壓力容器設計921372020

1、第四篇 容器設計1第十五章 容器設計基礎第一節(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。常低壓化工設備通用零部件標準直接選用。 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用情況4按容器的形狀按容器形狀分類名稱特 點方形矩形容器平板焊成，制造簡便，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、個絕壓的外壓容器表4-1 內(nèi)壓容器的分類 容器分類設計壓力 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準沸點的液體7根據(jù)壓力等級、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 毒性危害程度分級指 標分 級極度危害高度危害 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重可中毒，愈后良好偶可中毒無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)進展不能治愈可基本治愈可恢復無嚴重后果可恢復無不良后果致癌性 人體致癌可疑致癌動物致癌無致癌性最高容許濃度 0.10.1-1.0-10常見化學介質(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、儲存容器；（4） 中度危害介質(zhì)，且pV大于等于0.5MPam3中壓反應容器； （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） 使用強度級別較高的材料制造的壓力容器；（9） 移動式壓力容器，鐵路罐車、罐式汽車和罐式集裝箱等； （10） 容積大于等于50 m3的球形儲罐；（11） 容積大于5 m3的低溫液體儲存容器。 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)的低壓反應容器和低壓儲存容器； （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的液氨儲罐2）p為4MPa的劇毒介質(zhì)容器3）p為10MPa，V為800L的乙烯儲罐。 11按容器壁溫常溫容器：壁溫-20至200；高溫容器：壁溫達到蠕變溫度,碳素鋼或低合金鋼容器，溫度超過420，合金鋼超過450，奧氏體不銹鋼超過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、可作為獨立的構(gòu)件。13按材料應用最多是低碳鋼和普通低合金鋼，腐蝕嚴重或產(chǎn)品純度要求高用不銹鋼、不銹復合鋼板、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按應用情況反應壓力容器（）完成物理、化學反應，如反應器、反應釜、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、過濾器、緩沖器、吸收塔、干燥塔等；儲存壓力容器：（，球罐為）儲存、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、計量槽、槽車等。16三、容器的零部件標準容器的零部件(例如封頭、法蘭、支座、人孔、手孔、視鏡、液面計等)標準化、系列化，許多化工設備(例如貯槽、換熱器、搪玻璃與陶瓷反應器)也有了相應的標準。17兩個基本參數(shù)：公稱直徑DN：指標準化以后的標準直徑，以DN表示，單位mm，例如內(nèi)徑1200mm的容器的公稱直徑標記為DN1200。公稱壓力PN：容器及管道的操作壓力經(jīng)標準化以后的標準壓力稱為公稱壓力，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，可直接用無縫鋼管制作。公稱直徑指鋼管外徑。159219273325377426表4-5 無縫鋼管制作筒體時容器的公稱直徑（mm）20設計時，應將工藝計算初步確定的設備內(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，化工廠用來輸送水、煤氣、空氣、油以及取暖用蒸汽等流體管道。無縫管：分熱軋管和冷拔管兩種。如輸送流體用無縫鋼管(GB 8163-87)、石油裂化用無縫鋼管(GB 9948-88)、化肥設備用高壓無縫鋼管（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：每一公稱直徑對應一外徑，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無縫鋼管的公稱尺寸：分熱軋管和冷拔管。無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57mm時，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標準壓力等級，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設計時如果選用標準零部件，必須將操作溫度下的最高操作壓力(或設計壓力)調(diào)整為所規(guī)定的某一公稱壓力等級(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。如果零件不選用標準零部件，而是自行設計，設計壓力就不必符合規(guī)定的公稱壓力。28四、壓力容器的標準簡介壓力容器標準是全面總結(jié)壓力容器生產(chǎn)、設計、安全等方面的經(jīng)驗，不斷納入新科技成果而產(chǎn)生的。它是壓力容器設計、制造

12、、驗收等必須遵循的準則。壓力容器標準涉及設計方法、選材及制造、檢驗方法等。29 國內(nèi)標準1989我國壓力容器標準化技術委員會制訂了GB150-89鋼制壓力容器1998年修訂成GB150-1998，使標準更加完善。GB150鋼制壓力容器內(nèi)容包括：壓力容器板殼元件計算容器結(jié)構(gòu)要素的確定密封設計超壓泄放裝置的設置容器的制造與驗收的要求等30 國外主要規(guī)范國外的規(guī)范主要有四個：美國ASME規(guī)范，英國壓力容器規(guī)范（BS），日本國家標準（JIS），德國壓力容器規(guī)范（AD）。311美國ASME規(guī)范美國機械工程師協(xié)會（ASME）制定的鍋爐及壓力容器規(guī)范。美國國家標準該規(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、設計、制造、檢驗、試驗、安裝及運行等全部工作環(huán)節(jié)。321美國ASME規(guī)范與壓力容器密切相關有： 第卷 材料技術條件、第卷 無損檢驗、第卷 壓力容器及第卷 焊接及釬焊評定。 每年增補一次，每三年出一新版，技術先進，修訂及時，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英國壓力容器規(guī)范（BS）BS 5500非直接火熔焊壓力容器是由英國標準協(xié)會（BSI）負責制定。由兩部規(guī)范合并而成：一部相當于ASME第卷第一冊的BS 1500一般用途的熔融焊壓力容器標準，另一部是近似于德國AD規(guī)范的BS 1515化工及石油工業(yè)中應用的熔融焊壓力容器標準。 343. 日本國家

14、標準（JIS） 于80年代初制定了兩部基礎標準，一部是參照ASME第卷第1冊制定的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的標準JIS B 8240冷凍壓力容器、JIS B8241無縫鋼制氣瓶及JIS B8242圓筒形液化石油氣貯罐（臥式）構(gòu)造等。354. 德國壓力容器規(guī)范（AD）AD壓力容器規(guī)范是由七個部門編制的：職工聯(lián)合會、鍋爐壓力容器管道聯(lián)合會、化學工業(yè)聯(lián)合會、冶金聯(lián)合會、機械制造者協(xié)會、大鍋爐企業(yè)主技術協(xié)會及技術監(jiān)督會聯(lián)合會（VDTUV）。36AD規(guī)范在技術上有許多獨特的觀點，它在世界上也是具有廣泛影響的規(guī)