壓力容器壓力管道基礎知識講座PPT資料

壓力容器壓力管道(guǎndào)基礎知識講座第一頁，共43頁。壓力容器基礎知識1.什么(shénme)是《容規(guī)》所指的壓力容器?需同時具備以下三條：最高工作壓力大于或等于0.1Mpa;內直徑大于或等于0.15m,且容積大于或等于0.025m3;盛裝介質為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于或等于標準沸點的液體?！度菀?guī)》p5第二頁，共43頁。壓力容器基礎知識2.碳素鋼和低合金鋼也怕“熱”和怕“冷”嗎?答案是肯定的，使用溫度范圍一般(yībān)在-19~425℃之間。低溫用鋼：16MnDR、07MnNiCrMoVDR、15MnNiDR、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti等；高溫用鋼：0Cr17Ni12Mo2；0Cr19Ni13Mo3；15CrMoR；1Cr5Mo；12Cr1MoVG等。第三頁，共43頁。壓力容器基礎知識3.焊接接頭系數(shù)和那些因素有關?坡口形式(xíngshì)；焊接方法；探傷比例。注意：焊接接頭與焊縫的區(qū)別！第四頁，共43頁。壓力容器基礎知識4.常用的壓力容器鋼板有哪些(nǎxiē)，適用場合?Q235-B、Q235-C、20R、16MnR、16MnR（HIC）、16MnDR、07MnNiCrMoVDR、15MnNiDR、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni10、00Cr17Ni12Mo2、15CrMoR、復合板等第五頁，共43頁。壓力容器基礎知識5.壓力容器常用的設計方法有哪些?其適用范圍?常規(guī)設計方法：以彈性失效為準則，以薄膜應力為基礎，來確定受壓元件的厚度(hòudù)。其特點：計算簡明，大量采用，但不太合理，且保守。應力分析設計法：以塑性失效及彈塑性失效為準則，利用有限元法和計算機，精確計算各種應力，按等安全裕度的原則，分別給予不同的強度限制條件。其特點：科學合理，安全可靠，十分經(jīng)濟。但對材料、制造、和檢驗提出較高的技術要求；通常在高溫、高壓、有疲勞的場合下采用。有些大型的儲存球罐的設計也采用。第六頁，共43頁。壓力容器基礎知識6.壓力容器的失效形式有哪些?強度失效：在載荷的作用下，發(fā)生過量的塑性變形而導致破壞；剛度(ɡānɡdù)失效：發(fā)生過量的彈性變形而導致破壞；穩(wěn)定失效：在載荷的作用下，形狀突然改變而導致喪失工作能力。第七頁，共43頁。壓力容器基礎知識7.厚度附加量C是怎么回事?C=C1+C2+（C3）C3由制造單位(dānwèi)投料時考慮。第八頁，共43頁。壓力容器基礎知識8.什么是應力腐蝕?石油化工中常見的應力腐蝕環(huán)境有哪些?在應力(拉應力)和腐蝕的共同作用下(有一定的溫度)所引起的破裂。特點(tèdiǎn)：無明顯預兆，破壞是脆性的、突然的。碳鋼及低合金鋼：堿液、濕硫化氫、無水液氨、醋酸等。奧氏體不銹鋼：氯離子、堿液、濕硫化氫等。此外，加氫反應器用鋼，須嚴格按納爾遜曲線來選材。第九頁，共43頁。壓力容器基礎知識9.什么是焊后消氫處理(chǔlǐ)?在焊接過程中，來自焊條、焊劑和空氣濕氣中的氫氣，在高溫下被分解成原子狀態(tài)溶于液態(tài)金屬中，焊縫冷卻時氫來不及逸出，殘留在焊縫中。在焊接應力的作用下，產(chǎn)生冷裂紋，即延遲裂紋。解決辦法：焊條先預熱，焊后對焊縫后熱至200℃，時間為16小時，降低焊縫冷卻速度，使氫充分逸出，稱為焊后消氫處理(chǔlǐ)。這也是焊條要選用低氫型的原因。第十頁，共43頁。壓力容器基礎知識10.壓力容器焊后熱處理的目的是什么?