壓力容器安全基礎(chǔ)知識(shí)分解課件

1、壓力容器安全基礎(chǔ)知識(shí)制劑科 王英浩壓力容器安全基礎(chǔ)知識(shí)制劑科 王英浩提綱壓力容器定義壓力容器術(shù)語壓力容器的分類壓力容器結(jié)構(gòu)壓力容器設(shè)計(jì)壓力容器制造壓力容器的安全附件壓力容器的檢驗(yàn)2提綱壓力容器定義2器人要安全可靠系統(tǒng)安全可靠設(shè)備安全可靠管理安全可靠壓力容器安全相關(guān)要素3器人要安全可靠系統(tǒng)安全可靠設(shè)備安全可靠管理安全可靠壓力容器安本質(zhì)安全狹義的本質(zhì)安全：一般是指機(jī)器、設(shè)備本身具有的安全性能，是指機(jī)器設(shè)備等物的方面和物質(zhì)條件能夠自動(dòng)防止操作失誤或引發(fā)事故。在這種條件下，即使一般水平的操作人員發(fā)生人為的失誤或操作不當(dāng)?shù)炔话踩袨?，也能夠保障人、設(shè)備和財(cái)產(chǎn)的安全。廣義的本質(zhì)安全：指包括“人-機(jī)環(huán)境-管

2、理”這一系統(tǒng)表現(xiàn)出的安全性能，通過優(yōu)化資源配置和提高其完整性，使整個(gè)系統(tǒng)安全可靠?；谶@一系統(tǒng)和安全管理體系的本質(zhì)安全理念認(rèn)為，所有事故 都是可以預(yù)防和避免的。本質(zhì)安全具有如下特征：一是人的安全可靠。二是物的安全可靠。三是系統(tǒng)的安全可靠性。四是管理規(guī)范和持續(xù)改進(jìn)。本質(zhì)安全狹義的本質(zhì)安全：一般是指機(jī)器、設(shè)備本身具有的安全性能壓力容器的定義廣義的壓力容器的定義：壓力容器，是指盛裝氣體或液體，承載一定壓力的密被設(shè)備。特殊設(shè)備安全監(jiān)察條例中壓力容器的定義：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，其范圍定位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2.5

3、MPa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(diǎn)的液體的固定式容器和移動(dòng)式容器。注：固定容規(guī)監(jiān)察范圍已經(jīng)完全符合條例的規(guī)定，但不包括移動(dòng)式壓力容器。5壓力容器的定義廣義的壓力容器的定義：5條例中壓力容器檢測的范圍同時(shí)具備以下條件的壓力容器：1、最高工作壓力P0.1MPa2、壓力與容積的乘積值PV2.5MPa3、介質(zhì)：氣體、液化氣體、氣體與液體的混合體。表壓：以大氣壓為基準(zhǔn)的流體指示壓力，可用壓力計(jì)測得，稱為表壓。即：絕對(duì)壓力-大氣壓力=表壓力。6條例中壓力容器檢測的范圍同時(shí)具備以下條件的壓力容器：6各類容規(guī)適用范圍固定容規(guī)適用于同時(shí)具備下列條件的壓力容器：（1）工作壓力大于或者等于0.

4、1MPa（2）工作壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa；（3）盛裝介質(zhì)為氣體、液化體以及介質(zhì)最高工作溫度高于或等于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。超高壓容器應(yīng)當(dāng)符合超高壓容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定；非金屬壓力容器應(yīng)當(dāng)符合非金屬壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定；簡單壓力容器應(yīng)當(dāng)符合簡單壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定。各類容規(guī)適用范圍固定容規(guī)適用于同時(shí)具備下列條件的壓力容器壓力容器術(shù)語1、壓力（物體單位面積上所承受的力）（1）工作壓力Pw：在正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力。（2）設(shè)計(jì)壓力P：指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。（3）計(jì)算壓力Pc：指

5、在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。（4）試驗(yàn)壓力PT:在壓力試驗(yàn)時(shí)，容器頂部的壓力。壓力容器術(shù)語1、壓力（物體單位面積上所承受的力）壓力容器術(shù)語（5）最大允許工作壓力【Pw】：指在設(shè)計(jì)溫度下，容器頂部所允許承受的最大表壓力。該壓力時(shí)根據(jù)容器殼體的有效厚度計(jì)算所得，且取最小值。（6）安全閥的開啟壓力Pz：安全閥閥瓣開始離開閥座，介質(zhì)呈連續(xù)排出狀態(tài)時(shí)，在安全閥進(jìn)口測得的壓力。（7）爆破片的標(biāo)定爆破壓力Pb：爆破片銘牌上標(biāo)明的爆破壓力。壓力容器術(shù)語（5）最大允許工作壓力【Pw】：指在設(shè)計(jì)溫度下，壓力容器術(shù)語2、溫度（

