壓力容器設(shè)計(jì)921372020

1、第四篇 容器設(shè)計(jì)1第十五章 容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一節(jié) 概 論2一、容器的結(jié)構(gòu) 殼體(筒體)、封頭(端蓋)、法蘭、支座、接口管及人孔等組成。常低壓化工設(shè)備通用零部件標(biāo)準(zhǔn)直接選用。 3二、容器的分類壓力容器分類按容器的形狀 按承壓性質(zhì) 按管理其它按容器壁溫按金屬材料按應(yīng)用情況4按容器的形狀按容器形狀分類名稱特 點(diǎn)方形矩形容器平板焊成，制造簡(jiǎn)便，但承壓能力差，只用作小型常壓貯槽球形容器弓形板拼焊，承壓好，安裝內(nèi)件不便，制造稍難,多用作貯罐圓筒形容器 筒體和凸形或平板封頭。制造容易，安裝內(nèi)件方便，承壓較好，應(yīng)用最廣5按承壓性質(zhì) 內(nèi)壓：內(nèi)部介質(zhì)壓力大于外界壓力外壓：內(nèi)部介質(zhì)壓力小于外界壓力真空：內(nèi)部壓力小于一

2、個(gè)絕壓的外壓容器表4-1 內(nèi)壓容器的分類 容器分類設(shè)計(jì)壓力 p （MPa）低壓容器0.1p1.6中壓容器1.6p10高壓容器10p100超高壓容器p1006按管理表4-2 安全檢查規(guī)程使用范圍項(xiàng)目條件最高工作壓力pwpw0.1MPa，不包括液體靜壓內(nèi)徑Di，容積VDi0.15m 且 V0.025m3介質(zhì)氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體7根據(jù)壓力等級(jí)、介質(zhì)毒性危害程度以及生產(chǎn)中的作用，壓力容器可分為三類。第一類壓力容器、第二類壓力容器、第三類壓力容器不包括核能、船舶專用、直接受火焰加熱容器8表4-3 毒性危害程度分級(jí)指 標(biāo)分 級(jí)極度危害高度危害 中毒危害 輕度危害 急性中毒吸入

3、 200 mg/m3200 mg/m32000 mg/m320000 mg/m3經(jīng)皮100100 500 2500經(jīng)口2525 500 5000急性中毒易中毒后果嚴(yán)重可中毒，愈后良好偶可中毒無(wú)中毒但有影響慢性中毒患病率高較高偶有發(fā)生有影響慢性中毒后果 繼續(xù)進(jìn)展不能治愈可基本治愈可恢復(fù)無(wú)嚴(yán)重后果可恢復(fù)無(wú)不良后果致癌性 人體致癌可疑致癌動(dòng)物致癌無(wú)致癌性最高容許濃度 0.10.1-1.0-10常見化學(xué)介質(zhì) 光氣、汞、氰化氫甲醛,苯胺、氟化氫、二氧化硫,硫化氫,氨9名稱說(shuō)明三類容器（1） 高壓容器；（2） 毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的中壓容器； （3） 中度危害介質(zhì)，且pV大于等于10MPam3中壓

4、儲(chǔ)存容器；（4） 中度危害介質(zhì)，且pV大于等于0.5MPam3中壓反應(yīng)容器； （5） 毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于0.2MPam3的低壓容器； （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(qiáng)度級(jí)別較高的材料制造的壓力容器；（9） 移動(dòng)式壓力容器，鐵路罐車、罐式汽車和罐式集裝箱等； （10） 容積大于等于50 m3的球形儲(chǔ)罐；（11） 容積大于5 m3的低溫液體儲(chǔ)存容器。 二類容器（1） 中壓容器； （2） 毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器； （3） 易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和低壓儲(chǔ)存容器； （4） 低壓管殼式余熱鍋爐

5、；（5） 低壓搪玻璃壓力容器。 一類容器不在第三類、第二類壓力容器之內(nèi)的低壓容器為第一類壓力容器。10判斷題：判斷下列容器屬一、二、三類容器的哪一類？1）2000的液氨儲(chǔ)罐2）p為4MPa的劇毒介質(zhì)容器3）p為10MPa，V為800L的乙烯儲(chǔ)罐。 11按容器壁溫常溫容器：壁溫-20至200；高溫容器：壁溫達(dá)到蠕變溫度,碳素鋼或低合金鋼容器，溫度超過(guò)420，合金鋼超過(guò)450，奧氏體不銹鋼超過(guò)550，均屬高溫容器；中溫容器：在常溫和高溫之間；低溫容器：壁溫低于-20, -20至-40為淺冷容器，低于-40者為深冷容器。12按材料金屬容器:鋼制, 鑄鐵,有色金屬容器非金屬材料：既可作為容器的襯里，又

