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1、1,设计及制造,技术部 * 2008年9月,压力容器的概念、,广东申菱空调设备有限公司,技术类课程培训,2,目录,前言 现代化企业的雄姿 第一章 压力容器的概念 一、什么叫压力容器 二、列举一些常见的压力容器 三、压力容器的划定范围 四、压力容器的分类 五、压力容器的工作条件 六、压力容器的特点 七、对压力容器的基本要求 第二章 压力容器设计一、设计工作的性质和责任二、我国压力容器法规标准体系简介三、制冷装置用压力容器简介 第三章 压力容器制造一、压力容器实例简介二、压力容器制造工艺过程 复习思考题,3,本讲义简要地介绍了以下三方面的内容： 1、压力容器的概念； 2、压力容器设计； 3、压力容
2、器制造。 本讲义只讲解一些压力容器概念性的基础知识，通过相当数量的思维导向图、图片及举例，对压力容器的概念、设计及制造进行介绍。 希望通过本次培训，能使各位新同事对压力容器有一个初步的了解，尤其，希望各位能对制冷装置用压力容器有一个初步的认识。 培训课时：1.52小时。,前言,4,现代化企业的雄姿,5,现代化企业的雄姿,6,现代化企业的雄姿,7,现代化企业的雄姿,8,现代化企业的雄姿,9,现代化企业的雄姿,10,现代化企业的雄姿,11,现代化企业的雄姿,12,现代化企业的雄姿,13,现代化企业的雄姿,14,现代化企业的雄姿,15,现代化企业的雄姿,16,第一章 压力容器的概念,17,一、什么叫
3、压力容器？,广义地讲，凡盛装压力介质、承受压力载荷的密闭容器统称为压力容器（Pressure vessel）,压力容器广泛地应用于国民经济工农业生产和人民生活的各个领域。 根据特种设备安全监察条例第八十八条中的规定，压力容器用语的含义是：“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等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或等于2.5MPaL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等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或等于1.0MPaL的气体液化气体和标准沸点等于或者低
4、于60液体的气瓶；氧舱等。” 根据不同的用途，压力容器可以有各种不同的尺寸、容积和形状，可以承受大小不同的压力和使用在不同高低的温度条件下，所盛装的介质可以是各种不同的物态、物性或是具有特殊的化学腐蚀、易燃、易爆或毒性危害，制造压力容器的材料可以是钢铁材料、有色金属或其他非金属材料。 以石油、化学工业中常用设备为例，那些作为气体、液体的储存设备以及进行换热、分离、反应等物理、化学过程设备的外壳，均属容器范围。,18,二、列举一些常见的压力容器。,管壳式换热器,管壳式换热器,储油罐,19,分水器,管壳式换热器,20,埋地式贮罐,球形储罐,21,埋地式储罐,22,板式塔,搅拌器,23,三、压力容器
5、的划定范围。,24,受压元件,在容器中直接承受压力载荷（包括内压或外压）的零部件，指盛装、封闭压力介质的容器壳体元件和其他密闭元件、开孔补强圈、外压加强圈等。 主要受压元件 指压力容器受压元件中的筒体、封头（端盖）、球壳板、换热器管板和换热管、膨胀节、开孔补强板、设备法兰、M36以上的设备主螺栓、人孔盖、人孔法兰、人孔接管以及直径大于250mm的接管 。,25,球壳板,筒体,封头（端盖）,管板,26,换热管,膨胀节,开孔补强板,设备法兰,27,水平吊盖人孔结构,手孔结构,28,非受压元件,为满足使用要求与受压元件直接焊接成为整体而不承受压力载荷的零部件，如支座（或吊耳）及其垫板、保温圈、塔盘支
6、承圈等。 非受压元件通常是承载（非压力载荷）元件。,鞍式支座,吊耳,圈座,29,具体划定范围,GB150钢制压力容器和压力容器安全技术监察规程（简称容规）明确了压力容器的范围是指壳体及其连为整体的受压零部件（受压元件），具体是： （1）容器与外部管道连接时： 焊接连接的第一道环向接头坡口端面； 法兰连接的第一个法兰面密封面； 螺纹连接的第一个螺纹接头端面； 专用连接件或管件连接的第一个密封面。 （2）接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧固件。 （3）非受压元件与受压元件的焊接接头（不包括非受压元件）。,30,四、压力容器的分类,31,（一）根据生产装置中（化工）工艺单元过程分类,32,非均相
7、（液固、气固）分离，例如：过滤器、分离器、洗涤器； 搅拌与混合，例如：搅拌器、混合器； 制冷与深度冷冻，例如：蒸发器、冷凝器、过冷器 热量传递，例如：换热器、再沸器、冷凝器、空冷器 蒸发，例如：蒸发器 结晶，例如：结晶器 蒸馏，包括各种型式的分馏塔、精馏塔：板式塔，填料塔 吸收与解吸，主要指吸收塔、解吸塔 萃取，主要指萃取塔 吸附，主要指吸附塔 气液传质，主要指各种型式的塔式容器 干燥，主要指各种型式的干燥器：气流，流化床，转筒 化学反应，包括有搅拌釜，固定床，流化床 贮存，主要指各种型式的贮罐:卧式,立式,球形,33,旋流分离器,成套氨制冷装置,不锈钢反应锅,分水器,不锈钢反应釜,34,储罐