6、1）溫度金屬溫度：容器元件沿截面厚度的溫度平均值。工作溫度：容器在正常工作情況下介質(zhì)溫度。（2)最高、最低工作溫度：容器在正常情況下可能出現(xiàn)介質(zhì)最高最低溫度。（3）設(shè)計(jì)溫度：壓力容器在正常工作情況，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值）。設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力一起作為壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件。（4）試驗(yàn)溫度：系指壓力試驗(yàn)時(shí)容器殼體的金屬溫度。設(shè)計(jì)常溫儲(chǔ)存壓力容器時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮在正常工作狀態(tài)下大氣環(huán)境溫度條件對(duì)容器殼體金屬溫度的影響，其最低設(shè)計(jì)金屬溫度不得高于歷年來月平均最低氣溫的最低值。壓力容器術(shù)語2、溫度壓力容器術(shù)語3、厚度（1）計(jì)算厚度 ：容器受壓元件為滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求，按相應(yīng)

7、公式計(jì)算得到的不包括厚度附加量的厚度。（2）計(jì)算厚度 d：計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。（3）名義厚度 n（即圖樣標(biāo)注厚度）：設(shè)計(jì)厚度加上剛才厚度負(fù)偏差后，向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度（4）有效厚度 e：名義厚度減去厚度附加量。（5）最小實(shí)測厚度：實(shí)際測量的容器殼厚度的最小值。（6）厚度附加量：設(shè)計(jì)容器受到壓元件時(shí)所必須考慮的附加厚度，包括鋼板厚度負(fù)偏差及腐蝕裕量。壓力容器術(shù)語3、厚度介質(zhì)對(duì)容器帶來的危害1、壓力：爆炸、開裂、泄露、失穩(wěn)等。2、溫度：高溫強(qiáng)度下降、蠕動(dòng)，低溫脆斷等。3、腐蝕：壁厚減薄、材料劣化等。4、沖擊：增加沖擊載荷。5、磨損：壁厚減薄。6、振動(dòng)：附加應(yīng)力，疲勞。介質(zhì)對(duì)容器帶來的危

8、害1、壓力：爆炸、開裂、泄露、失穩(wěn)等。常見壓力容器介質(zhì)壓力氣體：空氣、氮?dú)?、氧氣、氬氣、氫氣、一氧化碳、甲烷等液化氣體：液化石油氣、丙烷、丁烷、丙烯、液氨、液氯、二氧化碳等。超低溫液化氣體：液氧、液氮、液氬、液化天然氣等。超過標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體：高溫水等。常見壓力容器介質(zhì)壓力氣體：空氣、氮?dú)?、氧氣、氬氣、氫氣、一氧相關(guān)參數(shù)對(duì)容器安全的影響超壓會(huì)導(dǎo)致承載容器發(fā)生開裂或者爆炸而失效，負(fù)壓會(huì)導(dǎo)致大容積薄壁容器失穩(wěn)。高溫會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降，失去承載能力；低溫會(huì)使材料失去延性，產(chǎn)生無預(yù)變的破壞。壁厚不足或者減少會(huì)使容器承載能力下降可能導(dǎo)致失效。過厚導(dǎo)致浪費(fèi)。相關(guān)參數(shù)對(duì)容器安全的影響超壓會(huì)導(dǎo)致承載容器發(fā)生開裂

9、或者爆炸而壓力容器的分類1、按壓力為四級(jí)：低壓、中壓、高壓、超高壓；2、按工藝中的作用即品種分為四種：儲(chǔ)存容器、換熱容器、分離容器、反應(yīng)容器。3、按照危險(xiǎn)程度分為三類：I 類II類 III類容器。壓力容器的分類1、按壓力為四級(jí)：分類目的劃分類別、品種目的：便于分級(jí)進(jìn)行安全技術(shù)管理和監(jiān)察，實(shí)施有目的的性的分類監(jiān)管按不同類別對(duì)壓力容器材料選用、設(shè)計(jì)、制造、使用管理分別提出不同要求；便于上報(bào)統(tǒng)計(jì)。分類目的劃分類別、品種目的：壓力容器品種劃分壓力容器按照在生產(chǎn)過程中的作用原理，劃分為反應(yīng)壓力容器、換熱壓力容器、分離壓力容器、儲(chǔ)存壓力容器。具體劃分如下：（1）反應(yīng)壓力容器，主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)

10、反應(yīng)的壓力容器，例如各種反應(yīng)器、反應(yīng)釜、聚合釜、合成塔、變化鹿、煤氣發(fā)生爐等；（2）換熱壓力容器，主要是用于完成介質(zhì)的熱量交換的壓力容器，例如各種交換器、冷卻器、冷凝器等。（3）分離壓力容器，主要是用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的壓力容器，例如分離器過濾器等（4）儲(chǔ)存壓力容器，主要是用于儲(chǔ)存盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器，如消毒鍋、蒸鍋等。在一種壓力容器中，如同時(shí)具備兩個(gè)以上的工藝作用原理時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照工藝過程中的主要作用來劃分品種。壓力容器品種劃分壓力容器按照在生產(chǎn)過程中的作用原理，劃分為反介質(zhì)分組壓力容器的介質(zhì)分為以下兩組，包括氣體液化氣體以及最高工作溫度高于或者等于