消除或降低焊接過程中產(chǎn)生的應力，避免(bìmiǎn)裂紋的產(chǎn)生；恢復冷作硬化而損失的力學性能；改善焊接接頭的塑性和韌性，提高抗應力腐蝕的能力。第十一頁，共43頁。對于有延遲裂紋傾向的鋼制容器(róngqì)（抗拉強度大于540Mpa或Cr-Mo容器(róngqì)用鋼）應在焊后36小時后進行檢測。P——冷脆0.常用的方法：射線、超聲、磁粉、滲透、渦流檢測、目測等。對有延遲裂紋傾向的鋼材，檢測有何規(guī)定？需同時具備以下三條：Q235-B：做20℃V型沖擊試驗；特點(tèdiǎn)：無明顯預兆，破壞是脆性的、突然的。當管內介質溫度較高，產(chǎn)生熱脹時，應滿足柔性的要求；常用的壓力容器鋼板有哪些(nǎxiē)，適用場合?（6）、工作條件苛刻或承受交變載荷的管段。特征：具有自限性和局部性，不會(bùhuì)引起明顯的變形，但可能導致疲勞裂紋或脆性斷裂。往復(wǎngfù)壓縮機（泵）管道氣（液）柱固有頻率分析——防止氣（液）柱共振；第三十七頁，共43頁。產(chǎn)生的原因(yuányīn)：焊接拉應力作用在晶界的低熔點共晶體所造成的（FeS）。宜設獨立基礎，盡量避免生根在廠房的梁柱上；壓力(yālì)管道基礎知識壓力容器基礎知識11.何謂無損檢測?常用的方法有哪些?在不對受檢工件進行分離(fēnlí)和造成損傷的情況下，對容器的材料、結構、焊縫等的內部和表面質量進行的檢查。常用的方法：射線、超聲、磁粉、滲透、渦流檢測、目測等。第十二頁，共43頁。壓力容器基礎知識12.與射線探傷相比超聲波檢測的優(yōu)缺點?其優(yōu)點：對裂紋、未熔合等，檢測靈敏度高；檢測厚度可達數(shù)米；可對在用容器進行檢測和監(jiān)控；檢測速度快，能測定缺陷的深度位置；設備簡單、檢測費用低；對人體無害。其缺點：判斷(pànduàn)不直觀，定性比較困難；檢測結果受人為因素影響較大。第十三頁，共43頁。壓力容器基礎知識13.什么是延遲裂紋?如何防止?裂紋不在焊后立即產(chǎn)生，而是在焊后延遲幾小時、幾天、或更長時間才出現(xiàn)(chūxiàn)。防止辦法：焊后加熱。第十四頁，共43頁。壓力容器基礎知識14.什么是熱裂紋?產(chǎn)生的主要原因(yuányīn)?在300℃以上的高溫下產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋；產(chǎn)生的原因(yuányīn)：焊接拉應力作用在晶界的低熔點共晶體所造成的（FeS）。防止辦法：降低焊接線能量；采用多層焊。第十五頁，共43頁。壓力容器基礎知識15.一次應力、二次應力、峰值應力的概念是什么？一次應力：是指由于外加載荷，如壓力、重力等的作用而產(chǎn)生的應力。它包括一次總體薄膜應力、一次局部薄膜應力、和一次彎曲應力。它的特點：滿足外力的平衡，隨外力的增大而增大，且無自限性。二次應力：是指容器部件自身的約束或相鄰部件的約束而產(chǎn)生的應力，主要包括邊緣應力和溫度應力等。它的特點：一般是自平衡，且具有自限性，一旦一方發(fā)生部分屈服，約束作用即行緩解，應力便不再上升，故對容器的安全危害相對較小。峰值應力：是由于局部結構不連續(xù)（如開孔、小圓角半徑、焊縫咬邊等）引起的應力集中，而迭加到一次或二次應力上的增量，它是疲勞破壞或脆性斷裂的根源，必要時應按應力分類進行(jìnxíng)疲勞設計。第十六頁，共43頁。壓力容器基礎知識16.焊接試板焊接接頭的力學性能檢驗有哪幾種?拉伸(lāshēn)試驗；彎曲試驗；沖擊試驗。第十七頁，共43頁。壓力容器基礎知識17.用于壓力容器的碳鋼和低合金鋼,什么情況下需要逐張做超檢?