8、,球罐,过滤器,运输罐,35,（二）根据生产过程中的作用原理分类,36,反应压力容器（代号R）。主要用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，如反应器、反应釜、分解锅、硫化罐、分解塔、聚合釜、高压釜、超高压釜、合成塔、变换炉、蒸煮锅、蒸球、蒸压釜、煤气发生炉等。 换热压力容器（代号E）。主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、消毒锅、染色器、烘缸、蒸炒锅、预热锅、溶剂预热器、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等。 分离压力容器（代号S）。主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，如分离器、过滤器、集油器、
9、缓冲器、洗涤器、吸收器、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等。 储存压力容器（代号C、其中球罐代号B）。主要是用于储存和盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，如各种型式的储罐。 特别说明：在一台压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的主要作用来划分品种。如换热分离容器。,37,反应器,换热器,分离器,储气罐,38,（三）根据压力等级分类,容规（附件一）对压力容器按其设计压力（P）分为四个压力等级： 低压（L）：0.1MPa P 1.6MPa 中压（M）：1.6MPa P 10MPa 高压（H）：10MPa P 100MPa 超高压（U）：P 100MPa,39,
10、（四）根据GB150的适用范围分类,GB150的适用范围: 压力容器： 0.1MPa P 35MPa（内压容器） -0.1MPa P -0.02MPa（外压容器） 说明：1、常压容器： -0.02MPa P 0.1MPa（属JB/T 4735-1997钢制焊接常压容器的适用范围）。 2、盛装毒性程度为极度、高度危害介质的常压容器不能按照JB/T 4735-1997钢制焊接常压容器进行设计，可参照GB150 标准进行设计并制造、检验、验收。 3、以上所标示的压力值均为表压。,40,下列各类容器不属于GB150的范围： 直接用火焰加热的容器；（运行环境） 核能装置中的容器； （运行环境） 旋转或往
11、复运动的机械设备（如泵、压缩机、涡轮机、液压缸等）中自成整体或作为部件的受压器室；（结构形式） 经常搬运的容器；（安装方式） 设计压力低于0.1MPa的容器； （设计压力的原因） 线MPa的容器； （设计压力的原因） 内直径（对非圆形截面,指宽度、高度或对角线，如矩形为对角线mm的容器； （结构尺寸） 要求作疲劳分析的容器； （破坏形式） 已有其他行业标准的容器。诸如制冷、制糖、造纸、饮料等行业中的某些专用容器和搪玻璃容器。 （行业特点的原因） 注：1、直接用火焰加热的容器：容器表面产生氧化，氧化层强度低，而且很脆：容器受热不均匀，有很大的温差应力；容器
12、温度随火焰大小而波动，从而造成压力的波动。 2、核能装置中的容器：受辐射作用的容器，长期承受核裂变时产生的中子流和 射线辐射，寻致材料的冲击韧性和延性下降，以至可能发生脆性破坏。,41,（五）根据温度（容器壁温）分类,42,1、常温容器 壁温-20 200 2、高温容器 指壁温达到材料蠕变温度下工作的容器。 碳钢420;合金钢450；奥氏体不锈钢550。 3、中温容器 指壁温在常温和高温之间的容器； 4、低温容器 指壁温低于一20条件下工作的容器。 其中-20 -40 (浅冷容器) 低于-40者为(深冷容器),按容器壁温,43,常温的一般概念：设计温度-20t 50； 在“GB150容器”中，
13、规定设计温度低于或等于-20的容器为低温压力容器。根据材料、制造水平以及工程实践经验的不同，各个国家都规定了适合自己国情的低温界限，据此对低温容器用钢材提出某些必要的附加试验检验要求。 日本：-10 英国：0 德国：-10 中国： -20 我国压力容器规范多年来一直把设计温度低于或等于-20o作为低温的界线，换句话说，设计温度低于或等于-20的压力容器我们称之为低温容器。 低温容器的设计温度是指在正常工作过程中，在相应的设计压力下，容器的受压元件金属可能达到的最低温度。除工作过程中介质的影响外，由于环境温度的影响而导致容器壳体的金属温度低于或等于-20时，也属低温容器范围。,44,（六）根据容
14、规分类,为了对容规管辖范围内的压力容器进行安全技术的监督和管理，根据压力容器的压力等级、品种、介质毒性程度和是否易燃介质等综合条件，将“容规容器”划分为三类(即容器划类)。,45,介质的毒性危害和爆炸危险程度，是指在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触、发生爆炸，或因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度。开云 开云体育官网 HG20660压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类和容规附件一给出了具体化学介质的分类。其中无规定时，按下述原则确定毒性危害程度。 毒性危害程度分为极度危害、高度危害、中度危害和轻度危害共四个级别。 极度危害（I级）：最高容许浓度0.1mg/m3 高度危害（II级）:最高容许浓度0
