壓力容器基本知識

1、第二章 壓力容器基本知識,1.1.壓力容器的安全管理與安全監(jiān)察1、量大面廣 在用鍋爐為52.63萬臺，固定式壓力容器有124.52萬臺，各類氣瓶達到8308.92萬只、在用罐車17291輛。2、操作條件復雜 載荷特殊、介質(zhì)特殊、溫度條件特殊3、安全要求高,1.2.壓力容器分類1.2.1按壓力容器的安全使用管理和安全監(jiān)察的角度分類1、按使用的位置分類 固定式壓力容器和移動式壓力容器兩大類。2、

2、按設(shè)計壓力分類 （1）低壓容器： 0.1MPa≦P<1.6MPa （2）中壓容器： 1.6MPa≦P<10MPa （3）高壓容器： 10MPa≦P<100MPa （4）超高壓容器： P≧100MPa3、按工藝作用分類 （1）反應容器（容器代號R） （2）換熱容器（容器代號E） （3）分離容器（容器代號S） （4）儲存容器（容器代號為C，其中球罐代號為B）

3、4、按安全監(jiān)察管理分類,屬于下列情況之一的壓力容器屬于第三類壓力容器：（1）高壓容器；（2）毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的中壓容器；（3）易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且容器的設(shè)計壓力與容器的容積的乘積大于等于10MPa.M3的中壓儲存容器；（4）易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且設(shè)計壓力與容器的容積的乘積大于等于0.5MPa.M3的中壓反應容器；（5）毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且容器的設(shè)計壓力與容器的容積的乘積大于等于0.

4、2MPa.M3的低壓容器；（6）高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；（7）中壓搪玻璃壓力容器；（8）使用強度級別特別高材料制造的壓力容器（指相應標準中抗拉強度規(guī)定值下限大于等于540 MPa的材料）；,（9）移動式壓力容器，包括介質(zhì)為液化氣體、罐式汽車（低溫液體的鐵路罐車、液化氣體運輸車、低溫液體運輸車、永久氣體運輸車）和介質(zhì)為液化氣體、低溫液體的罐式集裝箱；（10）容積大于等于50M3的球形儲罐；（11）容積大于等于5M3的低溫液體儲

5、存容器；屬于下列情況之一（除第三類容器中以外）的為第二類壓力容器：（1）中壓容器；（2）毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器；（3）易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓儲存容器和反應容器；（4）低壓管殼式余熱鍋爐；（5）低壓搪玻璃壓力容器。,第一類容器為除去第三類、第二類中的低壓容器以外的所有低壓容器。1.2.2其它分類方法（1）按壓力容器壁厚分類K=Do/DI 薄壁容器：K≦1.2厚壁容器：K>1.2（

6、2）按壓力容器內(nèi)外表面受壓方式分類（3）按壓力容器的設(shè)計溫度分類低溫容器：設(shè)計溫度≦-20℃常溫容器：設(shè)計溫度大于-20℃~200℃中溫容器：設(shè)計溫度大于200℃~450℃高溫容器：設(shè)計溫度大于450℃,（4）按壓力容器的制造方式分類 焊接容器、鍛造容器、鑄造容器、多層包扎容器、熱套式容器和繞帶式容器等。（5）按壓力容器的制造材料分類 鋼制容器、鋁制容器、鈦制容器、銅制等有色金屬容器，以及玻璃鋼容

7、器、搪瓷容器、工程塑料等非金屬容器。1.3. 壓力容器安全管理的法規(guī)依據(jù) 1982年2月，國務院發(fā)布了《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》 2003年，國務院頒布《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》，替代了《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》 ，目前，我國已初步形成鍋爐壓力容器安全監(jiān)察法規(guī)體系。,壓力容器安全管理的規(guī)章、規(guī)范可以分成兩大類，一類是壓力容器法規(guī)性的規(guī)定，另一類是壓力容器安全技術(shù)性標準。 1、壓力容器的法規(guī)性規(guī)

