化工設(shè)備概述課件

第一章化工設(shè)備概述掌握化工設(shè)備常用鋼材的性能及應(yīng)用主要知識點化工設(shè)備的類型及在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用了解壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范第一章化工設(shè)備概述本課程的性質(zhì)

◆《化工設(shè)備》課是“化工設(shè)備維修技術(shù)”專業(yè)的核心專業(yè)課，它是在《工程材料》、《化工制圖》、《工程力學(xué)》、《化工原理及工藝》等課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)，是對這些課程的綜合應(yīng)用，同時也為進(jìn)一步學(xué)習(xí)《化工設(shè)備制造技術(shù)》、《化工設(shè)備技術(shù)管理》、《畢業(yè)設(shè)計》等課程打基礎(chǔ)和提供支持。本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容化工容器設(shè)計：壓力容器基礎(chǔ)知識、基本理論，常用材料及應(yīng)用；中低壓容器、外壓容器設(shè)計計算，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的應(yīng)用；常用化工設(shè)備介紹：換熱設(shè)備、塔設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、儲存設(shè)備等典型化工設(shè)備，以及法蘭、人孔、支座、開孔補(bǔ)強(qiáng)等設(shè)備的主要零部件結(jié)構(gòu)類型、使用與維護(hù)等。本課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論，結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范解決工程實際問題的能力。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解化工設(shè)備的類型、特點及應(yīng)用，掌握石油化工設(shè)備常用材料及性能，熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，掌握中低壓容器設(shè)計的基本理論和方法，掌握典型設(shè)備及主要零部件的結(jié)構(gòu)、特點和使用方法。為化工設(shè)備的設(shè)計、制造、安裝、使用、維護(hù)、檢修等打下比較扎實的理論基礎(chǔ)。并且通過實訓(xùn)現(xiàn)場教學(xué)、下廠實習(xí)及課程設(shè)計，起到由學(xué)生向生產(chǎn)一線的工程技術(shù)人員過渡的橋梁作用。本課程的特點◆本課程是以“知識和技術(shù)”為主的專業(yè)課，不同于以“技能”為主的課程。學(xué)習(xí)的目標(biāo)是工程應(yīng)用，但解決工程實際問題需要一定的理論支持，也需要熟悉國家和行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。所以，本課程理論與實踐并重，動腦略多于動手?！舯菊n程的理論部分，對工程材料、尤其是各類鋼材，工程力學(xué)方面的知識，以及分析和計算的能力有一定的要求；典型化工設(shè)備及主要零部件的結(jié)構(gòu)特點、選型、使用和維護(hù)等內(nèi)容，要求有較高的“識圖”能力，且要熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。一、化工設(shè)備的應(yīng)用第一節(jié)化工設(shè)備應(yīng)用與類型石油、化工產(chǎn)品都是按照一定的工藝過程，利用與之相配套的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)出來的。如加工原油就是要有與之加工工藝相配套的精餾塔、換熱器、加熱爐、泵等。化工機(jī)械提出了不同的要求，為化工工藝服務(wù)?；C(jī)械分兩類：一類：動設(shè)備，泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)———化工機(jī)器二類：靜設(shè)備，塔、換熱器、反應(yīng)釜——化工設(shè)備化工設(shè)備：化工生產(chǎn)中靜止的或配有少量傳動機(jī)構(gòu)組成的裝置，主要用于完成傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)過程或用于儲存物料?；ぴO(shè)備不僅被廣泛用于化學(xué)、石油化工、醫(yī)藥、冶金、機(jī)械、采礦、電力、航天航空、交通運輸?shù)裙I(yè)生產(chǎn)部門，在農(nóng)業(yè)、民用和軍工部門也頗常見，其中尤以石油化學(xué)工業(yè)應(yīng)用最為普遍，石油化工企業(yè)中的塔、釜、槽、罐等。序號生產(chǎn)裝置名稱所需的主要設(shè)備1常減壓加熱爐、分餾塔、換熱器、空氣冷卻器、各種油泵2催化裂化加熱爐、反應(yīng)器、沉降器、再生器、旋風(fēng)分離器、分餾塔、空氣冷卻器、離心式鼓風(fēng)機(jī)、各種油泵、各類容器3催化重整加熱爐、分餾塔、反應(yīng)器、抽提塔、各種換熱器、各種油泵4潤滑油脫蠟加熱爐、各類塔器、轉(zhuǎn)鼓式真空過濾機(jī)、套管結(jié)晶器、離心式空氣壓縮機(jī)、各種泵5合成氨加熱爐、反應(yīng)器、分餾塔、壓縮機(jī)、換熱設(shè)備、各種泵典型煉油、化工生產(chǎn)裝置所需的化工設(shè)備

