壓力容器常見技術(shù)知識(shí)問答

壓力容器常見技術(shù)知識(shí)問答1、壓力容器在選材的時(shí)候應(yīng)考慮材料的哪些性能？壓力容器的選材應(yīng)考慮材料的力學(xué)性能、化學(xué)性能、物理性能和工藝性能。2、壓力容器受壓元件用鋼，應(yīng)當(dāng)采用何種鋼材？壓力容器受壓元件用鋼，應(yīng)當(dāng)是氧氣轉(zhuǎn)爐或者電爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼。對標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值大于或者的等于540MPa的低合金鋼鋼板和奧氏體—鐵素體不銹鋼鋼板，以及用于設(shè)計(jì)溫度低于-20℃的低溫鋼板和低溫鋼鍛件，還應(yīng)當(dāng)采用爐外精練工藝。3、壓力容器用鑄鐵材料的應(yīng)用限制有哪些？鑄鐵不得用于盛裝毒性程度為極度、高度或者中毒危害介質(zhì)，以及設(shè)計(jì)壓力大于或者等于0.15MPa的易爆介質(zhì)壓力容器的受壓元件，也不得用于管殼式余熱鍋爐的受壓元件。4、壓力容器的設(shè)計(jì)總圖上，至少應(yīng)當(dāng)注明哪些內(nèi)容？壓力容器的名稱、類別，設(shè)計(jì)、制造所依據(jù)的主要法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)；工作條件，包括工作壓力、工作溫度、介質(zhì)毒性和爆炸危害程度等；設(shè)計(jì)條件，包括設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)載荷（包括壓力在內(nèi)的所有應(yīng)當(dāng)考慮的載荷）、介質(zhì)（組分）、腐蝕裕量、焊接接頭系數(shù)、自然條件等，對儲(chǔ)存液化氣體的儲(chǔ)罐應(yīng)當(dāng)注明裝量系數(shù)，對有應(yīng)力腐蝕傾向的儲(chǔ)存容器應(yīng)當(dāng)注明腐蝕介質(zhì)的限定含量；主要受壓元件材料牌號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)；主要特性參數(shù)（如壓力容器的容積、換熱器換熱面積與程數(shù)等）；壓力容器設(shè)計(jì)使用年限（疲勞容器表面循環(huán)次數(shù)）；特殊制造要求；熱處理要求；無損檢測要求；耐壓試驗(yàn)和泄露試驗(yàn)要求；預(yù)防腐蝕的要求；安全附件的規(guī)格和訂購特殊要求（工藝系數(shù)已考慮的除外）；壓力容器銘牌的位置；包裝、運(yùn)輸、現(xiàn)場組焊和安裝要求。5、壓力容器檢查孔開設(shè)位置有何要求？檢查孔的開設(shè)應(yīng)合理、恰當(dāng)，便于觀察或清理內(nèi)部；手孔應(yīng)開設(shè)在封頭上或封頭附近的筒體上。6、哪些壓力容器可不開設(shè)檢查孔？符合下列條件之一的：筒體內(nèi)徑小于等于300mm的壓力容器；壓力容器上設(shè)有可以拆卸的封頭、蓋板等或其他能夠開關(guān)的蓋子，其封頭、蓋板或蓋子的尺寸不小于所規(guī)定檢查孔的尺寸；無腐蝕或輕微腐蝕，無需做內(nèi)部檢查和清理的壓力容器；制冷裝置用壓力容器。7、壓力容器用液面計(jì)應(yīng)符合什么要求？壓力容器用液面計(jì)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并應(yīng)符合下列要求：應(yīng)根據(jù)壓力容器的戒指、最高工作壓力和溫度正確選用。在安裝使用前，低、中壓容器用液面計(jì)，應(yīng)進(jìn)行1.5倍液面計(jì)公稱壓力的液壓試驗(yàn)；高壓容器的液面計(jì)應(yīng)進(jìn)行1.25倍液面計(jì)公稱壓力的試驗(yàn)。盛裝0℃以下介質(zhì)的壓力容器，應(yīng)選用防霜液面計(jì)。寒冷地區(qū)室外使用的液面計(jì)，應(yīng)選用夾套型或保溫型結(jié)構(gòu)的液面計(jì)。用于易燃、毒性程度為極度、高度危害介質(zhì)的液化氣體壓力容器上，應(yīng)有防止泄露的保護(hù)裝置。要求液面計(jì)指示平穩(wěn)的，不應(yīng)采用浮子（標(biāo)）式液面計(jì)。