15、.1mg/m31.0mg/m3 中度危害（III级）:最高容许浓度1.0mg/m310.0mg/m3 轻度危害（IV级）:最高容许浓度10.0mg/m3,毒性危害程度,46,容器类别划分原则,1、下列情况之一的，为第三类压力容器： 高压容器； 中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）; 中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积10MPam3）; 中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积0.5MPam3）; 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积0.2MPam3）; 高压、中压管壳式余热锅炉； 中压搪玻璃压力容器； 使用强度级别较高（指相应
16、标准中抗拉强度规定值下限大于或等于540MPa）的材料制造的压力容器;,47,移动式压力容器,包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车液化气体运输(半挂)车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等； 球形储罐（容积50m3） ； 低温液体储存容器（容积5m3）； 2、下列情况之一的，为第二类压力容器; 中压容器； 低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质); 低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质）; 低压管壳式余热锅炉； 低压搪玻璃压力容器； 3、低压容器为第一类压力容器（本条第1款、第2款规定的除外。）,4
17、8,容规适用的压力容器条件,容规适用于同时具备下列条件的压力容器（注1）： 最高工作压力（Pw）（注2）大于等于0.1MPa（不含液体静压力，下同）； 内直径（非圆形截面指断面最大尺寸）大于等于0.15m，且容积（V）（注3）大于等于0.025m3； 介质为气体、液体气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。 上述压力容器所用的安全附件，亦属于本规程管辖范围。 安全附件： 指安装于容器上的超压泄放装置（包括安全阀、爆破片、易熔塞和安全阀与爆破片组合装置）、高压切断装置、液面计及压力表等。,49,安全阀,爆破片,爆破片,液面计,液面计,压力表,50,注1：本规程压力容器范围划定如下： 压力容器与
18、外部管道、装置联接的；接管与外部管道焊接连接的第一道环向焊缝，螺纹连接的第一个螺纹接头，法兰连接的第一个法兰密封面，专用连接件、管件连接的第一个密封面； 压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件； 非受压元件与压力容器的连接焊缝。,注2： 承受内压的压力容器，其最高工作压力是指压力容器在正常使用过程中，顶部可能出现的最高压力； 承受外压的压力容器，其最高工作压力是指压力容器在正常使用过程中，夹套顶部可能出现的最高压力。,注3： 容积是指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并予圆整，且不扣除内部附件体积的容积。,51,容规不适用于下列压力容器：,核能装置中的压力容器、交通工
19、具上的附属压力容器、军事装备用的压力容器、消防用的压力容器、科学研究试验装置用的压力容器、医疗用载人的压力容器、真空下工作的压力容器（不含夹套压力容器）； 各类气体槽（罐）车和气瓶； 非金属材料制压力容器； 无壳体的套管换热器、冷却排管等； 烟道式余热锅炉和砌（装）在设备内的管式水冷却件； 正常运行最高工作压力小于0.1MPa。但在使用中短时（如进、出物料时）承压的压力容器（如常压发酵罐，硫酸、硝酸、盐酸储罐，水泥罐车及类似的设备等）； 机器上非独立的承压部件（如压缩机、发电机、泵、柴油机的承压壳或气缸，但不含造纸、纺织机械的烘缸、压缩机的辅助压力容器和移动式空气压缩机储罐等）； 电力行业专用
20、的封闭式电气设备的电容压力容器（封闭电器）； 超高压容器。,52,（七）压力容器的其他分类方法,53,按容器主体材料分有：钢制（碳素钢、低合金钢、高合金钢）、铝制、钛制、其他有色金属等； 按结构型式分为：单层、锻焊、多层包扎、绕带、绕板、热套、无缝等。 按容器截面形状分有：圆形截面、非圆形截面等； 按容器主轴线方向(即放置/安装方式)分有：立式、卧式； 按容器壁厚分有：薄壁（/ Di0.1，即K=Do/Di 1.2 ）， 厚壁（/ Di0.1，即K=Do/Di 1.2) 根据“压力容器压力管道设计许可证”分类：类别：A类（包括A1、A2、A3、A4级）、C类（包括C1、C2、C3、级）、D类（
21、包括D1、D2级）及SAD类（即压力容器分析设计）； 根据“压力容器制造许可证”分类：不划类别，只分级别：A级(A1A5)、B级(B1B3)、C级(C1C3)、D级(D1D2).,54,五、压力容器的工作条件,55,压力容器广泛地应用于国民经济各个领域，随着科学技术的发展，在各应用领域内，承压设备在日趋大型化的同时，其工作条件也越来越苛刻，如从深冷到高温（包括直接受火），从高真空到高压、超高压，各种各样的腐蚀条件等。这些条件不但在设备结构、材料、设计技术方面，而且在制造技术和使用管理方面都提出了更加苛刻的、同时也应该是更加安全可靠的要求，当然还要找到经济的工业化实施方法。 温度条件超低温、低温
