承壓設備設計與制造

1、承壓設備設計與制造承壓設備設計與制造2022-6-171承壓設備設計與制造 一、一、承承壓壓設設備備設設計計安安全全 1.1材料選用與安全 1.2結構設計與安全 1.3強度設計與安全 二、二、承承壓壓設設備備制制造造安安全全技技術術 2.1殼體成型 2.2焊接 2.3焊后熱處理 2.4制造缺陷 三、三、承承壓壓設設備備設設計計監(jiān)監(jiān)察察管管理理 3.1設計單位條件 3.2管理與監(jiān)督 四、四、承承壓壓設設備備制制造造監(jiān)監(jiān)察察管管理理 4.1鍋爐壓力容器制造許可條件 4.2制造許可的工作程序 五、五、參參考考文文獻獻2022-6-172承壓設備設計與制造一、一、承承壓壓設設備備設設計計安安全全承壓設

2、備承壓部件的可靠性，在很大程度上取決于它的設計是否正確。其安全設計主要包括以下三個方面：合理選用材料：這是保證承壓設備安全運行的一個重要措施。如果材料選擇不當，即使具有較大的強度裕度，也可能在運行中發(fā)生破壞事故。選擇合適的結構形式：在承壓設備的破壞事故中，有相當一部分是由于結構不合理引起的。結構不合理往往使得承壓設備在制造和使用過程中容易產(chǎn)生缺陷。要考慮盡量降低局部附加應力和應力集中。滿足強度要求：為保證承壓設備安全運行，其承壓部件必須具有足夠的強度，即具有適當?shù)谋诤褚缘挚雇饧虞d荷的作用。2022-6-173承壓設備設計與制造1.1.1 1材材料料選選用用與與安安全全 承壓設備的用途極廣，工作

3、條件也千差萬別，因此在設計過程中正確地選擇材料是一件極為復雜而又特別重要的工作。很多承壓設備造成事故的重要原因之一就是選用材料不當。 所以，在選擇材料時，必須根據(jù)承壓設備的工作條件（如壁溫、壓力、介質(zhì)腐蝕性、介質(zhì)對材料的脆化作用及其是否易燃、易爆、有毒等）選擇具有合適力學性能、物理性能和耐腐蝕性能的材料，所選用的材料還必須考慮加工工藝的影響（可焊性、是否便于加工），并考慮其經(jīng)濟合理性及來源等情況。2022-6-174承壓設備設計與制造1.1.1 1材材料料選選用用與與安安全全 材料性能 力學性能 物理性能 耐腐蝕性能 制造工藝性能 材料性能影響因素影響材料性能的因素除冶煉方法和合金元素以外，制

4、造工藝、操作溫度和介質(zhì)的腐蝕性等也都是有較大影響的因素。 制造工藝 腐蝕 溫度 材料選用選擇承壓設備用材料必須考慮其操作條件（如設計壓力、設計溫度、介質(zhì)特性等）、材料的焊接性能、冷熱加工性能、熱處理以及承壓設備的結構等，并在此前提下，考慮經(jīng)濟合理性。2022-6-175承壓設備設計與制造1.1.2 2結結構構設設計計與與安安全全 承壓設備的正確設計是保證其安全運行的一個最根本的環(huán)節(jié)。設計不當，必然給以后的運行帶來先天性的不足，由此釀成的事故國內(nèi)外屢見不鮮。美國總電站公司調(diào)查的339件容器及壓力管道事故中，按原因分類統(tǒng)計，其中由于設計方面的原因?qū)е碌氖鹿视?3件，占事故總數(shù)的l8.3。國內(nèi)出于設

5、計不當或未經(jīng)認真設計計算而使容器發(fā)生事故的例子也是較多的。 結構設計遵循的原則 主要零部件的結構設計2022-6-176承壓設備設計與制造 結構設計遵循的原則i應力集中或削弱強度結構應相互錯開，避免高應力疊加。ii結構不連續(xù)處應平滑過渡。受壓殼體存在幾何形狀突變或其它結構上的不連續(xù)，都會產(chǎn)生較高的不連續(xù)應力，設計時應盡量避免iii避免采用剛性過大的焊接結構。iv受熱系統(tǒng)及部件的脹縮應不受限制。受熱部件的熱膨脹如果受到外部或自身的限制，在部件內(nèi)部就會產(chǎn)生熱應力。2022-6-177承壓設備設計與制造 主要零部件的結構設計 承壓設備的結構比較簡單，基本上都是由筒體、封頭、接管、法蘭、支座等零部件組

6、成。承壓設備的結構設計除了整體結構設計外，主要進行的就是零部件的結構設計，包括焊縫結構設計、設備各部位開孔設計等。 一般要求：各受壓部件應有足夠的強度，并裝有可靠的安全保護設施，防止超壓；受壓元件、部件結構的形式、開孔和焊縫的布置應盡量避免或減小復合應力和應力集中；承重結鉤應具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性及防腐蝕性；承壓設備的整體結構應便于安裝、檢修和清洗；承壓設備的結構應便于檢驗檢測。2022-6-178承壓設備設計與制造1.1.3 3強強度度設設計計與與安安全全 設計工作中直接影響其安全運行的內(nèi)容包括：正確選用材料、合理設計可靠結構以及考慮全面確定設備最小壁厚。要確定容器最小壁厚就要分析其由