11、標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體：（1）第一組介質(zhì)，毒性程度為極度危險(xiǎn)、高度危險(xiǎn)的化學(xué)介質(zhì)，易爆介質(zhì)液化氣體。（2）第二組介質(zhì)，除第一組以外的介質(zhì)。介質(zhì)分組壓力容器的介質(zhì)分為以下兩組，包括氣體液化氣體以及最高常見氣體屬性表氣體名稱毒性程度易爆屬性爆炸范圍V%液化石油低易爆2.3-55氨氣中易爆16-25氯氣高二氧化碳中天然氣易爆5-15乙炔易爆2.3-80.7一氧化碳中12.5-74.0氫氣易爆4.0-75.0丙烷易爆2.2-9.5常見氣體屬性表氣體名稱毒性程度易爆屬性爆炸范圍V%液化石油低壓力容器的分類其他分類方法：（1）按形狀分類，如圓筒形、球形、組合型以及方形、矩形等；（2）按筒體結(jié)構(gòu)分為整體式、組合式。

12、（3）按制造方法分為焊接、鍛焊、鍛造、鑄造，但因其質(zhì)量問題需加大安全系數(shù)，多用于小型、低壓。（4）固定式、移動(dòng)式（5）立式、臥式壓力容器的分類其他分類方法：壓力容器的分類（6）按材料分為金屬與非金屬兩大類，其中：金屬中分為剛、鑄鐵、有色金屬與合金。其中有色金屬與合金主要用于腐蝕等特殊工況，在生產(chǎn)條件、生產(chǎn)裝備、原材驗(yàn)收與堆放、吊裝 、運(yùn)輸包裝，尤其是焊接等環(huán)節(jié)有一系列特殊要求。鋼中以其化學(xué)成分又分為碳素鋼、低合金鋼及高合金鋼。壓力容器的分類（6）按材料分為金屬與非金屬兩大類，其中：壓力容器結(jié)構(gòu)壓力容器一般是由筒體、封頭、法蘭、接管、人孔、支座、密封元件、安全附件等組成。他們統(tǒng)稱為過程設(shè)備零部件

13、，這些零部件大都有標(biāo)準(zhǔn)。其典型過程設(shè)備有換熱器、反應(yīng)器、塔式容器、儲(chǔ)存容器等。壓力容器的結(jié)構(gòu)形狀主要有圓筒形、球形、和組合形。圓筒形容器是由圓柱形筒體和各種成型封頭（半球形、橢圓形、碟形、錐形）所組成。球形容器由數(shù)塊球瓣板拼焊成。承壓能力很好，但由于安置內(nèi)件不便和制造稍難，故一般用作貯罐。壓力容器的筒體、封頭、人孔蓋、人孔法蘭、人孔接管、膨脹節(jié)、開孔補(bǔ)強(qiáng)圈、設(shè)備法蘭；球罐的球殼板；換熱器的管板和換熱管；M36以上的主螺栓及公稱直徑大于250MM的接管和管法蘭均作為主要受壓元件。壓力容器結(jié)構(gòu)壓力容器一般是由筒體、封頭、法蘭、接管、人孔、支壓力容器結(jié)構(gòu)零部件1、筒體圓柱形筒體是壓力容器主要形式，制

14、造容易、安裝內(nèi)件方便、而且承壓能力較好，因此應(yīng)用最廣。圓筒形容器又可以分為立式容器和臥式容器。由于容器的筒體不但存在與容器封頭、法蘭相配的問題，而且臥式容器的支座標(biāo)準(zhǔn)也是按照容器的公稱直徑系列制定的所以不但管子有公稱直徑，筒體也制定了公稱直徑系列。對(duì)于用鋼板卷焊的筒體，用筒體的內(nèi)徑作為它的公稱直徑，其系列尺寸有300、400、500、600等，如果筒體是用無縫鋼管制作的，用鋼管的外徑作為筒體的公稱直徑。壓力容器結(jié)構(gòu)零部件1、筒體壓力容器結(jié)構(gòu)零部件2、封頭：（1）球形封頭壁厚最薄，用材料比較節(jié)省。但封頭深度大、制造比較困難。（2）橢圓形封頭橢圓形封頭縱剖面的曲線部分是半個(gè)橢圓形，直邊段高度,因此

15、橢圓形封頭是由半個(gè)橢球和一個(gè)高度的圓筒形筒節(jié)構(gòu)成。橢圓殼體周邊的周向應(yīng)力為壓應(yīng)力，應(yīng)保證不失穩(wěn)。（3）碟形封頭碟形封頭是由三部分組成。（4）球冠形封頭球冠形封頭可用作端封頭，也可以用作容器中兩獨(dú)立受壓室的中間封頭，由于封頭為一球面且無過渡區(qū)，在連接邊緣有較大邊緣應(yīng)力，要求封頭與筒體聯(lián)接處的T形接頭采用全焊透結(jié)構(gòu)。壓力容器結(jié)構(gòu)零部件2、封頭：壓力容器結(jié)構(gòu)零部件（5）錐形封頭錐形封頭有無折邊錐形封頭和折邊錐形封頭。（6）平蓋彎曲應(yīng)力較大，在等厚度、同直徑條件下，平板內(nèi)產(chǎn)生的最大彎曲應(yīng)力是圓筒壁薄膜應(yīng)力的20-30倍。但結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。壓力容器結(jié)構(gòu)零部件（5）錐形封頭錐形封頭有無折邊錐形壓力容器

