壓力容器安全技術(shù)培訓(xùn)

1、壓力容器安全技術(shù)壓力容器安全技術(shù)目錄前言第一章 基礎(chǔ)知識第二章 設(shè)計第三章 制造與檢驗第四章 破裂形式第五章 安全附件第六章 定期檢驗第七章 使用管理第八章 事故危害與事故分析特種設(shè)備安全監(jiān)察條例的壓力容器范圍*特種設(shè)備安全監(jiān)察條例規(guī)范的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2.5MPaL的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體的固定式容器和移動式容器；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1.0MPaL的氣體、液化氣體和標(biāo)準(zhǔn)沸點等于

2、或者低于60液體的氣瓶；氧艙等。安全的重要性一、事故率：高于其他機(jī)械設(shè)備的事故率，不容樂觀。二、事故率高的原因：1、技術(shù)條件1.1使用條件比較苛刻；1.2容易超負(fù)荷運(yùn)行；1.3局部應(yīng)力比較復(fù)雜；1.4容器常存在有嚴(yán)重缺陷。2、使用管理。2.1使用非法產(chǎn)品；2.2壓力容器管理和操作人員不符合要求；2.3壓力容器管理處于“四無”狀態(tài)；2.4擅自改變使用條件，擅自修理改造；2.5政府部門安全監(jiān)督管理不到位。三、事故造成的危害： 壓力容器是一種比較容易發(fā)生事故，而且事故造成的危害又特別嚴(yán)重的特種設(shè)備。一旦發(fā)生事故不僅設(shè)備本身遭到毀壞，而且會波及周圍的設(shè)備及建筑物，甚至造成災(zāi)難性事故。 四、相關(guān)的法律、

3、法規(guī)1、特種設(shè)備安全法2013.6.292、特種設(shè)備安全監(jiān)察條例2009.5.13、TSG R004-2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程4、簡單壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程5、移動式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程6、氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程7、溶解乙炔氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程8、壓力容器使用登記管理規(guī)則9、特種作業(yè)人員安全技術(shù)培訓(xùn)考核管理規(guī)定2010.7.110、鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則 11、鍋爐壓力容器無損檢測人員資格鑒定考核規(guī)則12、鍋爐壓力容器壓力管道設(shè)備事故處理規(guī)定 2001.11.1513、壓力容器壓力管道設(shè)計單位資格許可與管理規(guī)則 2003.1.114、GB150-1998 鋼制壓力容器，GB150-

4、2011壓力容器15、GB151-1999 鋼制管殼式換熱器第二章 設(shè)計材料的選用結(jié)構(gòu)設(shè)計強(qiáng)度計算與校核壓力容器設(shè)計：壓力容器設(shè)計：根據(jù)給定的根據(jù)給定的 ，遵循遵循 規(guī)定，規(guī)定，在確保在確保 的前提下，的前提下，經(jīng)濟(jì)、正確地經(jīng)濟(jì)、正確地 ，并進(jìn)行并進(jìn)行、 和和。工藝設(shè)計條件工藝設(shè)計條件現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)安全安全選擇材料選擇材料設(shè)計依據(jù)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)：TSG R004-2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程簡單壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程移動式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程GB150-1998 鋼制壓力容器GB150-2011 壓力容器GB151鋼制管殼式換熱器失效形式失效形式失效判據(jù)失效判據(jù)（選

5、擇）（選擇）設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則（相應(yīng)）（相應(yīng)）設(shè)計是否合理設(shè)計是否合理（判別）（判別）設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則第一節(jié)第一節(jié)材料的選用制造壓力容器的材料種類較多，但目前絕大多數(shù)的壓力容器都是鋼制的。壓力容器是在承壓下工作的，還有些要承受高溫或腐蝕介質(zhì)的作用，此外，在制造時要進(jìn)行冷熱成形加工，因此壓力容器要比其他設(shè)備容易損壞。為保證壓力容器安全運(yùn)行，正確選用鋼材是一個重要的保證。一、制造壓力容器的鋼材選用要重點考慮鋼材的力學(xué)性能、物理性能、工藝性能和耐腐蝕性。1、力學(xué)性能：是指材料在一定溫度條件和外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力；主要有強(qiáng)度、塑性、韌性和硬度四個指標(biāo)。1.1 強(qiáng)度：物體的原子間存在著的相互作

6、用力稱為內(nèi)力。金屬材料的強(qiáng)度是指金屬材料抵抗永久變形和斷裂的能力。常用的強(qiáng)度指標(biāo)有抗拉強(qiáng)度b和屈服強(qiáng)度s,是材料的短時強(qiáng)度性能，在高溫條件下，還要考慮蠕變極限n和高溫持久強(qiáng)度D,是金屬材料的長時間高溫強(qiáng)度性能。設(shè)計中許用應(yīng)力是根據(jù)這些數(shù)值決定的。1.2 塑性：是指金屬材料在斷裂前發(fā)生塑性變形的能力。塑性指標(biāo)包括伸長率和斷面收縮率。 塑性變形塑性變形 是物體在外力作用下，應(yīng)力超過材料屈服極限以后產(chǎn)生的變形，即使除去外力，也不能恢復(fù)到變形前的形狀和尺寸。塑性變形是一種不可自行恢復(fù)的變形。 斷面收縮率是試樣拉斷后，頸縮處橫斷面積的最大縮減量與原始橫斷面積的百分比，也是拉伸試驗提供的一個塑性指標(biāo)。越大

7、，塑性越好。1.3韌性：是指金屬材料在使用溫度下抵抗脆性破壞的能力。韌性常用沖擊功Ak和沖擊韌性ak表示，材料抵抗沖擊性能一般用有缺口的沖擊試樣作沖擊實驗測得。沖擊韌性也稱缺口韌性是評定帶有缺口的鋼材在沖擊荷載作用下抵抗脆性破壞能力的指標(biāo)，通常用帶有夏比V型缺口的標(biāo)準(zhǔn)試件做沖擊試驗（下圖），以擊斷試件所消耗的沖擊功大小來衡量鋼材抵抗脆性破壞的能力。沖擊韌性也叫沖擊功，用AKV或CV表示，單位為J（1J=1N1m，即1焦耳1牛頓1米）。試驗表明，鋼材的沖擊韌性值隨溫度的降低而降低，但不同牌號和質(zhì)量等級鋼材的降低規(guī)律又有很大的不同。因此，在寒冷地區(qū)承受動力作用的重要承重結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)其工作溫度和所用

8、鋼材牌號，對鋼材提出相當(dāng)溫度下的沖擊韌性指標(biāo)的要求，以防脆性破壞發(fā)生。 1.4硬度：表示材料抵抗局部變形的能力，是衡量金屬材料軟硬程度的性能指標(biāo)。一般情況下材料的硬度與強(qiáng)度呈一定的正比關(guān)系，最常用的是靜負(fù)荷壓入法硬度試驗如布氏硬度（HB） 、洛氏硬度（HRC） 、維氏硬度（HV）等，其中以布氏HB硬度及洛氏HRC硬度指標(biāo)較為常用。還有回跳法硬度試驗如肖氏硬度（HS）。*硬度不是一個單純的物理量，而是反映材料的彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等的綜合性能指標(biāo)。2、物理性能：主要物理性能指標(biāo)有密度，熱導(dǎo)率 ，比熱容，熔點tm ，線脹系數(shù)，電阻率r，彈性模量E等。彈性模量E定義為理想材料有形變時應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)

9、變之比。 3、耐腐蝕性能材料的腐蝕速度在工程上常用Ka(mm/a)來表示，材料的腐蝕速度在1mm/a以下的，可認(rèn)為能用于制造化工容器?？紤]材料的耐腐蝕性能是設(shè)計化工容器材料選擇中的一個重要問題。例2、圓柱形容器 對于圓柱形容器，R1=，R2=R，代入方程2-9，2-10,得：tpRtpR2(2-12)(2-13)圖2-8 承受內(nèi)壓的圓柱殼4、工藝性能：材料的制造工藝性能包括可鍛性、可焊性、切削加工性、沖擊性能、熱處理性能等。 制造壓力容器用鋼要求具有良好的工藝性能，主要是應(yīng)具有良好的冷塑性變形能力和可焊性。*可焊性：是指鋼材在規(guī)定的焊接工藝條下，能否得到質(zhì)量優(yōu)良的焊接接頭的性質(zhì)。鋼材中含碳量的