22、、常温、高温 压力条件真空、常压、低压、中压、高压、超高压 介质腐蚀条件在各工业部门中，承压设备处理、盛装的物料品种繁杂多种多样，同是又是在各种不同条件下，因此金属材料的腐蚀现象是很复杂的，即同一种材料在不同介质中，不同材料在同一介质中，即便是同一种材料，同一种介质在不同内部、外部条件下（如材料金相组织、承载能力、介质浓度、温度、压力条件等）都会表现出不同的腐蚀规律。,56,例如：碳钢在稀硫酸中极不耐蚀，但在浓硫酸中却很稳定；铅耐稀硫酸，但不能在浓硫酸中使用；不锈钢在中、低浓度的硝酸中耐蚀，但不耐浓硝酸的腐蚀；碳钢在稀硫酸中是均匀腐蚀，奥氏体不锈钢在氯化物的水溶液中会由于应力腐蚀而产生破裂；
23、常见的腐蚀情况可以有：均匀腐蚀、点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、高温氧化、氢脆等。 介质的危害性在石油、化工、天然气的工业生产装置中，参与过程的绝大部分是易燃、易爆、有毒或有腐蚀性的物质， 同时这些物质的状态在工艺过程中受温度、压力的控制不断变化。因此不论从整个工艺装置的设计上，还是每台容器、设备的制造质量上，任何一个环节上的疏忽都会酿成恶性安全事故，给人民生命和国家财产造成重大损失。,57,例如：1984年印度的一次农药泄漏事故，造成了2500多人死亡，12多万人中毒、5万人失明的惨剧；据统计，美国在1995年因各类事故造成的经济损失约200亿美元，其中石化行业的事故经济损失高达100亿美元；我国
24、近年来在石化、化工行业也曾发生多起特大安全事故，造成了巨大的损失。 其他载荷条件例如：设备及其内件、附件自重；设备内盛装的物料重量，试验状态下的液体重量；来自支承、连接管道及相邻设备的作用载荷;设备运输、安装、维修时可能承受的作用载荷。,58,六、压力容器的特点,59,装置的大型化,在近几十年的科技、生产发展中，化工和石化产品的生产装置在不断地向大型化发展，如上世纪50年代的年产2000吨合成氨装置、1001万吨炼油装置，目前已发展到年产45万吨合成氨装置和1000万吨以上炼油装置，单系列乙烯装置也从几万吨、十几万吨发展到目前的近百万吨规模。装置生产规模的大型化，必然要求压力容器大参数化，直径
25、、壁厚、重量增大。 炼油装置中的减压蒸馏塔：直径10000*长40000 乙烯装置中的丙烯塔：直径10000*高94000*重量1100吨 氨合成塔：直径2500*长22000*壁厚200 甲醇反应器：直径6500*长14000*壁厚220 核工业中的沸水反应堆：直径7800*壁厚190*重量1000吨 煤液化加氢反应器：直径4810*壁厚338*重量2040吨 深海球形探测器：直径3000*壁厚225,可承受外压105.5MPa 乙二醇列管式反应器：直径5000*长10000*列管根数9000 立式圆筒形油品贮罐：直径100000*高21800，容积150000立方米,60,61,结构多样性
26、,前面已经谈及由于承压设备工作条件的多种多样，承压设备材料的品种、规格繁多，为满足各种工艺生产要求，设备的类型、结构也各式各样，在压力容器行业中粗略地可以分为：卧式、立式容器，换热器，塔器，大型立式圆筒形贮罐，球罐，空冷器，余热锅炉等，以上每一种类型设备因使用要求不同还可以有许多不同的具体结构形式。如：换热器又可以分为固定管板式、浮头式、填料函式、U形管式等，还可以分为单管程、多管程、双管板、带导流筒、带膨胀节、高压换热器中的各种密封型式等。各种设备由于腐蚀条件不同，可能使用钢材或有色金属，从而对具体结构和制造技术的要求也会不一样。,62,固定管板式换热器,浮头式换热器,U形管式换热器,填料函
27、式换热器,63,主要结构组成,压力容器的结构尽管有多样性和复杂性，但是就其结构组成来看，可以认为压力容器是由以下基本受压元件或结构组成：受内压或外压圆筒壳，圆锥壳，各种形式的封头，平盖，开孔及其补强元件，法兰连接，各种形式膨胀节，多孔板等。,4,64,七、对压力容器的基本要求,65,满足使用要求,压力容器的结构型式、尺寸规格、使用条件（压力、温度、腐蚀介质）以及其他载荷条件是由设备在工艺装置中的功能要求决定的。因此要求设备必须能满足生产条件下处理物料的功能要求，如：输送、传热、传质、分离、贮存等工艺要求。,66,当前压力容器向大容量、高参数发展，如核电站一个1500MW压水堆压力壳，工作压力为
28、1416MPa，工作温度为250330C，容器内直径7800mm，壁厚317 mm，重650吨；又如煤气化液化装置中的压力容器工作压力为17.525MPa，工作温度为450550C，内直径为30005000mm，壁厚为200400 mm，重4002600吨，对这类容器的工艺要求和运行可靠性要求更高，显然比一般压力容器又有更高更严格的安全性要求。 国内1998年共发生锅炉、压力容器、气瓶爆炸事故132起，严重事故274起，共死亡104人，受伤371人，直接经济损失2813.58万元。锅炉、压力容器、气瓶的爆炸事故率分别为1.07次/万台，0.28次/万台，0.65次/万台。,安全可靠性（安全第一
29、）,67,1979年9月7日国内某电化厂415升液氯钢瓶爆炸，击穿5个，爆炸5个，10200公斤液氯外泄，波及7公里范围，59人死亡，779人严重中毒。 1979年12月18日国内某液化气站400M3储罐爆炸，引发3个球罐和一个卧罐爆炸，5000只气瓶爆炸，600吨液化气燃烧，32人死亡，54 人伤。,安全可靠性,68,1986年4月28日前苏联切尔诺贝利核电站压力壳发生核泄漏，31人死亡，20个国家4亿人受害。,安全可靠性,69,1984年12月3日印度博帕尔市农药厂异氰甲酸脂储罐发生泄漏，2580人死亡，125000人中毒，5万人失明。,安全可靠性,70,安全可靠性,确保设备安全使用的基本