8、定（1）《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》2003年2月13日國務院頒發(fā) ；（2）《壓力容器定期檢驗規(guī)則》2003年9月， 國家質(zhì)檢總局；（3）《鍋爐壓力容器使用登記管理辦法》2003年9月； （4）《鍋爐壓力容器產(chǎn)品安全質(zhì)量監(jiān)督檢驗規(guī)則》2004年1月實施 ；（5）《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》1999年6月 ；（6）《鍋爐壓力容器壓力管道特種設(shè)備無損檢測單位監(jiān)督管理辦法》2001.10 ；（7）《鍋爐壓力容器壓力管道特種設(shè)備事故處

9、理規(guī)定》2001.11 ；,（8）《鍋爐壓力容器壓力管道及特種設(shè)備檢驗人員資格考核規(guī)則》，2000年 ；（9）《壓力容器壓力管道設(shè)計單位資格許可與管理規(guī)則》，2002年11月 （10）國務院第302號令《國務院關(guān)于特大安全事故行政追究的規(guī)定》，2001年4月21日；（11）《鍋爐壓力容器壓力管道特種設(shè)備安全監(jiān)察行政處罰規(guī)定》2001.12； 另外，鍋爐的法規(guī)有《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察細則》，氣

10、瓶的監(jiān)察規(guī)程有《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》，特種設(shè)備的監(jiān)察規(guī)程有《特種設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督與安全監(jiān)察規(guī)程》等。 3.國外相應的壓力容器技術(shù)標準,1.4.壓力容器安全監(jiān)察1.4.1壓力容器安全監(jiān)察的機構(gòu)和職責 我國的壓力容器安全監(jiān)察，是由國務院授權(quán)鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機構(gòu)，依據(jù)《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》（原為《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》）對壓力容器的設(shè)計、制造、安裝、使用、檢驗、修理和改造等各環(huán)節(jié)實施監(jiān)督檢查，并負責實施進出口壓力容器

11、的安全性能監(jiān)督檢查。 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門的壓力容器安全監(jiān)察機構(gòu)是對壓力容器實施國家技術(shù)監(jiān)察的立法執(zhí)法機構(gòu)，并具有壓力容器的安全管理進行綜合指導的性質(zhì)。其監(jiān)察權(quán)具有法律權(quán)威性。 鍋爐壓力容器檢驗所是在鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機構(gòu)領(lǐng)導下專門從事對鍋爐壓力容器的檢驗單位。,1.4.2.壓力容器的安全監(jiān)察范圍《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定的監(jiān)察范圍， 只有同時具備下列三個條件的壓力容器才屬于壓力容器的監(jiān)察范圍

12、：（1）最高工作壓力大于等于0.1MPa（不包括液體靜壓力）；（2）內(nèi)直徑大于等于150mm， 且容積大于等于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；,1.4.2.壓力容器的安全監(jiān)察范圍,2003年3月公布的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》附則中規(guī)定，壓力容器的含義是：盛裝氣體或液體,承載一定壓力的密閉設(shè)備,其范圍規(guī)定為最高工作壓力(Pw)大于或等于0.1Mpa(表壓),且壓力與容積的乘積大于或

13、等于2.5Mpa×L的氣體或液化氣體和最高工作溫度高于或等于標準沸點的液體的固定式容器和移動式容器;盛裝公稱工作壓力大于或等于0.2Mpa(表壓),且壓力與容積的乘積大于或等于1.0Mpa×L的氣體.液化氣體和標準沸點等于或低于60℃的液體的氣瓶;醫(yī)用氧艙等.,1.4.3.壓力容器的安全監(jiān)察內(nèi)容 1、對壓力容器設(shè)計環(huán)節(jié)的監(jiān)察 （1）對設(shè)計單位資格許可 （2）壓力容器設(shè)計人員資格考核 2、對壓力

