壓力容器導言

壓力容器導言李昕化工與環(huán)境學院壓力容器導言化工設備的總體結(jié)構(gòu)及作用（掌握）相關(guān)分類（熟悉）規(guī)范標準（熟悉）應力分析（掌握）

化工設備總體結(jié)構(gòu)

壓力容器包括筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座和安全附件化工設備=承受一定溫度和壓力的外殼+各種各樣的內(nèi)件壓力容器

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)直徑和容積往往需由工藝計算確定。筒體筒體直徑較小時（一般小于500mm），可用無縫鋼管制作，此時筒體上沒有縱焊縫。直徑較大時，筒體可用鋼板在卷板機上卷成圓筒或用鋼板在水壓機上壓制成兩個半圓筒，再用焊縫將兩者焊接在一起，形成整圓筒。焊縫的方向和圓筒的縱向，即軸向平行，因此稱為縱向焊縫，簡稱縱焊縫。筒體長度較短的容器可直接在一個圓筒的兩端連接封頭，構(gòu)成一個封閉的壓力空間，也就制成了一臺壓力容器外殼。當容器較長時，由于鋼板幅面尺寸的限制，需要先用鋼板卷焊成若干段筒體（某一段筒體稱為一個筒節(jié)），再由兩個或兩個以上筒節(jié)組焊成所需長度的筒體。筒節(jié)與筒節(jié)之間、筒體與端部封頭之間的連接焊縫，由于其方向與筒體軸向垂直，因此稱為環(huán)向焊縫，簡稱環(huán)焊縫。筒體圖片

圓柱形筒體按其結(jié)構(gòu)可分為：單層式和組合式

筒體的器壁在厚度方向是由一整體材料所構(gòu)成，即器壁只有一層（為防止內(nèi)部介質(zhì)腐蝕，襯上的防腐層不包括在內(nèi)）。筒體的器壁在厚度方向是由兩層或兩層以上互不連續(xù)的材料構(gòu)成。筒體封頭容器不需開啟時，可把封頭和筒體焊接在一起，從而有效地保證密封，節(jié)省材料和減少加工制造的工作量。根據(jù)幾何形狀的不同：封頭球形橢圓形碟形球冠形錐殼平蓋凸形封頭

對于因檢修或更換內(nèi)件的原因而需要多次開啟的容器，封頭和筒體的連接應采用可拆式的，此時在封頭和筒體之間就必須要有一個密封裝置。提供所需承壓空間密封裝置

螺栓法蘭連接：是一種應用最廣的密封裝置，它的作用是通過螺栓連接，并通過擰緊螺栓使密封元件壓緊而保證密封。法蘭按其所連接的部件分為容器法蘭和管道法蘭。密封裝置便于內(nèi)件的裝拆和檢修，以及容器內(nèi)表面的檢測開孔與接管

由于工藝要求和檢修的需要，常在壓力容器的筒體或封頭上開設各種大小的孔或安裝接管，如人孔、手孔、視鏡孔、物料進出口接管，以及安裝壓力表、液面計、安全閥、測溫儀表等接管開孔。

主要用于物料進出，提供檢查和控制件接口沉降器人孔催化劑堵塞支座

壓力容器靠支座支承并固定在基礎上。隨安裝位置不同，圓筒形容器支座分立式容器支座和臥式容器支座兩類腿式支座支承式支座耳式支座裙式支座用于支撐壓力容器

安全附件

壓力容器安全附件主要有：安全閥爆破裝置緊急切斷閥安全聯(lián)鎖裝置壓力表液面計測溫儀表等主要是防止壓力容器超壓、超溫上述六大部件構(gòu)成了一臺壓力容器的外殼。對于儲存用的容器，這一外殼即為容器本身。對于用于化學反應、傳熱、分離等工藝過程的容器，則須在外殼內(nèi)裝入工藝所要求的內(nèi)件，才能構(gòu)成一臺獨立而完整的產(chǎn)品。壓力容器零部件間的焊接

各部件間的連接大多需要經(jīng)過焊接，對焊接進行質(zhì)量控制是整個容器質(zhì)量保證體系中極為重要的一環(huán)。壓力容器導言過程設備的總體結(jié)構(gòu)及作用（掌握）相關(guān)分類（熟悉）規(guī)范標準（熟悉）應力分析（掌握）二壓力容器分類

