壓力容器壓力管道基礎(chǔ)知識(shí)講座PPT資料

壓力容器壓力管道(guǎndào)基礎(chǔ)知識(shí)講座第一頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)1.什么(shénme)是《容規(guī)》所指的壓力容器?需同時(shí)具備以下三條：最高工作壓力大于或等于0.1Mpa;內(nèi)直徑大于或等于0.15m,且容積大于或等于0.025m3;盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于或等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體?！度菀?guī)》p5第二頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)2.碳素鋼和低合金鋼也怕“熱”和怕“冷”嗎?答案是肯定的，使用溫度范圍一般(yībān)在-19~425℃之間。低溫用鋼：16MnDR、07MnNiCrMoVDR、15MnNiDR、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti等；高溫用鋼：0Cr17Ni12Mo2；0Cr19Ni13Mo3；15CrMoR；1Cr5Mo；12Cr1MoVG等。第三頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)3.焊接接頭系數(shù)和那些因素有關(guān)?坡口形式(xíngshì)；焊接方法；探傷比例。注意：焊接接頭與焊縫的區(qū)別！第四頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)4.常用的壓力容器鋼板有哪些(nǎxiē)，適用場(chǎng)合?Q235-B、Q235-C、20R、16MnR、16MnR（HIC）、16MnDR、07MnNiCrMoVDR、15MnNiDR、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni10、00Cr17Ni12Mo2、15CrMoR、復(fù)合板等第五頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)5.壓力容器常用的設(shè)計(jì)方法有哪些?其適用范圍?常規(guī)設(shè)計(jì)方法：以彈性失效為準(zhǔn)則，以薄膜應(yīng)力為基礎(chǔ)，來確定受壓元件的厚度(hòudù)。其特點(diǎn)：計(jì)算簡明，大量采用，但不太合理，且保守。應(yīng)力分析設(shè)計(jì)法：以塑性失效及彈塑性失效為準(zhǔn)則，利用有限元法和計(jì)算機(jī)，精確計(jì)算各種應(yīng)力，按等安全裕度的原則，分別給予不同的強(qiáng)度限制條件。其特點(diǎn)：科學(xué)合理，安全可靠，十分經(jīng)濟(jì)。但對(duì)材料、制造、和檢驗(yàn)提出較高的技術(shù)要求；通常在高溫、高壓、有疲勞的場(chǎng)合下采用。有些大型的儲(chǔ)存球罐的設(shè)計(jì)也采用。第六頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)6.壓力容器的失效形式有哪些?強(qiáng)度失效：在載荷的作用下，發(fā)生過量的塑性變形而導(dǎo)致破壞；剛度(ɡānɡdù)失效：發(fā)生過量的彈性變形而導(dǎo)致破壞；穩(wěn)定失效：在載荷的作用下，形狀突然改變而導(dǎo)致喪失工作能力。第七頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)7.厚度附加量C是怎么回事?C=C1+C2+（C3）C3由制造單位(dānwèi)投料時(shí)考慮。第八頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)8.什么是應(yīng)力腐蝕?石油化工中常見的應(yīng)力腐蝕環(huán)境有哪些?在應(yīng)力(拉應(yīng)力)和腐蝕的共同作用下(有一定的溫度)所引起的破裂。特點(diǎn)(tèdiǎn)：無明顯預(yù)兆，破壞是脆性的、突然的。碳鋼及低合金鋼：堿液、濕硫化氫、無水液氨、醋酸等。奧氏體不銹鋼：氯離子、堿液、濕硫化氫等。此外，加氫反應(yīng)器用鋼，須嚴(yán)格按納爾遜曲線來選材。