16、結(jié)構(gòu)零部件3、支座支座是用來支承容器重量和用來固定容器的位置。支座一般分為立式容器支座、臥式容器支座。立式容器支座分為耳式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座。臥式容器多使用鞍式支座。4、法蘭法蘭連接主要優(yōu)點(diǎn)是密封可靠和足夠的強(qiáng)度。缺點(diǎn)是不能快速拆卸、制造成本較高。法蘭分類主要有以下方法：（1）按其被連接的部件分為壓力容器法蘭和管法蘭（2）按法蘭接觸面的寬窄可分為窄面法蘭和寬面法蘭（3）按整體性程度分為整體法蘭、松式法蘭和任意式法蘭。5、人孔和手孔壓力容器結(jié)構(gòu)零部件3、支座壓力容器結(jié)構(gòu)開孔與補(bǔ)強(qiáng)1、為何要進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng) 通常所用的壓力容器，由于各種工藝和結(jié)構(gòu)的要求，需要在容器上開孔和安裝接管，由

17、于開孔去掉了部分承壓金屬，不但會(huì)削弱容器的器壁的強(qiáng)度，而且還會(huì)因結(jié)構(gòu)連續(xù)性受到破壞在開孔附近造成較高的局部應(yīng)力集中。這個(gè)局部應(yīng)力峰值很高，達(dá)到基本薄膜應(yīng)力的3倍，甚至5-6倍。在加上開孔接管處有時(shí)還會(huì)受到各種外載荷、溫度等影響，并且由于材質(zhì)不同，制造上的一些缺陷、檢驗(yàn)上的不便等原因的綜合作用，很多失效就會(huì)在開孔邊緣處發(fā)生。主要表現(xiàn)不疲勞破壞和脆性裂紋，所以必須進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。壓力容器結(jié)構(gòu)開孔與補(bǔ)強(qiáng)1、為何要進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)壓力容器結(jié)構(gòu)開孔與補(bǔ)強(qiáng)2、壓力容器為何有時(shí)可允許不另行補(bǔ)強(qiáng)壓力容器允許可不另行補(bǔ)強(qiáng)是鑒于以下因素：容器在設(shè)計(jì)制造中，由于用戶要求，材料代用等原因，殼體厚度往往超過實(shí)際強(qiáng)度的需要

18、。厚度的增加使最大應(yīng)力有所降低，實(shí)際上容器已被整體補(bǔ)強(qiáng)了。例如：在選材時(shí)受鋼板規(guī)格的限制，使壁厚有所增加；或在計(jì)算時(shí)因焊接系數(shù)壁厚增加，而實(shí)際開孔不在焊縫上；還有在設(shè)計(jì)時(shí)采用封頭與筒體等厚或大一點(diǎn)，實(shí)際上封頭已被補(bǔ)強(qiáng)了。在多數(shù)情況下，接管的壁厚多與實(shí)際需要，多余的金屬起到了補(bǔ)強(qiáng)的作用。壓力容器結(jié)構(gòu)開孔與補(bǔ)強(qiáng)2、壓力容器為何有時(shí)可允許不另行補(bǔ)壓力容器結(jié)構(gòu)開孔與補(bǔ)強(qiáng)3、開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu) 所謂開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，就是指采取適當(dāng)增加殼體或接管壁厚的方法以降低應(yīng)力集中系數(shù)。其所涉及的由補(bǔ)強(qiáng)形式、開孔處內(nèi)、外圓角的大小以及補(bǔ)強(qiáng)金屬量等。（1）加強(qiáng)圈是最常見的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，貼焊在殼體與接管連接處。該補(bǔ)強(qiáng)機(jī)構(gòu)簡單制造方便，

19、但加強(qiáng)圈與金屬間存在一層靜止的氣隙，傳熱效果差。當(dāng)兩者存在溫差時(shí)熱膨脹差也較大，因而在局部區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。另外，加強(qiáng)圈較難與殼體形成整體，因而抗疲勞性能較差。這種補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)一般用于靜壓、常溫及中、低壓容器。壓力容器結(jié)構(gòu)開孔與補(bǔ)強(qiáng)3、開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)壓力容器結(jié)構(gòu)開孔與補(bǔ)強(qiáng)（2）接管補(bǔ)強(qiáng)，即在殼壁與接管之間焊上一段厚壁加強(qiáng)管。它的特點(diǎn)是能使所有用來補(bǔ)強(qiáng)的金屬材料都直接處在最大應(yīng)力區(qū)域內(nèi)，因而能有效地降低開孔周圍的應(yīng)力集中程度。低合金高強(qiáng)度鋼制的壓力容器與一般低碳鋼相比有較高的缺口敏感性，采用接管補(bǔ)強(qiáng)為好。（3）整鍛件補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)強(qiáng)金屬集中于開孔應(yīng)力最大的部位，補(bǔ)強(qiáng)后的應(yīng)力集中系數(shù)小。由于焊

