常溫和高溫之間中壓容器中壓容器1.6P1.6P1010高溫容器高溫容器壁溫達(dá)到材料蠕變溫度壁溫達(dá)到材料蠕變溫度高壓容器高壓容器10P10P100100低溫容器低溫容器壁溫低于壁溫低于2020C C超高壓容器超高壓容器P10