10、大小是判別鋼材可焊性的主要標(biāo)志，碳鋼和普通低合金鋼其含碳量小于0.25%時，一般都具有良好的可焊性。二、影響材料性能的因素影響材料性能的主要因素有冶煉方法、合金元素、制造工藝、操作溫度、介質(zhì)的腐蝕性等。1、冶煉方法：主要用堿性平爐鋼和堿性電爐鋼。2、合金元素：為了提高鋼的力學(xué)性能，必須在鋼中添加一些合金元素，其中最主要的有錳、硅、鎳、鉻、鉬、鈦、釩、鋁和銅等元素。（P35-38頁）3、制造工藝：壓力容器大多數(shù)是經(jīng)軋制、鍛造、成型、焊接和熱處理等加工后才投入使用的。了解加工過程對鋼材綜合性能的影響，對正確選用材料是很重要的。4、腐蝕：壓力容器經(jīng)常碰到的危害特別大的兩種腐蝕為晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕。5

11、、氫破壞（氫損傷、氫脆）：主要有局部裂紋和氫脆化兩種形式。6、操作溫度：選擇壓力容器用鋼時，主要從高溫、常溫、低溫三個層次來考慮。三、壓力容器常用鋼材及其選用1、碳鋼：含碳量2.06%的鐵碳合金為碳鋼；具有一定的強(qiáng)度和塑性，工藝性能良好。廣泛應(yīng)用于中、低壓容器，常用的有：Q235A(B）、A3R、20g 等。2、普通低合金鋼：其力學(xué)性能和工藝性能都較好。耐腐蝕性也比碳鋼好。最常用的低合金鋼是16MnR，除此之外還有如15MnVR、18MnMoNbR等也常用于制造中低壓容器。3、特殊條件下使用的容器用鋼：3.1低溫容器用鋼（-20）常用的有0Cr18Ni9Ti、 0Cr18Ni9（低溫下限為-1

12、96 ）。GB150-1998中規(guī)定“低溫容器受壓元件用鋼必須是鎮(zhèn)靜鋼”。3.2高溫容器用鋼：常用的有A3R、20g只能用到400 ；400500 一般用15MnVR等； 500600 一般用鉻鉬低合金鋼；600700 一般用0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti等高合金鎳鉻鋼。3.3 抗氫腐蝕用鋼：一般用鉻鉬合金鋼，如：15CrM0、30CrM0和Cr6M0等。3.4復(fù)合鋼板：由碳鋼或普通低合金鋼作基層、不銹鋼為復(fù)合層組成的鋼板。材料選用一般原則1、選擇壓力容器用鋼材必須考慮設(shè)備的操作條件、材料的焊接性能、冷熱加工性能、熱處理以及容器的結(jié)構(gòu)等。2、選擇壓力容器用鋼材必須在滿足第1條的前提下，

13、考慮經(jīng)濟(jì)合理性。3、設(shè)計時選用鋼材要符合下列指導(dǎo)準(zhǔn)則：3.1碳素鋼用于介質(zhì)腐蝕性不強(qiáng)的常壓、低壓容器和壁厚不大的中壓容器。3.2低合金高強(qiáng)度鋼用于介質(zhì)腐蝕性不強(qiáng)、壁厚較大的壓力容器。3.3珠光體耐熱鋼用作抗高溫氫或硫化氫腐蝕、或設(shè)計溫度在350650 的壓力容器。3.4不銹鋼用于介質(zhì)腐蝕性較高、設(shè)計溫度大于500 或設(shè)計小于-100 的壓力容器。3.5奧氏體不銹鋼需經(jīng)焊接或400 以上熱加工時，不應(yīng)使用于可能引起不銹鋼晶間腐蝕的環(huán)境。4、鋼材應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。5、用作設(shè)備法蘭、管法蘭、管件、人手孔、液面計等化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)零部件的鋼材，應(yīng)符合有關(guān)零部件的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對鋼材的技術(shù)要求。

14、四、其他要求（1、質(zhì)量證明書和標(biāo)記：材料質(zhì)量證明書上應(yīng)有爐號、批號、規(guī)格；化學(xué)成分和力學(xué)性能；供貨的熱處理狀態(tài)。鋼板切割下料前，必須作標(biāo)記移植，便于識別。2、材料代用：代用原則是代用鋼材的技術(shù)要求不低于被代用的鋼材。材料代用要辦理代用手續(xù)（1）材料代用必須經(jīng)單位的技術(shù)部門同意，并將材料代用的質(zhì)量證明書或復(fù)檢報告報主管負(fù)責(zé)人審批。（2）材料代用必須征得原設(shè)計單位的書面同意。（3）壓力容器出廠質(zhì)量證明書和施工圖上應(yīng)注明代用材料的材質(zhì)、規(guī)格和部位。3、采用進(jìn)口材料的要求：應(yīng)選用國外壓力容器規(guī)范采用的材料；制造單位首次使用前，應(yīng)進(jìn)行有關(guān)試驗和驗證，才能投入使用。第二節(jié)第二節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計壓力容器筒體結(jié)構(gòu)主

15、要為圓柱形，少數(shù)為球形或其他形式。一、筒體筒體是壓力容器最主要的組成部分，是儲存物料或完成化學(xué)反應(yīng)所需要的壓力空間，其形狀有圓筒形、球形、錐形和組合形等數(shù)種。但最常見的是圓筒形和球形兩種。1、圓筒形筒體：其筒體主要由筒體、封頭和端蓋等組成。有整體式和組合式兩大類。2、球形筒體：又稱球罐。其優(yōu)點是受力均勻，在相同的壁厚條件下，球罐的承載能力最高。能節(jié)省3040%的鋼材。壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則：1、結(jié)構(gòu)不連續(xù)處應(yīng)平滑過渡。2、引起應(yīng)力集中或削弱強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)應(yīng)相互錯開，避免高應(yīng)力疊加。3、避免采用剛性過大的焊接結(jié)構(gòu)。4、受熱系統(tǒng)及部件的脹縮不要受限制。二、主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、一般要求：1.1各受壓

16、部件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，并裝有可靠的安全保護(hù)設(shè)施，防止超壓；1.2受壓元件、部件結(jié)構(gòu)的形式、開孔和焊縫的布置應(yīng)盡量避免或減少復(fù)合應(yīng)力和應(yīng)力集中；1.3承重結(jié)構(gòu)在承受設(shè)計載荷時應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及防腐蝕性；1.4容器的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)便于安裝、檢修和清洗。圖圖1-1壓力容器的整體結(jié)構(gòu)壓力容器的整體結(jié)構(gòu)1-法蘭；法蘭； 2-支座；支座； 3-封頭拼接焊縫；封頭拼接焊縫； 4-封頭；封頭； 5-環(huán)焊縫；環(huán)焊縫； 6-補(bǔ)強(qiáng)圈；補(bǔ)強(qiáng)圈； 7-人孔；人孔；8-縱焊縫；縱焊縫； 9-筒體；筒體； 10-壓力表；壓力表； 11-安全閥；安全閥；12-液面計液面計儲存物料或完成化學(xué)反應(yīng)所需要的主要壓力空間。儲