第九頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)9.什么是焊后消氫處理(chǔlǐ)?在焊接過程中，來自焊條、焊劑和空氣濕氣中的氫氣，在高溫下被分解成原子狀態(tài)溶于液態(tài)金屬中，焊縫冷卻時(shí)氫來不及逸出，殘留在焊縫中。在焊接應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生冷裂紋，即延遲裂紋。解決辦法：焊條先預(yù)熱，焊后對(duì)焊縫后熱至200℃，時(shí)間為16小時(shí)，降低焊縫冷卻速度，使氫充分逸出，稱為焊后消氫處理(chǔlǐ)。這也是焊條要選用低氫型的原因。第十頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)10.壓力容器焊后熱處理的目的是什么?消除或降低焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，避免(bìmiǎn)裂紋的產(chǎn)生；恢復(fù)冷作硬化而損失的力學(xué)性能；改善焊接接頭的塑性和韌性，提高抗應(yīng)力腐蝕的能力。第十一頁，共43頁。對(duì)于有延遲裂紋傾向的鋼制容器(róngqì)（抗拉強(qiáng)度大于540Mpa或Cr-Mo容器(róngqì)用鋼）應(yīng)在焊后36小時(shí)后進(jìn)行檢測(cè)。P——冷脆0.常用的方法：射線、超聲、磁粉、滲透、渦流檢測(cè)、目測(cè)等。對(duì)有延遲裂紋傾向的鋼材，檢測(cè)有何規(guī)定？需同時(shí)具備以下三條：Q235-B：做20℃V型沖擊試驗(yàn)；特點(diǎn)(tèdiǎn)：無明顯預(yù)兆，破壞是脆性的、突然的。當(dāng)管內(nèi)介質(zhì)溫度較高，產(chǎn)生熱脹時(shí)，應(yīng)滿足柔性的要求；常用的壓力容器鋼板有哪些(nǎxiē)，適用場(chǎng)合?（6）、工作條件苛刻或承受交變載荷的管段。特征：具有自限性和局部性，不會(huì)(bùhuì)引起明顯的變形，但可能導(dǎo)致疲勞裂紋或脆性斷裂。往復(fù)(wǎngfù)壓縮機(jī)（泵）管道氣（液）柱固有頻率分析——防止氣（液）柱共振；第三十七頁，共43頁。產(chǎn)生的原因(yuányīn)：焊接拉應(yīng)力作用在晶界的低熔點(diǎn)共晶體所造成的（FeS）。宜設(shè)獨(dú)立基礎(chǔ)，盡量避免生根在廠房的梁柱上；壓力(yālì)管道基礎(chǔ)知識(shí)壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)11.何謂無損檢測(cè)?常用的方法有哪些?在不對(duì)受檢工件進(jìn)行分離(fēnlí)和造成損傷的情況下，對(duì)容器的材料、結(jié)構(gòu)、焊縫等的內(nèi)部和表面質(zhì)量進(jìn)行的檢查。常用的方法：射線、超聲、磁粉、滲透、渦流檢測(cè)、目測(cè)等。第十二頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)12.與射線探傷相比超聲波檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)?其優(yōu)點(diǎn)：對(duì)裂紋、未熔合等，檢測(cè)靈敏度高；檢測(cè)厚度可達(dá)數(shù)米；可對(duì)在用容器進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控；檢測(cè)速度快，能測(cè)定缺陷的深度位置；設(shè)備簡單、檢測(cè)費(fèi)用低；對(duì)人體無害。其缺點(diǎn)：判斷(pànduàn)不直觀，定性比較困難；檢測(cè)結(jié)果受人為因素影響較大。第十三頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)13.什么是延遲裂紋?如何防止?裂紋不在焊后立即產(chǎn)生，而是在焊后延遲幾小時(shí)、幾天、或更長時(shí)間才出現(xiàn)(chūxiàn)。防止辦法：焊后加熱。第十四頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)14.什么是熱裂紋?產(chǎn)生的主要原因(yuányīn)?