介質為極度或高度危害的壓力容器;液化石油氣且硫化氫含量大于100mg/L的壓力容器;最高工作壓力大于或等于(děngyú)10MPa的壓力容器;移動式壓力容器；GB12337《鋼制球形儲罐》等要求的其它情形。第十八頁，共43頁。壓力容器基礎知識18.防止晶間腐蝕的措施有哪幾種?晶間腐蝕：奧氏體不銹鋼在400~850°C范圍內緩慢冷卻時，在晶界上有Cr23C6析出并沉積，造成(zàochénɡ)晶界附近貧鉻，從而引起腐蝕。防止措施：固溶化處理；降低鋼中的含碳量（<0.03%);加穩(wěn)定化元素(Nb;Ti)。第十九頁，共43頁。壓力容器基礎知識沖擊試驗溫度(wēndù)不同：Q235-A：不做沖擊試驗(不得用于壓力容器的受壓元件)；Q235-B：做20℃V型沖擊試驗；Q235-C：做0℃V型沖擊試驗。第二十頁，共43頁。壓力容器基礎知識20.峰值應力的基本特征是？何時必須限制？特征：具有自限性和局部性，不會(bùhuì)引起明顯的變形，但可能導致疲勞裂紋或脆性斷裂。在頻繁的交變載荷或頻繁的溫度改變下，容易引起疲勞，此時，應控制峰值應力。第二十一頁，共43頁。壓力容器基礎知識21.對有延遲裂紋傾向的鋼材，檢測有何規(guī)定？對于有延遲裂紋傾向的鋼制容器(róngqì)（抗拉強度大于540Mpa或Cr-Mo容器(róngqì)用鋼）應在焊后36小時后進行檢測。第二十二頁，共43頁。壓力容器基礎知識22.壓力容器選材應遵循哪些原則?設備的使用和操作(cāozuò)條件；焊接性能；冷、熱加工性能；設備的結構和制造工藝；材料的來源和經(jīng)濟性；同一工程中，盡量用材統(tǒng)一。第二十三頁，共43頁。壓力容器基礎知識23.和壓力容器有關的哪幾個環(huán)節(jié)須執(zhí)行《容規(guī)》的規(guī)定？設計；制造；安裝；使用(shǐyòng)；檢驗；修理；改造。第二十四頁，共43頁。壓力容器基礎知識24.何種情況允許采用氣壓試驗？內部不允許有殘留液體的容器(róngqì)由于結構原因不能充滿液體的容器(róngqì).第二十五頁，共43頁。壓力容器基礎知識25.外壓殼體開孔補強的原則?補強面積為多少(duōshǎo)?抗彎強度補強半面積.而對于內壓殼體：抗拉強度補強；等面積。第二十六頁，共43頁。壓力容器基礎知識26.等面積補強為什么不適用于大開孔?應如何處理?只補局部薄膜應力(yìnglì)對彎曲應力(yìnglì)和峰值應力(yìnglì)不起作用;須采用應力(yìnglì)分析法或對比經(jīng)驗法.第二十七頁，共43頁。壓力容器基礎知識27.壓力容器用鋼板,對C、S、P的控制目的?C——可焊性；S——熱脆0.020%(熔煉(rónɡliàn)分析）;P——冷脆0.030%。第二十八頁，共43頁。壓力容器基礎知識28.設計(shèjì)溫度低于20°C時,許用應力如何取值?按20°C時的值.第二十九頁，共43頁。壓力容器基礎知識29.外壓容器的破壞特點？有失穩(wěn)和強度破壞的兩種可能；設計時，應考慮強度計算和穩(wěn)定校核。失穩(wěn)往往在強度破壞前發(fā)生。外壓圓筒的計算長度是指圓筒上能始終保持圓形的兩個(liǎnɡɡè)截面間的距離。第三十頁，共43頁。壓力容器基礎知識30.設計基本地震(dìzhèn)加速度如何取值？設防烈度為7度：0.1g;設防烈度為8度：0.2g;設防烈度為9度：0.4g.第三十一頁，共43頁。壓力容器基礎知識31.根據(jù)(gēnjù)哪些條件判斷容器是否需要熱處理?材質;鋼材厚度;盛裝介質的毒性.第三十二頁，共43頁。壓力容器基礎知識32.GB150規(guī)定(guīdìng),鋼材的許用應力的確定,應考慮那些強度指標?抗拉強度;屈服強度;持久強度;蠕變極限.第三十三頁，共43頁。壓力容器基礎知識33.