二、化工設(shè)備的特點

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化工設(shè)備向多功能、大型化、成套化和專業(yè)化方向發(fā)展，呈現(xiàn)出以下特點：

1、功能原理多樣化，是典型的非標(biāo)設(shè)備化工生產(chǎn)過程是化工設(shè)備的前提，要考慮化工生產(chǎn)過程中介質(zhì)特性，工藝條件，操作方法，及生產(chǎn)能力差異。根據(jù)設(shè)備的功能，條件壽命，安全質(zhì)量以及環(huán)保要求，采用不同材料、結(jié)構(gòu)、制造工藝對其進(jìn)行單獨設(shè)計。導(dǎo)致設(shè)備功能原理，結(jié)構(gòu)特征多樣化。如換熱器、塔設(shè)備等。螺旋管式換熱器

折流桿換熱器浮頭式外導(dǎo)流筒換熱器

U型管式換熱器折流桿換熱器各種換熱器各種塔設(shè)備凈化塔填料塔空氣分離塔解吸塔

2、外部殼體多為壓力容器設(shè)備主要介質(zhì)：氣體、液體、粉體的流動材料，具有一定的溫度和壓力，一般化工設(shè)備都是由能承受一定溫度、壓力載荷的外殼和必要的內(nèi)件組成?；ぴO(shè)備=受壓外殼+功能內(nèi)件換熱器、加熱爐=圓筒外殼

+傳熱管塔器=圓筒外殼

+傳質(zhì)元件（浮閥、填料等）反應(yīng)釜=圓筒夾套

+攪拌器

7塔設(shè)備

外殼一般包括筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座和安全附件，其功能是提供能承受一定溫度和壓力的密閉空間。筒體的作用是提供工藝所需的承壓空間，是壓力容器最主要的受壓元件之一，其內(nèi)直徑和容積往往需由工藝計算確定。

需根據(jù)筒體的直徑、長度和壁厚，確定結(jié)構(gòu)形式。壓力空間的作用：密封+耐壓筒體

容器不需開啟時，可把封頭和筒體焊接在一起，從而有效地保證密封，節(jié)省材料和減少加工制造的工作量。根據(jù)幾何形狀的不同：封頭球形球冠形橢圓形蝶形錐殼平蓋凸形封頭對于因檢修或更換內(nèi)件的原因而需要多次開啟的容器，封頭和筒體的連接應(yīng)采用可拆式的，此時在封頭和筒體之間就必須要有一個密封裝置。封頭螺栓法蘭連接（簡稱法蘭連接）是一種應(yīng)用最廣的密封裝置，它的作用是通過螺栓連接，并通過擰緊螺栓使密封元件壓緊而保證密封。法蘭按其所連接的部件分為容器法蘭和管道法蘭。密封裝置

由于工藝要求和檢修的需要，常在壓力容器的筒體或封頭上開設(shè)各種大小的孔或安裝接管，如人孔、手孔、視鏡孔、物料進(jìn)出口接管，以及安裝壓力表、液面計、安全閥、測溫儀表等接管開孔。開孔、補(bǔ)強(qiáng)

筒體或封頭上開孔后，開孔部位的強(qiáng)度被削弱，并使該處的應(yīng)力增大。這種削弱程度隨開孔直徑的增大而加大，因而容器應(yīng)盡量減少開孔的數(shù)量，尤其要避免開大孔。對容器已開設(shè)的孔，還應(yīng)進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計，以確保所需的強(qiáng)度。