壓力容器的使用范圍廣、數(shù)量多、工作條件復雜，發(fā)生事故所造成的危害程度各不相同。危害程度與多種因素有關(guān):如設計壓力、設計溫度、介質(zhì)危害性、材料力學性能、使用場合和安裝方式等。危害程度愈高，壓力容器材料、設計、制造、檢驗、使用和管理的要求也愈高需要對壓力容器進行合理分類。介質(zhì)危害性毒性是指某種化學毒物引起機體損傷的能力，用來表示毒物劑量與毒性反應之間的關(guān)系。毒性大小一般以化學物質(zhì)引起實驗動物某種毒性反應所需要的劑量來表示。介質(zhì)危害性指介質(zhì)的毒性、易燃性、腐蝕性、氧化性等，其中影響壓力容器分類的主要是毒性和易燃性。

毒性

設計壓力容器時，依據(jù)化學介質(zhì)的最高容許濃度，中國將化學介質(zhì)分為四個級別:極度危害（Ⅰ級）：最高容許質(zhì)量濃度<0.1mg/m3高度危害Ⅱ級）：最高容許質(zhì)量濃度0.1~<1.0mg/m3中度危害（Ⅲ級）：最高容許質(zhì)量濃度1.0~<10mg/m3輕度危害（Ⅳ級）：最高容許質(zhì)量濃度≥10mg/m3壓力容器分類方法世界各國規(guī)范對壓力容器分類的方法各不相同，本節(jié)著重介紹中國《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中的分類方法。按壓力等級分類

內(nèi)壓容器又可按設計壓力（p）大小分為四個壓力等級，具體劃分如下：

按承壓方式分類壓力容器可分為內(nèi)壓容器與外壓容器。

低壓(代號L)容器0.1MPa≤p＜1.6MPa;中壓(代號M)容器1.6MPa≤p＜10.0MPa;高壓(代號H)容器10.0MPa≤p＜100.0MPa;超高壓(代號U)容器p≥100.0MPa。

根據(jù)壓力容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用：反應壓力容器(代號R)換熱壓力容器(代號E)分離壓力容器（代號S)儲存壓力容器（代號C，其中球罐代號B）用于完成介質(zhì)的物理、化學反應。用于完成介質(zhì)的熱量交換用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離用于儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)在一種壓力容器中，如同時具備兩個以上的工藝作用原理時，應按工藝過程中的主要作用來劃分品種按安裝方式分類

有固定安裝和使用地點，工藝條件和操作人員也較固定的壓力容器。使用時不僅承受內(nèi)壓或外壓載荷，搬運過程中還會受到由于內(nèi)部介質(zhì)晃動引起的沖擊力，以及運輸過程帶來的外部撞擊和振動載荷，因而在結(jié)構(gòu)、使用和安全方面均有其特殊的要求。

a.固定式壓力容器b.移動式壓力容器按安全技術(shù)管理分類

上面所述的幾種分類方法僅僅考慮了壓力容器的某個設計參數(shù)或使用狀況，還不能綜合反映壓力容器的危險程度。

《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》采用既考慮容器壓力與容積乘積大小，又考慮介質(zhì)危險性以及容器在生產(chǎn)過程中的作用的綜合分類方法，以有利于安全技術(shù)監(jiān)督和管理。該方法將壓力容器分為三類：壓力容器的危險程度還與介質(zhì)危險性及其設計壓力p和全容積V的乘積有關(guān)，pV值愈大，則容器破裂時爆炸能量愈大，危害性也愈大，對容器的設計、制造、檢驗、使用和管理的要求愈高。

a.第三類壓力容器,具有下列情況之一的為第三類壓力容器:①高壓容器；②中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于10MPa·m3)

；④中壓反應容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于0.5MPa·m3）；⑤低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且乘積大于等于0.2MPa·m3

