第四篇容器設(shè)計(jì)

1、第四篇 容器設(shè)計(jì),第十五章 容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ),第一節(jié) 概 論,一、容器的結(jié)構(gòu),殼體(筒體)、封頭(端蓋)、法蘭、支座、接口管及人孔等組成。常低壓化工設(shè)備通用零部件標(biāo)準(zhǔn)直接選用。,二、容器的分類,壓力容器分類,按容器的形狀 按承壓性質(zhì) 　 按管理其它,按容器壁溫按金屬材料按應(yīng)用情況,,,按容器的形狀,按承壓性質(zhì),內(nèi)壓：內(nèi)部介質(zhì)壓力大于外界壓力外壓：內(nèi)部介質(zhì)壓力小于外界壓力真空：內(nèi)部壓力小于一個(gè)絕壓的外壓容器,表4

2、-1 內(nèi)壓容器的分類,按管理,表4-2 安全檢查規(guī)程使用范圍,根據(jù)壓力等級(jí)、介質(zhì)毒性危害程度以及生產(chǎn)中的作用，壓力容器可分為三類。第一類壓力容器、第二類壓力容器、第三類壓力容器不包括核能、船舶專用、直接受火焰加熱容器,表4-3 毒性危害程度分級(jí),判斷題：,判斷下列容器屬一、二、三類容器的哪一類？1）φ2000的液氨儲(chǔ)罐2）p為4MPa的劇毒介質(zhì)容器3）p為10MPa，V為800L的乙烯儲(chǔ)罐。,按容器壁溫,常溫容器：壁溫-20℃至

3、200℃；高溫容器：壁溫達(dá)到蠕變溫度,碳素鋼或低合金鋼容器，溫度超過(guò)420℃，合金鋼超過(guò)450℃，奧氏體不銹鋼超過(guò)550℃，均屬高溫容器；中溫容器：在常溫和高溫之間；低溫容器：壁溫低于-20℃, -20℃至-40℃為淺冷容器，低于-40℃者為深冷容器。,按材料,金屬容器:鋼制, 鑄鐵,有色金屬容器,非金屬材料：既可作為容器的襯里，又可作為獨(dú)立的構(gòu)件。,按材料,應(yīng)用最多是低碳鋼和普通低合金鋼，腐蝕嚴(yán)重或產(chǎn)品純度要求高用不銹鋼、不銹

4、復(fù)合鋼板、鋁板及鈦材。在深冷操作中，可用銅或銅合金；常用非金屬材料的有：硬聚氯乙烯、玻璃鋼、不透性石墨、化工搪瓷、化工陶瓷及磚、板、橡膠襯里等,按應(yīng)用情況,反應(yīng)壓力容器（Ｒ）完成物理、化學(xué)反應(yīng)，如反應(yīng)器、反應(yīng)釜、分解鍋、聚合釜、變換爐等；換熱壓力容器（Ｅ）熱量交換，如熱交換器、管殼式余熱鍋爐、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器等；,按應(yīng)用情況,分離壓力容器（Ｓ）流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離，如分離器、過(guò)濾器、緩沖器、吸收塔、干燥塔等；儲(chǔ)存

5、壓力容器：（Ｃ，球罐為Ｂ）儲(chǔ)存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)，如各種形式的貯罐、貯槽、高位槽、計(jì)量槽、槽車等。,三、容器的零部件標(biāo)準(zhǔn),容器的零部件(例如封頭、法蘭、支座、人孔、手孔、視鏡、液面計(jì)等)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，許多化工設(shè)備(例如貯槽、換熱器、搪玻璃與陶瓷反應(yīng)器)也有了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。,兩個(gè)基本參數(shù)：,公稱直徑DN：指標(biāo)準(zhǔn)化以后的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以DN表示，單位mm，例如內(nèi)徑1200mm的容器的公稱直徑標(biāo)記為DN1200。公稱壓力PN