壓力容器靠支座支承并固定在基礎(chǔ)上。隨安裝位置不同，圓筒形容器支座分立式容器支座和臥式容器支座兩類腿式支座支承式支座耳式支座裙式支座支座

安全附件：連鎖裝置；警報裝置；計量裝置；泄放裝置壓力容器安全附件主要有：安全閥爆破裝置緊急切斷閥安全聯(lián)鎖裝置壓力表液面計測溫儀表等安全附件對于用于化學(xué)反應(yīng)、傳熱、分離等工藝過程的容器，則須在外殼內(nèi)裝入工藝所要求的內(nèi)件，才能構(gòu)成一臺獨立而完整的產(chǎn)品。上述六大部件構(gòu)成了一臺壓力容器的外殼。對于儲存用的容器，這一外殼即為容器本身。

3、化-機(jī)-電緊密結(jié)合

生產(chǎn)過程中的成套設(shè)備都是將化工過程、機(jī)械設(shè)備、控制技術(shù)三方面緊密結(jié)合在一起，實現(xiàn)化工、機(jī)械、電氣一體化，以達(dá)到對設(shè)備操作過程進(jìn)行控制的目的這不僅是化工設(shè)備在應(yīng)用上的一個突出特點，也是設(shè)備應(yīng)用水平不斷提高的一個發(fā)展方向。

4、設(shè)備結(jié)構(gòu)大型化隨著先進(jìn)生產(chǎn)工藝的提出和設(shè)備設(shè)計、制造以及檢測水平的不斷提高，對設(shè)備大、高負(fù)荷化工設(shè)備的需求日趨增加。設(shè)備結(jié)構(gòu)的大型化，增加了材料應(yīng)用、設(shè)計制造、安裝檢修、使用維護(hù)等方面的難度。三、化工設(shè)備的基本要求化工生產(chǎn)的特點1、生產(chǎn)的連續(xù)性強(qiáng)

化工生產(chǎn)處理流體傳質(zhì)、傳熱、可連續(xù)性工藝流程，以提高工作效率。2、生產(chǎn)條件苛刻

介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)：酸、堿影響壽命；

溫度壓力變化大，合理選擇設(shè)備材料。3、介質(zhì)多為易燃、易爆、有毒性

易燃：CH4、H2；

有毒：SO2、NO2、CO、H2S。

1979年9月7日國內(nèi)某電化廠415升液氯鋼瓶爆炸，擊穿5個，爆炸5個，10200公斤液氯外泄，波及7公里范圍，59人死亡，779人嚴(yán)重中毒。

1979年12月18日國內(nèi)某液化氣站400M3儲罐爆炸，引發(fā)3個球罐和一個臥罐爆炸，5000只氣瓶爆炸，600噸液化氣燃燒，32人死亡，54人傷。

1986年4月28日前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站壓力殼發(fā)生核泄漏，31人死亡，20個國家4億人受害。4、生產(chǎn)原理多樣性

傳質(zhì)、傳熱、傳能、化學(xué)反應(yīng)5、生產(chǎn)技術(shù)含量高

先進(jìn)生產(chǎn)工藝、先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備、先進(jìn)的控制檢測手段。設(shè)備基本要求