17、存物料或完成化學(xué)反應(yīng)所需要的主要壓力空間。形式形式：圓柱筒體、球形筒體。：圓柱筒體、球形筒體。圓筒體圓筒體制造方法制造方法無縫鋼管無縫鋼管（無縱焊縫）（無縱焊縫） 直徑較小直徑較小卷焊卷焊（有縱環(huán)焊縫）（有縱環(huán)焊縫） 直徑較大直徑較大整體鍛造整體鍛造（可能有環(huán)焊縫）（可能有環(huán)焊縫） 高壓容器高壓容器整體鑄造整體鑄造（無縱環(huán)焊縫）（無縱環(huán)焊縫） 高壓容器高壓容器圓筒體圓筒體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單層式單層式組合式組合式多層式多層式纏繞式纏繞式筒體：筒體的作用是提供工藝所需的承壓空間，筒體：筒體的作用是提供工藝所需的承壓空間，是壓力容器最主要的受壓元件之一，其內(nèi)直徑是壓力容器最主要的受壓元件之一，其內(nèi)直徑和容積

18、往往需由工藝計算確定。和容積往往需由工藝計算確定。與筒體等部件形成封閉空間與筒體等部件形成封閉空間封頭形式封頭形式凸形封頭：球形、橢圓形、蝶形和球冠形封頭凸形封頭：球形、橢圓形、蝶形和球冠形封頭錐殼錐殼平蓋平蓋封頭與筒體的連接封頭與筒體的連接不可拆式（焊接）不可拆式（焊接）可拆式（螺栓連接）可拆式（螺栓連接）球形封頭球形封頭橢圓封頭橢圓封頭球冠形封頭球冠形封頭平蓋平蓋其可靠性關(guān)系到壓力容器能否正常、安全地運(yùn)行。其可靠性關(guān)系到壓力容器能否正常、安全地運(yùn)行。最常見的密封裝置：最常見的密封裝置：螺栓法蘭連接（簡稱螺栓法蘭連接（簡稱法蘭連接法蘭連接）法蘭連接法蘭連接容器法蘭：用于筒體與封頭或兩筒體間的

19、連接容器法蘭：用于筒體與封頭或兩筒體間的連接管道法蘭：用于管道連接管道法蘭：用于管道連接筒體端部：高壓容器中，用于頂蓋和筒體連接筒體端部：高壓容器中，用于頂蓋和筒體連接 并與筒體焊接在一起的容器法蘭并與筒體焊接在一起的容器法蘭 筒體或封頭上開筒體或封頭上開孔后，開孔部位的孔后，開孔部位的強(qiáng)度被削弱，并使強(qiáng)度被削弱，并使該處的應(yīng)力增大。該處的應(yīng)力增大。這種削弱程度隨開這種削弱程度隨開孔直徑的增大而加孔直徑的增大而加大，因而容器應(yīng)盡大，因而容器應(yīng)盡量減少開孔的數(shù)量，量減少開孔的數(shù)量，尤其要避免開大孔。尤其要避免開大孔。對容器已開設(shè)的孔，對容器已開設(shè)的孔，還應(yīng)進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)還應(yīng)進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計，以確保

20、所需設(shè)計，以確保所需的強(qiáng)度。的強(qiáng)度。筒體筒體 封頭封頭 密封裝置密封裝置 開孔接管開孔接管 支座支座 安全附件安全附件壓力容器的外殼壓力容器的外殼內(nèi)件內(nèi)件反應(yīng)、傳熱、傳質(zhì)、分離等容器反應(yīng)、傳熱、傳質(zhì)、分離等容器儲運(yùn)容器儲運(yùn)容器多層包扎筒節(jié)多層包扎筒節(jié)一、多層包扎式一、多層包扎式( (續(xù)續(xù)) )5 5、應(yīng)用情況：、應(yīng)用情況：目前世界上使用最廣泛、制造和使用經(jīng)驗最為豐富的組合式目前世界上使用最廣泛、制造和使用經(jīng)驗最為豐富的組合式筒體結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)。 3 3、優(yōu)點：、優(yōu)點：制造工藝簡單，不需大制造工藝簡單，不需大型復(fù)雜加工設(shè)備；型復(fù)雜加工設(shè)備；安全可靠性高，層板間安全可靠性高，層板間隙具有阻止缺陷和

21、裂紋隙具有阻止缺陷和裂紋向厚度方向擴(kuò)展的能力；向厚度方向擴(kuò)展的能力；減少了脆性破壞的可能減少了脆性破壞的可能性性; ;包扎預(yù)應(yīng)力改善筒包扎預(yù)應(yīng)力改善筒體的應(yīng)力分布；對介質(zhì)體的應(yīng)力分布；對介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，可選擇合適適應(yīng)性強(qiáng)，可選擇合適的內(nèi)筒材料。的內(nèi)筒材料。4 4、缺點：、缺點： 筒體制造工序多、周期長、筒體制造工序多、周期長、效率低、鋼材利用率低（僅效率低、鋼材利用率低（僅60%60%左左右）；深環(huán)焊縫對制造質(zhì)量和安右）；深環(huán)焊縫對制造質(zhì)量和安全有顯著影響。全有顯著影響。無損檢測困難，環(huán)焊縫的兩側(cè)無損檢測困難，環(huán)焊縫的兩側(cè)均有層板，無法用超聲檢測，只均有層板，無法用超聲檢測，只能射線檢測；能射線

22、檢測；焊縫部位存在很焊縫部位存在很大的焊接殘余應(yīng)力，且焊縫晶粒大的焊接殘余應(yīng)力，且焊縫晶粒易變得粗大而韌性下降；易變得粗大而韌性下降；環(huán)焊環(huán)焊縫的坡口切削工作量大，且焊接縫的坡口切削工作量大，且焊接復(fù)雜。復(fù)雜。二、熱套式二、熱套式1 1、結(jié)構(gòu)，制造：、結(jié)構(gòu)，制造： 內(nèi)筒（厚度內(nèi)筒（厚度 30mm 30mm）卷焊成直徑不同但可）卷焊成直徑不同但可過過盈配合盈配合的筒節(jié)，將外層筒節(jié)加熱到計算的溫度的筒節(jié)，將外層筒節(jié)加熱到計算的溫度進(jìn)行套合，冷卻收縮后得到緊密貼合的厚壁筒進(jìn)行套合，冷卻收縮后得到緊密貼合的厚壁筒節(jié)。節(jié)。熱套筒節(jié)熱套筒節(jié)2 2、優(yōu)點：、優(yōu)點：工序少，周期短，且具有工序少，周期短，且具有

23、包扎式筒體的大多數(shù)優(yōu)點。包扎式筒體的大多數(shù)優(yōu)點。3 3、缺點：、缺點： 筒體要有較準(zhǔn)確的過盈量，筒體要有較準(zhǔn)確的過盈量， 卷筒的精度要求很高，且套卷筒的精度要求很高，且套 合時需選配套合；合時需選配套合； 套合時貼緊程度不很均勻；套合時貼緊程度不很均勻； 套合后，需熱處理以消除套合后，需熱處理以消除 套合預(yù)應(yīng)力及深環(huán)焊縫的焊套合預(yù)應(yīng)力及深環(huán)焊縫的焊 接殘余應(yīng)力。接殘余應(yīng)力。三、繞帶式三、繞帶式優(yōu)點：筒體具有較高的安全性，機(jī)械化優(yōu)點：筒體具有較高的安全性，機(jī)械化程度高，材料損耗少，且由于存在預(yù)緊程度高，材料損耗少，且由于存在預(yù)緊力，在內(nèi)壓作用下，筒壁應(yīng)力分布較均力，在內(nèi)壓作用下，筒壁應(yīng)力分布較均

24、勻。勻。缺點：鋼帶需由鋼廠專門軋制，尺寸公缺點：鋼帶需由鋼廠專門軋制，尺寸公差要求嚴(yán)，技術(shù)要求高；為保證鄰層鋼差要求嚴(yán)，技術(shù)要求高；為保證鄰層鋼帶能相互嚙合，需采用精度較高的專用帶能相互嚙合，需采用精度較高的專用纏繞機(jī)床。纏繞機(jī)床。圖圖2-4 （a）型槽繞帶式筒體）型槽繞帶式筒體 （b）型槽鋼帶結(jié)構(gòu)示意圖）型槽鋼帶結(jié)構(gòu)示意圖縮套環(huán)縮套環(huán)雙錐面墊片雙錐面墊片焊縫焊縫（a）（b）五、繞帶式（續(xù)）五、繞帶式（續(xù)）各部件間的連接大多需要各部件間的連接大多需要經(jīng)過焊接，對焊接進(jìn)行質(zhì)經(jīng)過焊接，對焊接進(jìn)行質(zhì)量控制是整個容器質(zhì)量保量控制是整個容器質(zhì)量保證體系中極為重要的一環(huán)。證體系中極為重要的一環(huán)。儲氣罐第三

