化工過程機械專業(yè)研究生專業(yè)英語講座課件

申報精品課程：壓力容器設計壓力容器設計緒言IntroductionofPressureVesselDesign潘家禎華東理工大學1申報精品課程：壓力容器設計壓力容器設計緒言潘家禎11.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿21.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿21.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿31.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿31.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿41.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿41.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿現(xiàn)代化企業(yè)的召喚，需要新一代的接班人，企業(yè)未來的主人，怎樣挑起肩上的責任？把美好的理想，凝聚成人生的輝煌。培養(yǎng)你們的才能，誓作祖國的棟梁。

51.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿現(xiàn)代化企業(yè)的召喚，需要新一代1.概述1.2壓力容器的特點應用的廣泛性61.概述1.2壓力容器的特點應用的廣泛性61.概述1.2壓力容器的特點

鍋爐、換熱器、加熱爐=圓筒外殼+傳熱管束核反應堆=圓筒安全殼+核反應零部件塔器=圓筒外殼+傳質(zhì)元件（浮閥、填料等）反應釜=圓筒夾套+攪拌器壓縮機、真空泵=圓筒氣缸+活塞透平機、泵=蝸殼+葉輪

應用的廣泛性過程裝備=受壓外殼+功能內(nèi)件71.概述1.2壓力容器的特點鍋爐、換熱器、加熱爐=1.概述1.2壓力容器的特點壓力容器不僅被廣泛用于化學、石油化工、醫(yī)藥、冶金、機械、采礦、電力、航天航空、交通運輸?shù)裙I(yè)生產(chǎn)部門，在農(nóng)業(yè)、民用和軍工部門也頗常見，其中尤以石油化學工業(yè)應用最為普遍，石油化工企業(yè)中的塔、釜、槽、罐無一不是貯器或作為設備的外殼，而且絕大多數(shù)是在壓力溫度下運行，如一個年產(chǎn)30萬噸的乙烯裝置，約有793臺設備，其中壓力容器281臺，占了35.4%。蒸汽鍋爐也屬于壓力容器，但它是用直接火焰加熱的特種受壓容器，至于民用或工廠用的液化石油氣瓶，更是到處可見。

應用的廣泛性81.概述1.2壓力容器的特點壓力容器不僅被廣泛用于化學、石1.概述1.2壓力容器的特點壓力容器的操作條件十分復雜，甚至近于苛刻。壓力從1～2×10－5Pa的真空到高壓、超高壓，如石油加氫為10.5～21.0MPa；高壓聚乙烯為100～200MPa；合成氨為10～100MPa；人造水晶高達140MPa；溫度從-196oC低溫到超過一千攝氏度的高溫；而處理介質(zhì)則包羅爆、燃、毒、輻(照)、腐(蝕)、磨(損)等數(shù)千個品種。操作條件的復雜性使壓力容器從設計、制造、安裝到使用、維護都不同于一般機械設備，而成為一類特殊設備。

操作的復雜性91.概述1.2壓力容器的特點壓力容器的操作條件十分復雜，甚1.概述1.2壓力容器的特點壓力容器因其承受各種靜、動載荷或交變載荷，還有附加的機械或溫度載荷；其次，大多數(shù)容器容納壓縮氣體或飽和液體，若容器破裂，導致介質(zhì)突然卸壓膨脹，瞬間釋放出來的破壞能量極大，加上壓力容器極大多數(shù)系焊接制造，容易產(chǎn)生各種焊接缺陷，一旦檢驗、操作失誤容易發(fā)生爆炸破裂，器內(nèi)易爆、易燃、有毒的介質(zhì)將向外泄漏，勢必造成極具災難性的后果。因此，對壓力容器要求很高的安全可靠性。

安全的高要求101.概述1.2壓力容器的特點壓力容器因其承受各種靜、動載荷1.概述1.2壓力容器的特點當前壓力容器向大容量、高參數(shù)發(fā)展，如核電站一個1500MW壓水堆壓力殼，工作壓力為14～16MPa，工作溫度為250～330oC，容器內(nèi)直徑7800mm，壁厚317mm，重650噸；又如煤氣化液化裝置中的壓力容器工作壓力為17.5～25MPa，工作溫度為450～550oC，內(nèi)直徑為3000～5000mm，壁厚為200～400mm，重400～2600噸，對這類容器的工藝要求和運行可靠性要求更高，顯然比一般壓力容器又有更高更嚴格的安全性要求。

安全的高要求111.概述1.2壓力容器的特點當前壓力容器向大容量、高參數(shù)發(fā)1.概述1.3壓力容器的安全特征1996年12月的統(tǒng)計資料表明，國內(nèi)在用固定式壓力容器多達122.22萬臺，移動式壓力容器中罐車16910輛，在用氣瓶5498.7571萬只；鍋爐總臺數(shù)也高達51.57萬臺。此外全國持有壓力容器制造許可證的企業(yè)合計2432個，設計單位1380個。如此龐大且潛在隱患容器的存在，以及地域廣泛的制造設計部門，自然成為國內(nèi)外政府部門特別重視其安全管理和監(jiān)察檢查的原因。

量大面廣121.概述1.3壓力容器的安全特征1996年12月的統(tǒng)計資料1.概述1.3壓力容器的安全特征國內(nèi)1998年共發(fā)生鍋爐、壓力容器、氣瓶爆炸事故132起，嚴重事故274起，共死亡104人，受傷371人，直接經(jīng)濟損失2813.58萬元。鍋爐、壓力容器、氣瓶的爆炸事故率分別為1.07次/萬臺，0.28次/萬臺，0.65次/萬臺。

