壓力容器作業(yè)人員培訓講義1

1、2022-3-171壓力容器操作人員講義壓力容器操作人員講義n 第二章第二章 n壓力容器分類結(jié)構(gòu)及材料壓力容器分類結(jié)構(gòu)及材料n 2022-3-172三、壓力容器的分類n1.按壓力分類：n低壓：0.1MPaP1.6MPa； 中壓：1.6MPa P10MPa ；n高壓：10MPa P 100MPa： 超高壓P 100MPa n2.按殼體承壓方式分類：內(nèi)壓（按強度計算設(shè)計）、外壓（按剛度穩(wěn)定性計算）。n3.按設(shè)計溫度分類：低溫（t -20）、n 常溫（-20 t 450 ）、高溫（t 450）n4.按安全技術(shù)監(jiān)察管理分類：n1）固定式容器； 2）移動式容器2022-3-173n5.按在生產(chǎn)工藝中的作

2、用于原理分類：n1）反應容器；2）換熱容器；3）分離容器；4）儲運容器n6.容規(guī)分類：n一類：非易燃和無毒介質(zhì)的低壓容器；易燃和毒性介質(zhì)n 中度危害的低壓分離和換熱容器；n二類：中壓容器，毒性為高度和極度危害介質(zhì)的低壓容n 器，易燃和毒性介質(zhì)為中度危害的低壓反應和儲n 存容器，低管殼式余熱鍋爐，低壓搪玻璃容器；2022-3-174n三類容器：n 高壓容器，毒性為高度和極度危害介質(zhì)的中壓容器和低壓容器(僅限于pv乘積0.2MPam3)，易燃和毒性介質(zhì)為中度危害的中壓反應容器(僅限于pv乘積0.5MPam3)高、中壓管殼式余熱鍋爐，中壓搪玻璃容器，移動式容器，V 50m3的球形容器，；V 5m3的

3、低溫儲存容器，使用強度級別高的材料制造的容器；n7.其它分類方式：按壁厚、幾何形狀、制造方法、結(jié)構(gòu)材料、安放形式等分類。2022-3-175低壓容器中壓容器高壓容器0.1MPaP1.6MPa1.6MPaP10MPa10MPaP100MPaESCRESCRESCR介質(zhì)毒性輕度類容器類容器 類容器中易度或燃 高度極度低壓管殼式余熱鍋爐搪玻璃容器壓力容器作業(yè)人員培訓考核講義結(jié)構(gòu)及安全附件部分結(jié)構(gòu)及安全附件部分2022-3-177壓力容器結(jié)構(gòu)n壓力容器的基本構(gòu)成壓力容器的基本構(gòu)成:n殼體、封頭、連接件、密封元件、接管、開孔及其補強、支座。n圓筒體結(jié)構(gòu)圓筒體結(jié)構(gòu): 整體式、組合式。整體式、組合式。n封頭

4、及蓋板：凸形封頭、錐形封頭、平形蓋板。封頭及蓋板：凸形封頭、錐形封頭、平形蓋板。n法蘭及連接結(jié)構(gòu)：法蘭及連接結(jié)構(gòu)：n法蘭的連接與密封作用原理n法蘭與筒體的連接形式n法蘭密封面及墊片n法蘭連接的緊固形式n密封結(jié)構(gòu)：密封結(jié)構(gòu)分類、幾種常見的密封結(jié)構(gòu)。密封結(jié)構(gòu)：密封結(jié)構(gòu)分類、幾種常見的密封結(jié)構(gòu)。n支座：立式容器支座、臥式容器支座、球形容器支座。支座：立式容器支座、臥式容器支座、球形容器支座。2022-3-178壓力容器的基本構(gòu)成壓力容器的基本構(gòu)成n由承壓的殼體、封頭由承壓的殼體、封頭、連接件、密封元件接管、連接件、密封元件接管、開孔及其補強、支座等主要部件組成；開孔及其補強、支座等主要部件組成；n同

5、時作為一種工藝設(shè)備，內(nèi)設(shè)有用于化學反應、傳熱、分離等工藝過程的內(nèi)件。n常見的有:圓筒形壓力容器、球形壓力容器、方箱形壓力容器。2022-3-179圓筒形壓力容器的基本構(gòu)成圓筒形壓力容器的基本構(gòu)成2022-3-1710球形壓力容器的基本構(gòu)成球形壓力容器的基本構(gòu)成2022-3-1711殼體 是壓力容器最主要的組成部分；是壓力容器最主要的組成部分；n是儲存物料或完成化學反應所需要的壓是儲存物料或完成化學反應所需要的壓力空間；力空間；n其形狀有圓筒形、球形、錐形和組合型等數(shù)種，但最常見的是圓筒形和球形圓筒形和球形兩種。2022-3-1712圓筒形壓力容器n圓筒形壓力容器：n殼體是圓筒形的，其形狀特點是