25、節(jié)強(qiáng)度計算與校核進(jìn)行壓力容器設(shè)計時，主要是對壓力容器各個部分進(jìn)行應(yīng)力分析，確定最大應(yīng)力值并將其限制在許用范圍內(nèi)。一、應(yīng)力與應(yīng)力分析1、一次應(yīng)力：是外部載荷引起的正應(yīng)力和切應(yīng)力，是滿足外力、內(nèi)力和彎矩的平衡所需的力?？煞譃橐淮伪∧?yīng)力m、局部薄膜應(yīng)力L和一次彎曲應(yīng)力u2、二次應(yīng)力F ：是指由于相鄰部件的約束或結(jié)構(gòu)本身約束引起的局部附加薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。3、峰值應(yīng)力P：是指扣除薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力后，沿壁厚成非線性分布的應(yīng)力。4、局部應(yīng)力：5、應(yīng)力強(qiáng)度極限r(nóng)6、基本設(shè)計準(zhǔn)則：6.1必須做防止塑性破壞的設(shè)計；6.2由載荷引起的塑性變形必須加以限制；6.3應(yīng)避免除局部應(yīng)力集中外的其他應(yīng)力引起的塑性應(yīng)變

26、；6.4應(yīng)通過疲勞分析限制疲勞破壞的產(chǎn)生。二、設(shè)計參數(shù) 壓力容器設(shè)計參數(shù)主要有設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、壁厚、許用應(yīng)力、焊縫系數(shù)等。1、設(shè)計壓力：在正常操作過程中、在相應(yīng)設(shè)計溫度下、容器可能承受的最高工作壓力。安全閥的開啟壓力和爆破片的爆破壓力應(yīng)小于或等于設(shè)計壓力。盛裝液化氣體的壓力容器，設(shè)計壓力一般按最高溫度相應(yīng)的飽和蒸氣壓選取。2、設(shè)計溫度：壓力容器在正常操作過程中，在相應(yīng)設(shè)計壓力下，容器可能承受的最高或最低溫度。3、腐蝕裕量：取決于介質(zhì)的腐蝕性能、材料的化學(xué)穩(wěn)定性和容器的使用時間。4、最小壁厚 min：對于碳鋼和低合金鋼制的容器，若內(nèi)徑Di3800mm時， min 2Di/1000mm，并不得

27、小于3mm。 奧氏體不銹鋼容器， min 2mm 鋁制的壓力容器， min 2mm5、安全系數(shù)n與許用應(yīng)力 = b/nb = s/ns鋼制壓力容器的安全系數(shù)一般為nb 3.0 ns 1.6鑄鐵壓力容器的安全系數(shù)一般為nb 10.0 鑄鋼壓力容器的安全系數(shù)一般為nb 4.0有色金屬鈦、鋁、銅容器的安全系數(shù)一般為nb 4.0 ns 1.5球墨鑄鐵壓力容器的安全系數(shù)一般為nb 8.06、焊縫系數(shù)：取決于焊縫結(jié)構(gòu)、檢驗方法和檢驗程度。 雙面焊的對接焊縫100%無損探傷的焊縫系數(shù)=1.0；局部無損探傷的焊縫系數(shù)=0.85。單面焊的對接焊縫100%無損探傷的焊縫系數(shù)=0.90；局部無損探傷的焊縫系數(shù)=0.

28、80。計算厚度（計算厚度（）由公式采用計算壓力得到的厚度。由公式采用計算壓力得到的厚度。 必要時還應(yīng)計入其它載荷對厚度的影響。必要時還應(yīng)計入其它載荷對厚度的影響。設(shè)計厚度（設(shè)計厚度（d）計算厚度與腐蝕裕量之和。計算厚度與腐蝕裕量之和。dC2 名義厚度（名義厚度（n）設(shè)計厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上設(shè)計厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，即標(biāo)注在圖樣上的厚度。圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，即標(biāo)注在圖樣上的厚度。ndC1= C1 C2 有效厚度（有效厚度（e）名義厚度減去鋼材負(fù)偏差和腐蝕裕名義厚度減去鋼材負(fù)偏差和腐蝕裕 量。量。enC1C2厚度附加量（厚度附加量（C）由鋼材的厚度負(fù)偏

29、差由鋼材的厚度負(fù)偏差C1和腐蝕裕量和腐蝕裕量 C2 組成，不包括加工減薄量組成，不包括加工減薄量C3。 C=C1+C2加工減薄量加工減薄量根據(jù)具體制造工藝和板材實際厚度由制造根據(jù)具體制造工藝和板材實際厚度由制造 廠而并非由設(shè)計人員確定。廠而并非由設(shè)計人員確定。厚度關(guān)系示意圖四、壓力試驗壓力試驗的目的是檢驗壓力容器承壓部件的強(qiáng)度和嚴(yán)密性，通過試驗來驗證壓力容器是否具有設(shè)計壓力下安全運(yùn)行所必須的承壓能力以及壓力容器的嚴(yán)密性。 1、耐壓試驗（液壓試驗） (內(nèi)壓容器） Pr=1.25p/t(外壓容器） Pr=1.25p2、氣壓試驗（嚴(yán)密性試驗）(內(nèi)壓容器） Pr=1.15p/t(外壓容器） Pr=1.

30、25p *壓力試驗應(yīng)在無損探傷合格和熱處理以后進(jìn)行。第三章第三章 制造與檢驗制造與檢驗殼體的成型與焊接制造缺陷對安全的影響檢驗與驗收制造管理封頭成型封頭成型下圖為旋壓機(jī)工作的情況：旋壓機(jī)工作的情況：2、筒身卷焊 筒身通常是用鋼板在專用設(shè)備上彎卷成筒節(jié)，再由筒節(jié)對焊而成。 下圖是鋼板在設(shè)備上彎卷的情況2、筒身卷焊（續(xù)）下圖是鋼板彎卷后進(jìn)行對焊二、焊接二、焊接 壓力容器筒體的焊接，最重要的是筒身（包括封頭、筒節(jié)法蘭等）縱縫、環(huán)縫的焊接，是壓力容器筒體制造中最關(guān)鍵的工序。 1、焊接前的基本要求 焊工 所有承壓部件的焊接都應(yīng)由經(jīng)過考試合格的焊工施焊。焊工應(yīng)按焊接工藝指導(dǎo)書或工藝卡施焊，并在焊縫附近50

31、mm 處的指定部位打上焊工代號鋼印；制造單位應(yīng)建立焊工技術(shù)檔案。 焊接工藝評定：是在壓力容器焊接前，以所用鋼材的焊接性能試驗為基礎(chǔ)，根據(jù)壓力容器結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)條件的要求，在與產(chǎn)品實際制造條件相同情況下進(jìn)行的焊接工藝驗證性試驗。 （3）焊縫布置：要盡量均勻合理，殼體上不應(yīng)采用十字焊縫，對接焊縫要相互錯開，其中心距應(yīng)大于筒體壁厚的3倍且不小于100mm。凸形封頭應(yīng)盡量采用整塊鋼板制造。 2、焊縫表面質(zhì)量的要求 2.1外形尺寸2.2焊縫和熱影響區(qū)表面不得有裂紋、氣孔和肉眼可見的夾渣等缺陷，焊縫上的熔渣和兩側(cè)物必須清除干凈。2.3焊縫與母材應(yīng)圓滑過渡。2.4用抗拉強(qiáng)度大于540MPa的鋼材及Cr-Mo

32、低合金鋼材制造的壓力容器、奧氏體不銹鋼材制造的壓力容器、低溫壓力容器、球形容器以及焊接系數(shù)取1.0的壓力容器，其焊縫表面不得有咬邊；其他的壓力容器的焊縫表面的咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊的連續(xù)長度不得大于100mm，焊縫兩側(cè)咬邊的總長度不得超過該焊縫長度的10%。2.5角焊縫的焊腳尺寸，應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計文件的要求，外形應(yīng)平緩過渡。3、壓力容器組焊的要求3.1不宜采用十字焊縫。相鄰?fù)补?jié)的縱焊縫以及與封頭拼接焊縫應(yīng)錯開，其焊縫中心線之間的外圓弧長一般應(yīng)大于筒體厚度的3倍，且不小于100mm。3.2焊接的臨時吊耳和拉筋的墊板等，應(yīng)采用與容器筒體相同或相似的材料，用相同的焊接工藝進(jìn)行焊接。3.