20、接接頭為對(duì)接焊，且焊接接頭及熱影響區(qū)可以遠(yuǎn)離最大應(yīng)力點(diǎn)位置，所以抗疲勞性能好。但這種結(jié)構(gòu)需要鍛件，且機(jī)械加工量大，所以一般只用于要求嚴(yán)格的設(shè)備。壓力容器結(jié)構(gòu)開孔與補(bǔ)強(qiáng)（2）接管補(bǔ)強(qiáng)，即在殼壁與接管之間壓力容器設(shè)計(jì)1、常用設(shè)計(jì)規(guī)范及適用的壓力范圍GB-1501998鋼制壓力容器設(shè)計(jì)壓力P:0.135MPa；真空度：0.02MPaJB473295鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)壓力P：0.1100MPa；真空度：0.02MPa疲勞載荷；高溫蠕變GB1511999管殼式換熱器設(shè)計(jì)壓力P：P:0.135MPa；真空度：0.02MPaGB123371998鋼制球形儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力：P4MPa；公稱容積：v50

21、M3壓力容器設(shè)計(jì)1、常用設(shè)計(jì)規(guī)范及適用的壓力范圍壓力容器設(shè)計(jì)2、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的載荷GB1501998鋼制壓力容器：（1）壓力、外壓或最大壓差（2)液體靜壓力（3）容器自重，以及正常工作條件下或壓力試驗(yàn)狀態(tài)下內(nèi)裝物料的重力載荷；（4）附屬設(shè)備及隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺(tái)等的重力載荷；（5）風(fēng)載荷、地震力、雪載荷；（6）支座、座底圈、支耳及其他形式支撐件的反作用力；（7）連接管道和其他部件的作用力；（8）溫度梯度或熱膨脹量不同引起的作用力；（9）包括壓力急劇波動(dòng)的沖擊載荷；（10）沖擊反力，如流體沖擊引起的反力等；（11）運(yùn)輸或吊裝時(shí)的作用力。壓力容器設(shè)計(jì)2、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的載荷壓力容器設(shè)計(jì)3

22、、失效準(zhǔn)則：容器從承載到載荷的不斷加大最后破壞經(jīng)歷彈性變形、塑性變形、爆破，因此容器強(qiáng)度失效準(zhǔn)則有三種觀點(diǎn)：（1）彈性失效常規(guī)設(shè)計(jì) 彈性失效準(zhǔn)則認(rèn)為殼體內(nèi)壁產(chǎn)生屈服即達(dá)到材料屈服限時(shí)該殼體即失效，將應(yīng)力限制在彈性范圍，按照強(qiáng)度理論把筒體限制在彈性變形階段。認(rèn)為圓筒內(nèi)壁面出現(xiàn)屈服時(shí)即為承載的最大極限。（2）塑性失效分析設(shè)計(jì) 塑性失效準(zhǔn)則將容器的應(yīng)力限制在塑性范圍，認(rèn)為圓筒內(nèi)壁面出現(xiàn)屈服而外層金屬仍處于彈性狀態(tài)時(shí)，并不會(huì)導(dǎo)致容器發(fā)生破壞，只有當(dāng)容器內(nèi)外壁面全屈服時(shí)才為承載的最大極限。（3）爆破失效高壓、超高壓設(shè)計(jì) 爆破失效準(zhǔn)則認(rèn)為容器由韌性鋼材制成，有明顯的應(yīng)變硬化現(xiàn)象，即便是容器整體屈服后仍有一

23、定承載潛力，只有達(dá)到爆破時(shí)才是容器承載的最大極限。壓力容器設(shè)計(jì)3、失效準(zhǔn)則：容器從承載到載荷的不斷加大最后破壞壓力容器設(shè)計(jì)4、彈性實(shí)小準(zhǔn)則下的四個(gè)強(qiáng)度理論：第一強(qiáng)度理論常規(guī)設(shè)計(jì) 這個(gè)理論也叫做“最大正應(yīng)力理論”，該理論假定材料的破壞只取決于絕對(duì)值最大的正應(yīng)力，就是說，材料不論在什么復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下，只要三個(gè)主應(yīng)力中有一個(gè)達(dá)到軸向拉伸或壓縮中破壞應(yīng)力的數(shù)值時(shí)，材料就要發(fā)生破壞。第二強(qiáng)度理論 這個(gè)理論也稱為“最大線應(yīng)變理論”，它認(rèn)為材料的破壞取決于最大線應(yīng)變，即最大相對(duì)伸長或縮短。第三強(qiáng)度理論分析設(shè)計(jì) 此即“最大剪應(yīng)力理論”。該理論認(rèn)為，無論材料在什么應(yīng)力狀態(tài)下，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到在軸向拉伸中破壞