14、容器制造環(huán)節(jié)的安全監(jiān)察 3、對壓力容器安裝環(huán)節(jié)的安全監(jiān)察 4、對壓力容器使用環(huán)節(jié)的安全監(jiān)察 5、對壓力容器檢驗環(huán)節(jié)的安全監(jiān)察 6、對修理、改造環(huán)節(jié)的安全監(jiān)察 7、對進口鍋爐壓力容器的監(jiān)察,2. 壓力容器的基本結(jié)構(gòu),2.1 壓力容器的結(jié)構(gòu)型式 1、球形容器1.頂部極板（北極板）；2.上溫帶板（北溫帶）；3.赤道帶板；4.下溫帶板（南溫帶）；5.底部極板；6.拉桿；7.下部盤梯； 8.支柱；9

15、.中間平臺；10.上部盤梯；11.頂部平臺,圖2－1 球形儲罐,,圖2－2 筒形容器,1.封頭；2.筒體；,3.支座；4.接管;,,2、圓形截面容器1.接管；2.錐底；3.筒體；4.支座；5.封頭,圖2－3 錐形（組合形）容器,,圖2－4 箱形容器消毒柜,,3、非圓形截面容器4、厚壁容器 整體式厚壁筒體有整體鍛造式、鍛焊式、鑄鍛焊式、單層厚板式和電渣焊成型式等結(jié)構(gòu)形式。 組合式厚壁

16、筒體有多層包扎式、多層熱套式、多層繞板式、螺旋包扎式和繞帶式等結(jié)構(gòu)形式。,2.2壓力容器的主要受壓元件 筒體、封頭(端蓋)、人孔蓋、人孔法蘭、人孔接管、膨脹節(jié)、開孔補強圈、管板、球罐的球殼板、換熱器的管板和換熱管、設(shè)備法蘭、M36以上的設(shè)備主螺栓及公稱直徑大于等于250mm的接管和管法蘭均作為主要受壓元件。,圖2－5 壓力容器的組成,1.接管；2.端蓋；3.法蘭；4.筒體；5.加強圈；6.人孔；7.封頭；8.支座,,2

17、.3壓力容器的主要工藝參數(shù),(1)壓力參數(shù):工作壓力(操作壓力),最高工作壓力和設(shè)計壓力. 1.工作壓力是指壓力容器在正常的操作條件,壓力容器所承受的內(nèi)(外)部表壓力,工作壓力是由生產(chǎn)工藝的要求決定的. 2.最高工作壓力,對于承受內(nèi)壓的壓力容器,其最高工作壓力是指在正常使用過程中容器頂部可能出現(xiàn)的最高壓力(或最高壓力差值) 3.設(shè)計壓力是指在相應條件下用以確定壓力容器殼體壁厚及其元件尺寸的壓力(p)一般設(shè)計壓力應等于或高于最

18、高工作壓力 4.公稱壓力 指容器在規(guī)定溫度下的最大操作壓力.,(2) 溫度參數(shù),工作溫度(操作溫度) 設(shè)計溫度 工作溫度指容器在操作過程中,在工作壓力下殼體可能達到的最高或最低溫度.設(shè)計溫度 是指容器在操作過程中,在相應的設(shè)計壓力下殼體或元件可能達到的最高或最低溫度.(3)直徑 一般指容器的內(nèi)徑.,2.4壓力容器的封頭,(1)半球形封頭 受力狀況好,壁厚只需圓筒體壁厚的一半.

19、(2)橢圓和碟形封頭 橢圓封頭應力分布比較均勻,受力情況僅次于半球形封頭. 碟形封頭為一不連續(xù)曲面在三部分的連接處會產(chǎn)生較大的邊緣應力,故應力分布不象橢圓形封頭那樣均勻.其直邊一般為25-50mm目的是為了使邊緣應力不直接作用在焊縫上.,2.5壓力容器的開孔與接管,(1)接管與殼體連接 圖4-15 插入式 嵌入式(2)開孔補強 補強圈補強和厚壁管補強(局部補強)

20、 整體補強用增加整個容器殼體壁厚來降低開孔處的局部應力.,2.6壓力容器的焊接接頭分類及設(shè)計的一般原則,(1)焊接接頭分類:分為A.B.C.D四類. 圖4-18 A類:圓筒部分的縱向接頭,球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭,各類形封頭的拼接接頭,嵌入式接管與殼體的對接接頭. B類:圓筒部分的環(huán)向接頭,錐形封頭小端與接管連接的接頭,長頸法蘭與接管連接的接頭,(已規(guī)定為A.C.D類除外) C類:平蓋,管板與圓筒連接的接頭,法蘭與