安全可靠性工藝性能要求使用性能要求經(jīng)濟(jì)性能要求優(yōu)良的環(huán)境性能安全可靠性

影響過程設(shè)備安全可靠性的因素主要有：材料的強(qiáng)度、韌性和與介質(zhì)的相容性；設(shè)備的剛度、抗失穩(wěn)能力和密封性能。1、足夠的強(qiáng)度、良好的韌性強(qiáng)度：是指載荷作用下材料抵抗永久變形和斷裂的能力。屈服點和抗拉強(qiáng)度是鋼材常用的強(qiáng)度判據(jù)。韌性：韌性是指材料斷裂前吸收變形能量的能力。材料韌性越好，臨界尺寸越大，過程設(shè)備對缺陷就越不敏感。韌性隨著強(qiáng)度的提高而降低。在選擇材料時，應(yīng)特別注意材料強(qiáng)度和韌性的合理匹配。3、良好的抗腐蝕性過程設(shè)備的介質(zhì)通常是腐蝕性強(qiáng)的酸、堿、鹽。材料被腐蝕后，不僅會導(dǎo)致壁厚減薄，而且有可能改變其組織和性能。因此，材料必須與介質(zhì)相容。2、結(jié)構(gòu)有足夠的剛度和抗失穩(wěn)能力剛度：是過程設(shè)備在載荷作用下保持原有形狀的能力。失穩(wěn)：是過程設(shè)備常見的失效形式之一。4、密封性能好——密封性是指過程設(shè)備防止介質(zhì)或空氣泄漏的能力內(nèi)泄漏：內(nèi)部各腔體間的泄漏；輕者引起產(chǎn)品污染，重者引起設(shè)備爆炸等。外泄漏：介質(zhì)通過可拆部件或穿透性缺陷泄漏到環(huán)境中，或空氣進(jìn)入設(shè)備中的泄漏。引起環(huán)境污染、中毒、燃燒和爆炸等。工藝性能要求1、功能要求：要求達(dá)到某種功能以滿足生產(chǎn)的需要如：儲罐的儲存量、換熱器的傳熱量和壓力降，反應(yīng)器的反應(yīng)速率，塔的流量、傳熱傳質(zhì)效率等。2、壽命要求高壓容器：>20年塔設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備：>15年一般設(shè)備：>10年使用性能要求1、生產(chǎn)效率高、消耗系數(shù)低生產(chǎn)效率：過程設(shè)備單位時間內(nèi)單位容積（或面積）處理物料或所得產(chǎn)品的數(shù)量。消耗系數(shù)：是指生產(chǎn)單位質(zhì)量或體積產(chǎn)品所需的資源（包括原材料和能量，如原料、燃料、電等）和人力。工藝流程和結(jié)構(gòu)形式都對過程設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性有顯著影響。2、結(jié)構(gòu)合理、制造簡便

，操作簡單，便于控制3、易于運輸和安裝優(yōu)良的環(huán)境性能留下藍(lán)天和綠地！經(jīng)濟(jì)性能要求滿足以上要求，考慮價格。四、化工設(shè)備的類型所謂“壓力容器”是指壓力和容積達(dá)到一定的數(shù)值，容器所處的工作溫度使其內(nèi)部介質(zhì)呈氣態(tài)的密閉容器。按中國《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，同時具備下列條件的容器稱為壓力容器。(1)工作壓力大于等于0.1MPa（不含液柱靜壓力）；(2)直徑（非圓形截面指斷面最大尺寸）大于等于0.15m，且容積大于等于0.025m3；(3)介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體。

內(nèi)壓容器又可按設(shè)計壓力（p）大小分為四個壓力等級，具體劃分如下：1、按承壓方式分類，壓力容器可分為內(nèi)壓容器與外壓容器。

低壓(代號L)容器0.1MPa≤p＜1.6MPa;中壓(代號M)容器1.6MPa≤p＜10.0MPa;高壓(代號H)容器10MPa≤p＜100MPa;超高壓(代號U)容器p≥100MPa。

2、按工作溫度分

低溫容器：設(shè)計溫度≤-20℃;常溫容器：設(shè)計溫度＞-20～200℃;中溫容器：設(shè)計溫度＞-200～450℃;高溫容器：設(shè)計溫度＞-450℃

