過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)第一章(13)

1、1 第一章 壓力容器導(dǎo)言 2 1.1.1 壓力基本組成壓力基本組成 1.1.2 壓力容器零部件間的焊接壓力容器零部件間的焊接 1.2.1 介質(zhì)危害性介質(zhì)危害性 1.2.2 壓力容器分類壓力容器分類 1.3.1 國(guó)外主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介國(guó)外主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 1.3.2 國(guó)內(nèi)主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介國(guó)內(nèi)主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 1.3.3 國(guó)內(nèi)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)比較國(guó)內(nèi)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)比較 3 確保壓力容器在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)安全運(yùn)行確保壓力容器在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)安全運(yùn)行 材料、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)等材料、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)等 法規(guī)，必須遵守法規(guī)，必須遵守 定期補(bǔ)充、修改，用新規(guī)范定期補(bǔ)充、修改，用新規(guī)范 4 1.3.1 1.

2、3.1 國(guó)外主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介國(guó)外主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 1、美國(guó)、美國(guó)ASME規(guī)范規(guī)范 2、日本壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、日本壓力容器標(biāo)準(zhǔn) 3、歐盟壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、歐盟壓力容器標(biāo)準(zhǔn) 5 1、美國(guó)、美國(guó)ASME規(guī)范規(guī)范 規(guī)范增補(bǔ)（規(guī)范增補(bǔ)（Addenda） 在形式上，在形式上，ASME 規(guī)范分為規(guī)范分為4個(gè)層次個(gè)層次 規(guī)范（規(guī)范（Code） 規(guī)范案例（規(guī)范案例（Code Case） 條款解釋條款解釋 （Interpretation） 包括鍋爐、壓力容器、核動(dòng)力裝置、焊接、材料、無(wú)損檢測(cè)包括鍋爐、壓力容器、核動(dòng)力裝置、焊接、材料、無(wú)損檢測(cè) 等內(nèi)容。等內(nèi)容。 6 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱ASME -1、ASME -2和和ASME -3

3、 7 ASME -1 ASME -1為常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，適用壓力小于等于為常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，適用壓力小于等于20MPa； 它以彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為依據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定材料的許用應(yīng)它以彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為依據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定材料的許用應(yīng) 力，并對(duì)零部件尺寸作出一些具體規(guī)定。由于它具有較強(qiáng)的力，并對(duì)零部件尺寸作出一些具體規(guī)定。由于它具有較強(qiáng)的 經(jīng)驗(yàn)性，故許用應(yīng)力較低。經(jīng)驗(yàn)性，故許用應(yīng)力較低。 ASME -1不包括疲勞設(shè)計(jì)，但包括靜載下進(jìn)入高溫蠕變范不包括疲勞設(shè)計(jì)，但包括靜載下進(jìn)入高溫蠕變范 圍的容器設(shè)計(jì)。圍的容器設(shè)計(jì)。 8 ASME -2包括了疲勞設(shè)計(jì)，但設(shè)計(jì)溫度限制在蠕變溫度包括了疲勞設(shè)計(jì)，但設(shè)計(jì)溫度限制在蠕變

4、溫度 以內(nèi)。以內(nèi)。 ASME -2 ASME -2為分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 它要求對(duì)壓力容器各區(qū)域的應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)地分析，并根它要求對(duì)壓力容器各區(qū)域的應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)地分析，并根 據(jù)應(yīng)力對(duì)容器失效的危害程度進(jìn)行應(yīng)力分類，再按不同的據(jù)應(yīng)力對(duì)容器失效的危害程度進(jìn)行應(yīng)力分類，再按不同的 安全準(zhǔn)則分別予以限制。安全準(zhǔn)則分別予以限制。 跟跟ASME -1相比，相比，ASME -2對(duì)結(jié)構(gòu)的規(guī)定更細(xì)，對(duì)材對(duì)結(jié)構(gòu)的規(guī)定更細(xì)，對(duì)材 料、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收的要求更高，允許采用較高的料、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收的要求更高，允許采用較高的 許用應(yīng)力，所設(shè)計(jì)出的容器壁厚較薄。許用應(yīng)力，所設(shè)計(jì)出的容器壁厚較薄。 9 AS