事故率高131.概述1.3壓力容器的安全特征國內(nèi)1998年共發(fā)生鍋爐、1.概述1.3壓力容器的安全特征1968年英國原子能局（UKAEA）安全衛(wèi)生處和聯(lián)合部技術委員會（AOTC）工程檢驗機構調(diào)查使用年限在30年以內(nèi)，符合英國BS1500和BS1515等壓力容器規(guī)范的一級壓力容器發(fā)生破壞事故的統(tǒng)計情況如下表所示：

危害性大壓力容器破壞幾率

年份容器運行災難性事故a損傷事故b總計臺·年次數(shù)事故率次數(shù)事故率次數(shù)事故1962-196710030070.7×10－41251.25×10－41321.32×10－41967-1972105400161.5×10－41231.17×10－41391.32×10－4141.概述1.3壓力容器的安全特征1968年英國原子能局（U1.概述1.3壓力容器的安全特征a.災難性事故指災難性破壞事故或無法修復的容器；b.損傷事故指有潛在危險的事故；c.事故發(fā)生率＝發(fā)生事故數(shù)/（設備臺數(shù)×運行年）表中的數(shù)字表明10000臺容器中發(fā)生損壞事故每年12.5次，達到破壞事故0.7次，事故幾率為1.32‰，而且這132起使用中的容器事故，按其原因分類，89.3%，即118起是各種制造裂紋所引起。

危害性大151.概述1.3壓力容器的安全特征a.災難性事故指災難性破壞1.概述1.3壓力容器的事故實例1979年9月7日國內(nèi)某電化廠415升液氯鋼瓶爆炸，擊穿5個，爆炸5個，10200公斤液氯外泄，波及7公里范圍，59人死亡，779人嚴重中毒。1979年12月18日國內(nèi)某液化氣站400M3儲罐爆炸，引發(fā)3個球罐和一個臥罐爆炸，5000只氣瓶爆炸，600噸液化氣燃燒，32人死亡，54人傷。161.概述1.3壓力容器的事故實例1979年9月7日國內(nèi)1.概述1.3壓力容器的事故實例

1986年4月28日前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站壓力殼發(fā)生核泄漏，31人死亡，20個國家4億人受害。171.概述1.3壓力容器的事故實例1986年4月28日前1.概述1.3壓力容器的事故實例

1984年12月3日印度博帕爾市農(nóng)藥廠異氰甲酸脂儲罐發(fā)生泄漏，2580人死亡，125000人中毒，5萬人失明。181.概述1.3壓力容器的事故實例1984年12月3日印2.壓力容器設計2.1質(zhì)量保證體系定義確保容器從設計、選材、制造、投入運行到退出服役的整個過程安全地完成使用要求而采取的有計劃、系統(tǒng)的措施。內(nèi)容材料—設計—制造與制造過程中的檢驗—在役檢驗與監(jiān)控。

192.壓力容器設計2.1質(zhì)量保證體系定義192.壓力容器設計2.2基本要求安全性

足夠的強度足夠的剛度(或穩(wěn)定性)可靠的密封性能一定的使用壽命

經(jīng)濟性經(jīng)濟可靠的材料經(jīng)濟的制造方法低的操作和維護費用長周期的安全運行

安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)原則：充分保證安全的前提下盡可能做到經(jīng)濟

202.壓力容器設計2.2基本要求安全性2.壓力容器設計2.2基本要求按規(guī)則設計-GB150《鋼制壓力容器》

基于經(jīng)濟方法的設計，其典型過程是確定設計載荷，選用設計公式、曲線或圖表，并對材料取一個安全應力，最終給出容器的基本厚度，然后根據(jù)規(guī)范許可的構造細則及有關制造檢驗要求進行制造。

212.壓力容器設計2.2基本要求按規(guī)則設計-GB150《2.壓力容器設計2.2基本要求按分析設計-JB4732《鋼制壓力容器—分析設計標準》

基于考慮作用在容器上載荷的性質(zhì)，進行詳細的應力分析，計算得到的應力按其對容器破壞的作用分類，與許用應力強度比較和評定，并加上嚴格的材料、制造和檢驗要求。

222.壓力容器設計2.2基本要求按分析設計-JB4732《鋼2.壓力容器設計2.３設計準則設計準則—在特定的設計條件下，有效地利用材料的

強度或剛度，使容器或其部件在設計壽命內(nèi)安全運行。

強度設計準則彈性設計準則塑性設計準則脆斷設計準則疲勞設計準則蠕變設計準則剛度設計準則

彈性變形設計準則失穩(wěn)設計準則

232.壓力容器設計2.３設計準則設計準則—在特定的設計條件下2.壓力容器設計2.３設計準則容器不出現(xiàn)涉及總體范圍的較大變形，即在內(nèi)壓或其他拉伸等靜力載荷在器壁中所引起的最大應力不超過材料的彈性極限。如考慮設計安全裕度，則限制在材料的許用應力以下。

σd=σ2=pDc/2t≤[σ]彈性設計準則σ1=pD

/4tσ2=pD

/2tσ1σ2pD

t242.壓力容器設計2.３設計準則容器不出現(xiàn)涉及總體范圍的較2.壓力容器設計2.３設計準則當容器總體范圍進入整體塑性變形或局部區(qū)域沿整個壁厚進入塑性變形時，則認為容器己耗盡承載能力而失效。極限設計安定性準則

塑性設計