6、軸對稱，筒體是一個平滑的曲面，應力分布比較均勻，承載能力較高，且易于制造，便于內(nèi)件的設(shè)置和裝拆，因而獲得廣泛的應用。2022-3-1713n圓筒形壓力容器按其結(jié)構(gòu)分：n整體式：筒體為一整體，最常用的是單層卷焊式即是用整體式：筒體為一整體，最常用的是單層卷焊式即是用卷扳機將鋼板卷成圓筒，然后焊上縱焊縫制成筒節(jié)，再卷扳機將鋼板卷成圓筒，然后焊上縱焊縫制成筒節(jié)，再將若干個筒節(jié)組焊成筒體，它與封頭或端蓋組裝成容器。將若干個筒節(jié)組焊成筒體，它與封頭或端蓋組裝成容器。是一種應用最廣泛的容器結(jié)構(gòu)。是一種應用最廣泛的容器結(jié)構(gòu)。n其優(yōu)點：其優(yōu)點：n結(jié)構(gòu)成熟，使用經(jīng)驗豐富，理論較為完善；n制造工藝成熟，工藝流程較

7、簡單，材料利用高；n便于利用調(diào)質(zhì)處理等熱處理方法，改善和提高料的能；n開孔、接管及內(nèi)件的裝設(shè)容易處理；n零件少，生產(chǎn)及管理均方便；n使用溫度無限制，可作為高溫或低溫容器。2022-3-1714n組合式：組合式：n多層板式筒體結(jié)構(gòu)：多層板式包扎、多層熱套、多層繞板、螺旋包扎等。n繞制式筒體結(jié)構(gòu)：由一個鋼板卷焊而成的內(nèi)筒和在其外面纏繞的多層鋼帶構(gòu)成這種結(jié)構(gòu)包括型槽繞帶式、扁平繞帶式兩種。n多用于高壓或超高壓容器。2022-3-1715封頭及蓋板封頭及蓋板n封頭及蓋板：凸形封頭、錐形封頭、平形蓋封頭及蓋板：凸形封頭、錐形封頭、平形蓋板。板。n凸形封頭：半球形、碟形、橢圓形、無折邊凸形封頭：半球形、碟

8、形、橢圓形、無折邊球形頭。球形頭。2022-3-1716n半球形封頭：半球形封頭：n應力狀態(tài)好，但加工制造困難，僅用于高壓或直徑大的容器。2022-3-1717n碟形封頭：碟形封頭：n 由半徑為 R 的球面，高度為 L 的圓筒形直邊，半徑為 r 的連接球面與直邊的過渡區(qū)三部分組成。 過渡區(qū)的存在是球面與圓筒體的連接由突然轉(zhuǎn)折變成平滑過渡，改善了連接處的受力狀態(tài)。 高度為 h的圓筒形直邊的設(shè)置是為了避免邊緣應力疊加在封頭與筒體的連接環(huán)焊縫上。因加工制造困難，所以，使用時受到一定的限制。2022-3-1718n橢圓形封頭：橢圓形封頭：由半橢圓球體由半橢圓球體和圓筒體兩部和圓筒體兩部分組成。分組成。

9、 高度為 h 的圓筒形直邊的設(shè)置有如蝶形封頭的圓筒體直邊，在于避免邊緣應力疊加在封頭與筒體的連接環(huán)焊縫上。2022-3-1719 其受力狀態(tài)取決于封頭的內(nèi)直徑（ Dg ）與兩倍的封頭深度 (2h) 之比值（ Dg/2h 2.6 為宜。 Dg/2h=L的橢圓形封頭稱為標準橢圓形封頭，是最常見的壓力容器封頭否則為非標準橢圓形封頭。2022-3-1720其它類型封頭如圖所示：無折邊球形封頭無折邊錐形封頭有折邊錐形封頭2022-3-1721n鋼制封頭沖壓后的壁厚變化2022-3-1722球形壓力容器：球形壓力容器：n殼體呈球形，其形狀特點是中心對稱殼體呈球形，其形狀特點是中心對稱。n其優(yōu)點：其優(yōu)點：