在300℃以上的高溫下產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋；產(chǎn)生的原因(yuányīn)：焊接拉應(yīng)力作用在晶界的低熔點(diǎn)共晶體所造成的（FeS）。防止辦法：降低焊接線能量；采用多層焊。第十五頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)15.一次應(yīng)力、二次應(yīng)力、峰值應(yīng)力的概念是什么？一次應(yīng)力：是指由于外加載荷，如壓力、重力等的作用而產(chǎn)生的應(yīng)力。它包括一次總體薄膜應(yīng)力、一次局部薄膜應(yīng)力、和一次彎曲應(yīng)力。它的特點(diǎn)：滿足外力的平衡，隨外力的增大而增大，且無自限性。二次應(yīng)力：是指容器部件自身的約束或相鄰部件的約束而產(chǎn)生的應(yīng)力，主要包括邊緣應(yīng)力和溫度應(yīng)力等。它的特點(diǎn)：一般是自平衡，且具有自限性，一旦一方發(fā)生部分屈服，約束作用即行緩解，應(yīng)力便不再上升，故對(duì)容器的安全危害相對(duì)較小。峰值應(yīng)力：是由于局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)（如開孔、小圓角半徑、焊縫咬邊等）引起的應(yīng)力集中，而迭加到一次或二次應(yīng)力上的增量，它是疲勞破壞或脆性斷裂的根源，必要時(shí)應(yīng)按應(yīng)力分類進(jìn)行(jìnxíng)疲勞設(shè)計(jì)。第十六頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)16.焊接試板焊接接頭的力學(xué)性能檢驗(yàn)有哪幾種?拉伸(lāshēn)試驗(yàn)；彎曲試驗(yàn)；沖擊試驗(yàn)。第十七頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)17.用于壓力容器的碳鋼和低合金鋼,什么情況下需要逐張做超檢?介質(zhì)為極度或高度危害的壓力容器;液化石油氣且硫化氫含量大于100mg/L的壓力容器;最高工作壓力大于或等于(děngyú)10MPa的壓力容器;移動(dòng)式壓力容器；GB12337《鋼制球形儲(chǔ)罐》等要求的其它情形。第十八頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)18.防止晶間腐蝕的措施有哪幾種?晶間腐蝕：奧氏體不銹鋼在400~850°C范圍內(nèi)緩慢冷卻時(shí)，在晶界上有Cr23C6析出并沉積，造成(zàochénɡ)晶界附近貧鉻，從而引起腐蝕。防止措施：固溶化處理；降低鋼中的含碳量（<0.03%);加穩(wěn)定化元素(Nb;Ti)。第十九頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)沖擊試驗(yàn)溫度(wēndù)不同：Q235-A：不做沖擊試驗(yàn)(不得用于壓力容器的受壓元件)；Q235-B：做20℃V型沖擊試驗(yàn)；Q235-C：做0℃V型沖擊試驗(yàn)。第二十頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)20.峰值應(yīng)力的基本特征是？何時(shí)必須限制？特征：具有自限性和局部性，不會(huì)(bùhuì)引起明顯的變形，但可能導(dǎo)致疲勞裂紋或脆性斷裂。在頻繁的交變載荷或頻繁的溫度改變下，容易引起疲勞，此時(shí)，應(yīng)控制峰值應(yīng)力。第二十一頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)21.對(duì)有延遲裂紋傾向的鋼材，檢測(cè)有何規(guī)定？對(duì)于有延遲裂紋傾向的鋼制容器(róngqì)（抗拉強(qiáng)度大于540Mpa或Cr-Mo容器(róngqì)用鋼）應(yīng)在焊后36小時(shí)后進(jìn)行檢測(cè)。第二十二頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)22.壓力容器選材應(yīng)遵循哪些原則?設(shè)備的使用和操作(cāozuò)條件；焊接性能；冷、熱加工性能；設(shè)備的結(jié)構(gòu)和制造工藝；材料的來源和經(jīng)濟(jì)性；同一工程中，盡量用材統(tǒng)一。