）；⑥高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；⑦中壓搪玻璃壓力容器；⑩球形儲罐（容積大于等于50m3）；低溫液體儲存容器（容積大于5m3）。⑧使用強度級別較高（指相應標準中抗拉強度規(guī)定值下限大于等于540MPa）的材料制造的壓力容器；⑨移動式壓力容器，包括鐵路罐車（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）、罐式汽車[液化氣體運輸（半掛）車、低溫液體運輸（半掛）車、永久氣體運輸（半掛）車]和罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）等；⑾低溫液體儲存容器（容積大于5m3）中壓容器；低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；低壓反應容器和低壓儲存容器（僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)）；低壓管殼式余熱鍋爐；低壓搪玻璃壓力容器。具有下列情況之一的，為第二類壓力容器：b.第二類壓力容器除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類壓力容器國內(nèi)壓力容器分類方法綜合考慮了設計壓力、幾何容積、材料強度、應用場合和介質(zhì)危害程度等影響因素。

c.第一類壓力容器

例如因盛放的介質(zhì)特性或容器功能不同，即根據(jù)潛在的危害性大小，低壓容器可被劃分為第一類或第二類甚至第三類壓力容器。世界各國壓力容器分類是否相同由于各國的經(jīng)濟政策、技術(shù)政策、工業(yè)基礎和管理體系的差異，壓力容器的分類方法也互不相同。直接采用國際標準或國外先進標準設計壓力容器時，應先將其轉(zhuǎn)化為企業(yè)標準。進口壓力容器進口壓力容器的國外制造企業(yè)必須取得國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒發(fā)的安全質(zhì)量許可證書，并按規(guī)定進行安全性能監(jiān)督檢驗、使用登記和定期檢驗。壓力容器導言化工設備的總體結(jié)構(gòu)及作用（掌握）相關(guān)分類（熟悉）規(guī)范標準（熟悉）應力分析（掌握）三壓力容器規(guī)范標準美國壓力容器規(guī)范標準日本壓力容器標準歐盟壓力容器標準國內(nèi)主要標準規(guī)范國外主要規(guī)范標準簡介ASME規(guī)范19世紀未20世紀初，鍋爐和壓力容器事故頻繁發(fā)生，造成了嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失;1911年ASME著手編寫世界上第一部有關(guān)壓力容器規(guī)范《鍋爐建造規(guī)范.1914版》，1915年春出版發(fā)行;目前,ASME鍋爐壓力容器規(guī)范共有12卷，包括鍋爐、壓力容器、核動力裝置、焊接、材料、無損檢測等內(nèi)容。每三年出版一個新版本，每年有兩次增補。ASME規(guī)范分四個層次:規(guī)范（Code),規(guī)范案例（CodeCase),條款解釋(Interpretation),規(guī)范增補（Addenda);ASME規(guī)范中與壓力容器有關(guān)的主要是第Ⅷ篇《壓力容器》、第Ⅹ篇《玻璃纖維增強塑料壓力容器》和第Ⅻ篇《移動式容器建造和連續(xù)使用規(guī)則》ASME規(guī)范常規(guī)設計標準，適用壓力小于等于20MPa；以彈性失效設計準則為依據(jù)；包括靜載下進入高溫蠕變范圍內(nèi)的容器設計；不包括疲勞設計經(jīng)驗性較強，許用應力較低。第Ⅷ篇第1冊（RulesforConstructionofPressureVessels)，1927年第一版分析設計標準適用壓力小于等于70MPa不包括蠕變范圍內(nèi)工作的高溫容器設計包括疲勞設計允許采用較高的許用應力第Ⅷ篇第2冊(AlternativeRulesforConstructionofPressureVessels)1968第Ⅷ篇第3冊(AlternativeRulesforConstructionofHighPressureVessels)1997設計壓力大于70MPa的壓力容器JISB8243《壓力容器構(gòu)造》JISB8250《壓力容器構(gòu)造——另一標準》JISB8270《壓力容器(基礎標準)》JISB8271~8285《壓力容器(單項標準)》1993年頒布根據(jù)ASMEⅧ—1根據(jù)ASMEⅧ—2日本壓力容器標準