移動(dòng)式壓力容器不得使用玻璃板式液面計(jì)。8、壓力容器筒體板材焊接坡口形式主要有幾種？壓力容器筒體板材焊接坡口形式主要有單面V形坡口，雙面V形坡口，單面U形坡口、雙面U形坡口、X形坡口等五種。9、壓力容器焊接缺陷主要有幾種？容器焊接缺陷主要有氣孔、夾渣、裂紋、咬邊、未熔合、錯(cuò)邊咬邊、變形等七種。10、有的容器板材為什么焊前要預(yù)熱？容器板材焊前要預(yù)熱是由于容器選用材料的特性決定的，是為了減少焊接產(chǎn)生裂紋、殘余應(yīng)力等焊接缺陷。11、壓力容器為什么不能改變用途？壓力容器是嚴(yán)格按照國家法律法規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、使用的設(shè)備，一般情況下不允許改變用途，一旦改變用途將操作溫度、壓力、介質(zhì)等于發(fā)生改變后可能會(huì)造成事故。經(jīng)過申報(bào)，地方質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局核準(zhǔn)后，方可改造它用。12、對容器不超過80mm，不能檢測的單面焊，如何處理？對容器直徑不超800的圓筒與封頭的最后一道環(huán)向封閉焊縫，當(dāng)用不帶墊板的單面焊對接接頭，且無法進(jìn)行射線或超聲檢測時(shí)，允許不進(jìn)行檢測，但需采用氣體保護(hù)焊打底。13、耐壓試驗(yàn)包括什么？液壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)。氣液組合試驗(yàn)。14、液壓試驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)液體有何要求？試驗(yàn)液體一般采用水，需要時(shí)也可采用不會(huì)導(dǎo)致發(fā)生危險(xiǎn)的其它液體；試驗(yàn)時(shí)液體的溫度應(yīng)低于其閃點(diǎn)或沸點(diǎn).奧氏體不銹鋼制容器用水進(jìn)行液壓試驗(yàn)后應(yīng)將水漬去除干凈，當(dāng)無法達(dá)到這一要求時(shí)，應(yīng)控制水的氯離子含量不超過25mg/L。碳素鋼Q345R等鋼制容器液壓試驗(yàn)時(shí)，液體溫度不得低于5℃，其他低合金鋼不得低于15℃，如果由于板厚等因素造成材料無延性轉(zhuǎn)變溫度升高。則需相應(yīng)提高試驗(yàn)液體溫度。15、液壓試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)？無滲漏；無可見的變形；試驗(yàn)過程中無異常的響聲16、何種情況下可進(jìn)行氣壓試驗(yàn)？容積體積過大，無法承受水的重量；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水壓試驗(yàn)不足以充分檢驗(yàn)各個(gè)部位的試壓要求；由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的原因，用水不適合的（如不允許容器內(nèi)殘留試驗(yàn)液體）；其他難以克服的困難，諸如大型容器供水困難者。17、氣壓試驗(yàn)和氣液組合壓力試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)？氣壓試驗(yàn)過程中，壓力容器無異常響聲，經(jīng)過肥皂液或者其他檢漏液檢查無漏氣，無可見的變形即為合格；對于氣液組合壓力試驗(yàn)，應(yīng)保持容器外壁干燥，經(jīng)檢查無液體泄漏后，再以肥皂液或其他檢漏液檢查無漏氣，無異常聲響，無可見變形。18、內(nèi)壓容器進(jìn)行耐壓試驗(yàn)的目的包括什么？考查容器的整體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；檢查焊接接頭的致密性；驗(yàn)證密封結(jié)構(gòu)的密封性能；消除或降低焊接殘余應(yīng)力、局部不連續(xù)區(qū)的峰值應(yīng)力；對微裂紋產(chǎn)生閉合效應(yīng)，鈍化微裂紋尖端。19、泄露試驗(yàn)包括什么？何時(shí)進(jìn)行？氣密性試驗(yàn)以及氨檢漏試驗(yàn)、鹵素檢漏試驗(yàn)和氨檢漏試驗(yàn)等。