21、殼體,接管連接的接頭,內(nèi)封頭與圓筒的搭接接頭,以及多層包扎容器層板層縱向接頭. D類:接管,人孔,像,補強圈等與殼體連接的接頭(已規(guī)定為A.B類的除外),(2)焊接接頭設(shè)計的一般原則 (容規(guī) GB150),不宜采用十字焊縫,縱縫和封頭拼縫與相鄰筒節(jié)的縱縫應錯開,其焊縫中心線之間一般應大于筒體厚度的3倍且不小于100mm. 當兩側(cè)鋼板厚度差過大時應加工其邊緣使其滿足要求.焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計時要盡量采用全焊透結(jié)構(gòu),對于低溫壓力容器,受

22、交變載荷的壓力容器必須采用全焊透結(jié)構(gòu),避免在不銹鋼殼體上直接焊接碳鋼支座等.,3.壓力容器制造的無損檢測,3.1無損檢測工藝及檢測結(jié)果應遵照GB/T4730-2005規(guī)定,方法,部位,合格級別“容規(guī)”,“GB150”規(guī)定. (1)壓力容器用鋼板無損檢測要求 取決于壓力容器的特性,鋼板的材質(zhì),厚度等因素.例“容規(guī)”,“GB150”中規(guī)定壓力容器用鋼板要逐張進行UT的條件. 1-9 (2)壓力容器用鍛件的

23、無損檢測要求(Ⅲ級,Ⅳ級鍛件) JB4726 JB4727 JB4728,(3)壓力容器焊接接頭的無損檢測,時機和方法的選擇.比例和驗收級別的選擇.壓力容器焊接接頭表面的無損檢測按圖樣規(guī)定的方法選擇MT或PT ; JB/T4730- 2005 I級合格.,4.在用壓力容器的無損檢測要求,4.1定期檢驗的目的; 年度檢驗. 全面檢驗.4.2在用壓力容

24、器的無損檢測要求 (1)表面缺陷的檢測 肉眼,放大鏡,表面無損檢測. (2)埋藏缺陷的檢測 射線或超聲檢測.必要時相互復驗. 1-5種情況. 方法和數(shù)量由檢驗員確定,并根據(jù)合乎使用的原則評定壓力容器的安全狀況等級.,第三章壓力管道基本知識,一.壓力管道的定義 國務院于2003年3月公布的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》中關(guān)于壓力管道的定義為:壓力管道是指利用一定的壓力,用于輸送氣

25、體或者液體的管裝設(shè)備,其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1Mpa(表壓)的氣體,液化氣體,蒸汽介質(zhì)或者可燃,易爆,有毒,有腐蝕性,最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體介質(zhì),且公稱直徑大于25mm的管道.,二.壓力管道分類,1.按用途分: (1) 工業(yè)管道:企事業(yè)單位所屬的用于輸送工藝介質(zhì)的管道,公用工程管道及其它輔助管道. (2) 公用管道:城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)用于公用事業(yè)或民用的燃氣管道和熱力管道. (3) 長輸管道:產(chǎn)地

26、,儲存庫,使用單位用于輸送商品介質(zhì)的管道.,2.從安全管理和監(jiān)察角度按操作工況和用途分:,(1)長輸管道:按輸送介質(zhì),設(shè)計壓力,輸送距離,公稱直徑分為GA1和GA2級.(2)公用管道:按介質(zhì)分為GB1和GB2級.(3)工業(yè)管道:按介質(zhì),設(shè)計壓力,設(shè)計溫度分為GC1和GC2級.《壓力管道安裝單位資格認可實施細則》中把GC2級中的一部分管道劃分為GC3級 見表5-1壓力管道設(shè)計和安裝的分類對比.,三壓力管道的用途及特點,