。

3、按壁厚分

薄壁容器：K=D0/Di<=1.2厚壁容器：K=D0/Di>1.24、按工藝過程的作用分

換熱設(shè)備(代號R)反應(yīng)設(shè)備(代號E)傳質(zhì)設(shè)備（代號S)儲存設(shè)備（代號C，其中球罐代號B）用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)。用于完成介質(zhì)的熱量交換用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離用于儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)在一種壓力容器中，如同時具備兩個以上的工藝作用原理時，應(yīng)按工藝過程中的主要作用來劃分品種加熱設(shè)備化工設(shè)備類型及應(yīng)用設(shè)備類型及要求化工設(shè)備應(yīng)用類型：加熱設(shè)備、換熱設(shè)備、傳質(zhì)設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、儲存設(shè)備。要求：滿足工藝要求；安全可靠運行；經(jīng)濟(jì)合理。化工設(shè)備不僅用于化工和煉油生產(chǎn)中，在輕工、醫(yī)藥、食品、冶金、能源、交通等工業(yè)部門也有廣泛的應(yīng)用小結(jié)第二節(jié)化工設(shè)備常用材料

化學(xué)工業(yè)是多品種的基礎(chǔ)工業(yè)，為了適應(yīng)化工生產(chǎn)的多種需要，化工設(shè)備的種類很多，設(shè)備的操作條件也比較復(fù)雜，處理的介質(zhì)大多數(shù)又有腐蝕性，對設(shè)備來說，既有溫度、壓力要求，又有耐腐蝕要求，而且這些要求有時還是相互矛盾的，生產(chǎn)條件又經(jīng)常變化。這種多樣性的操作特點，給化工設(shè)備選用材料造成了復(fù)雜性。合理選用化工材料是設(shè)計化工設(shè)備的重要環(huán)節(jié)。選用化工材料的一般要求：（1）材料品種應(yīng)符合我國資源和供應(yīng)情況；（2）材料可靠，能保證使用壽命；（3）要有足夠的強(qiáng)度，良好的性和韌性；（4）便于制造加工，焊接性能良好；（5）經(jīng)濟(jì)上合算。一、材料的性能工藝性能使用性能制造性能，加工過程特性，鑄、鍛、焊使用過程表現(xiàn)的特性，力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能

金屬和合金加工工藝性能是指在保證加工質(zhì)量的前提下加工過程的難易程度。工藝性能主要有：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能、熱處理性能等。這些性能直接影響化工設(shè)備和零部件的制造工藝方法，也是選擇材料時必須考慮的因素。1、工藝性能a．鑄造性

鑄造性是指澆注鑄件時，材料能充滿比較復(fù)雜的鑄型并獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的能力。對金屬材料而言，鑄造性主要包括流動性、收縮率、偏析傾向等指標(biāo)。流動性好、收縮率小、偏析傾向小的材料其鑄造性也好。對某些工程塑料而言，在其成型工藝方法中，也要求有較好的流動性和小的收縮率。

b．可鍛性

可鍛性是指材料是否易于進(jìn)行壓力加工的性能。可鍛性好壞主要以材料的塑性和變形抗力來衡量。一般來說，鋼的可鍛性較好，而鑄鐵不能進(jìn)行任何壓力加工。熱塑性塑料可經(jīng)過擠壓和壓塑成型。

c．可焊性

可焊性是指材料是否易于焊接在一起并能保證焊縫質(zhì)量的性能，一般用焊接處出現(xiàn)各種缺陷的傾向來衡量。低碳鋼具有優(yōu)良的可焊性，而鑄鐵和鋁合金的可焊性就很差。某些工程塑料也有良好的可焊性，但與金屬的焊接機(jī)制及工藝方法并不相同。

d．切削加工性

切削加工性是指材料是否易于切削加工的性能。它與材料種類、成分、硬度、韌性、導(dǎo)熱性及內(nèi)部組織狀態(tài)等許多因素有關(guān)。有利切削的硬度為HB160～230，切削加工性好的材料，切削容易，刀具磨損小，加工表面光潔。金屬和塑料相比，切削工藝有不同的要求。2、力學(xué)性能力學(xué)性能：材料抵抗外力而不產(chǎn)生超過允許變形或不被破壞的能力。

a、強(qiáng)度：是固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生朔性變形和斷裂的特性。（1）屈服點бs=ps/F金屬材料承受載荷作用，當(dāng)載荷不再增加時，仍句續(xù)發(fā)生明顯的索性變形，這種現(xiàn)象，習(xí)慣上稱為“屈服”。開始出現(xiàn)索性變形時的應(yīng)力，稱為“屈服點”。（2）抗拉強(qiáng)度бb=pb/F金屬材料在受力過程中，從開始加載到發(fā)生斷裂所能達(dá)到的最大應(yīng)力值，叫做抗拉強(qiáng)度。（3）蠕變強(qiáng)度б