介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害或者不允許有微量泄露的容器，應(yīng)在耐壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行泄露試驗(yàn)。20、何種情況下要做氣密性試驗(yàn)?如何進(jìn)行？介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害或者不允許有微量泄露的容器，應(yīng)在耐壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行泄露試驗(yàn)。氣密性試驗(yàn)應(yīng)在液壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行。對設(shè)計(jì)圖樣要求氣壓試驗(yàn)的壓力容器，是否需要再做氣密性試驗(yàn)，應(yīng)在設(shè)計(jì)圖樣上規(guī)定。碳素鋼和低合金鋼制壓力容器，其試驗(yàn)用氣體的溫度不低于5℃。壓力容器進(jìn)行氣密性試驗(yàn)時(shí)，安全附件應(yīng)安裝齊全。氣密性試驗(yàn)所用氣體應(yīng)為干燥、潔凈的空氣，氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w。氣密性試驗(yàn)壓力應(yīng)在圖樣上注明。試驗(yàn)壓力應(yīng)緩慢上升，達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)壓力后保壓30分鐘。對所有焊縫和連接部位進(jìn)行泄露檢查，小型容器亦可浸入水中檢查。如有泄漏。修補(bǔ)后重新進(jìn)行液壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。經(jīng)檢查無泄漏即為合格。21、常見封頭類型？各種封頭的優(yōu)缺點(diǎn)？凸形封頭（橢圓形封頭、蝶形封頭、球冠型封頭和半球形封頭）、錐形封頭、平蓋。從受力情況看，依次為：半球形、橢圓形、碟形、錐形，平蓋最差；從制造上，平蓋最容易制造，其次為錐形、碟形、橢圓形、半球形；錐形封頭雖然受力效果不佳，但有利于流體的排料。22、內(nèi)壓圓筒與球殼厚度計(jì)算公式中的焊縫接頭系數(shù)指的是何焊縫接頭系數(shù)？圓筒公式中的焊縫系數(shù)為縱焊縫（即A類焊縫）的焊縫系數(shù)。球殼公式中的焊縫系數(shù)為球殼上各焊縫的最小焊縫系數(shù)，其中包括球殼與圓筒相連接的環(huán)焊縫（即A類焊縫）的焊縫系數(shù)。23、外壓容器破壞形式有哪兩種？外壓容器的設(shè)計(jì)應(yīng)包括哪兩個(gè)方面的內(nèi)容？外壓容器破壞主要有強(qiáng)度不足引起的破壞和剛度不足引起的失穩(wěn)破壞兩種；設(shè)計(jì)應(yīng)包括強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定性校核。因失穩(wěn)往往在強(qiáng)度破壞前發(fā)生，所以穩(wěn)定性計(jì)算是外壓容器設(shè)計(jì)中主要考慮的問題。24、壓力容器失效形式有哪幾種？壓力容器因機(jī)械載荷或溫度載荷過高而喪失正常工作能力，稱為失效。形式包括：強(qiáng)度失效：因材料屈服或斷裂引起的；剛度失效：容器發(fā)生過大彈性變形，導(dǎo)致運(yùn)輸安裝困難或喪失工作能力；穩(wěn)定失效：在載荷作用下形狀突然發(fā)生改變導(dǎo)致喪失工作能力；泄漏失效。25、壓力容器的常規(guī)設(shè)計(jì)法與分析設(shè)計(jì)法有何主要區(qū)別？常規(guī)設(shè)計(jì)法：是以彈性失效為準(zhǔn)則，以薄膜應(yīng)力為基礎(chǔ)，來計(jì)算元件的厚度限定最大應(yīng)力不超過一定的許用值（通常為一倍的許用應(yīng)力）。對容器中存在的較大的邊緣應(yīng)力等局部應(yīng)力以增強(qiáng)系數(shù)等形式加以體現(xiàn)，并對計(jì)及局部應(yīng)力后的最大贏利取與薄膜應(yīng)力相同的強(qiáng)度許用值。