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　　1、8 、压力容器设计 8.1 压力容器概述 8.4 典型薄壁壳的应力分析 8.5 内压圆筒型薄壁壳的设计 8.6 外压圆筒型薄壁壳的设计 8.7 压力容器的使用与管理 8.2 压力容器典型零部件 8.3 压力容器结构与分类 8.1 压力容器概述 压力容器特点之一 应用广泛 压力容器不仅被广泛用于化学、石油化工、医药、 冶金、机械、采矿、电力、航天航空、交通运输等工 业生产部门，在农业、民用和军工部门也颇常见，其 中尤以石油化学工业应用最为普遍，石油化工企业中 的塔、釜、槽、罐无一不是贮器或作为设备的外壳， 而且绝大多数是在一定的压力温度下运行。 如一个年产 30万吨的乙烯装置，约有 793台设备

　　2、， 其中压力容器 281台，占了 35.4%。蒸汽锅炉也属于 压力容器，但它是用直接火焰加热的特种受压容器， 至于民用或工厂用的液化石油气瓶，更是到处可见。 压力容器特点之二 工况条件复杂 压力容器的操作条件十分复杂，甚至近于苛刻。 压力从 1 2 10-5Pa的真空到高压、超高压，如 石油加氢为 10.5 21.0 MPa；高压聚乙烯为 100 200 MPa；合成氨为 10 100 MPa；人造 水晶高达 140 MPa；温度从 -196 低温到超过 1000 的高温；而处理介质则包罗爆、燃、毒、 辐 (照 )、腐 (蚀 )、磨 (损 )等数千个品种。操作条件 的复杂性使压力容器从设计、制

　　3、造、安裝到使用、 维护都不同于一般机械设备，而成为一类特殊设 备。 压力容器 特点之三 数量巨大 2004年的统计资料表明，国内在用固定式 压力容器多达 145.66万台 ，移动式压力容器 中 14645辆，在用气瓶 12215.65万只；锅炉 总台数也高达 57.27万台 。此外全国持有压 力容器制造许可证的企业合计 4380个，设计 单位 1380个。如此庞大且潜在隐患容器的存 在，以及地域广泛的制造设计部门，自然成 为国内外政府部门特别重视其安全管理和监 察检查的原因。 压力容器特点之四 安全性要求高 压力容器因其承受各种静、动载荷或交 变载荷，还有附加的机械或温度载荷；其次， 大多数容

　　4、器容纳压缩气体或饱和液体，若容 器破裂，导致介质突然卸压膨胀，瞬间释放 出来的破坏能量极大，加上压力容器极大多 数系焊接制造，容易产生各种焊接缺陷，一 旦检验、操作失误容易发生爆炸破裂，器内 易爆、易燃、有毒的介质将向外泄漏，势必 造成极具灾难性的后果。因此，对压力容器 要求很高的安全可靠性。 压力容器的结构 封头 人孔 支座 筒体 管口 液位计 零部件的二个基本参数 对于用钢板卷制的容器筒体而言，其公称直径的 数值等于筒体内径。 当容器筒体直径较小时，可直接采用无缝钢管制 作时，这时容器的公称直径等于钢管的外径。 管子的公称直径（通径）既不是管子的内径也不 是管子的外径，而是一个略小于外径的

　　5、数值。 公称直径（ DN） 零部件的二个基本参数 国家标准 GB1048将管路元件的公称压力分为以 下十个等级： 0.25MPa、 0.6MPa、 1.0Ma、 1.6MPa、 2.5MPa、 4.0MPa、 6.30MPa、 10.0MPa、 16.0MPa、 25.0MPa 。 公称压力（ PN） 8.2 典型零部件 8.2.1 筒体和封头 筒体和封头是构成压力容器的两个最基本元件，工 程上绝大多数压力容器的筒体均为圆筒形。 筒体通常由钢板卷焊而成或直接采用无缝钢管。 钢板卷焊而成的压力容器公称直径指的是内径； 直接采用无缝钢管制作的容器公称直径指的是外径。 P Di P Di Di Q

　　11、透气孔 无保温时透气孔 裙座圈 人孔 压板 角牵板 支承板 排液孔裙座 的 结 构 4）裙式支座 5）鞍式支座 鞍式支座常用于卧式设备。鞍座由一块底板、一 块竖板和若干块肋板焊接而成。 F型 S型 120 卧式设备一般采用双支座，一个 型，一个 型。其中 型的螺栓孔为园孔， 型的螺栓孔为长园孔。 鞍式支座的位置布置应符合 ARi/2和 A L/2。 A L 8.3.3 设备的开孔 1)、设备开孔的装置 设备的管口与凸缘 人孔 手孔及检查孔 l DN 8.2.4 设备安全附件 1)、安全阀 作用：当压力超过正常工作压力，能自动打开， 介迅速排放，使设备内的压力保持在最高许用 压力范围内，保证其处

　　12、于安全状态。 2)、爆破片 使用场合 容器内的介质易于结晶或聚合，或带有较多的粘性物质， 容易堵塞安全阀，或使安全阀的阀芯和阀座粘在一起； 容器的内压由化学反应或其他原因会迅速上升，安全阀难 以及时排出所产生的大量气体，且无法及时降压。但不适用 于压力剧增，反应速度达到爆轰时的压力容器； 容器内的介质为剧毒或极为昂贵的气体，使用安全阀难以 达到防漏要求。 3)、压力表、液面计和测温仪表 压力表选用要求 所选压力表必须与压力容器内的介质相适应； 低压容器使用的压力精度不低于 2.5级；中、高压容 器使用的压力表精度不应低于 1.5级； 压力表盘刻度极限值为最高工作压力的 1.53.0倍， 最好选