24、時(shí)的數(shù)值，材料就發(fā)生破壞。第四強(qiáng)度理論 該理論也稱為“形狀改變比能理論”認(rèn)為材料的破壞取決于變形比能，把材料的破壞歸結(jié)為應(yīng)力與變形的綜合壓力容器設(shè)計(jì)4、彈性實(shí)小準(zhǔn)則下的四個(gè)強(qiáng)度理論：壓力容器設(shè)計(jì)5、安全系數(shù)（1）安全系數(shù)的作用安全性與經(jīng)濟(jì)性辯證統(tǒng)一，整部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的核心。（2）為何有安全系數(shù)（1）載荷誤差；設(shè)計(jì)誤差；材料誤差；制造與檢驗(yàn)的誤差；使用中的問題未可知因素壓力容器設(shè)計(jì)5、安全系數(shù)壓力容器設(shè)計(jì)（3）安全系數(shù)發(fā)展的歷史與趨向單一走向多元強(qiáng)度、屈服、設(shè)計(jì)溫度下屈服、持久、蠕變。取五者中最小許用應(yīng)力。從高到低，下降趨勢(shì)（技術(shù)進(jìn)步，經(jīng)驗(yàn)累積）。針對(duì)不同應(yīng)力對(duì)安全的不同影響，取不同的安全系數(shù)。（4

25、）螺栓安全系數(shù)的特殊性避免過度上緊依材料而異依規(guī)格而異壓力容器設(shè)計(jì)（3）安全系數(shù)發(fā)展的歷史與趨向壓力容器設(shè)計(jì)6、焊縫（焊接接頭）系數(shù)（1）焊縫系數(shù)的作用設(shè)計(jì)系數(shù)?？紤]焊縫對(duì)容器強(qiáng)度的削弱，用整個(gè)增加壁厚的方式補(bǔ)足。（2）焊縫系數(shù)的選取依焊接接頭型式及無損檢測長度（比例）確定。（3）幾個(gè)問題的解釋相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接接頭，可采用多種方法實(shí)現(xiàn)，最終由無損檢測判斷；一般均指縱縫，環(huán)縫焊接接頭系數(shù)僅在特定條件（如高塔風(fēng)載）下采用；常規(guī)對(duì)無墊板單面焊環(huán)向接頭焊縫系數(shù)的規(guī)定，應(yīng)理解為對(duì)無墊板單面焊使用的限制。壓力容器設(shè)計(jì)6、焊縫（焊接接頭）系數(shù)壓力容器設(shè)計(jì)7、應(yīng)力分析設(shè)計(jì)的一般概念（1）常規(guī)設(shè)計(jì)的局限

26、性壓力容器的常規(guī)設(shè)計(jì)經(jīng)過了長期的實(shí)踐考驗(yàn)，簡便可靠，目前仍為各國壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范所采用。然而，常規(guī)設(shè)計(jì)也有其局限性，主要表現(xiàn)在以下幾方面。載荷限制：常規(guī)設(shè)計(jì)將容器承受的“最大載荷”按一次施加的靜載荷處理，不涉及容器的疲勞壽命問題，不考慮熱壓力。計(jì)算不準(zhǔn)確，難以發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)點(diǎn)，也不經(jīng)濟(jì)：常規(guī)設(shè)計(jì)以材料力學(xué)及板殼薄膜簡化模型的簡化計(jì)算公式為基礎(chǔ)，確定筒體中平均應(yīng)力的大小，只要此值限制在以彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則所確定的許用應(yīng)力范圍之內(nèi)，則認(rèn)為筒體是安全的。而對(duì)容器上結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)域和一些部件，只能通過經(jīng)驗(yàn)公式或經(jīng)驗(yàn)系數(shù)計(jì)算，同時(shí)限制結(jié)構(gòu)尺寸、形狀、工作條件來保證安全。顯然，這種方法是粗略的，具有局限性。結(jié)構(gòu)限制

27、：常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定了具體的容器結(jié)構(gòu)形式，但規(guī)范中未作規(guī)定或限制應(yīng)用的一些結(jié)構(gòu)和載荷形式就無法采用，因此常規(guī)設(shè)計(jì)不利于新型設(shè)備和結(jié)構(gòu)的開發(fā)和使用。壓力容器設(shè)計(jì)7、應(yīng)力分析設(shè)計(jì)的一般概念壓力容器的設(shè)計(jì)（2）應(yīng)力分析設(shè)計(jì)與規(guī)則設(shè)計(jì)的主要區(qū)別GB150采用第一強(qiáng)度理論，彈性失效準(zhǔn)則，不適用于疲勞容器，壓力適用上限35MPa，安全系數(shù)較高；JB4732采用第三強(qiáng)度理論，塑性失效準(zhǔn)則，可用于疲勞容器，壓力適用上限100MPa，安全系數(shù)較低。二者制造檢驗(yàn)要求無本質(zhì)差別，僅JB4732要求更嚴(yán)格，如不允許采用局部無損檢測、每臺(tái)容器均制備產(chǎn)品焊接試板、對(duì)接管開孔倒圓倒角有明確要求、疲勞容器不得保留焊縫余高等。