第二十三頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)23.和壓力容器有關(guān)的哪幾個(gè)環(huán)節(jié)須執(zhí)行《容規(guī)》的規(guī)定？設(shè)計(jì)；制造；安裝；使用(shǐyòng)；檢驗(yàn)；修理；改造。第二十四頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)24.何種情況允許采用氣壓試驗(yàn)？內(nèi)部不允許有殘留液體的容器(róngqì)由于結(jié)構(gòu)原因不能充滿液體的容器(róngqì).第二十五頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)25.外壓殼體開孔補(bǔ)強(qiáng)的原則?補(bǔ)強(qiáng)面積為多少(duōshǎo)?抗彎強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)半面積.而對(duì)于內(nèi)壓殼體：抗拉強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)；等面積。第二十六頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)26.等面積補(bǔ)強(qiáng)為什么不適用于大開孔?應(yīng)如何處理?只補(bǔ)局部薄膜應(yīng)力(yìnglì)對(duì)彎曲應(yīng)力(yìnglì)和峰值應(yīng)力(yìnglì)不起作用;須采用應(yīng)力(yìnglì)分析法或?qū)Ρ冉?jīng)驗(yàn)法.第二十七頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)27.壓力容器用鋼板,對(duì)C、S、P的控制目的?C——可焊性；S——熱脆0.020%(熔煉(rónɡliàn)分析）;P——冷脆0.030%。第二十八頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)28.設(shè)計(jì)(shèjì)溫度低于20°C時(shí),許用應(yīng)力如何取值?按20°C時(shí)的值.第二十九頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)29.外壓容器的破壞特點(diǎn)？有失穩(wěn)和強(qiáng)度破壞的兩種可能；設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定校核。失穩(wěn)往往在強(qiáng)度破壞前發(fā)生。外壓圓筒的計(jì)算長度是指圓筒上能始終保持圓形的兩個(gè)(liǎnɡɡè)截面間的距離。第三十頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)30.設(shè)計(jì)基本地震(dìzhèn)加速度如何取值？設(shè)防烈度為7度：0.1g;設(shè)防烈度為8度：0.2g;設(shè)防烈度為9度：0.4g.第三十一頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)31.根據(jù)(gēnjù)哪些條件判斷容器是否需要熱處理?材質(zhì);鋼材厚度;盛裝介質(zhì)的毒性.第三十二頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)32.GB150規(guī)定(guīdìng),鋼材的許用應(yīng)力的確定,應(yīng)考慮那些強(qiáng)度指標(biāo)?抗拉強(qiáng)度;屈服強(qiáng)度;持久強(qiáng)度;蠕變極限.第三十三頁，共43頁。壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)33.《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》中，在壓力容器年度檢查提到了以宏觀檢查為主，在全面檢驗(yàn)中也提到以宏觀檢查、壁厚測(cè)定、表面無損檢測(cè)的檢驗(yàn)方法為主，簡述以宏觀檢查為主的理由。