5、ME -3 ASME -3主要適用于設(shè)計(jì)壓力不小于主要適用于設(shè)計(jì)壓力不小于70MPa的高壓容器。的高壓容器。 它不僅要求對(duì)壓力容器各區(qū)域的應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)地分析和分類它不僅要求對(duì)壓力容器各區(qū)域的應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)地分析和分類 評(píng)定，而且要做疲勞分析或斷裂力學(xué)評(píng)定，是目前為止要求評(píng)定，而且要做疲勞分析或斷裂力學(xué)評(píng)定，是目前為止要求 最高的壓力容器規(guī)范。最高的壓力容器規(guī)范。 10 2、日本壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、日本壓力容器標(biāo)準(zhǔn) 1993年年 以前以前 1993年年 以后以后 JIS B 8243壓力容器構(gòu)造壓力容器構(gòu)造 ASME -1 JIS B 8250壓力容器構(gòu)造壓力容器構(gòu)造另一標(biāo)準(zhǔn)另一標(biāo)準(zhǔn) ASME -2 J

6、IS B 8270壓力容器（基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)）壓力容器（基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)） JIS B 82718285壓力容器（單項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)）壓力容器（單項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)） 11 3、歐盟壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、歐盟壓力容器標(biāo)準(zhǔn) 87/404/EEC簡(jiǎn)單壓力容器指令簡(jiǎn)單壓力容器指令 僅適用于介質(zhì)為空氣或氮?dú)?、壓力（表僅適用于介質(zhì)為空氣或氮?dú)狻毫Γū?壓）超過(guò)壓）超過(guò)0.05MPa的簡(jiǎn)單壓力容器的簡(jiǎn)單壓力容器 76/767/EEC壓力容器一般指令壓力容器一般指令 壓力容器及其檢驗(yàn)的一般規(guī)定壓力容器及其檢驗(yàn)的一般規(guī)定 97/23/EC承壓設(shè)備指令承壓設(shè)備指令 適用于最高工作壓力大于適用于最高工作壓力大于0.05MPa的承的承 壓設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和合

7、格評(píng)定壓設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和合格評(píng)定 12 1.3.2 1.3.2 國(guó)內(nèi)主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介國(guó)內(nèi)主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 中國(guó)對(duì)特種設(shè)備中國(guó)對(duì)特種設(shè)備 的安全監(jiān)察分四的安全監(jiān)察分四 個(gè)層次個(gè)層次 法規(guī)法規(guī) 行政規(guī)章行政規(guī)章 安全技術(shù)規(guī)范安全技術(shù)規(guī)范 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 13 1.3.2.1 法規(guī)法規(guī) 鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例1982年國(guó)務(wù)院頒布。年國(guó)務(wù)院頒布。 特種設(shè)備安全監(jiān)察條例特種設(shè)備安全監(jiān)察條例2003年年3月國(guó)務(wù)院頒布月國(guó)務(wù)院頒布,6月起實(shí)施月起實(shí)施 適用于同時(shí)具備下列條件的壓力容器適用于同時(shí)具備下列條件的壓力容器: a.最高工作壓力大于等于最高工作壓力大于等于0.1MPa(表

8、壓）表壓） b.壓力與容積的乘積大于等于壓力與容積的乘積大于等于2.5MPaL c.盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或者最高工作溫度高于等于盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或者最高工作溫度高于等于 標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。 14 1.3.2.2 行政規(guī)章行政規(guī)章 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局局長(zhǎng)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局局長(zhǎng)“令令”形式頒布的、行政形式頒布的、行政 管理性內(nèi)容較突出的文件。管理性內(nèi)容較突出的文件。 15 1.3.2.3 安全技術(shù)規(guī)范安全技術(shù)規(guī)范 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-1981年國(guó)家勞動(dòng)總局頒布年國(guó)家勞動(dòng)總局頒布 壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程，1990年