28、（3）應(yīng)力分類的基礎(chǔ)知識(shí)按各類應(yīng)力對(duì)容器安全的不同影響，將其分為一次應(yīng)力、二次應(yīng)力與峰值應(yīng)力。壓力容器的設(shè)計(jì)（2）應(yīng)力分析設(shè)計(jì)與規(guī)則設(shè)計(jì)的主要區(qū)別壓力容器設(shè)計(jì)許用應(yīng)力的獲得許用應(yīng)力=材料某種強(qiáng)度對(duì)應(yīng)安全系數(shù)取最小數(shù)值為許用應(yīng)力。一般可以在相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)查到。壓力容器設(shè)計(jì)許用應(yīng)力的獲得金屬材料的強(qiáng)度1、室溫下的抗拉強(qiáng)度Rm，屈服強(qiáng)度2、設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度RteL；3、設(shè)計(jì)溫度下持久強(qiáng)度極限平均值RtD；4、設(shè)計(jì)溫度下蠕變極限平均值（每1000小時(shí)蠕變率為0.01%的）Rtn金屬材料的強(qiáng)度1、室溫下的抗拉強(qiáng)度Rm，屈服強(qiáng)度壓力容器制造1、鍋爐壓力容器制造監(jiān)督管理辦法2、鍋爐壓力容器制造許可證3、鍋

29、爐壓力容器產(chǎn)品安全性能監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)定4、GB150、GB151、JB/T4732、GB713-2008。壓力容器制造1、鍋爐壓力容器制造監(jiān)督管理辦法壓力容器的制造級(jí)別制造壓力容器范圍代表產(chǎn)品A超高壓容器、高壓容器（A1)；第三類低、中壓容器(A2)；球形儲(chǔ)罐現(xiàn)場組焊或球殼板制造(A3)；非金屬壓力容器(A4);醫(yī)用氧氣艙(A5)A1應(yīng)注明單層、鍛焊、多層包扎、繞帶、熱套、繞板、無縫、鍛造管制等結(jié)構(gòu)形式B無縫氣瓶(B1)；焊接氣瓶(B2)；特種氣瓶(B3)B2注明含（限）溶解乙炔氣瓶或液化石油氣瓶。B3注明機(jī)動(dòng)車用、纏繞、非重復(fù)充裝、真空絕熱低溫氣瓶等C鐵路罐車（C1）；汽車罐車或長管拖車（C2）

30、；罐式集裝箱（C3)D第一類壓力容器（D1)第二類低、中壓容器（D2)壓力容器的制造級(jí)別制造壓力容器范圍代表產(chǎn)品A超高壓容器、高壓壓力容器制造質(zhì)量控制環(huán)節(jié)鍋爐壓力容器制造許可條件：壓力容器制造企業(yè)具有與所制造壓力容器產(chǎn)品相適應(yīng)的，具備相關(guān)專業(yè)知識(shí)和一定資歷的下列質(zhì)量控制系統(tǒng)（以下簡稱：質(zhì)控系統(tǒng)）責(zé)任人員：（一）設(shè)計(jì)、工藝質(zhì)控系統(tǒng)責(zé)任人員。（二）材料質(zhì)控系統(tǒng)責(zé)任人員（三）焊接質(zhì)控系統(tǒng)責(zé)任人員（四）理化質(zhì)控系統(tǒng)責(zé)任人員（五）熱處理質(zhì)控系統(tǒng)責(zé)任人員（六）無損檢測質(zhì)控系統(tǒng)責(zé)任人員（七）壓力試驗(yàn)質(zhì)控系統(tǒng)責(zé)任人員（八）最終檢驗(yàn)質(zhì)控系統(tǒng)責(zé)任人員壓力容器制造質(zhì)量控制環(huán)節(jié)鍋爐壓力容器制造許可條件：制造程序1、設(shè)

31、計(jì)及設(shè)計(jì)審查2、工藝編制3、材料及零部件入廠檢查，材料復(fù)驗(yàn)。4、下料及鋼板材料標(biāo)記移植。5、卷板、焊接，無損檢測，成型。6、熱處理，壓力試驗(yàn)，最終檢驗(yàn)。生產(chǎn)過程要接受檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的產(chǎn)品安全性能監(jiān)督檢驗(yàn)制造程序1、設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)審查焊接試板需要制備產(chǎn)品焊接試件的條件（1）碳鋼、低合金鋼制低溫壓力容器（2）材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值大于或者等于540MPa的低合金鋼制壓力容器；（3）需經(jīng)過熱處理改善或者恢復(fù)材料力學(xué)性能的鋼制壓力容器；（4）設(shè)計(jì)圖樣注明盛裝毒性為極度或者高度危害介質(zhì)的壓力容器；（5）設(shè)計(jì)圖樣和本規(guī)程引用標(biāo)準(zhǔn)要求制備產(chǎn)品焊接試件的壓力容器。焊接試板需要制備產(chǎn)品焊接試件的條件壓力容器制造1、產(chǎn)品焊