分析設(shè)計(jì)法：以塑性失效和彈性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，計(jì)及容器中的各種應(yīng)力，進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，并對應(yīng)力加以分類，按照不同應(yīng)力引起的不同破壞形式，分別予以不同的強(qiáng)度限制條件，以此對元件的厚度進(jìn)行計(jì)算。26、薄壁容器和厚壁容器如何劃分？按照厚度t與其中曲率半徑R的比值大小，一般（t/R）MAX≤0.1稱為薄殼，反之為厚殼。對于圓柱殼體若外直徑與內(nèi)直徑的壁紙K=（Do/Di）MAX≤1.1~1.2，則稱為薄壁圓筒。27、受內(nèi)壓的圓筒與球殼，其薄膜應(yīng)力有何異同？相同：均產(chǎn)生兩向薄膜應(yīng)力，且各處一致。不同：圓筒中環(huán)向薄膜應(yīng)力為軸向應(yīng)力的兩倍。球殼中的兩向薄膜應(yīng)力相等，其值等于等徑圓筒中的軸向應(yīng)力。為此在直徑和壓力相同時(shí)，球殼所需壁厚僅為圓筒一半。28、邊緣應(yīng)力特點(diǎn)？局部性——邊緣應(yīng)力中以經(jīng)向彎曲應(yīng)力為主，但其作用范圍不大，在經(jīng)向方向上，離開邊緣迅速下降。自限性——邊緣應(yīng)力是由于滿足相鄰元件的變形協(xié)調(diào)而產(chǎn)生，當(dāng)其應(yīng)力達(dá)到材料的屈服點(diǎn)時(shí)，由于材料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，使變形協(xié)調(diào)得到滿足。一旦變形得到滿足，則材料的塑性流動(dòng)也就自動(dòng)中止。為此其應(yīng)力和變形能自動(dòng)得到限制。29、橢圓形封頭和蝶形風(fēng)頭為何帶直邊段？避免封頭與圓筒的連接焊縫與邊緣應(yīng)力作用區(qū)重合。30、何謂容器的穩(wěn)定性和臨界壓力？有何特點(diǎn)？容器在壓應(yīng)力作用下，形狀突然發(fā)生改變而產(chǎn)生癟塌的失效形式成為失去穩(wěn)定，其器壁受力由原先的薄膜應(yīng)力狀態(tài)突變?yōu)閺澢鷳?yīng)力狀態(tài)容器被壓癟時(shí)的最小外壓應(yīng)力稱為臨界壓力。薄壁容器中只要存在壓縮應(yīng)力，就有失穩(wěn)的可能。承受內(nèi)壓的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，因其過渡區(qū)域存在周向薄膜壓縮應(yīng)力，故也有穩(wěn)定性問題，因此會(huì)對其最小厚度加以限制。31、容器失穩(wěn)有哪些類型？其特點(diǎn)如何？分為周向失穩(wěn)和經(jīng)向失穩(wěn)。周向失穩(wěn)是因容器周向壓縮薄膜應(yīng)力所引起；經(jīng)向失穩(wěn)是由容器軸向壓縮薄膜應(yīng)力造成。容器周向失穩(wěn)，其橫截面由圓形變成波形，經(jīng)向失穩(wěn)時(shí)，橫截面仍為圓形，其經(jīng)線由直線變?yōu)椴ㄐ尉€。32、何謂彈性失穩(wěn)和非彈性失穩(wěn)？用高強(qiáng)度鋼代替低強(qiáng)度剛可否提高容器的彈性穩(wěn)定性？失穩(wěn)時(shí)器壁中的薄膜壓縮應(yīng)力小于材料的比例極限，應(yīng)力與應(yīng)變符合虎克定律時(shí)，稱為彈性失穩(wěn)，由于此時(shí)失穩(wěn)臨界壓力與材料屈服極限無關(guān)，僅與彈性模數(shù)及泊松比有關(guān)，且各種鋼材的彈性模數(shù)和泊松比差別不大，故以高強(qiáng)度鋼代替低強(qiáng)度剛幾乎無效。若失穩(wěn)時(shí)器壁中的壓縮應(yīng)力大于材料的比例極限，應(yīng)力與應(yīng)變程非常線性關(guān)系，稱為非彈性失穩(wěn)，非彈性失穩(wěn)時(shí)的臨界壓力與材料屈服極限有關(guān)，此時(shí)可用高強(qiáng)度鋼代替低強(qiáng)度鋼。33、何以外壓凸型風(fēng)頭均按外壓球殼進(jìn)行穩(wěn)定設(shè)計(jì)？橢圓封頭在內(nèi)壓作用下有“趨圓現(xiàn)象”，在外壓作用下有“趨扁現(xiàn)象”，使封頭過渡區(qū)產(chǎn)生周向拉伸薄膜應(yīng)力，而不存在失穩(wěn)問題，但在其“球面部分”則存在壓縮薄膜應(yīng)力，如同外壓球殼，故須以球殼進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。