6、：容器及管道的操作壓力經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化以后的標(biāo)準(zhǔn)壓力稱為公稱壓力，以PN表示，單位MPa。,㈠　公稱直徑,1. 壓力容器的公稱直徑 　鋼板卷焊公稱直徑是內(nèi)徑。,容器直徑較小，可直接用無(wú)縫鋼管制作。公稱直徑指鋼管外徑。,表4-5 無(wú)縫鋼管制作筒體時(shí)容器的公稱直徑（mm）,設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將工藝計(jì)算初步確定的設(shè)備內(nèi)徑，調(diào)整為符合表4-4或表4-5所規(guī)定的公稱直徑。 封頭的公稱直徑與筒體一致。,2.管子的公稱直徑,也稱公稱口徑、公稱通徑。有縫管：

7、電焊鋼管，化工廠用來(lái)輸送水、煤氣、空氣、油以及取暖用蒸汽等流體管道。無(wú)縫管：分熱軋管和冷拔管兩種。如輸送流體用無(wú)縫鋼管(GB 8163-87)、石油裂化用無(wú)縫鋼管(GB 9948-88)、化肥設(shè)備用高壓無(wú)縫鋼管（GB 647986)等。,有縫管的公稱直徑：,公稱直徑近似普通鋼管內(nèi)徑的名義尺寸。公制mm，英制in，見(jiàn)表4-6。公稱直徑15mm或1/2英寸，外徑21.3mm，壁厚2.75mm（普通）3.25mm（加厚）,有縫管的公稱直徑

8、：,每一公稱直徑對(duì)應(yīng)一外徑，其內(nèi)徑數(shù)值隨厚度不同而不同。有縫管按厚度可分為薄壁鋼管、普通鋼管和加厚鋼管。管路附件也用公稱直徑表示，意義同,無(wú)縫鋼管的公稱尺寸：,分熱軋管和冷拔管。無(wú)縫鋼管不用公稱直徑而是以外徑乘厚度表示。為公稱外徑與公稱厚度。 在管道工程中，管徑超過(guò)57mm時(shí)，常采用熱軋管。管徑在57mm以內(nèi)常選用冷拔管。 冷拔管的最大外徑為200mm；熱軋管的最大外徑為630mm。,3. 容器零部件的公稱直徑,法蘭、支座等

9、公稱直徑是相配的筒體、封頭的公稱直徑。DN2000法蘭，DN2000鞍座還有一些零部件的公稱直徑是與它相配的管子公稱直徑DN200管法蘭另有一些容器零部件公稱直徑是指結(jié)構(gòu)中某一重要尺寸，DN80(Dg80)視鏡是指窺視孔的直徑為80mm。,㈡ 公稱壓力,工作壓力不同，相同公稱直徑的壓力容器其筒體及其零部件的尺寸也不同。將承受的壓力范圍分為若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)，即公稱壓力。表4-7壓力容器法蘭與管法蘭的公稱壓力,設(shè)計(jì)時(shí)如果選用標(biāo)準(zhǔn)

10、零部件，必須將操作溫度下的最高操作壓力(或設(shè)計(jì)壓力)調(diào)整為所規(guī)定的某一公稱壓力等級(jí)(調(diào)整方法見(jiàn)第五節(jié))，然后根據(jù)DN與PN選定該零部件的尺寸。如果零件不選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，而是自行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)壓力就不必符合規(guī)定的公稱壓力。,四、壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介,壓力容器標(biāo)準(zhǔn)是全面總結(jié)壓力容器生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、安全等方面的經(jīng)驗(yàn)，不斷納入新科技成果而產(chǎn)生的。它是壓力容器設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)收等必須遵循的準(zhǔn)則。壓力容器標(biāo)準(zhǔn)涉及設(shè)計(jì)方法、選材及制造、檢驗(yàn)方法等。,㈠ 國(guó)內(nèi)標(biāo)