為了使標準盡可能相互通用，避免重復檢查、實現(xiàn)有效的認證體制，日本于2000年3月制定并實施了JISB8265《壓力容器構(gòu)造——一般事項》。

JISB8265《壓力容器構(gòu)造——一般事項》2000年3月實施JISB8266《壓力容器構(gòu)造——特定標準》JISB8265《壓力容器構(gòu)造——一般事項》以JISB8270中的第1種壓力容器（設計壓力小于100MPa）為對象修改新的壓力容器JIS標準體系。該體系已于2003年9月頒布實施出現(xiàn)了JISB8265和JISB8270雙標準并存的狀態(tài)

歐盟將壓力容器、壓力管道、安全附件、承壓附件等以流體壓力為基本載荷的設備統(tǒng)稱為承壓設備。

為促進承壓設備在歐盟成員國內(nèi)的自由貿(mào)易，盡可能在最廣泛的工業(yè)領域內(nèi)實施統(tǒng)一的技術(shù)法規(guī)，歐盟頒布了許多與承壓設備有關(guān)的EEC/EC指令（DIRECTIVE）和協(xié)調(diào)標準（HARMONIZEDSTANDARDS）歐盟壓力容器標準EEC/EC指令側(cè)重于安全管理方面的要求，只涉及產(chǎn)品安全、工業(yè)安全、人體健康、消費者權(quán)益保護的基本要求，是歐盟各成員國制訂相關(guān)法律的指南。指令生效后，歐盟各個成員國必須把指令轉(zhuǎn)化為本國監(jiān)察規(guī)程或國家法律，并在指令規(guī)定的期限內(nèi)強制執(zhí)行。歐洲協(xié)調(diào)標準一般由歐洲標準化委員會（CEN）、歐洲電工標準化委員會(CENELEC)等技術(shù)組織制訂。協(xié)調(diào)標準是非強制的，但企業(yè)若采用協(xié)調(diào)標準，就意味著滿足了相應指令的基本要求。

歐盟壓力容器標準與壓力容器有關(guān)的EEC/EC指令主要有：

76/767/EEC《壓力容器一般指令》87/404/EEC《簡單壓力容器指令》97/23/EC《承壓設備指令》壓力容器及其檢驗的一般規(guī)定僅適用于介質(zhì)為空氣或氮氣、壓力（表壓）超過0.05MPa的簡單壓力容器

最高工作壓力大于0.05MPa的承壓設備的設計、制造和合格評估

EN13445《非火焰接觸壓力容器》是與97/23/EC相對應的歐洲協(xié)調(diào)標準

其主要內(nèi)容為：總則、材料、設計、制造、檢驗和試驗、安全系統(tǒng)和鑄鐵容器國內(nèi)主要標準規(guī)范介紹我國將涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道和大型游樂設施統(tǒng)稱為特種設備。

對特種設備實施全過程安全監(jiān)察全過程包括特種設備的設計、制造、安裝、使用、檢驗、修理、改造等涉及安全的各個環(huán)節(jié)安全監(jiān)察是負責特種設備安全的政府行政機關(guān)為實現(xiàn)安全目標而從事的決策、組織、管理、控制和監(jiān)督檢查等活動的總和。不同于工業(yè)主管部門、行業(yè)組織和企業(yè)的安全管理，安全監(jiān)察是為了公眾安全從國家整體利益出發(fā)以政府名義并利用行政權(quán)力進行的，不受部門或行業(yè)的限制，行為比較超脫、客觀。形成了“法規(guī)—行政規(guī)章—安全技術(shù)規(guī)范—標準”四個層次的法規(guī)體系結(jié)構(gòu)。法規(guī)《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條列》1982年2月國務院頒布《特種設備安全監(jiān)察條例》2003年3月國務院頒布授權(quán)國務院特種設備安全監(jiān)督管理部門（國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局特種設備安全監(jiān)察局）負責全國特種設備的安全監(jiān)察工作?！短胤N設備安全監(jiān)察條列》適用于同時具備下列條件的壓力容器：（1）最高工作壓力大于等于0.1MPa（表壓）；（2）壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa.L；（3）盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或者最高工作溫度高于等于標準沸點的液體。檢驗檢測大致可分為監(jiān)督檢驗、定期檢驗、型式試驗和設計文件鑒定等四類。