10、是受力均勻，同壁厚時承載能力高，同是受力均勻，同壁厚時承載能力高，同容積時表面積小從受力狀態(tài)和節(jié)約用材來說，是容積時表面積小從受力狀態(tài)和節(jié)約用材來說，是最理想的壓力容器外形。最理想的壓力容器外形。n其缺點：其缺點：一是制造比較困難；二是用于反應、傳熱或傳質(zhì)時，既不便于在內(nèi)部安裝工藝內(nèi)件，也不便于內(nèi)部相互作用的介質(zhì)流動。n 一般只用于中、低壓力的儲裝容器，如液化石油氣儲罐、液氨儲罐等另外用于減少熱損失的工況，如造紙用蒸汽直接加熱的蒸煮紙漿的蒸球。2022-3-17232022-3-1724連接件n連接件：連接件：n在反應、換熱、分離等容器中，由生產(chǎn)工藝和安裝檢修的需要封頭和筒體采用可拆連接結(jié)構(gòu)時

11、就要使用連接件；容器的接管與外部管道連接也需要連接件。n連接件一般常用法蘭螺栓連接。連接件一般常用法蘭螺栓連接。n法蘭連接通過螺栓起連接作用，并通過擰緊螺栓使墊片壓緊而保證密封。n管法蘭：用于管道連接與密封的叫管法蘭；管法蘭：用于管道連接與密封的叫管法蘭；n容器法蘭：用于容器端蓋和筒體連接和密封的法蘭叫容器容器法蘭：用于容器端蓋和筒體連接和密封的法蘭叫容器 法蘭。法蘭。2022-3-1725密封元件n密封元件：是可拆連接結(jié)構(gòu)容器中起密封作用的元件它放在密封元件：是可拆連接結(jié)構(gòu)容器中起密封作用的元件它放在兩個法蘭或封頭與筒體端部的接觸面之間，借助于螺栓等連兩個法蘭或封頭與筒體端部的接觸面之間，借

12、助于螺栓等連接件的壓緊力而起密封作用。是壓力容器的一個相當重要的接件的壓緊力而起密封作用。是壓力容器的一個相當重要的組成部分。組成部分。n分類：n1.按所用材料分：n1 ）非金屬密封元件（石棉橡膠板，橡膠 O 形環(huán)，塑料墊,尼龍墊等）；n2 ）金屬密封墊（紫銅墊、不銹鋼墊、鋁墊）；n3 ）組合式密封件（鐵皮包石棉墊、鋼絲纏繞棉墊）。n2.按截面的形狀分：平墊片、三角形與八角形墊片、透鏡式墊片。2022-3-1726接管、開孔及其補強結(jié)構(gòu)n接管：接管：n 是容器與介質(zhì)輸送管道或儀表、安全附件管道等進行連接的附件。n螺紋短管式接管：螺紋短管式接管：n 一段帶有內(nèi)螺紋或外螺紋的短管插入并焊在容器的器

13、壁上，短管螺紋用來與外部管件連接常用于接裝測量儀表的小直徑短管。n法蘭短管式接管：法蘭短管式接管：n 一段焊有管法蘭，一段插入并焊在容器的器壁上管法蘭的短管要有一定的長度，一般情況下不小于 100mm ，法蘭短管式接管多用于直徑稍大的接管。2022-3-1727n平法蘭接管：平法蘭接管：n 是法蘭短管式接管除掉了短管的一種特殊形式，但短管螺孔于一般管法蘭的孔不一樣，是一種帶有內(nèi)螺紋的不穿透孔，實際上是直接焊在容器開孔上的一個管法蘭。n其優(yōu)點：既可作接管口與外部管件連接，又可作補強圈其優(yōu)點：既可作接管口與外部管件連接，又可作補強圈對器壁的開孔起補強作用。對器壁的開孔起補強作用。n其缺點：是裝在法

14、蘭螺孔內(nèi)的螺栓容易被碰撞而折斷，其缺點：是裝在法蘭螺孔內(nèi)的螺栓容易被碰撞而折斷，而且，一旦折斷后要取出來則相當困難。而且，一旦折斷后要取出來則相當困難。2022-3-1728n開孔（人孔、手孔）：開孔（人孔、手孔）：為了便于檢查、清理容器的內(nèi)部，裝卸、修理工藝內(nèi)件及滿足工藝的需要而開設(shè)。n人孔、手孔開孔形式：人孔、手孔開孔形式：橢圓形和圓形，多用橢圓形。2022-3-1729n人孔、手孔封閉形式：人孔、手孔封閉形式：n內(nèi)閉式（孔蓋放在孔壁里面，用兩個螺栓把壓緊在孔內(nèi)閉式（孔蓋放在孔壁里面，用兩個螺栓把壓緊在孔外放置并支承在孔邊的橫桿上（又稱壓馬）：外放置并支承在孔邊的橫桿上（又稱壓馬）：有自緊