30、要求包括有设备的强度、刚度、稳定性、密封性和耐蚀性。,71,足够的强度 承压设备的所有零、部件之间除个别螺栓连接之外，基本上都是焊接连接，因此在压力载荷作用下，设备本体材料和焊接接头应具有足够的强度。这些焊接接头处往往具有结构不连续，受力情况复杂的特点，同时由于难免存在的焊接缺陷，又可能造成了这些连接部位的削弱，因此，在强度设计时，在制造检验过程中都应予以重视。 足够的刚度 足够的强度就是保证在载荷作用下，构件不致发生过大的变形，例如：法兰环由于刚性的不足可能导致设备的泄漏，而设备的密封性对于承压设备特别是石油、天然气、石化、化工等行业的安全生产和人民生命财产安全具有至关重要的直接作用。,72
31、,足够的稳定性 足够的稳定性就是保证在外载荷作用下，设备或构件不致突然失去原有形状。例如：设备在外压作用下的失稳，杆件、管件或圆筒形容器的轴向受压失稳，甚至薄壁凸形封头在受内压作用时也可能产生转角过渡区的失稳。 材料的耐蚀性 材料的耐蚀性对于保证设备的使用寿命和安全运行是显而易见的，设备的设计则应根据具体操作条件和介质的不同腐蚀类型，选用相适应的设备材料以及正确的加工制造方法，以保证设备的长周期安全运行。,某厂催化装置催化剂磨蚀照片,73,合理的经济成本,74,压力容器的设计既要安全可靠，又要经济合理。 首先在保证使用寿命前提下要选材合理，在保证工艺过程要求的前提下结构要简单，并方便制造、检验
32、、维修，最终使设备总成本尽可能降低。 任何一个工程建设项目，在确定设计基础条件时，都应该首先明确项目要执行的设计标准规范。采用的标准不同即是对设计的要求不同，如不同的环保标准要求，对有害物质的浓度排放要求也不同，当然会影响到设备的质量要求，装置的生产水平、操作成本、建设等经济指标。 又如，对装置连续运转周期的不同要求也会对设备质量、成本等有直接的影响。 经济成本合理的考虑并不排斥从生产发展考虑而采用可能是较高的先进技术设备，这要全盘权衡考虑。,75,第二章 压力容器设计,76,一、压力容器设计简介,77,对压力容器设计人员的基本要求,78,压力容器的设计是一个专业，要求压力容器设计
33、工程师既要通晓（至少熟悉）有关现行国家法令法规、设计标准、规范，以及应力分析方法，又要具有丰富的设计、制造、使用和维护的工程实践经验。 在压力容器设计过程中，设计工程师主要应依靠自己的，并善于借鉴他人的以往设计经验。一个设计不太可能是全新的，通常有许多先例可以参考，一个有经验的设计人员能够得心应手地选择经过实践考验的方案，而不大可能也没有必要试图去做出未经试验、一鸣惊人的全新设计。 寻求“最佳”设计、评价和选择确定“最佳”设计。 所谓“最佳”设计，其实就是在一定条件下，相对于其他设计方案能更好地满足工艺要求且较经济和易实现的设计方案。 设计必须遵守标准规范的规则。,对压力容器设计人员的基本要求
34、,79,对压力容器设计的主要要求,80,在安全可靠的前提下，对压力容器的设计主要有两个方面的要求。 一是满足工艺的要求。 二是满足设备制造的要求。 专业设计院的设计人员擅长前者，制造单位的设计人员精于后者。多年来，通过两者的密切配合，完成（化工）压力容器的设计工作，保证了压力容器产品的技术先进、安全可靠、经济合理。,对压力容器设计的主要要求,81,压力容器设计工作的特点,82,压力容器设计工作的特点,设计是压力容器建造的第一步，是科技转化为现实生产力的桥梁，是设计人员综合运用相关专业知识和实践经验制定用于建造的技术文件的过程，是一种创造性的劳动。 （化工）压力容器设计工作具有三个特点： 一是结
35、构、参数的多样性； 二是标准、规范的时效性； 三是许可证制度的严密性（按特种行业管理）。 以上三个特点往往要同时兼顾，设计有赖于经验的积累，过去的经验需要结合时代的发展予以归纳和总结。 （化工）压力容器的设计需要考虑行业的特点，本着“安全第一”的原则，综合技术标准与技术规范的最新要求进行综合考虑。,83,二、我国压力容器法规标准体系简介,84,上世纪五、六十年代全盘照搬苏联，目前某些影响仍存在，如设计与制造分别由不同法人完成； 文革期间法制不在，损失惨重； 改革开放以来通过治理整顿逐步走上正规，以“条例”（即特种设备安全监察条例）、“容规” （即压力容器安全技术监察规程）等法规以及GB150钢
36、制压力容器、JB4732钢制压力容器分析设计标准等标准的颁发为标志，初步形成我国法规标准体系的构架，技术内容上主要师从美国（如ASME压力容器规范，仍有一定差距），但管理体制上保留自己特点； 中国标准由四个层次构成：国家标准、行业标准（1987年以前称为“部标准”，1987年至1991年称为“专业标准”，1991年以后称为“行业标准”）、企业标准、地方标准。目前，以GB150为核心的压力容器标准有近10个国家标准，50个行业标准。,1.历史的沿革,85,形成了条例、规程、规则等不同层次的行政法规，强制执行。 我国压力容器法规的主要特点： 由各级行政主管部门制定、颁发，强制执行； 对涉及压力
37、容器的各类法人、自然人实行强制性市场准入制度； 法规与标准分工不明，法规以标准为基础（法规引用标准）造成内容重叠矛盾。,2.我国的压力容器法规,86,我国特种设备（压力容器）法规类别,87,法律 由全国人民代表大会讨论通过，中华人民共和国主席批准发布。例：中华人民共和国主席令（第7号） 中华人民共和国行政许可法 （ 2003年8月27日公布，自2004年7月1日起施行）等。 行政法规 按照宪法和立法法，上述规定的事项尚未制定法律的，全国人民代表大会及其常务委员会有权作出决定，授权国务院可以根据实际需要，对其中的部分事项先制定行政法规，但是有关罪和刑罚、对公民政治权利的剥夺和限制人身自由的强制