32、接試板（1）不合格處理允許重新取樣復(fù)驗(yàn)允許重新熱處理如仍不合格且無試板，則代表的產(chǎn)品焊縫不合格（2）應(yīng)注意的問題試板焊縫應(yīng)探傷，但無合格級(jí)別且不需返修，目的在于避開缺陷處取樣，防止缺陷造成試驗(yàn)結(jié)果不合格環(huán)縫不做，需要時(shí)做鑒證環(huán)。壓力容器制造1、產(chǎn)品焊接試板壓力容器的制造2、焊后（消除應(yīng)力）熱處理（1）目的消除過大焊接應(yīng)力（2）焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因、特點(diǎn)及危害焊接應(yīng)力因焊接過程中變形協(xié)調(diào)產(chǎn)生。焊接應(yīng)力的特點(diǎn)：量值高，可能屈服極限；一直存在；屬二次應(yīng)力有“自限行”；測量困難（X光衍射、小孔）。對(duì)容器主要危害為應(yīng)力腐蝕。壓力容器的制造2、焊后（消除應(yīng)力）熱處理壓力容器制造（3)需進(jìn)行焊后熱處理的條件通

33、用條件依據(jù)材料、厚度、預(yù)熱溫度的不同組合判定；必須條件圖樣注明應(yīng)力腐蝕、盛裝極度、高度危害介質(zhì)；免做條件奧氏體不銹鋼；關(guān)注應(yīng)力腐蝕的復(fù)雜性（介質(zhì)、溫度、酸堿度、材料、殘余應(yīng)力等）壓力容器制造（3)需進(jìn)行焊后熱處理的條件壓力容器制造（4)焊后熱處理整體進(jìn)爐、分段進(jìn)爐、局部、現(xiàn)場熱處理（5）熱處理工藝要求進(jìn)、出爐爐溫；升、降溫速度；保溫時(shí)溫差；爐內(nèi)氣氛。目的在于熱透；避免過大溫差應(yīng)力造成的損害。壓力容器制造（4)焊后熱處理壓力容器制造3、耐壓試驗(yàn)與氣密性試驗(yàn)（1）耐壓試驗(yàn)的目的內(nèi)壓竣工后出廠前全面考核（驗(yàn)證）強(qiáng)度；撿漏（2）液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力的確定試驗(yàn)壓力計(jì)算公式中的系數(shù)與安全系數(shù)有關(guān)，試驗(yàn)前的應(yīng)力

34、校核實(shí)基于彈性失效準(zhǔn)則。（3)氣壓試驗(yàn)氣壓試驗(yàn)的危險(xiǎn)性遠(yuǎn)高于液壓，氣體會(huì)高速恢復(fù)被壓縮的體積形成沖擊波；允許氣壓試驗(yàn)的條件：因承重等原因無法液壓；液體無法吹干排凈生產(chǎn)中不允許殘留液體。壓力容器制造3、耐壓試驗(yàn)與氣密性試驗(yàn)壓力容器執(zhí)制造（4）氣密試驗(yàn)?zāi)康膿炻l件極度高度危害介質(zhì)；生產(chǎn)工藝過程中不允許泄漏；試驗(yàn)介質(zhì)空氣、氨、惰性氣體等，氣壓試驗(yàn)后是否再做氣密與介質(zhì)有關(guān)試驗(yàn)合格指標(biāo)與撿漏方法壓力容器執(zhí)制造（4）氣密試驗(yàn)壓力容器制造4、壓力容器的改造與維修（1）應(yīng)充分關(guān)注改造與維修的難度和質(zhì)量在使用現(xiàn)場對(duì)在役容器進(jìn)行維修、改造，尤其是火（焊接）維修、改造在技術(shù)上是件十分困難的事，主要難點(diǎn)在于：缺陷的去

35、除、坡口加工、開孔等由于位置、工具等原因，難度大于制造廠；焊接修復(fù)由于位置、施焊環(huán)境、預(yù)熱條件、拘束度等原因，難度大于制造廠。在役產(chǎn)品的材料可能早被淘汰，在長期使用過程中因老化、腐蝕等原因可能造成材料性能質(zhì)量的改變，均會(huì)加大維修、改造的難度壓力容器制造4、壓力容器的改造與維修壓力容器制造（2）對(duì)提高維修改造的建議措施對(duì)提高維修改造的單位、人員的市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。焊補(bǔ)前一定要嚴(yán)格進(jìn)行無損檢測確保缺陷除凈，并應(yīng)進(jìn)行必要的焊接工藝評(píng)定。對(duì)CrMo低合金鋼及高強(qiáng)鋼的維護(hù)改造應(yīng)慎之又慎，最好由原制造廠或其他經(jīng)驗(yàn)豐富的單位實(shí)施。是否值得維修改造要充分考慮容器的使用年限與價(jià)值。壓力容器制造（2）對(duì)提高維修改造的建議措施壓力容器制造5、管子與管板的脹接（1)脹接的分類貼脹。貼脹在管板孔內(nèi)表面可不開槽。貼脹一定要與強(qiáng)度焊聯(lián)合使用，其目的在于減少管子與管板間的間隙，防止震動(dòng)。強(qiáng)度脹。強(qiáng)度脹管板孔內(nèi)表面應(yīng)開矩形槽，并應(yīng)達(dá)到全厚度脹接。強(qiáng)度脹可單獨(dú)使用，可與密封焊聯(lián)合使用，對(duì)重要場合可與強(qiáng)度焊聯(lián)合使用。壓力容器制造5、管子與管