11、準(zhǔn),1989我國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)制訂了GB150-89《鋼制壓力容器》1998年修訂成GB150-1998，使標(biāo)準(zhǔn)更加完善。GB150《鋼制壓力容器》內(nèi)容包括：壓力容器板殼元件計(jì)算容器結(jié)構(gòu)要素的確定密封設(shè)計(jì)超壓泄放裝置的設(shè)置容器的制造與驗(yàn)收的要求等,㈡ 國(guó)外主要規(guī)范,國(guó)外的規(guī)范主要有四個(gè)：美國(guó)ASME規(guī)范，英國(guó)壓力容器規(guī)范（BS），日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（JIS），德國(guó)壓力容器規(guī)范（AD）。,1．美國(guó)ASME規(guī)范,美

12、國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）制定的《鍋爐及壓力容器規(guī)范》。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)該規(guī)范規(guī)模龐大、內(nèi)容完善，僅依靠其本身即可完成選材、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、試驗(yàn)、安裝及運(yùn)行等全部工作環(huán)節(jié)。,1．美國(guó)ASME規(guī)范,與壓力容器密切相關(guān)有： 第Ⅱ卷 材料技術(shù)條件、第Ⅴ卷 無(wú)損檢驗(yàn)、第Ⅷ卷 壓力容器及第Ⅸ卷 焊接及釬焊評(píng)定。 每年增補(bǔ)一次，每三年出一新版，技術(shù)先進(jìn)，修訂及時(shí)，能迅速反映世界壓力容器科技發(fā)展的最新成就，為世界上影響最大的一部規(guī)范。,2．英國(guó)壓

13、力容器規(guī)范（BS）,BS 5500《非直接火熔焊壓力容器》是由英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（BSI）負(fù)責(zé)制定。由兩部規(guī)范合并而成：一部相當(dāng)于ASME第Ⅷ卷第一冊(cè)的BS 1500《一般用途的熔融焊壓力容器標(biāo)準(zhǔn)》，另一部是近似于德國(guó)AD規(guī)范的BS 1515《化工及石油工業(yè)中應(yīng)用的熔融焊壓力容器標(biāo)準(zhǔn)》。,3. 日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（JIS）,于80年代初制定了兩部基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，一部是參照ASME第Ⅷ卷第1冊(cè)制定的JIS B 8243《壓力容器的構(gòu)造》，另一部是

14、參照ASME第Ⅷ卷第2冊(cè)制定的JIS B8250《特定壓力容器的構(gòu)造》。 此外，還有與壓力容器相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)JIS B 8240《冷凍壓力容器》、JIS B8241《無(wú)縫鋼制氣瓶》及JIS B8242《圓筒形液化石油氣貯罐（臥式）構(gòu)造》等。,4. 德國(guó)壓力容器規(guī)范（AD）,AD壓力容器規(guī)范是由七個(gè)部門編制的：職工聯(lián)合會(huì)、鍋爐壓力容器管道聯(lián)合會(huì)、化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)、冶金聯(lián)合會(huì)、機(jī)械制造者協(xié)會(huì)、大鍋爐企業(yè)主技術(shù)協(xié)會(huì)及技術(shù)監(jiān)督會(huì)聯(lián)合會(huì)（

15、VDTUV）。,AD規(guī)范在技術(shù)上有許多獨(dú)特的觀點(diǎn)，它在世界上也是具有廣泛影響的規(guī)范。AD規(guī)范與ASME規(guī)范相比，特點(diǎn)：① AD規(guī)范只對(duì)材料屈服極限取安全系數(shù)，且取數(shù)較小。因此產(chǎn)品厚度薄、重量輕；② AD規(guī)范允許用較高強(qiáng)度級(jí)別的鋼材； ③ 在制造要求方面，AD規(guī)范沒(méi)有ASME詳盡，這樣可使制造廠具有較大的靈活性，易于發(fā)揮各廠的技術(shù)特長(zhǎng)和創(chuàng)新。,思考題 ：,1.壓力容器按照壓力、溫度、監(jiān)察管理各是怎樣分類的？2.鋼板卷制的筒體和成