38、措施和处罚、司法制度等事项除外。例：中华人民共和国国务院令（第373号）特种设备安全监察条例（ 2003年3月11日公布，自2003年6月1日起施行）等 。 地方性法规省、自治区、直辖市的人民代表大会及其常务委员会根据本行政区域的具体情况和实际需要，在不跟宪法、法律、行政法规相抵触的前提下，可以制定地方性法规。例：广东省特种设备安全监察规定（ 2003年5月28日广东省第十届人民代表大会常务委员会第三次会议通过，2003年9月1日施行）等 。,我国特种设备（压力容器）法规类别,88,部门规章 按照立法法有关规定，国务院各部、委、署和具有行政管理职能的直属机构，可以根据法律和国务院的行政法规、决
39、定、命令，在本部门的权限范围内，制定规章。部门规章规定的事项应当属于执行法律或者国务院的行政法规、决定、命令的事项。部门规章应当经部务会议或者委员会会议决定并由部门首长签署命令予以公布。 本法规体系表所述部门规章泛指以国家总局局长“令”形式颁布的、行政管理性内容较突出的文件。例：国家质检总局局长签发的令（第22号）锅炉压力容器制造监督管理办法（2003年1月1日起施行）等。 技术法规 泛指经过规定的编制、审定，由总局授权锅炉局局长签署、以国家总局名义公布的文件。本法规体系表中技术法规大体可分为“安全监察规程”、“管理规定、考核规则”、和“技术检验规则”三大类。 “安全技术监察规程”以规范性文件
40、形式发布。是对某一特种设备提出的最基本的安全技术要求，对产品的材料、加工制作、性能指标等可引用有关的技术标准，对监督检验及定期检验提出要求，检验方法由有关的检验规则规定。例：压力容器安全技术监察规程，简称容规。,89,“实施办法”和“考核规则”以规范性文件形式发布。“实施办法”是对规章中（依据法或条例）设定的某一项具体工作的实施要求。“考核规则”是专门对特种设备安全有关的各种人员进行考核的具体实施办法。例：焊工考试规则、无损检测单位资格审查实施指南等。 “检验规则”以规范性文件形式发布。是专门对特种设备安全性能（状况）检验（审查）提出的具体要求。例：在用压力容器检验规程等。 技术法规（Tech
41、nical Regulations）按照WTO/TBT协定附录1的定义：规定强制执行的产品特性或其相关工艺和生产方法，包括适用的行政（管理）规定在内的文件。该文件还可以包括或专门给出适用产品、工艺或生产方法的术语、符号、包装、标志或标签要求。例：特种设备安全技术规范 TSG D20012006压力管道元件制造许可规则。 引用标准（技术标准）系指技术法规引用的相关标准。这些标准一旦被技术法规所引用，具有强制属性。,90,我国压力容器标准体系的构架，由基础标准、相关标准、附属标准、产品标准等四大类标准构成，见图1。 基 础 标 准 GB150 JB4732 相 关 标 准 附 属 标 准 产 品
42、标 准 材 料 标 准 通 用 标 准 特种用途产品标准 材料试验方法标准 零部件标准 特种结构产品标准 安全附件标准 检验方法标准 其他特种产品标准 压力容器标准体系的构架,3.我国目前压力容器标准体系的构架,91,3.我国目前压力容器标准体系的构架,92,基础标准,93,基础标准以量大面广一般产品为对象，解决其共性技术问题； GB150、JB4732为量大面广一般产品（钢制）的建造标准（含设计、制造、检验与验收）； GB150只涉及压力容器中主要受压元件的设计、制造和检验方面的内容，对于某些特定容器或元件，另有相关标准。 我国已实现基础标准的双轨制（GB150-规则法建造；JB4732-分
43、析法建造），保证重要产品安全，体现价值规律给用户以选择的自由。开云 开云体育官网,基础标准,94,相关标准,95,多数并非专为压力容器制订，但与压力容器相关，纳入体系为压力容器所用。主要由材料、材料检验、材料试验及安全附件四大类标准组成; 材料标准主要有黑色金属（钢）、有色金属及合金（铝、钛、铜、镍合金等）以及非金属材料（石墨等）等标准构成。每种材料又可分为板、管、锻件、棒等标准，其中除锻件外，多为冶金部门制订的通用产品标准； 材料检验方法标准主要有拉伸、弯曲、冲击等力学性能检验方法标准； 材料试验方法标准主要有各种腐蚀试验方法、可焊性试验方法标准； 安全附件标准主要有安全阀、防爆膜装置以及压力、液位等测量仪表
44、标准。,相关标准,96,附属标准,97,主要为基础标准在某一特定领域的延伸、补充及标准化，为基础与产品标准服务，脱离基础、产品标准无法独立存在。主要由通用、零部件、制造工艺、检验方法等标准构成； 通用标准包括尺寸系列、名词术语、涂敷与运输包装等； 零部件标准种类很多，目的在于标准化、系列化，供使用者选用，提高工效，减少错误。主要有法兰、封头、支承（座）、人手孔、紧固件等； 制造工艺标准主要有焊接（工艺评定、焊接规程）标准； 检验方法标准，主要有无损检测，焊接试板力学性能检验等。,附属标准,98,产品标准,99,即特种产品标准，它在主要要求上应符合基础标准，但根据需要可补充、修正、变动。主要包括
45、特种用途、结构、材料及其他特种产品标准； 特种用途产品标准包括：换热器（管式、板式、空冷器）；移动式容器（铁路、汽车槽车；长管拖车、罐式集装箱）；制冷与压缩机辅机容器等； 特种结构产品标准包括：球罐、非圆形截面、各种组合式容器（多层包扎、热套、绕板、扁平钢带、绕丝）等； 特种材料产品标准：包括有色金属及合金、非金属等； 其他特殊产品标准：包括塔器、卧式容器、低温容器、超高压容器、医用氧舱等。,产品标准,100,全国人大安全质量法律,国务院“特种设备安全监察条例”,国家质检总局“22号令”,压力容器设计制造检验,零 部 件,材 料,理化金相,焊接 热处理,N D E,计量 检定,气 瓶,标准计量
