压力容器基础知识 一、预备知识 1、压力：垂直作用在物体表上的力。 2、压强：单位面积上承受的力。在工程上，习惯称为压力。 式中：F表示力，单位是牛顿（N）， S表示面积单位是平方米（m2）， P表示压强，单位是帕斯卡（Pa）。 1）压强的单位 ① 法定单位：KPa，MPa ② 工程上有时会用到：公斤力（公斤） ③ 其他加强单位：mmHg（毫米汞柱）mmH2O（毫米水柱） 2）常见压强单位的换算 ① 标准大气压＝0.1MPa＝760 mmHg ② 工程大气压 3、绝对压力、表压力、负压力 1）绝对压力：容器内的实际压力。 2）表压力：压力表上的读数或液柱差H的压力值就是容器内介质压力超出大气压力的部分 P绝=P表+P大气压 3）负压力（真空度）：介质的压力低于大气压力的部分,称为负压力或真空,简称负压。此时P表为负值，或表示为 P负= P大气压-P绝。 4）几种压力的关系图 P绝＝P大气压 P绝P大气压 P绝P大气压 二、压力容器的定义 1、容器：由曲面构成用于盛装物料的空间构件。 2、压力容器一般是指在工业生产中用来完成反应、传热、传质、分离、贮存等工艺过程，并承受0．1MPa表压以上压力的密闭容器。 3、《特种设备安全监察条例》中明确指出压力容器的定义为： 压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于０．１ＭＰａ（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于２．５ＭＰａ·Ｌ的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于０．２ＭＰａ（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于１．０ＭＰａ·Ｌ的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于６０℃液体的气瓶；氧舱等。 三、压力容器中的压力源 1、来自容器外部：蒸汽锅炉或压缩机 2、来自容器内部：受热、化学反应、聚集状态发生改变等 四、压力容器的工艺参数 1、压力 1）工作压力：容器顶部在正常工艺操作时的压力。 2）最高工作压力：容器顶部在工艺操作过程中可能产生的最高压力。 3）设计压力：在设计过程中，在相应设计温度下用以确定容器壁厚及其元件尺寸的压力。 4）相关压力之间的关系 设计压力≥最高工作压力≥工作压力 设计压力≥超压泄放装置动作压力 超压泄放装置动作压力≥设计图样注明的最高允许工作压力 2、温度 1）介质温度：容器内工作介质的温度 2）设计温度：容器在正常工作过程中，在相应的设计压力下，表壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。 取最低温度的情况：温度低于-20℃时。 五、压力容器的分类 依照《固定式压力容器安全技术监察规程》附件A的规定， 主要有以下几种分类方法： 1、等级划分——按设计压力分： 1）低压（代号L）： 0.1MPa≤P1.6MPa 2）中压（代号M）：1.6MPa≤P10MPa 3）高压（代号H）：10MPa≤P100MPa 4）超高压（代号U）：100MPa≤P 2、品种划分——按其作用分 1）反应容器（R）；2）换热容器（E）；3）分离容器（S）；4）储存容器（C） 3、类别划分——按危险等级分 1）将压力容器的介质分为两组 （1）毒性程度为极度危害（I类）、高度危害（II类）的化学介质，易爆介质，液化气体。（按HG20660-2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危害分类》确定，并参照GB5044-85《职业性接触毒物危害程度分级》 ） （2）除上述介质之外的其他介质。 2）第一类介质设备的分类 对于第一类设备，按此图表分类，注意，这张坐标是对数坐标系。也就是每个坐标轴上的单位长度是以指数递增的。之所以这样设置，是为了使得PV乘积也就是横纵坐标乘积是一固定值时，在坐标图上表现的是直线，因为大家知道，在普通平面坐标系上那将是一条双曲线。 上面这条斜线, 下面的这条是PV＝10^6 3）第二类介质设备的分类 第二类介质则依此图确定。 这两张图的用法是，根据设计压力、容积，在图上标出相应的点。 根据落点区域来确定类别，如果落在线上，按高一级为准。 如果是多腔容器，或者 多种介质，也以级别高的一级为准。 这两张图的主要区别在于:两条PV线不一样，此外，在中低压之间加一条分隔线，也就是说，对于二类介质，I类设备更多。 上面这条是PV＝5*10^5 下面的是PV＝5*10^6 4、其他分类方式 1) 按设计温度：低温（t≤-20℃）；中温（ -20℃ ＜ t＜ 450 ℃ ）；高温（ t＞450℃ ） 2）按是否固定地点：固定式、移动式 3）按材料：钢制、铸铁、有色金属、非金属 4）按几何形状：球形、筒形 5）按壁厚与内径比：薄壁、厚壁 六、压力容器用钢 1、钢材的机械性能 1）强度：抗拉强度、屈服强度、蠕变极限、持久强度 2）塑性：伸长率、收缩率 3）韧性：冲击功 2、钢材的工艺性能 3、钢材的耐腐蚀性能 4、压力容器常用钢材 1）普通碳素钢：主要以字母Q+屈服强度值命名，后面还会加上表示质量的等级的ABCD等，如Q235B 2）优质碳素钢：以含碳量的万分比数值及用途表示，如20g 3）低合金高强钢：以含碳量加上主要其他元素表示：如16MnR 4）不锈钢（主要是含有铬钼等元素）：如 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti 5）新GB713-2008对命名方法的修改：将碳素钢、优质碳素钢和低合金高强钢的命名作了统一，均用原碳素钢的命名方法表示，如：原20g、20R均改为Q245R，原16MnR改为 Q345R。而原铬钼钢、钼钢的命名方法基本不变。 七、压力容器的主要应力 1、应力：应力是材料力学一个重要概念。它表征的是材料内部单位面积上受到的力。和压强类似，单位是N/m2，但不称为帕斯卡。 2、主要产生应力因素：压力（周向、经向、轴向）、重量、温度、风载 3、应力集中：主要发生在形状突变处 is also called, to the Organization and his comrades farewell, King of Japanese as a repeat, he moved to Shanghai, Japan Court, killed in Nanjing puppet after prison. Wang Huapeng fullness alias King in prison, sacrificed at the age of 25. Was in August is also called, to the Organization and his comrades farewell, King of Japanese as a repeat, he moved to Shanghai, Japan Court, killed in Nanjing puppet after prison. Wang Huapeng fullness alias King in prison, sacrificed at the age of 25. Was in August is also called, to the Organization and his comrades farewell, King of Japanese as a repeat, he moved to Shanghai, Japan Court, killed in Nanjing puppet after prison. Wang Huapeng fullness alias King in prison, sacrificed at the age of 25. Was in August
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