6、可作為獨(dú)立的構(gòu)件。13按材料應(yīng)用最多是低碳鋼和普通低合金鋼，腐蝕嚴(yán)重或產(chǎn)品純度要求高用不銹鋼、不銹復(fù)合鋼板、鋁板及鈦材。在深冷操作中，可用銅或銅合金；常用非金屬材料的有：硬聚氯乙烯、玻璃鋼、不透性石墨、化工搪瓷、化工陶瓷及磚、板、橡膠襯里等14按應(yīng)用情況反應(yīng)壓力容器（）完成物理、化學(xué)反應(yīng)，如反應(yīng)器、反應(yīng)釜、分解鍋、聚合釜、變換爐等；換熱壓力容器（）熱量交換，如熱交換器、管殼式余熱鍋爐、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器等；15按應(yīng)用情況分離壓力容器（）流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離，如分離器、過(guò)濾器、緩沖器、吸收塔、干燥塔等；儲(chǔ)存壓力容器：（，球罐為）儲(chǔ)存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)，如各種形式的貯罐

7、、貯槽、高位槽、計(jì)量槽、槽車等。16三、容器的零部件標(biāo)準(zhǔn)容器的零部件(例如封頭、法蘭、支座、人孔、手孔、視鏡、液面計(jì)等)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，許多化工設(shè)備(例如貯槽、換熱器、搪玻璃與陶瓷反應(yīng)器)也有了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。17兩個(gè)基本參數(shù)：公稱直徑DN：指標(biāo)準(zhǔn)化以后的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以DN表示，單位mm，例如內(nèi)徑1200mm的容器的公稱直徑標(biāo)記為DN1200。公稱壓力PN：容器及管道的操作壓力經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化以后的標(biāo)準(zhǔn)壓力稱為公稱壓力，以PN表示，單位MPa。18公稱直徑1. 壓力容器的公稱直徑 鋼板卷焊公稱直徑是內(nèi)徑。300(350)400(450)500(550)600(650)700(750)8009001000(1

8、100)1200(1300)1400(1500)1600(1700)1800(1900)2000(2100)2200(2300)2400250026002800300032003400350036003800400042004400450046004800500052005400550056005800600019 容器直徑較小，可直接用無(wú)縫鋼管制作。公稱直徑指鋼管外徑。159219273325377426表4-5 無(wú)縫鋼管制作筒體時(shí)容器的公稱直徑（mm）20設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將工藝計(jì)算初步確定的設(shè)備內(nèi)徑，調(diào)整為符合表4-4或表4-5所規(guī)定的公稱直徑。 封頭的公稱直徑與筒體一致。212.管子的公稱直徑

9、 也稱公稱口徑、公稱通徑。有縫管：電焊鋼管，化工廠用來(lái)輸送水、煤氣、空氣、油以及取暖用蒸汽等流體管道。無(wú)縫管：分熱軋管和冷拔管兩種。如輸送流體用無(wú)縫鋼管(GB 8163-87)、石油裂化用無(wú)縫鋼管(GB 9948-88)、化肥設(shè)備用高壓無(wú)縫鋼管（GB 647986)等。22有縫管的公稱直徑：公稱直徑近似普通鋼管內(nèi)徑的名義尺寸。公制mm，英制in，見表4-6。公稱直徑15mm或1/2英寸，外徑21.3mm，壁厚2.75mm（普通）3.25mm（加厚）23有縫管的公稱直徑：每一公稱直徑對(duì)應(yīng)一外徑，其內(nèi)徑數(shù)值隨厚度不同而不同。有縫管按厚度可分為薄壁鋼管、普通鋼管和加厚鋼管。管路附件也用公稱直徑表示，

10、意義同24無(wú)縫鋼管的公稱尺寸：分熱軋管和冷拔管。無(wú)縫鋼管不用公稱直徑而是以外徑乘厚度表示。為公稱外徑與公稱厚度。 在管道工程中，管徑超過(guò)57mm時(shí)，常采用熱軋管。管徑在57mm以內(nèi)常選用冷拔管。 冷拔管的最大外徑為200mm；熱軋管的最大外徑為630mm。253. 容器零部件的公稱直徑 法蘭、支座等公稱直徑是相配的筒體、封頭的公稱直徑。DN2000法蘭，DN2000鞍座還有一些零部件的公稱直徑是與它相配的管子公稱直徑DN200管法蘭另有一些容器零部件公稱直徑是指結(jié)構(gòu)中某一重要尺寸，DN80(Dg80)視鏡是指窺視孔的直徑為80mm。26 公稱壓力工作壓力不同，相同公稱直徑的壓力容器其筒體及其零