33、3不允許用大錘敲打或用千斤頂?shù)葟?qiáng)力組裝。3.4各組裝元件的定位焊，應(yīng)按受壓元件的焊接工藝要求施焊。4、焊后熱處理 焊后熱處理的目的是消除焊接殘余應(yīng)力、防止冷裂紋和改善焊接接頭性能。其中最常見的是退火處理。第二節(jié)第二節(jié) 制造缺陷對安全的影響制造缺陷對安全的影響一、制造缺陷1、焊接缺陷 壓力容器的焊接缺陷包括表面缺陷、氣孔和夾渣、未焊透和未熔合、裂紋及組織缺陷等幾類。 表面缺陷主要包括咬邊、弧坑和擦傷、焊縫尺寸不符合要求等。 氣孔和夾渣。 未焊透和未熔合。 裂紋-最危險的一類缺陷 按裂紋在焊縫處產(chǎn)生部位不同分為縱向裂紋、橫向裂紋、根部裂紋、弧坑裂紋、熱影響區(qū)裂紋等 按裂紋產(chǎn)生的溫度和時間不同分熱裂

34、紋、冷裂紋（延遲裂紋）、再熱裂紋等。 組織缺陷-是難于發(fā)現(xiàn)而又十分危險的缺陷5.1過熱、過燒和疏松5.2淬硬性馬氏組織 5.3奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕2、加工成型與組裝缺陷 加工成型與組裝中產(chǎn)生的主要缺陷是幾何形狀不符合要求。 （1） 表面凹凸不平（2） 截面不圓（3） 錯邊（4） 對接接縫角變形二、對安全的影響 制造過程中所產(chǎn)生的缺陷，主要有缺口、幾何形狀不連續(xù)及較大的附加內(nèi)應(yīng)力等。 1、焊接缺陷如咬邊、未焊透、氣孔、夾渣等，都會在焊縫及附近形成缺口。缺口一方面減少了焊縫的承載截面積，影響了壓力容器的強(qiáng)度；另一主要方面是由于缺口的存在改變了缺口周圍的受力條件，不利于材料的塑性變形，使之趨于或處

35、于脆性狀態(tài)，同時還引起缺口根部的應(yīng)力集中。容易產(chǎn)生裂紋和使裂紋擴(kuò)展，導(dǎo)致容器的脆性破裂、疲勞破裂或應(yīng)力腐蝕破裂。 2、幾何形狀不連續(xù)會在殼體內(nèi)形成附加彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力，導(dǎo)致局部應(yīng)力過高。 3、殘余應(yīng)力：殘留在殼體內(nèi)的應(yīng)力即使不至于產(chǎn)生破裂，也會在殼體承壓后增大殼壁內(nèi)的應(yīng)力水平，加劇殼體的疲勞破壞和應(yīng)力腐蝕破壞。第三節(jié)第三節(jié) 檢驗與驗收檢驗與驗收主要流程： 加工成型和組裝的檢查 焊縫檢查 無損探傷 耐壓試驗和氣密性試驗出廠要求： 壓力容器出廠時，制造單位應(yīng)隨容器至少向用戶提供以下技術(shù)文件和資料 竣工圖樣，竣工圖上應(yīng)有設(shè)計單位資格印章（復(fù)印章無效）和竣工圖章。 產(chǎn)品質(zhì)量證明書及產(chǎn)品銘牌拓印件。 壓

36、力容器產(chǎn)品安全質(zhì)量監(jiān)督檢驗證書（未實施監(jiān)檢的產(chǎn)品除外）。 移動式壓力容器還應(yīng)提供產(chǎn)品使用說明書、隨車工具及安全附件清單、底盤使用說明書等。 強(qiáng)度計算書。 *現(xiàn)場組焊的壓力容器質(zhì)量驗收時，應(yīng)有當(dāng)?shù)匕踩|(zhì)量監(jiān)察機(jī)構(gòu)的代表參加。第四節(jié) 制造管理一、制造單位資格審批與管理1、基本條件：（6點要求）2、資格審批： 壓力容器制造單位資格審批程序包括申請、受理、產(chǎn)品試制、技術(shù)鑒定、審查、批準(zhǔn)和發(fā)證。 壓力容器制造和現(xiàn)場組焊單位，必須持有省級以上質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門頒發(fā)的制造許可證，無制造許可證的單位，不得制造或組焊壓力容器。3、制造許可證的更換：壓力容器制造許可證有效期為5年。應(yīng)在有效期滿當(dāng)年2月底前向原發(fā)證部

37、門提出換證申請報告。4、日常管理與監(jiān)督檢查4.1日常管理4.2監(jiān)督檢查二、制造過程的質(zhì)量管理1、建立質(zhì)量管理制度2、進(jìn)行質(zhì)量檢驗3、開展質(zhì)量分析：質(zhì)量管理部門應(yīng)及時收集有關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量的數(shù)據(jù)和情況，系統(tǒng)整理，認(rèn)真分析，從而提出改進(jìn)措施，挖掘提高產(chǎn)品質(zhì)量的潛力。三、質(zhì)量保證體系和質(zhì)量保證手冊1、質(zhì)量保證體系：1.1要有一個健全的質(zhì)量保證組織系統(tǒng)；1.2有一套完整的質(zhì)量保證法規(guī)系統(tǒng)。2、質(zhì)量保證手冊：是質(zhì)量保證體系的文字?jǐn)⑹觯侵圃靻挝毁|(zhì)量管理工作的綱領(lǐng)性文件，也是進(jìn)行質(zhì)量審查的一個內(nèi)容和依據(jù)，在生產(chǎn)經(jīng)營和質(zhì)量管理中必須嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量保證手冊。四、產(chǎn)品制造質(zhì)量的監(jiān)督檢驗1、監(jiān)督檢驗單位：產(chǎn)品制造質(zhì)量的監(jiān)

38、督檢驗，應(yīng)由各級鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)或授權(quán)的鍋爐壓力容器檢驗單位進(jìn)行，承擔(dān)監(jiān)督檢驗工作的單位，應(yīng)由省級以上質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門進(jìn)行資格認(rèn)可并授權(quán)。2、受檢單位：應(yīng)對壓力容器的制造質(zhì)量負(fù)責(zé)，保證質(zhì)量管理體系正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（受檢內(nèi)容9項）3、監(jiān)督檢驗的方式：產(chǎn)品制造質(zhì)量的監(jiān)督，可采用定期性監(jiān)督檢驗、批量性或逐臺性出廠監(jiān)督檢驗方式。3.1逐臺性檢驗3.2批量性檢驗3.3定期性檢驗第四章第四章 破裂形式破裂形式 壓力容器常常會由于設(shè)計結(jié)構(gòu)不合理，制造質(zhì)量差、使用維護(hù)不當(dāng)或其他原因而發(fā)生破裂。壓力容器的破裂形式，通常分為延性破裂、脆性破裂、疲勞破裂、腐蝕破裂、壓力沖擊破裂、蠕變破裂等形式。第一節(jié) 延性破裂