答：（1）壓力容器使用過程中產(chǎn)生的缺陷大多為表面缺陷，埋藏缺陷較少，使用過程中產(chǎn)生缺陷主要為裂紋，變形和腐蝕，且多產(chǎn)生于表面，表面缺陷大多可用宏觀檢查法檢查到；（2）表面裂紋的有效尺寸是埋藏裂紋的兩倍，表面裂紋的危險(xiǎn)性比埋藏裂紋大，重點(diǎn)應(yīng)檢查表面裂紋：（3）從壓力容器的受力角度分析，表面較大，焊縫處的角變形和錯(cuò)邊量所產(chǎn)生的附加應(yīng)力(yìnglì)疊加于表面，更容易產(chǎn)生表面缺陷，產(chǎn)生后也易于擴(kuò)展。（4）表面與介質(zhì)接觸，內(nèi)外表面與腐蝕介質(zhì)接觸時(shí)，在一定的工況條件下會(huì)產(chǎn)生表面缺陷。（5）表面缺陷發(fā)生事故的幾率比埋藏缺陷大，而這些缺陷大多能夠用宏觀檢查站的方法檢查出來。（6）表面缺陷進(jìn)行宏觀檢查時(shí)，方法簡單，工作量小，成本小，便于普遍使用。（7）采用宏觀檢查為主的方法有利于壓力容器定期檢驗(yàn)的開展，對(duì)盡快掌握在用壓力容器的安全狀況有利。第三十四頁，共43頁。壓力(yālì)管道基礎(chǔ)知識(shí)34.工業(yè)管道在線檢驗(yàn)中，什么(shénme)部位應(yīng)重點(diǎn)檢查？（1）、壓縮機(jī)、泵的出口部位；（2）、補(bǔ)償器、三通、彎頭（彎管）、大小頭、支管連接及介質(zhì)流動(dòng)的死角等部位；（3）、支吊架損壞部位附近的管道組成件以及焊接接頭；（4）、曾經(jīng)出現(xiàn)過影響管道安全運(yùn)行的問題的部位；（5）、處于生產(chǎn)流程要害部位的管段以及與重要裝置或設(shè)備相連接的管段；（6）、工作條件苛刻或承受交變載荷的管段。第三十五頁，共43頁。壓力(yālì)管道基礎(chǔ)知識(shí)35.為什么要進(jìn)行管道應(yīng)力分析？它主要包含那些內(nèi)容？各種分析的目的是什么？保證管系自身的安全；保證相連設(shè)備的安全；保證土建結(jié)構(gòu)的安全。分為靜力分析和動(dòng)力分析靜力分析包括：壓力、重力等載荷作用下的管道一次應(yīng)力計(jì)算——防止塑性變形破壞；熱脹冷縮以及(yǐjí)端點(diǎn)附加位移等載荷作用下的二次應(yīng)力計(jì)算——防止疲勞破壞；管道對(duì)機(jī)器、設(shè)備作用力的計(jì)算——防止作用力過大，保證機(jī)器、設(shè)備的正常運(yùn)行；管道支吊架的受力計(jì)算——為支吊架設(shè)計(jì)提供依據(jù)；管道上法蘭的受力計(jì)算——防止法蘭泄漏；第三十六頁，共43頁。壓力(yālì)管道基礎(chǔ)知識(shí)管系位移計(jì)算——防止管道碰撞和支吊點(diǎn)位移過大。動(dòng)力分析包括：往復(fù)(wǎngfù)壓縮機(jī)（泵）管道氣（液）柱固有頻率分析——防止氣（液）柱共振；往復(fù)(wǎngfù)壓縮機(jī)（泵）管道壓力脈動(dòng)分析——控制壓力脈動(dòng)值；管道固有頻率分析——防止管道系統(tǒng)共振；管道地震分析——防止管道地震應(yīng)力過大；沖擊荷載作用下管道的應(yīng)力分析——防止管道振動(dòng)和應(yīng)力過大。第三十七頁，共43頁。壓力(yālì)管道基礎(chǔ)知識(shí)36.何謂一次應(yīng)力？二次應(yīng)力？分別由哪些載荷產(chǎn)生？這兩種應(yīng)力有何特點(diǎn)？一次應(yīng)力是由于壓力、重力與其他外載荷共同作用所產(chǎn)生的應(yīng)力。它是平衡外力載荷所需的應(yīng)力，隨外力載荷的增加而增加。特點(diǎn)：沒有自限性。二次應(yīng)力是由于管道變形受到約束而產(chǎn)生的應(yīng)力，它是由管道熱脹、冷縮、端點(diǎn)位移等作用而引起的。它是為滿足約束條件或管道自身變形的連續(xù)(liánxù)要求所必需的應(yīng)力。特點(diǎn)：具有自限性。第三十八頁，共43頁。壓力(yālì)管道基礎(chǔ)知識(shí)37.何謂管道柔性？如何進(jìn)行管道柔性設(shè)計(jì)？它是反映管道變形難易程度的概念，表示管道通過自身變形吸收熱賬、冷縮和其它位移變形的能力。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證管道具有足夠柔性來吸收位移應(yīng)變的前提下，使管道的長度盡可能短或投資盡可能少。一般采用以下的幾種方法來增加管道的柔性：改變管道的走向(zǒuxiàng)；加波形補(bǔ)償器；選用彈簧支吊架。第三十九頁，共43頁。壓力(yālì)管道基礎(chǔ)知識(shí)38.管