15、密封的效用，多用于工作介質(zhì)為高溫或有毒氣體的容器。n外閉式（一個帶法蘭的短管和一個平板型蓋或稍壓彎外閉式（一個帶法蘭的短管和一個平板型蓋或稍壓彎的無折邊的球形蓋，用螺栓或雙夾螺栓緊固，蓋上還的無折邊的球形蓋，用螺栓或雙夾螺栓緊固，蓋上還焊有手柄）。焊有手柄）。n開孔次數(shù)較多的人孔常采用絞接的回轉(zhuǎn)蓋。開孔次數(shù)較多的人孔常采用絞接的回轉(zhuǎn)蓋。這種裝置使用帶有鉸鏈的螺栓和帶有缺口螺孔的法蘭，孔蓋用銷釘與短管絞接，擰松螺母翻轉(zhuǎn)螺栓后即可把整個孔蓋繞銷釘翻轉(zhuǎn)，裝卸都較為方便，更適宜于裝在高處的人孔結(jié)構(gòu)。2022-3-1730開孔補強結(jié)構(gòu)：開孔補強結(jié)構(gòu)： 開孔造成兩個問題：開孔造成兩個問題： 一是減少了容器

16、壁的受力面積； 二是造成了結(jié)構(gòu)不連續(xù)而引起應力集中（使開孔邊緣出的應力大大增加，孔邊的最大應力要比器壁上的平均應力達幾倍，對容器的安全運行極為不利）。n開孔補強方法有：開孔補強方法有：n整體補強：整體補強：用增加容器整體壁厚的方式，來提高承載能力不合理。n局部補強：局部補強：用在孔邊增加補強結(jié)構(gòu)來提高承載能力，其原理是等面積補強等面積補強。既是補強結(jié)構(gòu)在有效補強范圍內(nèi)所增加的有效面積大于等于開孔所減少的面積。2022-3-1731n局部補強常用結(jié)構(gòu)：局部補強常用結(jié)構(gòu)：n補強圈補強結(jié)構(gòu)：補強圈補強結(jié)構(gòu)：是在開孔的邊緣焊一個加強圈，其材料與容器材料相同，厚度也與容器的壁厚相同，其外徑約為孔徑的 2

17、 倍。n厚壁短管補強結(jié)構(gòu)：厚壁短管補強結(jié)構(gòu)：是把與開孔連接的接管一段管壁加厚，使這段接管除了承受管內(nèi)壓力所需的厚度外，還有一很大部分剩余厚度用來加強孔邊適用于應力集中比較敏感的低合金高強度鋼制造的、開孔尺寸較小的容器。n整體鍛造補強結(jié)構(gòu)：整體鍛造補強結(jié)構(gòu)：球形容器制造中采用的結(jié)構(gòu)，是先把開孔與部分球殼鍛造成一個整體，在車制成形后與殼體進行焊接受力情況好，但制造困難成本高，多用于高壓或某些重要的容器上。2022-3-1732支座n支座對于容器起支撐和固定作用。支座對于容器起支撐和固定作用。n用于圓筒形容器的支座有用于圓筒形容器的支座有：立式和臥式兩種支座。n立式支座：懸掛式、支承式、裙式。n臥式

18、支座：鞍式、圈座式、支承式。n用于球形容器的支座有用于球形容器的支座有：赤道正切柱式支承和其它式。2022-3-1733常用閥門n1.截止閥：優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好，制造和維護方便；n 缺點是流體阻力大，閥體較長，占地較大。n 常用來截斷流體和調(diào)節(jié)流量。n2. 節(jié)流閥：優(yōu)點是外形尺寸小、重量輕、制造精度高、密封n 好，能準確地調(diào)節(jié)流量和壓力。n 缺點是加工困難。n 常用于壓縮氣體的節(jié)流、液化氣體的裝卸和鋼瓶的角閥。n3.閘閥：優(yōu)點是全啟時介質(zhì)流動阻力小，閥體較短。n 缺點是結(jié)構(gòu)較復雜，密封面易磨損，檢修較困難。n 常用于容器的放料閥、離心泵進口閥，介質(zhì)雙向流動的管道， 要求介質(zhì)輸送阻力小的