11、部件的尺寸也不同。將承受的壓力范圍分為若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)，即公稱壓力。表4-7壓力容器法蘭與管法蘭的公稱壓力壓力容器法蘭0.250.61.01.62.54.06.4管法蘭0.250.61.01.62.54.05.010152527設(shè)計(jì)時(shí)如果選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，必須將操作溫度下的最高操作壓力(或設(shè)計(jì)壓力)調(diào)整為所規(guī)定的某一公稱壓力等級(jí)(調(diào)整方法見第五節(jié))，然后根據(jù)DN與PN選定該零部件的尺寸。如果零件不選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，而是自行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)壓力就不必符合規(guī)定的公稱壓力。28四、壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介壓力容器標(biāo)準(zhǔn)是全面總結(jié)壓力容器生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、安全等方面的經(jīng)驗(yàn)，不斷納入新科技成果而產(chǎn)生的。它是壓力容器設(shè)計(jì)、制造

12、、驗(yàn)收等必須遵循的準(zhǔn)則。壓力容器標(biāo)準(zhǔn)涉及設(shè)計(jì)方法、選材及制造、檢驗(yàn)方法等。29 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)1989我國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)制訂了GB150-89鋼制壓力容器1998年修訂成GB150-1998，使標(biāo)準(zhǔn)更加完善。GB150鋼制壓力容器內(nèi)容包括：壓力容器板殼元件計(jì)算容器結(jié)構(gòu)要素的確定密封設(shè)計(jì)超壓泄放裝置的設(shè)置容器的制造與驗(yàn)收的要求等30 國(guó)外主要規(guī)范國(guó)外的規(guī)范主要有四個(gè)：美國(guó)ASME規(guī)范，英國(guó)壓力容器規(guī)范（BS），日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（JIS），德國(guó)壓力容器規(guī)范（AD）。311美國(guó)ASME規(guī)范美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）制定的鍋爐及壓力容器規(guī)范。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)該規(guī)范規(guī)模龐大、內(nèi)容完善，僅依靠其本身即可完

13、成選材、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、試驗(yàn)、安裝及運(yùn)行等全部工作環(huán)節(jié)。321美國(guó)ASME規(guī)范與壓力容器密切相關(guān)有： 第卷 材料技術(shù)條件、第卷 無(wú)損檢驗(yàn)、第卷 壓力容器及第卷 焊接及釬焊評(píng)定。 每年增補(bǔ)一次，每三年出一新版，技術(shù)先進(jìn)，修訂及時(shí)，能迅速反映世界壓力容器科技發(fā)展的最新成就，為世界上影響最大的一部規(guī)范。 332英國(guó)壓力容器規(guī)范（BS）BS 5500非直接火熔焊壓力容器是由英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（BSI）負(fù)責(zé)制定。由兩部規(guī)范合并而成：一部相當(dāng)于ASME第卷第一冊(cè)的BS 1500一般用途的熔融焊壓力容器標(biāo)準(zhǔn)，另一部是近似于德國(guó)AD規(guī)范的BS 1515化工及石油工業(yè)中應(yīng)用的熔融焊壓力容器標(biāo)準(zhǔn)。 343. 日本國(guó)家

14、標(biāo)準(zhǔn)（JIS） 于80年代初制定了兩部基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，一部是參照ASME第卷第1冊(cè)制定的JIS B 8243壓力容器的構(gòu)造，另一部是參照ASME第卷第2冊(cè)制定的JIS B8250特定壓力容器的構(gòu)造。 此外，還有與壓力容器相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)JIS B 8240冷凍壓力容器、JIS B8241無(wú)縫鋼制氣瓶及JIS B8242圓筒形液化石油氣貯罐（臥式）構(gòu)造等。354. 德國(guó)壓力容器規(guī)范（AD）AD壓力容器規(guī)范是由七個(gè)部門編制的：職工聯(lián)合會(huì)、鍋爐壓力容器管道聯(lián)合會(huì)、化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)、冶金聯(lián)合會(huì)、機(jī)械制造者協(xié)會(huì)、大鍋爐企業(yè)主技術(shù)協(xié)會(huì)及技術(shù)監(jiān)督會(huì)聯(lián)合會(huì)（VDTUV）。36AD規(guī)范在技術(shù)上有許多獨(dú)特的觀點(diǎn)，它在世界上也是具有廣泛影響的規(guī)