39、延性破裂是壓力容器在內(nèi)部壓力作用下，器壁上產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到器壁材料的強(qiáng)度極限，從而發(fā)生斷裂破壞的一種形式。這種形式的破壞屬于韌性斷裂，因此，該形式的破壞也稱作韌性破壞。第一節(jié) 延性破裂一、機(jī)理 壓力容器的金屬材料在外力作用下引起變形和破壞的過程分為三個階段： 彈性變形階段 彈塑性變形階段 斷裂階段 二、特征 器壁有明顯的塑性變形。 韌性破壞的斷口為切斷撕裂。 韌性破壞時的爆破壓力接近理論爆炸壓力。 韌性破壞時，容器器壁的應(yīng)力值一般達(dá)到或接近金屬材料的強(qiáng)度極限。三、原因 盛裝液化氣體介質(zhì)的容器充裝過量。 使用中的壓力容器超溫超壓運(yùn)行。 容器殼體選材不當(dāng)或容器安裝不符合安全要求。 維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)。延性

40、破裂特征特征原因原因斷后有肉眼可見的宏觀變形，如整體鼓脹，斷后有肉眼可見的宏觀變形，如整體鼓脹，周長伸長率可達(dá)周長伸長率可達(dá)1020%，斷口處厚度顯著，斷口處厚度顯著減??；沒有碎片，或偶爾有碎片；按實測厚減薄；沒有碎片，或偶爾有碎片；按實測厚度計算的爆破壓力與實際爆破壓力相當(dāng)接近。度計算的爆破壓力與實際爆破壓力相當(dāng)接近。壁厚過薄和內(nèi)壓過高壁厚過薄和內(nèi)壓過高壁厚未經(jīng)設(shè)計壁厚未經(jīng)設(shè)計計算和壁厚因計算和壁厚因 腐蝕而減薄腐蝕而減薄操作失誤、液體操作失誤、液體受熱膨脹、化學(xué)受熱膨脹、化學(xué)反應(yīng)失控等。反應(yīng)失控等。四、事故預(yù)防1、設(shè)計方面2、按核定的工藝參數(shù)運(yùn)行，安全附件應(yīng)安裝齊全、正確，并保證靈敏可靠。

41、3、嚴(yán)格按照工藝參數(shù)進(jìn)行操作，嚴(yán)禁壓力容器超溫、超壓、超負(fù)荷運(yùn)行，防止過量充裝。4、加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)工作，采取有效的措施防止腐蝕性介質(zhì)及大氣對壓力容器的腐蝕。第二節(jié) 脆性破裂 脆性破裂指壓力容器在破裂時沒有顯著的塑性變形，破裂時器壁的壓力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的強(qiáng)度極限。一、機(jī)理 冷脆性 藍(lán)脆性（300左右） 熱脆性（400 500左右）二、特征 無明顯外觀變化和外觀預(yù)兆，破壞后的容器無明顯的伸長變形，壁厚一般也無減薄。 脆性破壞的斷口齊平，呈金屬光澤的結(jié)晶狀，并與最大主應(yīng)力方向垂直。 發(fā)生脆性斷裂時，斷裂速度極快，可高達(dá)1800m/s。 厚壁容器和較低溫度的容器最易發(fā)生脆性破壞。且斷裂時名義應(yīng)力很低，常

42、低于材料的屈服極限。三、原因溫度：因為鋼在低溫下或在某一特定溫度范圍內(nèi)其沖擊韌性將急劇下降。裂紋性缺陷：壓力容器受壓元件一旦產(chǎn)生裂紋，其尖端前部會產(chǎn)生很高的應(yīng)力，且應(yīng)力狀態(tài)也發(fā)生變化，變?yōu)槿蚶鞈?yīng)力。即使材料具有較高的沖擊韌性，仍可能發(fā)生脆性破裂。四、事故預(yù)防 提高制造質(zhì)量特別是焊接質(zhì)量，是防止壓力容器脆性破裂的重要措施。 制造壓力容器的材料要有較好的韌性，制造過程中的焊接及熱處理工藝必須合理。 加強(qiáng)壓力容器的維護(hù)保養(yǎng)和定期檢驗工作，及時消除檢驗中發(fā)現(xiàn)的裂紋性缺陷，確保容器安全運(yùn)行。脆性脆性破裂破裂材料脆性和缺陷材料脆性和缺陷。材料選用不當(dāng)、焊接與熱處理工藝不當(dāng)使材料材料選用不當(dāng)、焊接與熱處

43、理工藝不當(dāng)使材料 脆化；低溫、長期在高溫下運(yùn)行、應(yīng)變時效脆化；低溫、長期在高溫下運(yùn)行、應(yīng)變時效 等也會使材料脆化；等也會使材料脆化；壓力容器用鋼一般韌性較好，但若存在嚴(yán)重的壓力容器用鋼一般韌性較好，但若存在嚴(yán)重的原始缺陷（如原材料的夾渣、分層、折疊等）、原始缺陷（如原材料的夾渣、分層、折疊等）、制造缺陷（如焊接引起的未熔透、裂紋等）或制造缺陷（如焊接引起的未熔透、裂紋等）或使用中產(chǎn)生的缺陷，也會導(dǎo)致脆性斷裂發(fā)生。使用中產(chǎn)生的缺陷，也會導(dǎo)致脆性斷裂發(fā)生。 第三節(jié) 疲勞破裂 *疲勞破裂指壓力容器器壁在反復(fù)加壓和卸壓過程中受到交變載荷的長期作用，沒有經(jīng)過明顯的塑性變形而導(dǎo)致容器破裂的一種破壞形式。

44、一、機(jī)理 低應(yīng)力高周疲勞 高應(yīng)力低周疲勞二、特征：容器沒有明顯的變形，大部分壁厚也沒有顯著的減薄。斷口一般都存在比較分明的兩區(qū)域。兩個區(qū)域的顏色有明顯的不同。 三、原因：3.1內(nèi)部因素：存在較高的應(yīng)力集中。3.2外部因素：存在交變的載荷。 四、事故預(yù)防4.1提高壓力容器的制造質(zhì)量；4.2防止外來載荷影響，減少容器本體的交變載荷；4.3嚴(yán)格按照操作規(guī)程正確操作；4.4對無法避免外來載荷、無法減少開停機(jī)次數(shù)的容器，制造前應(yīng)作疲勞設(shè)計。交變載荷交變載荷指大小指大小 和（或）方向都隨和（或）方向都隨 時間周期性（或無時間周期性（或無 規(guī)則）變化的載荷。規(guī)則）變化的載荷。 包括包括壓力波動、開車停車；壓

45、力波動、開車停車； 加熱或冷卻時溫度變加熱或冷卻時溫度變 化引起的熱應(yīng)力變化；化引起的熱應(yīng)力變化； 振動或容器接管引起振動或容器接管引起 的附加載荷的交變而的附加載荷的交變而 形成的交變載荷。形成的交變載荷。需要指出，原材料或制造過程需要指出，原材料或制造過程中產(chǎn)生的裂紋，也會在交變載荷中產(chǎn)生的裂紋，也會在交變載荷的反復(fù)作用下擴(kuò)展而導(dǎo)致壓力容的反復(fù)作用下擴(kuò)展而導(dǎo)致壓力容器疲勞。器疲勞。疲勞斷裂疲勞斷裂壓力容器在壓力容器在交變載荷交變載荷作用下，經(jīng)過一定作用下，經(jīng)過一定 周期后發(fā)生的斷裂。周期后發(fā)生的斷裂。失效形式失效形式“未爆先漏未爆先漏” ，破壞需要有一定時間。，破壞需要有一定時間。疲勞破壞