7、各類載荷引起的應力，再根據(jù)強度條件規(guī)定的許用應力計算出所需的壁厚。 進行設計時，主要任務是對各個部分進行應力分析，確定最大應力值并將其限制在許用范圍內(nèi)。任一臺承壓設備至少存在兩種應力，一種是一次應力或薄膜應力，如圓筒體中間部分的應力；另一種是不連續(xù)應力或二次應力，如接管與封頭連接處的應力。2022-6-179承壓設備設計與制造二、二、承承壓壓設設備備制制造造安安全全技技術術 承壓設備能否在設定的環(huán)境與工藝條件（壓力、溫度、介質(zhì)特性）下安全運行，首先取決其本身的安全可靠性。這種可靠性除了其在設計上符合安全要求外，在制造上也應確保制造質(zhì)量。根據(jù)設計圖樣和技術要求嚴格按有關的規(guī)程和標準進行制造。2.

8、2.1 1殼殼體體成成型型 鍋爐、壓力容器本體大多是圓筒形殼體加兩端封頭，大部分的殼體、封頭都屬于薄壁結構。最常用的制造方法是卷制焊接筒體與旋壓成型或沖壓封頭，用焊接或法蘭連接的方法連成一體。2022-6-1710承壓設備設計與制造2.2.2 2焊焊接接 殼體的焊接，重要的是筒體（包括封頭、筒節(jié)法蘭等）縱縫、環(huán)縫的焊接，是殼體制造中最關鍵的工序。常用的焊接方法是埋弧自動焊和電渣焊。筒體環(huán)縫焊接幾乎全部采用埋弧自動焊，筒壁較薄的縱縫也采用埋弧自動焊。電渣焊用于焊接厚壁筒節(jié)的縱縫，只要在被焊縱縫間保持適當?shù)拈g隙，不用開坡口即可一次焊成。2.2.3 3焊焊后后熱熱處處理理 熱處理是保證殼體制造質(zhì)量的

9、重要技術手段。承壓設備制造中，熱處理一般分為兩類，一類是焊后熱處理，另一類是改善機械性能熱處理。消除焊縫殘余應力的熱處理也有采用焊縫局部加熱的方法。2022-6-1711承壓設備設計與制造2.2.4 4制制造造缺缺陷陷 焊接缺陷 國內(nèi)外所發(fā)生的大量承壓設備事故中，有相當一部分是由焊接缺陷直接或間接引起的。由于焊接加工工藝的特點，焊接過程中有些缺陷是難以完全避免的。因此要保證不因制造質(zhì)量而發(fā)生事故，就必須要求承壓設備不存在危險性缺陷和超出允許范圍的一般性缺陷。 承壓設備的焊接缺陷包括氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋、咬邊、弧坑和擦傷、焊縫尺寸不符合要求及組織缺陷等。 加工成型與組裝缺陷 加工成型

10、與組裝中產(chǎn)生的缺陷主要是幾何形狀不符合要求。包括表面凹凸不平、截面不圓、接頭錯邊對接接頭角變形等缺陷。2022-6-1712承壓設備設計與制造三、三、承承壓壓設設備備設設計計監(jiān)監(jiān)察察管管理理 在我國鍋爐、氣瓶、高壓氧艙等采用設計圖紙審查監(jiān)督制度，而壓力容器和壓力管道采用設計資格認可制度。為了加強對壓力容器和壓力管道設計單位的質(zhì)量監(jiān)督和安全監(jiān)察，確保設計質(zhì)量，根據(jù)特種設備安全監(jiān)察條例4-8、壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程4-4、壓力管道安全管理和監(jiān)察規(guī)定4-9、壓力容器壓力管道設計單位資格許可與管理規(guī)則4-10（簡稱“設計許可規(guī)則”）等的有關規(guī)定，從事壓力容器壓力管道設計的單位（以下簡稱“設計單位”）

11、，必須具有相應級別的設計資格，取得壓力容器壓力管道設計許可證（以下簡稱“設計許可證”）。2022-6-1713承壓設備設計與制造3.3.1 1設設計計單單位位條條件件 設計單位基本條件根據(jù)相關規(guī)定，設計單位必須具有或具備：i企業(yè)法人營業(yè)執(zhí)照或事業(yè)單位法人證書；ii中華人民共和國組織機構代碼證；iii健全的質(zhì)量保證體系和切實可行的設計管理制度；iv與設計級別相適應的技術法規(guī)、標準；v專門的設計工作機構和場所；vi必要的設計裝備和設計手段2022-6-1714承壓設備設計與制造 設計單位應建立的質(zhì)量保證體系 設計單位應建立符合本單位實際情況的設計質(zhì)量保證體系，并且切實貫徹執(zhí)行。質(zhì)量保證體系文件應包