19、管道，閥體安裝受限制的地方。2022-3-17344.止回閥 (逆止閥、單向閥) ： 升降式：優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好，安裝維修方便，缺點是閥芯容易被卡??； 擺動式：優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、流動阻力小缺點是噪音大、密 封性能差。5.減壓閥（節(jié)流調(diào)壓閥）：常用的有彈簧式、杠桿式、氣動 式、薄膜式、活塞式和波紋管式減壓閥。 常用在液化氣體和蒸汽管道上，為調(diào)整壓力方便在減壓 閥前后加設(shè)壓力表；為防止減壓閥失靈引起低壓端管道 或容器超壓爆炸，在低壓部分應裝設(shè)安全閥。2022-3-1735n6.緊急切斷閥：是裝在液化石油氣儲罐和液化石油氣汽車或n 鐵路罐車的氣、液相出口管道上安全裝置。n 要求一旦發(fā)生事故，為

20、防止事故蔓延和擴大，緊急切斷閥n 應在 10 秒鐘內(nèi)關(guān)閉閥門，以迅速切斷物料。n常用油壓式、氣動式、電動式和手動式。n7.過流閥：是裝在存儲易燃易爆介質(zhì)的液相出口管處，當管n 道或附件破裂或其它原因造成介質(zhì)在管內(nèi)流速急n 劇增加時，閥門自行關(guān)閉以防止管內(nèi)介質(zhì)大量流n 出，避免因介質(zhì)與管壁劇烈摩擦而產(chǎn)生的電火花n 導致事故發(fā)生。2022-3-1736壓力容器作業(yè)人員培訓考核講義n壓力容器用材部分壓力容器用材部分2022-3-1737鋼材分類及壓力容器常用鋼種n一、鋼材的分類：n（1）按冶金方式分：按爐別分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼；按脫氧程度、澆注分為沸騰鋼、鎮(zhèn)定鋼、半鎮(zhèn)定鋼；n（2）按化學方法分

21、：碳素鋼、合金鋼；n（3）按品質(zhì)分:普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼；n（4）按用途分：低碳鋼、低合金高強度鋼；耐熱鋼；低溫鋼；不銹鋼；n（5）按專業(yè)分為船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、橋梁用鋼。2022-3-1738n二、壓力容器用鋼：n（一）碳素鋼：Q 235A（B、C、D、F）n Q 235-AF：常用于P設(shè)計0.6MPa，鋼板使用溫度0250；n 用于容器殼體厚度不大于12mm；nQ 235-A：常用于P設(shè)計1.0MPa，鋼板使用溫度為0350；n 用于容器殼體厚度不大于16mm；nQ 235-B：常用于P設(shè)計1.6MPa，鋼板使用溫度為0350；n 用于容器殼體厚度不大于20mm；nQ

22、235-C：常用于P設(shè)計2.5MPa，鋼板使用溫度為0400； n 用于容器殼體厚度不大于30mm；2022-3-1739鋼材的基本知識及容器用鋼的選材要求n一、容器用鋼的選擇：一、容器用鋼的選擇：n（一）材料機械性能；（一）材料機械性能；n（二）材料使用性能；（二）材料使用性能；n（三）材料的制造性能；（三）材料的制造性能；n（四）材料的價格及來源。（四）材料的價格及來源。n二、鋼材的機械性能：n 是指在一定溫度條件下和外力作用下，抗拉變形和斷裂的能力如強度、塑性、硬度、沖擊韌性等。2022-3-1740n（一）強度：（一）強度：材料能承受外力和內(nèi)力作用而不破壞的能力。n1.彈性極限e ：材料有彈性變形過渡到彈塑性變形的應力；n2.屈服極限s ：材料抵抗微小塑性變形的能力；n3.強度極限 b ：材料抵抗外力破壞作用的最大能力；n4.屈強比（s / b ）:n 以上單位均為兆帕（MPa），工程單位為公斤力/毫米2 （kgf/mm2）。2022-3-1741n（二）塑性（二）塑性：塑性指延伸率（ ）和斷面收縮率（）。它表示材料在受力的條件下塑性變形的能力。n延伸率（ ）：材料進行拉力試驗時，試樣拉斷后用標距n 長度的增量與原標距長度的百分比。n斷面收縮率（）：材料進行拉力試驗時，試樣拉斷后其n 縮徑處橫截面積的最大縮減量與原橫截n 面積的百分比。n（三）硬度：（三