46、疲勞破壞包括裂紋萌生、擴(kuò)展和最后斷裂三個階段。包括裂紋萌生、擴(kuò)展和最后斷裂三個階段。疲勞斷口疲勞斷口裂紋源、裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬時斷裂區(qū)組成。裂紋源、裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬時斷裂區(qū)組成。裂紋源裂紋源往往往往位于高應(yīng)力區(qū)或位于高應(yīng)力區(qū)或有缺陷的部位。有缺陷的部位。裂紋擴(kuò)展區(qū)裂紋擴(kuò)展區(qū)是是疲勞斷口最重要的疲勞斷口最重要的特征區(qū)域。常呈現(xiàn)特征區(qū)域。常呈現(xiàn)貝紋狀，是疲勞裂貝紋狀，是疲勞裂紋擴(kuò)展過程中留下紋擴(kuò)展過程中留下的痕跡。的痕跡。瞬時斷裂區(qū)瞬時斷裂區(qū)裂紋擴(kuò)展到一定裂紋擴(kuò)展到一定程度時的快速斷程度時的快速斷裂區(qū)。裂區(qū)。第四節(jié)第四節(jié) 腐蝕破裂腐蝕破裂 腐蝕破裂指壓力容器材料在腐蝕性介質(zhì)作用下，引起容器壁由厚變薄或材

47、料組織結(jié)構(gòu)改變、力學(xué)性能降低，使壓力容器承載能力不夠而發(fā)生的破壞形式。一、按腐蝕破壞形態(tài)1、均勻腐蝕2、局部腐蝕3、晶間腐蝕：奧氏體不銹鋼經(jīng)常發(fā)生晶間腐蝕。4、斷裂腐蝕：主要有應(yīng)力腐蝕和疲勞腐蝕。5、氫損傷：由于氫滲透金屬內(nèi)部而造成金屬性能惡化的現(xiàn)象，包括氫鼓包、氫脆、滲碳、氫腐蝕等。二、機(jī)理：1、化學(xué)腐蝕、2、電化學(xué)腐蝕。三、原因：1、壓力容器維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)。2、選材不當(dāng)或未采取有效防腐措施。3、結(jié)構(gòu)不合理，或焊接不符合規(guī)范要求。4、介質(zhì)中雜質(zhì)的影響。四、事故預(yù)防1、根據(jù)介質(zhì)選用合適厚度的防腐蝕材料的容器。2、對奧氏體不銹鋼 容器應(yīng)嚴(yán)格控制氯離子含量，避免在不銹鋼敏感溫度下使用，防止破壞不銹鋼

48、表面的鈍化膜和防止晶間腐蝕的產(chǎn)生。3、選用有防腐隔離措施的容器，以避免腐蝕介質(zhì)對容器殼體產(chǎn)生腐蝕。4、選用結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計制造質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)和要求的容器。5、使用中采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┙档透g速度。第五節(jié) 壓力沖擊破裂 壓力沖擊破裂是指容器內(nèi)的壓力由于各種原因而急劇升高，使殼體受到高壓力的突然沖擊而造成的破裂爆炸。一、類型與機(jī)理1、可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w反應(yīng)爆炸；2、聚合釜的“爆聚”；3、壓力容器內(nèi)的反應(yīng)失控；4、液化氣體的“爆沸”。二、特征1、殼體碎裂2、殼體內(nèi)壁常附有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物或痕跡。3、斷裂時常伴有高溫產(chǎn)生。4、斷口形貌類似脆性斷裂。5、容器釋放的能量較大。三、事故預(yù)防1、完善操作規(guī)程和管理

49、制度2、加強(qiáng)現(xiàn)場的管理和從業(yè)人員的培訓(xùn)第六節(jié) 蠕變破裂蠕變破裂指壓力容器的壁溫高于某一限度時，即使應(yīng)力低于屈服極限，容器材料也會緩慢的塑性變形，這種塑性變形長期積累，最終會導(dǎo)致壓力容器的破壞。一、機(jī)理：金屬材料在高溫下，其組織會發(fā)生明顯的變化，晶粒長大、鋼中碳化物能析出石墨，還有可能出現(xiàn)蠕變的晶間開裂或疏松，從而使金屬的韌性下降。二、特征三、原因四、事故預(yù)防4.1選擇滿足高溫力學(xué)性能要求的合金鋼材料制造壓力容器。4.2選用結(jié)構(gòu)合理，制造質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的壓力容器。4.3在使用中防止容器局部過熱。經(jīng)常維護(hù)保養(yǎng)，清除積垢、結(jié)炭。第五章第五章 壓力容器安全附件壓力容器安全附件安全閥防爆片壓力表液位計溫度

50、計常用閥門第一節(jié) 設(shè)置一、安全附件分類 * 連鎖裝置； 警報裝置； 計量顯示裝置； 安全瀉放裝置：主要零件有安全閥、爆破片和易熔塞等二、設(shè)置原因P140-1442.1操作失誤或零件破損引起的壓力容器超壓；2.2裝滿液體后容器因液體受熱膨脹而超壓；2.3容器內(nèi)燃燒爆炸生成高溫高壓氣體；2.4壓力容器內(nèi)出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)失控造成超壓；2.5液化氣體意外受熱飽和蒸氣壓增大而造成超壓。*在壓力容器上為什么一定要裝設(shè)超壓防護(hù)裝置？ 安全泄壓裝置是壓力容器安全保護(hù)裝置，除了具有自動泄壓功能外，還有自動報警的作用。壓力容器在運(yùn)行過程中會由于各種原因引起超壓。比如： 1、由于操作失誤或零件破損而引起超壓；2、容器滿

51、液后因液體受熱膨脹而引起超壓；3、容器內(nèi)因燃燒爆炸產(chǎn)生高溫高壓氣體而引起超壓；4、容器內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)失控造成容器超壓。5、液化氣體意外受熱飽和蒸氣壓增大而造成超壓。為了確保壓力容器安全運(yùn)行，防止壓力容器由于超壓而發(fā)生事故，壓力容器必須安裝超壓防護(hù)裝置。三、安全瀉壓裝置：P145 閥型、斷裂型、熔化型、組合型四、設(shè)置要求1、設(shè)置原則P148 凡容規(guī)適用范圍內(nèi)的壓力容器，均應(yīng)裝 設(shè)安全泄放裝置（安全閥或爆破片裝置）。 安全閥不能可靠工作時，應(yīng)裝設(shè)爆破片裝置，或采用爆破片裝置與安全閥裝置組合結(jié)構(gòu)。 壓力容器最高工作壓力低于壓力源壓力時，在通向壓力容器進(jìn)口管道上必須裝設(shè)減壓閥。 壓力表 液面計 校驗 便

52、于檢修 2、選用要求 制造符合標(biāo)準(zhǔn)要求； 排放要求：對易燃、毒性強(qiáng)度為極度、高度、中度危害介質(zhì)的壓力容器，應(yīng)在爆破片的排出口裝設(shè)導(dǎo)管，將排放介質(zhì)引至安全地點，并進(jìn)行妥善處理，不得排入大氣。 排放能力不得小于壓力容器的安全泄放量。 調(diào)整依據(jù)：以最大允許工作壓力作為調(diào)整依據(jù)，應(yīng)在設(shè)計文件和壓力容器的銘牌上注明。 壓力表、液面計應(yīng)根據(jù)介質(zhì)、最高工作壓力和溫度、黏度等正確選用。第二節(jié) 安全瀉放量的計算 壓力容器安全瀉放裝置的排放能力不小于壓力容器的安全瀉放量。壓力容器的安全瀉放量是指當(dāng)壓力容器出現(xiàn)超壓時，為了保證其壓力不再繼續(xù)升高而在單位時間內(nèi)必須瀉放的氣量，以保證壓力容器安全運(yùn)行。第三節(jié)第三節(jié) 安全

53、閥安全閥 安全閥是一種超壓防護(hù)裝置，它是壓力容器應(yīng)用最為普遍的重要安全附件之一。一、工作原理 安全閥基本上是由閥座、閥瓣和加載機(jī)構(gòu)等三個部分組成。二、基本要求必須是有質(zhì)量保證的產(chǎn)品，即具有出廠隨帶的產(chǎn)品質(zhì)量說明書，銘牌。 動作靈敏、可靠。 具有良好的密封性能。 結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)節(jié)方便。三、安全閥的結(jié)構(gòu)型式和工作原理三、安全閥的結(jié)構(gòu)型式和工作原理1、按整體機(jī)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)分為：彈簧式安全閥、杠桿式安全閥和脈沖式安全閥三種。2、按氣體排放方式分為：全封閉式、半封閉式和開放式三種。3、按安全閥開啟程度分為：全啟式和微啟式兩種。四、安全閥的型號規(guī)格及主要性能參數(shù)1、安全閥的型號規(guī)格*型號標(biāo)注方法及其含義（P