12、括：術語和縮寫； 質(zhì)量方針；質(zhì)量體系（含：設計組織機構，各級設計人員，設計、校核、審核、批準（或?qū)彾ǎ┤藛T的職、責、權，各級設計人員任命書）； 設計控制（含：總則，工作程序，設計類別、級別、品種范圍，材料代用，設計修改，設計審核修改單）； 各級設計人員的培訓、考核、獎懲；設計管理制度。2022-6-1715承壓設備設計與制造3.3.2 2管管理理與與監(jiān)監(jiān)督督 審查機構每年應向所備案的國家或省級監(jiān)管部門書面報告工作情況。必要時，國家或省級監(jiān)管部門可對審查機構進行工作質(zhì)量抽查，對存在問題的，可按有關規(guī)定進行處理，直至取消其資格。 發(fā)現(xiàn)審查機構沒有嚴格按照本規(guī)則進行審查的，國家或省級監(jiān)管部門應當及時

13、糾正，并通報批評；情節(jié)嚴重的應停止其審查工作。被停止審查工作的審查機構，應在規(guī)定期限內(nèi)對審查工作進行整頓，期間不得再承擔審查工作。 對于負有相應責任的人員，應由設計單位做出相應的處理。2022-6-1716承壓設備設計與制造四、四、承承壓壓設設備備制制造造監(jiān)監(jiān)察察管管理理 在中華人民共和國境內(nèi)制造鍋爐壓力容器，實行制造資格許可制度和產(chǎn)品安全性能強制監(jiān)督檢驗制度。自2003年1月1日起實施的鍋爐壓力容器制造監(jiān)督管理辦法（以下簡稱監(jiān)督管理辦法）4-11及2004年月日起實施的鍋爐壓力容器制造許可條件（以下簡稱制造許可條件）4-12、鍋爐壓力容器制造許可工作程序4-13和鍋爐壓力容器產(chǎn)品安全性能監(jiān)督

14、檢驗規(guī)則4-14分別對制造許可和產(chǎn)品安全性能監(jiān)督檢驗做出了明確的規(guī)定。2022-6-1717承壓設備設計與制造4.4.1 1鍋鍋爐爐壓壓力力容容器器制制造造許許可可條條件件 為了確保鍋爐壓力容器的制造質(zhì)量，對其制造單位的條件上有一定的要求。鍋爐壓力容器制造企業(yè)制造許可條件由鍋爐壓力容器制造許可資源條件、質(zhì)量管理體系和產(chǎn)品安全質(zhì)量要求三部分構成。 資源條件要求包括基本條件和專項條件，前者是制造各級別鍋爐壓力容器產(chǎn)品的通用要求，后者是制造相關級別鍋爐壓力容器產(chǎn)品的專項要求，企業(yè)應同時滿足基本條件和相應的專項條件。2022-6-1718承壓設備設計與制造4.4.2 2制制造造許許可可的的工工作作程程

15、序序 制造鍋爐壓力容器的單位，必須首先進行制造單位資格認可，并取得中華人民共和國鍋爐壓力容器制造許可證，未取得制造許可證的企業(yè)，其產(chǎn)品不得在境內(nèi)銷售、使用。 鍋爐壓力容器制造許可工作程序指鍋爐壓力容器及其安全附件制造許可申請、受理、審查、證書的批準頒發(fā)及有效期滿時的換證程序。國家質(zhì)檢總局特種設備安全監(jiān)察部門設制造許可辦公室（簡稱“發(fā)證部門”），負責辦理制造許可日常事務。 按照監(jiān)督管理辦法的規(guī)定，鍋爐壓力容器制造許可劃分為A、B、C、D四個等級。2022-6-1719承壓設備設計與制造4.4.2 2制制造造許許可可的的工工作作程程序序 申請申請的提出：申請A、B、C級鍋爐或壓力容器以及安全閥、爆

16、破片、氣瓶閥門等安全附件制造許可的境內(nèi)制造企業(yè)須向國家監(jiān)管部門提交申請。申請資料應先經(jīng)省級監(jiān)管部門審核并簽署意見。 申請受理負責受理申請的監(jiān)管部門對企業(yè)提交的申請資料進行審查后，應在十五個工作日內(nèi)確定是否予以受理。2022-6-1720承壓設備設計與制造4.4.2 2制制造造許許可可的的工工作作程程序序 審查制造企業(yè)完成產(chǎn)品試制后，應當約定審查機構安排進行實地條件的審查，并在約定的時限內(nèi)完成審查工作。制造許可證的批準頒發(fā)和換證發(fā)證部門對審查報告進行審核并提出審核結論意見，對于審核結論意見為符合制造許可條件的企業(yè)，為其簽發(fā)制造許可證。2022-6-1721承壓設備設計與制造五、五、參參考考文文獻獻1國家質(zhì)量技術監(jiān)督局 GB150-1998 鋼制壓力容器. 19982國家技術監(jiān)督局. GB9222-1988 水管鍋爐受壓元件強度計算. 19883國家技術監(jiān)督局. GB/T 16