蠕變是指在高溫時，在一定的應(yīng)力下，應(yīng)變隨時間而增加的現(xiàn)象，或者金屬在高溫和應(yīng)力作用下逐漸產(chǎn)生變形的現(xiàn)象。（4）疲勞強(qiáng)度б

金屬在無數(shù)次交變載荷作用下，而不致引起斷裂的最大應(yīng)力。（5）持久強(qiáng)度бp

在給定溫度下，促使試樣或工件經(jīng)過一定時間發(fā)生斷裂的應(yīng)力叫做持久強(qiáng)度.

b、塑性：是指金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變性而不被破壞的能力。（1）延伸率:

試件受力拉斷后，總伸長的長度與原始長度之比的百分率，稱為延伸率。（2）斷面收縮率

試件受力拉斷后，斷面縮小的面積與原始截面面積比值的百分率，叫做斷面收縮率。

c、硬度：是指金屬材料表面上不大的體積內(nèi)抵抗其他更硬物體壓入表面發(fā)生變形或破裂的能力。

常用的硬度指標(biāo)分為：布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）、維氏硬度（HV）等。硬度是材料的重要性能指標(biāo)之一。一般說來，硬度高強(qiáng)度也高，耐磨性較好。大部分金屬硬度和強(qiáng)度之間有一定的關(guān)系，因而可用硬度近似地估計抗拉強(qiáng)度值。

d、沖擊韌性：是衡量材料韌性的一個指標(biāo)。將預(yù)測定的材料先加工標(biāo)準(zhǔn)式樣。然后放在實驗機(jī)的機(jī)座上，將具有一定重量G的擺錘舉止一定的高度H1，再將起釋放，擺錘沖斷式樣所失去的能量，稱為沖擊功Ak，3、物理性能a.熱膨脹性

金屬及合金受熱時，一般來說體積都要脹大，這一特性稱為熱膨脹性。b.彈性模數(shù)與泊桑比彈性模數(shù)是材料在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變成正比，其比例系數(shù)稱為彈性模數(shù)。用以衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度。泊桑比是拉伸實驗中試件單位橫向收縮與單位縱向伸長之比。對于各種鋼材它近乎為一個常數(shù)約為0.3。4、化學(xué)性能a.耐腐蝕性

金屬和合金對周圍介質(zhì)，如大氣、水汽、各種電解質(zhì)溶液侵蝕的抵抗能力叫做耐腐蝕性。b.抗氧化性

金屬和合金抵抗自由氧和其它氣體介質(zhì)如水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫等的腐蝕能力。二、壓力容器用鋼要求根據(jù)化工工藝對化工設(shè)備的基本要求，對壓力容器用鋼的基本要求是：較高的強(qiáng)度，良好的塑性、韌性，良好的焊接性和耐腐蝕性?？刂其撝械幕瘜W(xué)成分