對橢圓封頭則須計(jì)算其“球面部分”的當(dāng)量球殼半徑。34、內(nèi)壓作用下熱應(yīng)力如何考慮？消除熱應(yīng)力的措施？內(nèi)壓內(nèi)加熱：內(nèi)壁應(yīng)力減小，而外壁應(yīng)力增大，應(yīng)力狀態(tài)有可能惡化。當(dāng)△t≤1.1P，可以不考慮熱應(yīng)力的影響。內(nèi)壓外加熱：內(nèi)壁的綜合應(yīng)力增大，而外壁應(yīng)力減小，應(yīng)力狀態(tài)惡化。必須考慮溫差應(yīng)力。消除熱應(yīng)力的措施：控制設(shè)備的加熱和冷卻速度；控制和減小構(gòu)件的熱變形約束；設(shè)置膨脹節(jié)；采用良好的保溫層。35、等面積法和壓力面積法的區(qū)別？等面積法是基于薄膜應(yīng)力的受力面積的補(bǔ)償而來，而與力平衡無關(guān)。而壓力面積法是基于開孔處的力平衡(以薄膜應(yīng)力計(jì)算下保持在許用應(yīng)力之下)。一般來說開孔較大時(shí)用壓力面積法所需的面積較大。36、螺栓法蘭連接設(shè)計(jì)包括哪些內(nèi)容？確定墊片材料、形式尺寸；確定螺栓材料、規(guī)格數(shù)量；確定法蘭材料、密封面形式及結(jié)構(gòu)尺寸；進(jìn)行應(yīng)力校核（計(jì)算中所有尺寸均不包括腐蝕裕量）。37、什么叫窄面法蘭？什么叫寬面法蘭？墊片的接觸面位于法蘭螺栓孔包圍的范圍內(nèi)稱窄面法蘭；墊片接觸面分布于螺栓中心圓內(nèi)外兩側(cè)的，稱為寬面法蘭。38、法蘭按其整體性程度分為幾種形式？各有什么特點(diǎn)？松式法蘭：法蘭未能有效地與容器或接管連成一整體。計(jì)算中認(rèn)為容器或接管不與法蘭共同承受法蘭力矩的作用。整體法蘭：法蘭、法蘭頸部、及容器或接管三者能有效的連接成一整體結(jié)構(gòu)，共同承擔(dān)法蘭力矩的作用。任意式法蘭：是一些焊接法蘭，其按整體法蘭計(jì)算。39、法蘭強(qiáng)度校核時(shí)需校核哪些強(qiáng)度條件？軸向應(yīng)力，環(huán)向應(yīng)力，徑向應(yīng)力，組合應(yīng)力，剪應(yīng)力。40、法蘭連接的合理設(shè)計(jì)中，對墊片載荷有什么要求？為使法蘭承受盡可能小的法蘭力矩，在墊片設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能控制較小的墊片載荷。為此要求，由墊片在預(yù)緊時(shí)的壓緊載荷Fa所確定的螺栓載荷Wa與由墊片在操作時(shí)的壓緊載荷Fp所確定的螺栓載荷Wp相接近。41、法蘭連接的合理設(shè)計(jì)中，對螺栓中心圓直徑的確定有什么確定？為使法蘭承受盡可能小的法蘭力矩，在螺栓設(shè)計(jì)中盡可能控制較小的螺栓中心圓直徑，為此要求法蘭徑向結(jié)構(gòu)要求所確定的螺栓中心圓直徑與由法蘭環(huán)向結(jié)構(gòu)所確定的螺栓中心圓直徑相接近。42、法蘭設(shè)計(jì)時(shí)，為獲得盡可能緊湊的法蘭設(shè)計(jì)結(jié)果，對法蘭的應(yīng)力有什么要求？應(yīng)使法蘭的三個(gè)應(yīng)力盡可能與相應(yīng)的許用應(yīng)力相接近，目的使法蘭應(yīng)力趨滿應(yīng)力狀態(tài)，則可最充分的發(fā)揮材料的強(qiáng)度性能。43、增加法蘭錐頸厚度對法蘭的應(yīng)力是何影響？增大法蘭錐頸尺寸，使錐頸的旋轉(zhuǎn)剛度增加，則錐頸的承載比例加大，為此錐頸與法蘭環(huán)間的邊界力和邊界力矩增大，也即錐頸端部的邊界力，力矩增大，它會(huì)引起軸向彎曲應(yīng)力增大。但由于錐頸的抗彎截面橫量與錐頸厚度成二次方關(guān)系大大增加，最終造成錐頸軸向彎曲應(yīng)力下降。邊界力，力矩的增大則使作用于法蘭內(nèi)緣上的徑向彎矩增大，從而導(dǎo)致法蘭環(huán)的徑向彎曲應(yīng)力增加。由于法蘭內(nèi)緣上的徑向彎矩增大，使法蘭環(huán)的支持加大，則偏轉(zhuǎn)減小，故其環(huán)向應(yīng)力減小。44、超壓泄放裝置包括幾種，有何優(yōu)缺點(diǎn)，對于什么樣的壓力容器不適用？有三種：安全閥，爆破片裝置，安全法與爆破片裝置的組合。安全閥是一種由進(jìn)口靜壓開啟的自動(dòng)泄壓閥門，他依靠介質(zhì)自身的壓