9、改名為年改名為壓力容壓力容 器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程。1999年由國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)年由國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān) 督局進(jìn)行修訂。督局進(jìn)行修訂。 超高壓容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程超高壓容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-1993年年12月原勞動(dòng)部頒布月原勞動(dòng)部頒布 超高壓容器安全監(jiān)察規(guī)程超高壓容器安全監(jiān)察規(guī)程。2004年由國(guó)家質(zhì)量監(jiān)年由國(guó)家質(zhì)量監(jiān) 察檢疫總局進(jìn)行修訂，于察檢疫總局進(jìn)行修訂，于2005年改名為年改名為超高壓容器超高壓容器 安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程。 16 容規(guī)容規(guī)對(duì)壓力容器的材料、設(shè)計(jì)、制造、使用、對(duì)壓力容器的材料、設(shè)計(jì)、制造、使用、 檢驗(yàn)、修理、改造等七個(gè)環(huán)節(jié)中的主要問(wèn)題提出檢驗(yàn)、修理、改造等

10、七個(gè)環(huán)節(jié)中的主要問(wèn)題提出 了基本了基本規(guī)定規(guī)定。 壓力容器標(biāo)準(zhǔn)壓力容器標(biāo)準(zhǔn) 是設(shè)計(jì)、制造壓力容器產(chǎn)品的依據(jù)；是設(shè)計(jì)、制造壓力容器產(chǎn)品的依據(jù)； 容規(guī)容規(guī)是政府對(duì)壓力容器實(shí)施安全技術(shù)監(jiān)督和管理是政府對(duì)壓力容器實(shí)施安全技術(shù)監(jiān)督和管理 的依據(jù)，屬技術(shù)法規(guī)范疇，二者的適用范圍的依據(jù)，屬技術(shù)法規(guī)范疇，二者的適用范圍 并不相同并不相同 17 1.3.2.4 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 我國(guó)制訂壓力容器標(biāo)準(zhǔn)歷史，見(jiàn)我國(guó)制訂壓力容器標(biāo)準(zhǔn)歷史，見(jiàn)20頁(yè)頁(yè) “全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”1984年年7月成立月成立 GB150-89鋼制壓力容器鋼制壓力容器第一版的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，于第一版的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，于 1989

11、頒布頒布 GB150-1998鋼制壓力容器鋼制壓力容器第一次全面修訂后的第一次全面修訂后的 新版的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，新版的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，1998頒布。頒布。 18 GB151管殼式換熱器管殼式換熱器 GB12337鋼制球形儲(chǔ)罐鋼制球形儲(chǔ)罐 JB4732鋼制壓力容器鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) JB4710鋼制塔式容器鋼制塔式容器等一系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和等一系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 容標(biāo)委在容標(biāo)委在GB150的基礎(chǔ)上，又先后制訂了：的基礎(chǔ)上，又先后制訂了： 19 (1) GB150鋼制壓力容器鋼制壓力容器 適用的設(shè)計(jì)溫度范圍根據(jù)鋼材允許的使用溫度確定，從適用的設(shè)計(jì)溫度范圍根據(jù)鋼材允許的使用溫度

12、確定，從 -196到鋼材的蠕變限用溫度。到鋼材的蠕變限用溫度。 這是中國(guó)的第一部壓力容器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其基本思路與這是中國(guó)的第一部壓力容器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其基本思路與ASME 1相同，屬相同，屬常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 該標(biāo)準(zhǔn)適用于設(shè)計(jì)壓力不大于該標(biāo)準(zhǔn)適用于設(shè)計(jì)壓力不大于35MPa的鋼制壓力容器的設(shè)的鋼制壓力容器的設(shè) 計(jì)、制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收。計(jì)、制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收。 20 GB150只適用于固定的承受恒定載荷的壓力容器只適用于固定的承受恒定載荷的壓力容器 不適用于以下不適用于以下8種壓力容器：種壓力容器： 直接用火焰加熱的容器直接用火焰加熱的容器 核能裝置中的容器核能裝置中的容器 旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備