　　13、用 2倍，表盘直径不应小于 100mm。 压力表安装要求 装设位置应便于操作人员观察和清洗 ， 且应避免受到辐射热 、 冻结或震动的不利影响； 压力表与压力容器之间 ， 应装设三通旋塞或针形阀 ， 三通旋 塞或针形阀上应有开启标记和锁紧装置 ， 压力表和压力容器之 间不得连接其他用途的任何配件或接管； 用于水蒸汽介质的压力表 ， 在压力表与压力容器之间应装有 存水弯管； 用于具有腐蚀性或高粘度介质的压力表 ， 在压力表与压力容 器之间应装设能隔离介质的缓冲装置 。 液位计选用要求 应根据压力容器的介质、最高工作压力和温度选用； 在安装使用前，低、中压容器用的液面计，应进行 1.5倍液面计 公称

　　14、压力的水压试验，高压容器用的液面计，应进行 1.25倍液面 计公称压力的水压试验； 盛装 0 以下介质的压力容器，应选用防霜液面计； 寒冷地区室外使用的液面计，应选用夹套型或保温型结构的液 面计； 易燃、毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体压力容器， 应采用板式或自动液面指示计，并应有防止泄漏的保护装置； 要求液面指示平稳时不应采用浮子式液面计。 8.3 压力容器分类 M P a M P a M P a M P a M P a 100 10010 106.1 6.11.0 1.0 超高压 高压 中压 低压 常压 内压容器 1)、 按承压性质分 设计压力通常为低压外压容器 : 2)、 按监察规

　　15、程分 1、 最高工作压力 Pw0.1MPa 2、 内直径 Di0.15m， 且 V0.025m3 3、 盛装介质为气体、液化气体或最高工作高 于等于标准沸点的液体。 监察规程的管辖范围 GB5044 职业性接触毒物危害程度分级 (1)极度危害 10mg/m3,氢氧化钠、丙酮等 一类容器 1.非易燃或低毒的低压反应容器和储存容器 ; 2 .有毒和有危害的低压容器 1、一般中压容器； 二类容器 2、 介质为易燃或毒性程度为中度危害的低压反应 容器和储存容器； 3、 毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器； 4 、低压管壳式余热锅炉； 5、搪玻璃压力容器。 三类容器 1、 高压容器； 2 、 低压容

　　16、器 (毒性为极度或高度危害介质的中压和 PV大于 0.2MPam3)； 3、 中压反应容器 (易燃或 毒性程度为中度危害介质且 PV0.5MPam3)； 4、 中压储存容器 (易燃或 毒性程度为中度危害介质且 PV10MPam3)； 5、 高压、中压管壳式余热锅炉； 6、 中压搪玻璃压力容器； 7 、球形（ V50m3)和低温储存容器 (V5m3)； 8、 移动式压力容器。 8.4 典型薄壁容器应力分析 按容器的外径 Do和内径 Di的比值 K不同，可将 容器分为： 1、 厚壁容器： K1.2 2 、 薄壁容器： K1.2 Di p t B 1)、 受气压圆筒壳体 0 s i n2 dPRlt

　　19、破压力制造偏差 介质为液化气：液化气的饱和蒸汽压。 介质为液体：当液柱静压大于 0.05P时， 应计入液体静压力。 指容器正常工作时，在相应的设计压力下，器壁 金属可能达到的最高和最低温度（低于或等于 - 20 ) 2) 设计温度 3) 、许用应力 影响许用应力的因素： 1 使用温度 2 钢板厚度 许用应力由材料的力学性能除以相应的 安全系数而得。 4 )焊接接头系数 焊缝系数决定于二个因素： 1）焊缝的结构形式 2） 无损探伤水平 5) .厚度 (t) a. 壁厚附加量 C C1 C2 C1： 钢板负偏差 C2： 腐蚀裕量 b. 最小壁厚 保证设备在运输和安装过程中的安全。 压力试验 M P

　　21、比 Do/te； 2) 圆筒长度与外径的比值 L/Do 3) 材料的力学性能 （ E， ) 压杆失稳的主要因素： 1、外载大小 2、压杆柔度 (细长比 ) 3、材料的力学性能。 8.6.2 外压薄壁圆筒厚度设计 外压设计的总体思路：保证工作压力 P小于许 用外压 P 而 P=Pcr/m m 决定于 Pcr的准确程度、制造技术、焊缝结构 形式等因素。我国规定 m=3 一、解析法 t D DmL tE P D t EP e o o e cr o e cr 2 3 59.2 2.2 短圆筒 长圆筒 2) 求 Pcr， 确定 P 3) 如 PP且较为接近，则所假定的 tn符合 要求，否则重算，直到符合

　　24、 B A图确定 cr 8.7 压力容器的安全使用与管理 8.7.1 压力容器的安全技术监察 1) 、安全技术监察的依据 2) 、压力容器的设计监察 3) 、压力容器的设计监察 8.7.2 压力容器的安全使用与管理 1 、管理体系与职责 2 、建立压力容器使用档案 3、压力容器的使用登记 4 、制订容器的安全操作规程 5 、正确操作容器 8.7.3 压力容器的定期检验 1 、定期检验的目的 2 、定期检验的内容与期限 结束语 对流程工业而言，保证压力容器的安 全、经济运行，对企业的生产安全和经 济效益具有非常重要的意义，通过本章 的学习，你对保证压力容器的安全有何 感想？保证压力容器的安全应做那几个 方面？

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