46、质量管理,压力容器 设计、制造、检验、安装、使用、修理、改造,设计制造检验标准,安全技术监察规程,实施办法和考核规则,技术检验规则,技术法规,4.压力容器法规标准体系框架图,101,产品质量法、计量法、标准化法、安全生产法、民法、刑法 中华人民共和国主席第7号令“行政许可法”（2003/8/27） 国务院第373号令 特种设备安全监察条例 国务院第390号令 认证认可条例（产品、管理体系符合标准合格评定）（2003/9/3） 国家质检总局第22号令 锅炉压力容器制造监督管理办法 国质检锅2003194号 锅炉压力容器制造许可条件、工作程序、 安全性能监督检验规则 国质检锅2003172号 特种
47、设备行政许可实施办法（试行） 协会2003年第10期通讯2003/10/23转发国家质检总局 特种设备行政许可分级实施范围 压力容器安全技术监察规程 超高压容器安全监察规程 医用氧舱安全管理规定 国家质检总局第46号令 气瓶安全监察规定（2003/6/1 实施）,5.压力容器现行主要法规标准目录,102,质技监局锅发2000250号 气瓶安全监察规程 溶解乙炔气瓶安全监察规程 液化气体汽车罐车安全监察规程 压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则 国质检锅200225号 锅炉压力容器压力管道特种设备无损检测单位资格审查实施指南 锅炉压力容器无损检测人员资格考核规则 锅炉压力容器压力管道焊工考
48、试与管理规则 GB150-1998 钢制压力容器（含一号修改单） GB151-1999 管壳式换热器（含一号修改单） GB12337 钢制球形储罐 JB4710 钢制塔式容器 JB4731 钢制卧式容器,5.压力容器现行主要法规标准目录,103,JB4708 钢制压力容器焊接工艺评定 JB4730 压力容器无损检测(即JB/T4750-2005 承压设备无损检测) JB4732 钢制压力容器分析设计标准 GB5100 钢质焊接气瓶 GB5099-1994 钢质无缝气瓶 GB5842 液化石油气钢瓶 GB17258 汽车用压缩天然气钢瓶 GB17259 机动车用液化石油气钢瓶,5.压力容器现行主
49、要法规标准目录,104,体系的设计不够科学、严谨，有随意性，由多个独立标准组成，零乱，内容交叉重复（如法兰），给国际认可造成难度。标准相互引用给使用造成困难，如冷弯。 体系中尚存不少空白，有待完善，如有色金属及合金、非金属、Cr-Mo钢、高合金钢、超高压以及热处理等制造工艺。 标准（共性）与产品技术条件（具体、特指）区分不严格，标准内容过细、过死、过严，既难以适用重要容器的需求，又未给企业标准的发展留出余地。 某些要求与国际通行作法不一致，如材料复验、产品焊接试板。 标准化队伍青黄不接，标准编制与审查程序不够严谨，制修订迟缓。,6.我国压力容器标准体系构架的主要不足,105,7.正确使用法规、
50、标准规范,106,国务院发布的特种设备安全监察条例（以下简称条例），属行政法规，是我国锅炉、压力容器安全监察工作的基本法规，是我国锅炉、压力容器安全监察工作的依据和准则。依据条例制订的压力容器安全技术监察规程（以下简称容规 ）属安全技术规范，是从安全角度，对压力容器安全监督提出最基本的要求。 国家标准、行业标准，是设计、制造压力容器产品的技术依据，容规是压力容器安全技术监督和管理的依据。由于安全技术监督的内容同标准的任务、性质、工作进度和角度不同，有些与标准一致，有些与标准不一致，这是正常的并不矛盾，二者并无大小之分。作为压力容器产品的设计和制造单位，遵守容规和执行标准是一致的，当二者不协调时
51、，宜按高的要求执行。但若作为压力容器安全监察部门，只要产品符合容规要求即可。,法规与标准规范的关系,107,以下内容引自ASME （美国机械工程师学会）压力容器建造规则的“前言”： 压力容器的建造包括选材、设计、制造、检验、试验等一系列工作内容。 标准规范包括了对压力容器建造工作的如下三方面的基本内容： 强制性要求； 特殊禁用规定； 非强制性指南。 标准规范不可能涉及压力容器建造工作的所有方面、细节。对于那些没有提及的内容不应认为是被禁用的。 标准规范不是手册，它不能替代培训、经验和工程评价的使用。（注：“工程评价”是指由知识渊博、娴于标准应用的设计工程师所作出的技术上的评价。工程评价必须同标
52、准规范的原则相一致，绝不能以工程评价或经验为借口来否定标准规范的强制性要求或特殊禁用规定。） 设计和分析所用工具和方法是随着技术进步而变化的，设计工程师们在应用这此工具时必须作出可靠的判断。,正确使用法规与标准规范,108,设计工程师的责任是遵守规范的规则，当规范公式是强制性时，应按照规范公式进行计算。规范既不作要求，也不禁止使用计算机对按规范要求制造的部件进行分析或设计。但是，提请采用计算机程序进行设计和分析的设计师和工程师们注意的是，对所采用程序中固有的一切技术上的假定负责，且要对设计上使用这些程序负责。 标准所制定的规则，不能理解为对任何一种专有或特定设计的批准、推荐或认可，也不能理解为
53、以任何形式限制设计人员自行选择符合规范规则的任何设计方法或任何结构型式。 压力容器的设计需要广泛而深入的专业知识，因此，压力容器设计人员的培训不同于一般的标准宣贯，正确理解和运用法规、标准规范仅仅是设计人员（工程师）应具备的基本知识和技能之一。 压力容器设计工作的特殊性要求设计的产品“安全可靠、技术先进、经济合理”。在很多情况下，安全可靠与经济合理的统一往往是依靠先进技术及由此带来的先进理念取得的。因此，压力容器设计人员要经常学习、掌握、理解不断发展和变化的先进技术和标准及标准体系，通过学习和工程实践牢固地掌握和灵活运用一系列的相关知识。如力学基础知识、材料基本知识、设计工作的基本知识、各类压