實施不同熱處理方法

錳的影響：錳可脫氧和減輕硫的有害作用；硅的影響：硅溶于鐵素體使鋼的強(qiáng)度、硬度提高；硫的影響：“熱脆性”;磷的影響：磷溶于鐵素體使鐵素體在室溫的強(qiáng)度提高，而塑性、韌性下降，既產(chǎn)生所謂“冷脆性”;氮的影響：“時效”,使鋼的硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降;氫的影響：氫在鋼中的嚴(yán)重危害是造成“白點”。退火和正火,可以降低硬度，提離塑性；調(diào)整組織，部分改穆機(jī)械性能；使組織均勻化，消除部分內(nèi)應(yīng)力；淬火可以增加工件的硬度、強(qiáng)度和耐磨性；回火可以降低或消除工件淬火后的內(nèi)應(yīng)力，使組織趨于穩(wěn)定。三、壓力容器常用鋼材介紹1、鋼板主要用途：殼體、封頭、板狀構(gòu)件等；加工要求：下料、卷板、焊接、熱處理；性能要求：較高的強(qiáng)度、良好的塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能；a、碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼板b、壓力容器專用鋼板——20R20R的特點：強(qiáng)度低，塑性和可焊性較好,價格低廉。20R的應(yīng)用場合：常用于常壓或中、低壓容器，也做墊板、支座等零部件材料。20R和20的區(qū)別：20R是在20鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是容器專用鋼,對s、p等有害元素控制更加嚴(yán)格，對鋼材的表面質(zhì)量和內(nèi)部缺陷的要求也更高。c、低合金鋼板優(yōu)點特點是一種低碳低合金鋼，合金元素含量較少（總量一般不超過3%），具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，其強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性、低溫和高溫性能等均優(yōu)于相同含碳量的碳素鋼。采用低合金鋼，不僅可以減薄容器的壁厚，減輕重量，節(jié)約鋼材，而且能解決大型壓力容器在制造、檢驗、運輸、安裝中因壁厚太厚所帶來的各種困難。1)、壓力容器常用低合金鋼鋼板：16MnR、15CrMoR、16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR;2)、應(yīng)用介紹——16MnR屈服點為340MPa級的壓力容器專用鋼板，是我國壓力容器行業(yè)使用量最大的鋼板，具有良好的綜合力學(xué)性能、制造工藝性能，主要用于制造中低壓壓力容器和多層高壓容器。d、低溫壓力容器用低合金鋼鋼板:工作在-20℃及更低溫度的壓力容器專用鋼板

6MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR16MnDR：可用于-40℃的鋼種。用于制造液液氨儲罐等設(shè)備15MnNiDR：提高了低溫韌性。用于制造液-40℃級低溫球形容器16MnDR→→（降低碳含量，并加鎳和微量釩）→→15MnNiDR09MnNiDR：-70℃級低溫壓力容器用鋼。用于制造液丙烯（-47.7℃）、液硫化氫（-61）℃等設(shè)備e、不銹鋼鋼板

化工生產(chǎn)介質(zhì)大多都是有腐蝕的，為確保容器安全運行，從選材角度考慮需要選用耐腐蝕的不銹鋼。但腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)千差萬別，而且其腐蝕性在很大程度上受介質(zhì)的濃度及溫度的影響，因而為適應(yīng)不同介質(zhì)和操作條件的要求，不銹鋼的牌號也很多，其中主要是按GB4237-92《不銹鋼熱軋鋼板》生產(chǎn)的各類熱軋鋼板。1)、0Cr13:有較高的強(qiáng)度、塑性、韌性和良好的切削加工性能，是常用的鐵素體不銹鋼，在室溫的稀硝酸以及弱有機(jī)酸中有一定的耐腐蝕性，但不耐硫酸、鹽酸、熱磷酸等介質(zhì)的腐蝕。2）、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni10均屬于奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9：在固溶態(tài)，具有良好的塑性、韌性、冷加工性，在氧化性酸和大氣、水、蒸汽等介質(zhì)中耐腐蝕性亦佳，但長期在水及蒸汽中工作時，0Cr18Ni9有晶間腐蝕傾向，并且在氯化物溶液中易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。0Cr18Ni10Ti：具有較高的抗晶間腐蝕能力，可在-196℃～600℃溫度范圍內(nèi)長期使用。00Cr19Ni10：為超低碳不銹鋼，具有更好的耐蝕性。3）00Cr18Ni5Mo3Si2：是奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼，耐應(yīng)力腐蝕、小孔腐蝕的性能良好，適用于制造介質(zhì)中含氯離子的設(shè)備。2、鋼管主要用途：接管、換熱管等；主要來源：無縫鋼管、卷制；加工要求：下料、焊接、熱處理；性能要求：較高的強(qiáng)度、良好的塑性、韌性、焊接性能；A、無縫鋼管1）、碳素結(jié)構(gòu)鋼管：10，20——流體輸送管道2）、低合金鋼管：16Mn、09MnD——可與多種容器殼體用鋼板配合使用