行政規(guī)章行政規(guī)章泛指以國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局局長“令”形式頒布的、行政管理性內(nèi)容較突出的文件。

如2001年9月發(fā)布的國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局第2號令《鍋爐壓力容器壓力管道特種設備事故處理規(guī)定》等。安全技術(shù)規(guī)范安全技術(shù)規(guī)范是政府對特種設備安全性能和相應的設計、制造、安裝、修理、改造、使用和檢驗檢測等環(huán)節(jié)所提出的一系列安全基本要求，以及許可、考核條件、程序的一系列具有行政強制力的規(guī)范性文件，其作用是把法規(guī)和行政規(guī)章的原則規(guī)定具體化。

《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》1991年原勞動部頒布

《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》1981年院國家勞動總局頒布修改《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》1999年原國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局再次修訂適用于同時具備下列條件的壓力容器：（1）最高工作壓力大于等于0.1MPa（不含液體靜壓力）；（2）內(nèi)直徑（非圓形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m，且容積（V）大于等于0.025m3；（3）盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標準沸點的液體《超高壓容器安全監(jiān)察規(guī)程》(施行)1993年6月原勞動部頒布修訂《超高壓容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》2005年國家質(zhì)檢總局頒布對超高壓容器的材料、設計、制造、使用、檢驗、修理、改造等七個環(huán)節(jié)中的主要問題提出了基本規(guī)定。為加強《特種設備安全監(jiān)察條例》適用范圍內(nèi)、《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》適用范圍外的壓力容器安全監(jiān)察，中國正在制訂相應的規(guī)程。安全技術(shù)規(guī)范標準標準由標準化委員會組織制定，政府代表參與。標準是法規(guī)標準體系的技術(shù)基礎，是法規(guī)得以實施的重要保證。無相應標準的，不得進行壓力容器產(chǎn)品的設計和制造?！妒突ち悴考藴省?960年原化學工業(yè)部頒布《鋼制石油化工壓力容器設計規(guī)定》1977年原機械工業(yè)部、化學工業(yè)部、中國石化總公司頒布GB150—89《鋼制壓力容器》”全國壓力容器標準化技術(shù)委員會“頒布修訂GB150—1998《鋼制壓力容器》我國已經(jīng)頒布并實施了以GB150《鋼制壓力容器》為核心的一系列壓力容器基礎標準、產(chǎn)品標準和零部件標準，并以此構(gòu)成了壓力容器標準體系的基本框架。GB150《鋼制壓力容器》這是中國的第1部壓力容器國家標準，其基本思路與ASMEⅧ—1相同。

適用于設計壓力不大于35MPa的鋼制壓力容器的設計、制造、檢驗及驗收。GB150只適用于固定的承受恒定載荷的壓力容器，不適用于以下8種壓力容器：直接用火焰加熱的容器核能裝置中的容器旋轉(zhuǎn)或往復運動的機械設備中自成整體或作為部件的受壓器室

經(jīng)常搬運的容器

設計壓力低于0.1MPa的容器

真空度低于0.02MPa的容器內(nèi)直徑小于150mm的容器

要求作疲勞分析的容器

JB4732《鋼制壓力容器—分析設計標準》JB4732是我國第1部壓力容器分析設計的行業(yè)標準，其基本思路與ASMEⅧ-2相同。該標準與GB150同時實施，在滿足各自要求的前提下，設計者可選擇其中之一使用，但不得混用。與GB150相比，JB4732允許采用較高的設計應力強度，在相同設計條件下，容器的厚度可以減薄，重量可以減輕。一般推薦用于重量大、結(jié)構(gòu)復雜、操作參數(shù)較高的壓力容器設計。

隨著全球經(jīng)濟一體化形勢的發(fā)展，壓力容器標準國際化的趨勢已經(jīng)越來越明顯。國際標準化組織已經(jīng)提出了ISO16528國際鍋爐壓力容器標準草案。JB4732《鋼制壓力容器—分析設計標準》內(nèi)容回顧：壓力容器導言化工設備的總體結(jié)構(gòu)及作用（掌握）相關(guān)分類（熟悉）規(guī)范標準（熟悉）謝謝！

圖1球