13、中自成整體或作為部件旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備中自成整體或作為部件 的受壓器室的受壓器室 經(jīng)常搬運(yùn)的容器經(jīng)常搬運(yùn)的容器 設(shè)計(jì)壓力低于設(shè)計(jì)壓力低于0.1MPa的容器的容器 真空度低于真空度低于0.02MPa的容器的容器 內(nèi)直徑小于內(nèi)直徑小于150mm的容器的容器 要求作疲勞分析的容器等要求作疲勞分析的容器等 21 GB150管轄的范圍除殼體本體外，還包括：管轄的范圍除殼體本體外，還包括： 容器與外部管道焊接連接的第一道環(huán)向接頭坡口端面、容器與外部管道焊接連接的第一道環(huán)向接頭坡口端面、 螺紋連接的第一個(gè)螺紋接頭端面、法蘭連接的第一個(gè)法蘭螺紋連接的第一個(gè)螺紋接頭端面、法蘭連接的第一個(gè)法蘭 密封面，以及

14、專用連接件或管件連接的第一個(gè)密封面。密封面，以及專用連接件或管件連接的第一個(gè)密封面。 其它如接管、人孔、手孔等承壓封頭、平蓋及其緊固件，其它如接管、人孔、手孔等承壓封頭、平蓋及其緊固件， 以及非受壓元件與受壓元件的焊接接頭，直接連在容器上以及非受壓元件與受壓元件的焊接接頭，直接連在容器上 的超壓泄放裝置均應(yīng)符合的超壓泄放裝置均應(yīng)符合GB150的有關(guān)規(guī)定。的有關(guān)規(guī)定。 22 GB150的技術(shù)內(nèi)容的技術(shù)內(nèi)容 圓柱形筒體和球殼的設(shè)計(jì)計(jì)算圓柱形筒體和球殼的設(shè)計(jì)計(jì)算 零部件結(jié)構(gòu)和尺寸的具體規(guī)定零部件結(jié)構(gòu)和尺寸的具體規(guī)定 密封設(shè)計(jì)密封設(shè)計(jì) 超壓泄放裝置的設(shè)置超壓泄放裝置的設(shè)置 容器的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收要求等

15、容器的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收要求等 在中國(guó)具有法律效用，是強(qiáng)制性的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)。在中國(guó)具有法律效用，是強(qiáng)制性的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)。 23 (2) JB4732鋼制壓力容器鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 這是中國(guó)的第一部壓力容器分析設(shè)計(jì)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其基本這是中國(guó)的第一部壓力容器分析設(shè)計(jì)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其基本 思路與思路與ASME 2相同。相同。 該標(biāo)準(zhǔn)與該標(biāo)準(zhǔn)與GB150同時(shí)實(shí)施，在滿足各自要求的前提下，可選同時(shí)實(shí)施，在滿足各自要求的前提下，可選 擇其中之一使用，但不能混用。擇其中之一使用，但不能混用。 該標(biāo)準(zhǔn)與該標(biāo)準(zhǔn)與GB150相比，允許采用較高的設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度，相同相比，允許采用較高的設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度，相同

16、 設(shè)計(jì)條件下設(shè)計(jì)條件下,容器的厚度可以減薄、重量可以減輕；但由于設(shè)計(jì)容器的厚度可以減薄、重量可以減輕；但由于設(shè)計(jì) 計(jì)算工作量大，選材、制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收等要求較嚴(yán)，有時(shí)綜計(jì)算工作量大，選材、制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收等要求較嚴(yán)，有時(shí)綜 合經(jīng)濟(jì)效益不一定高。合經(jīng)濟(jì)效益不一定高。 所以，此法一般用于重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作參數(shù)較大的所以，此法一般用于重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作參數(shù)較大的 壓力容器。需做疲勞分析的壓力容器，必須用分析設(shè)計(jì)。壓力容器。需做疲勞分析的壓力容器，必須用分析設(shè)計(jì)。 24 1.3.3 1.3.3 國(guó)內(nèi)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的比較國(guó)內(nèi)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的比較 以以ASME為例比較為例比較 標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍 材料設(shè)計(jì)系數(shù)材料設(shè)計(jì)系數(shù) 25 1壓力容器主要由哪幾部分組成？分別起什么作用？壓力容器主要由哪幾部分組成？分別起什么作用？ 2介質(zhì)的毒性程度和易燃特性對(duì)