54、174）2、主要性能參數(shù)：(1) 公稱壓力： （2）開啟高度： （3）安全閥的排放量。五、安全閥的選用與安裝五、安全閥的選用與安裝P171P1711、安全閥的選用原則（1）制造單位應(yīng)符合國家規(guī)定的要求；（2）安全閥應(yīng)有標(biāo)牌，并標(biāo)明主要技術(shù)參數(shù)；（3）應(yīng)根據(jù)容器的工藝條件和工作介質(zhì)的特性等方面考慮；（4）安全閥的排量必須不小于它的安全泄放量；（5）根據(jù)使用條件選擇安全閥；（6）根據(jù)封閉機(jī)構(gòu)，選擇全啟式、微啟式安全閥；（7）對有毒、易燃、危險介質(zhì)的容器應(yīng)選擇封閉式安全閥；（8）選用安全閥時，應(yīng)注意它的工作壓力范圍；2、安全閥的安裝要求。2.1新安全閥在安裝前，應(yīng)根據(jù)使用情況進(jìn)行調(diào)試校驗后才準(zhǔn)安裝使

55、用； 2.2安全閥必須垂直安裝在壓力容器液面以上氣相空間部分，或裝設(shè)在與氣相空間相連的管道上；2.3 安全閥與容器之間連接管和管件的通徑應(yīng)不小于安全閥的進(jìn)口截面積；當(dāng)裝設(shè)兩個以上安全閥時，則連接口的截面積，應(yīng)至少等于這些安全閥的進(jìn)口截面積的總和。2.4安全閥與容器間一般不宜裝設(shè)截止閥。但對于易燃、有毒介質(zhì)的容器為便于安全閥更換，可裝一只截止閥，截止閥的流通面積不得小于安全閥的最小流通面積，并保證在運(yùn)行中截止閥全開。2.5裝設(shè)排放導(dǎo)管的安全閥，排放導(dǎo)管的內(nèi)徑應(yīng)不小于安全閥的公稱直徑。2.6安裝杠桿式安全閥時，必須使其閥杠嚴(yán)格保持在鉛垂的位置。彈簧式安全閥 液化氣安全閥 高壓安全閥平行式安全閥平行

56、式安全閥 本閥門安裝于液化石本閥門安裝于液化石油氣站罐泵出口的液油氣站罐泵出口的液相回流管道上，當(dāng)泵相回流管道上，當(dāng)泵前壓力超過規(guī)定值時，前壓力超過規(guī)定值時，閥門自動開啟并起安閥門自動開啟并起安全回流作用，保證設(shè)全回流作用，保證設(shè)備和管路的安全運(yùn)行。備和管路的安全運(yùn)行。 彈簧微啟式安全閥空壓機(jī)安全閥杠桿式安全閥脈沖式安全閥 脈沖式安全泄壓閥是一種新穎結(jié)構(gòu)的安全閥。主要用于石油天然氣、化工、電力、冶金和城市燃?xì)獾阮I(lǐng)域，是受壓設(shè)備、容器或管路上的最佳超壓保護(hù)裝置。其主要優(yōu)點是變彈簧直接作用為導(dǎo)閥間接作用，提高了動作的靈敏度，而且主閥采用套筒活塞式，雙重密封閥座結(jié)構(gòu)，動作精度高、重復(fù)性好、回座快、不

57、泄漏、能帶高背壓排放、工作等命長、工作穩(wěn)定可靠，它還可在線調(diào)校，反復(fù)啟跳排放后，仍然能自動回座，關(guān)閉嚴(yán)密，操作維護(hù)方便。第四節(jié)第四節(jié)爆破片片一、一、爆破片的作用和適用范圍片的作用和適用范圍 爆破片是一種斷裂型的超壓防護(hù)裝置，裝設(shè)在一些不宜裝設(shè)安全閥的壓力容器上。當(dāng)容器內(nèi)的壓力超過正常工作壓力并達(dá)到設(shè)計壓力是即自行爆破，使容器內(nèi)的氣體經(jīng)爆破片斷裂后形成的流出口向外排出，避免容器本體發(fā)生爆炸。是一種安全閥的代用裝置，以下三種情況下應(yīng)裝設(shè)爆破片：1、壓力容器內(nèi)的介質(zhì)為易于結(jié)晶或聚合時；2、壓力容器內(nèi)的壓力由于化學(xué)反應(yīng)或其它原因迅速上升，裝設(shè)安全閥難以及時排除過高的壓力。3、壓力容器內(nèi)的介質(zhì)為劇毒氣體

58、或不允許微量泄漏的氣體，安全閥難以保證時應(yīng)采用爆破片。二、二、爆破片的結(jié)構(gòu)型式：片的結(jié)構(gòu)型式：爆破片片主要由一塊很薄的膜片和一副夾盤組成。常用的防爆片組合件有5種型式： 1、剪切型（切破型）； 2、彎曲型（碎裂式）； 3、正拱普通拉伸型（破裂式）； 4、正拱開縫型； 5、反拱型（失穩(wěn)型、壓縮型）。*爆破片裝置片裝置應(yīng)符合GB567爆破片與爆破裝置片與爆破裝置的要求。爆破片的最低標(biāo)定爆破壓力與工作壓力的要求。爆破片的最低標(biāo)定爆破壓力與工作壓力的比值，應(yīng)根據(jù)爆破片的不同型式來確定，通常的比值，應(yīng)根據(jù)爆破片的不同型式來確定，通常比最大工作壓力略大。比最大工作壓力略大。爆破片圖片產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求P18

59、9裝設(shè)要求P190更換P191正拱開縫型爆破片及夾持器正拱開縫型爆破片及夾持器 三、爆破片的選用 壓力容器應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)、工藝條件及載荷特性等選用爆破片：1、要考慮介質(zhì)在工作條件下對膜片有無腐蝕作用。對腐蝕性介質(zhì)，宜采用正拱開縫型爆破片；如果介質(zhì)是可燃?xì)怏w，則不宜選用鑄鐵或碳鋼等材料制造的膜片，以免膜片破裂時產(chǎn)生火花。2、脈動載荷或壓力大幅度頻繁波動的壓力容器，應(yīng)選用反拱型或彎曲型爆破片。3、為防止膜片金屬在高溫下產(chǎn)生蠕變，使它在低于設(shè)計爆破壓力時即爆破，要求膜片的最高使用溫度必須高于介質(zhì)的溫度。四、裝設(shè)與更換1、爆破片裝置與容器的連接管應(yīng)為直管，通道面積不得小于膜片的泄放面積；2、對易燃、

60、毒性強(qiáng)度為極度、高度、中度危害介質(zhì)的壓力容器，應(yīng)在爆破片的排出口裝設(shè)導(dǎo)管，將排放介質(zhì)引至安全地點，并進(jìn)行妥善處理，不得排入大氣。3、爆破片應(yīng)與容器液面以上的氣相空間相連，其中普通正拱型爆破片也可安裝在正常液面以下。4、爆破片裝置應(yīng)定期進(jìn)行更換。對于超過最大設(shè)計爆破壓力而未爆破的爆破片應(yīng)立即更換；在苛刻條件下使用的爆破片裝置應(yīng)每年更換；一般爆破片裝置應(yīng)在23年內(nèi)更換。第五節(jié)第五節(jié)壓力表和液面計一、壓力表： 壓力容器以及需要控制壓力的設(shè)備都必須裝壓力表，壓力表有液柱式、彈性元件式、活塞式和電量式四大類。1 1、壓力表的結(jié)構(gòu)和工作原理、壓力表的結(jié)構(gòu)和工作原理1.1、單彈簧管式壓力表：分為扇形齒輪式和