27、1.用途:主要是輸送介質(zhì),還有儲存功能和熱交換功能.廣泛地應用于石油,化工,石化,電力等行業(yè)及城市燃氣和供熱工程.2.主要特點: (1)種類多,數(shù)量大,標準多,設(shè)計,制造,安裝,應用管理環(huán)節(jié)多. (2)長細比大,跨越空間大,邊界條件復雜. (3)布置方式多樣,現(xiàn)場安裝條件差,工作量大. (4)材料應用種類多,選用復雜. (5)失效的模式多樣,失效概率大. (6)實施檢驗難度大.,四.壓力管道的組成及結(jié)構(gòu),1.壓力管道元件

28、 管子 管件 法蘭與緊固件 閥門 膨脹節(jié)及波紋管 密封元件及特種元件2.附屬設(shè)施 支吊架 安全保護裝置等.壓力管道由壓力管道組成件和支承件組成,組成件是指用于連接或裝配管道的元件.支承件是指管道安裝件和附著件的總稱.,五.壓力管道檢驗與無損檢測,1.壓力管道檢驗分為原材料檢驗,管道元件制作,質(zhì)量檢驗,安裝質(zhì)量檢驗,在用檢驗等.

29、 檢驗內(nèi)容包括外觀檢驗,焊接接頭表面質(zhì)量檢驗,焊接接頭內(nèi)部缺陷檢測,耐壓試驗和泄漏性試驗.2.壓力管道無損檢測的基本內(nèi)容 (1) 焊縫外觀基本要求 焊縫外觀應成型良好,寬度以每邊蓋過破口邊緣2mm為宜,角焊縫焊接接頭表面要求. 1-4,(2)表面無損檢測,對導磁性鋼管,應選用磁性檢測.對非導磁性鋼管應選用滲透檢測.時機選擇:應用場合,對象:管材外表面質(zhì)量檢驗,重要對接,角接焊縫表面缺陷

30、檢測.重要承插焊,跨接式三通支管的焊接接頭表面缺陷檢測.管道彎制后表面缺陷檢測.材料淬硬傾向較或等于大焊接接頭的坡口檢測.設(shè)計溫度低于-29℃的非奧氏體不銹鋼管道坡口的檢測,雙面焊件規(guī)定清根的焊縫在清根后,當采用氧乙炔焰切割有淬硬傾向的合金鋼管道上的焊接卡具,修磨部位的缺陷檢測.,(3)射線檢測和超聲檢測,對象:管道,管件的對接接頭.時機:有延遲裂紋傾向的焊縫,套管內(nèi)的主管有焊縫的,被補強圈,墊板覆蓋的焊接接頭,規(guī)定進行焊接中間檢查的

31、.,六.在用工業(yè)管道定期檢驗中無損檢測要點,1.表面無損檢測重要部位 (1)發(fā)現(xiàn)裂紋或可疑情況的相應部位. (2)絕熱層破損或可能滲入雨水的奧氏體不銹鋼管道相應部位的外表面. (3)處于應力腐蝕環(huán)境中的管道應進行抽查. (4)長期承受明顯交變載荷的管道的焊接接頭和應力集中部位. (5)檢驗人員認為有必要時,對支管,角焊縫等部位的抽查.,2.超聲或射線檢測應用原則和部位,GC3級管道如未發(fā)現(xiàn)異常情況一般不進行焊接接頭的UT或RT

32、.(1)制造,安裝中返修過的焊接接頭和安裝時固定口的焊接接頭.(2)錯邊,咬邊嚴重超標的焊接接頭.(3)表面檢測發(fā)現(xiàn)裂紋的焊接接頭.(4)泵,壓縮機進出口第一道焊接接頭或相近的焊接接頭.,2.超聲或射線檢測應用原則和部位,(5)支吊架損壞部位附近的管道焊接接頭.(6)異種鋼焊接接頭.(7)硬度檢驗中發(fā)現(xiàn)的硬度異常的焊接接頭.(8)使用中發(fā)生泄漏的部位附近的焊接接頭.(9)檢驗人員和使用單位認為需要抽查的其他的焊接接頭.,