《壓力容器定期檢驗規(guī)則》中，在壓力容器年度檢查提到了以宏觀檢查為主，在全面檢驗中也提到以宏觀檢查、壁厚測定、表面無損檢測的檢驗方法為主，簡述以宏觀檢查為主的理由。答：（1）壓力容器使用過程中產(chǎn)生的缺陷大多為表面缺陷，埋藏缺陷較少，使用過程中產(chǎn)生缺陷主要為裂紋，變形和腐蝕，且多產(chǎn)生于表面，表面缺陷大多可用宏觀檢查法檢查到；（2）表面裂紋的有效尺寸是埋藏裂紋的兩倍，表面裂紋的危險性比埋藏裂紋大，重點應檢查表面裂紋：（3）從壓力容器的受力角度分析，表面較大，焊縫處的角變形和錯邊量所產(chǎn)生的附加應力(yìnglì)疊加于表面，更容易產(chǎn)生表面缺陷，產(chǎn)生后也易于擴展。（4）表面與介質接觸，內外表面與腐蝕介質接觸時，在一定的工況條件下會產(chǎn)生表面缺陷。（5）表面缺陷發(fā)生事故的幾率比埋藏缺陷大，而這些缺陷大多能夠用宏觀檢查站的方法檢查出來。（6）表面缺陷進行宏觀檢查時，方法簡單，工作量小，成本小，便于普遍使用。（7）采用宏觀檢查為主的方法有利于壓力容器定期檢驗的開展，對盡快掌握在用壓力容器的安全狀況有利。第三十四頁，共43頁。壓力(yālì)管道基礎知識34.工業(yè)管道在線檢驗中，什么(shénme)部位應重點檢查？（1）、壓縮機、泵的出口部位；（2）、補償器、三通、彎頭（彎管）、大小頭、支管連接及介質流動的死角等部位；（3）、支吊架損壞部位附近的管道組成件以及焊接接頭；（4）、曾經(jīng)出現(xiàn)過影響管道安全運行的問題的部位；（5）、處于生產(chǎn)流程要害部位的管段以及與重要裝置或設備相連接的管段；（6）、工作條件苛刻或承受交變載荷的管段。第三十五頁，共43頁。壓力(yālì)管道基礎知識35.為什么要進行管道應力分析？它主要包含那些內容？各種分析的目的是什么？保證管系自身的安全；保證相連設備的安全；保證土建結構的安全。分為靜力分析和動力分析靜力分析包括：壓力、重力等載荷作用下的管道一次應力計算——防止塑性變形破壞；熱脹冷縮以及(yǐjí)端點附加位移等載荷作用下的二次應力計算——防止疲勞破壞；管道對機器、設備作用力的計算——防止作用力過大，保證機器、設備的正常運行；管道支吊架的受力計算——為支吊架設計提供依據(jù)；管道上法蘭的受力計算——防止法蘭泄漏；第三十六頁，共43頁。壓力(yālì)管道基礎知識管系位移計算——防止管道碰撞和支吊點位移過大。動力分析包括：往復(wǎngfù)壓縮機（泵）管道氣（液）柱固有頻率分析——防止氣（液）柱共振；往復(wǎngfù)壓縮機（泵）管道壓力脈動分析——控制壓力脈動值；管道固有頻率分析——防止管道系統(tǒng)共振；管道地震分析——防止管道地震應力過大；沖擊荷載作用下管道的應力分析——防止管道振動和應力過大。第三十七頁，共43頁。壓力(yālì)管道基礎知識36.何謂一次應力？二次應力？分別由哪些載荷產(chǎn)生？這兩種應力有何特點？一次應力是由于壓力、重力與其他外載荷共同作用所產(chǎn)生的應力。它是平衡外力載荷所需的應力，隨外力載荷的增加而增加。特點：沒有自限性。二次應力是由于管道變形受到約束而產(chǎn)生的應力，它是由管道熱脹、冷縮、端點位移等作用而引起的。它是為滿足約束條件或管道自身變形的連續(xù)(liánxù)要求所必需的應力。特點：具有自限性。第三十八頁，共43頁。壓力(yālì)管道基礎知識37.何謂管道柔性？如何進行管道柔性設計？它是反映管道變形難易程度的概念，表示管道通過自身變形吸收熱賬、冷縮和其它位移變形的能力。設計時，應保證管道具有足夠柔性來吸收位移應變的前提下，使管道的長度盡可能短或投資盡可能少。一般采用以下的幾種方法來增加管道的柔性：改變管道的走向(zǒuxiàng)；加波形補償器；選用彈簧支吊架。第三十九頁，共43頁。壓力(yālì)管道基礎知識38.管