54、力容器结构的合理选择、元件的基本受力分析、容器制造（如焊接、检测、试验等）、安装使用、维修等基本知识。,正确使用法规与标准规范,109,三、制冷装置用压力容器简介,110,1.JB/T47502003制冷装置用压力容器 制冷容器属压力容器范畴，应遵循有关压力容器安全的共性基本要求； 制冷容器同时又有自己的特色，即在结构、用材、设计计算以及制造、检验等方面又不可避免地存在许多特殊性。 JB/T4750-2003制冷装置用压力容器的适用范围： 本标准规定了以液化气体为制冷剂、设计压力不高于4.0MPa，设计温度不高于200oC的制冷装置用压力容器的设计、制造、检验及验收要求。 制冷装置的工作循环应
55、是蒸气压缩式制冷循环及类似的循环（包括热泵）。 本标准不适用于内直径（矩形截面指对角线的容器、无壳体的套管式换热器、冷却排管和直燃型吸收式制冷装置的发生器。,111,2. 制冷装置用压力容器及其特点 制冷装置用压力容器（制冷容器）是制冷系统中的辅机。 JB/T4750-2003制冷装置用压力容器所管辖的制冷容器需同时具备如下两个基本条件： 制冷工作循环仅限于蒸气压缩式制冷循环，即压缩机油分离器冷凝器储液器膨胀阀低压循环桶蒸发器压缩机，其中除压缩机、阀外，均为制冷容器。 制冷工质（制冷剂）均为液化气体（如氟里昂、氨及其它），制冷工质是在一个全封闭系统中的密
56、闭循环。 与其他行业压力容器相比，制冷容器形成了如下几方面的特色： 常用制冷工质为中、低压（小于4.0MPa，多数为1.6MPa 2.0MPa ） 的液化气体； 制冷工质对材料无腐蚀，这一点在国外标准、资料和国内多台在役容器检查及实物解剖中均得到证实。用材单一（Q235系列、20R与16MnR）,材料强度级别低，工艺性能好； 产品系列化程度高，品种规格少，批量大（一般50100台/日厂），制造企业多数是自行设计制造，易于管理。,112,2. 制冷装置用压力容器及其特点 结构简单，尺寸规格小，直径D：3001500mm（90%以上小于或等于1000mm），长度L： 10006000mm，厚度：
57、614mm，所用材料属中薄板，质量良好。 氟里昂、液氨等制冷工质极易挥发、穿透力强，制冷容器80%以上的故障是制冷工质泄漏。制冷工质一旦泄漏，不仅影响装置的工效与可靠性，而且污染了环境，因此，制冷容器的严密性要求极高，应尽量少开孔，少用可拆式联接。 为满足制冷工艺要求且需和主机连为整体，因此，制冷容器结构紧凑（如换热器的布管）并需采用某些特殊结构（如异形法兰、管板兼作法兰、支承等）。,113,3. 制冷装置用压力容器结构示例 双机头的水冷冷水机组两器结构,结构示例图1,114,3. 制冷装置用压力容器结构示例 卧式油分离器结构,结构示例图2,115,3. 制冷装置用压力容器结构示例 储液器结构
58、,结构示例图3,116,3. 制冷装置用压力容器结构示例 汽液分离器结构,结构示例图4,117,3. 制冷装置用压力容器结构示例 满液式蒸发器结构（水冷式）,结构示例图5,118,3. 制冷装置用压力容器结构示例 满液式蒸发器结构（风冷式）,结构示例图6,119,3. 制冷装置用压力容器结构示例 U形管干式蒸发器结构,结构示例图7,120,3. 制冷装置用压力容器结构示例 4系统的水冷冷凝器（小型机组用）,结构示例图8,121,第三章 压力容器制造,122,一、压力容器实例简介,储油罐焊接结构示意图,123,压力容器实物图,124,二、压力容器制造工艺过程,压力容器制造工艺过程实物图,125,
59、压力容器制造工艺流程框图,126,压力容器制造工序,127,1. 封头生产工序,（1）下料,128,（2）拉深,（3）消除应力退火,129,（4）切边,（5）缩口,130,（1）下料,2. 筒体节生产工序,（2）加工坡口,131,（3）卷圆,132,（5）焊接双面纵焊缝,（4）装配及定位焊,133,筒体节纵焊实物图,134,（6）去引弧板和引出板并清理,（7）筒体节校圆,（8）筒体节开接管孔,135,（9）封头与筒体节及筒体节之间的装配和定位焊,压力容器装配和定位焊实物图,136,3. 接管和法兰生产工序,（1）出口接管切割成形,（2）人孔接管板材卷圆成形,137,（3）法兰毛坯下料,（4）法
60、兰切削成形,138,（5）人孔接管和法兰装配与焊接,139,4. 总装配和焊接生产工序,（1）环焊缝对接缩口接头与衬板接头,140,（2）焊环焊缝,141,（3）压力容器接管装配与焊接,（4）压力容器消除应力退火,142,5. 检验,（1）力学性能试验,（2）金相试验,（3）化学分析,（4）外观检查,（5）超声波检验,143,超声波检验示意图,144,（6）射线）气密性试验,气密性试验示意图,146,（8）水压试验,水压试验示意图,147,（9）气压试验,气压试验示意图,148,复习思考题,1、广义地讲，什么叫压力容器? 2、请列举一些常见的压力容器。 3、根据压力等级分类，压力容器如何分类？ 4、根据容规类别划分，压力容器划分为几类？ 5、对压力容器的基本要求有哪些？ 6、基础标准包括有哪三方面的内容？ 7、请列举三个压力容器相关的技术标准或法规（规范）。 8、请列举压力容器制造工艺过程中的三个工序。,149,谢谢大家的捧场！,THE END！,
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