3）、高合金鋼管：0Cr18Ni10Ti——適用于腐蝕介質(zhì)、高溫或低溫的設(shè)備B、有縫鋼管Q235A——輸送低壓流體3、鍛件壓力容器的某些零部件，如鍛焊結(jié)構(gòu)的容器的筒節(jié)、壓力容器法蘭、換熱器的管板、鍛制平封頭、鍛制緊縮口等，都要求用鍛件來制造。常用鍛件的毛坯有筒形、環(huán)形、餅形、碗形、長頸法蘭專用鍛件、條形等。4、螺栓、螺母常用材料螺栓與螺母是壓力容器和化工設(shè)備中廣泛使用的一類基礎(chǔ)零件。由于螺栓要承受較大的負(fù)荷，因此，螺栓與螺母一般采用機(jī)械強(qiáng)度高的材料制造，同時也要求材料具有良好的塑性、韌性以及良好的機(jī)械加工性能。對高溫和高強(qiáng)度螺栓用鋼，還必須具有良好的抗松弛性、良好的耐熱性以及較低的缺口敏感性。螺栓與螺母需要配套使用，通常螺栓的強(qiáng)度和硬度應(yīng)略高于螺母。四、壓力容器用選用原則（1）設(shè)備的使用和操作條件；（2）材料的力學(xué)性能；（3）材料的焊接和冷熱加工性能；（4）設(shè)備的使用功能和制造工藝；（5）國家或行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；（6）材料的來源與價格。第三節(jié)壓力容器質(zhì)量保證一、壓力容器的失效1、失效時廣義的概念，符合以下三條件之一：（1）完全失去原定功能；（2）雖還能運行，但已失去部分功能或不能良好達(dá)到原定功能；（3）雖還能運行，但已嚴(yán)重?fù)p傷而危及安全，使可靠性降低；2、常見失效現(xiàn)象：（1）過度變形失效：容器壁厚過薄，引起應(yīng)力過高或化學(xué)反應(yīng)壓力驟增而壓力過高導(dǎo)致容器整體或局部變形，是不可恢復(fù)的；（2）斷裂失效:壓力容器、管道斷裂意味著爆炸、泄漏，由于超載、交變載荷、高溫蠕變等；（3）表面損傷失效：表面磨損和表面腐蝕；二、壓力容器規(guī)范介紹目的：確保壓力容器在設(shè)計壽命內(nèi)安全運行內(nèi)容：材料、設(shè)計、制造、檢驗、合格評估等注意：新版本標(biāo)準(zhǔn)實施后，老版本標(biāo)準(zhǔn)自動作廢。1、國外主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡介1）、ASME規(guī)范

目前,ASME鍋爐壓力容器規(guī)范共有12卷，包括鍋爐、壓力容器、核動力裝置、焊接、材料、無損檢測等內(nèi)容。

19世紀(jì)未20世紀(jì)初，鍋爐和壓力容器事故頻繁發(fā)生，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失，1911年ASME著手編寫世界上第一部有關(guān)壓力容器規(guī)范《鍋爐建造規(guī)范.1914版》，1915年春出版發(fā)行。

每三年出版一個新版本，每年有兩次增補(bǔ)。ASME規(guī)范分四個層次:規(guī)范（Code),規(guī)范案例（CodeCase),條款解釋(Interpretation),規(guī)范增補(bǔ)（Addenda)

ASME規(guī)范中與壓力容器有關(guān)的主要是第Ⅷ篇《壓力容器》、第Ⅹ篇《玻璃纖維增強(qiáng)塑料壓力容器》和第Ⅻ篇《移動式容器建造和連續(xù)使用規(guī)則》

常規(guī)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，適用壓力小于等于20MPa；以彈性失效設(shè)計準(zhǔn)則為依據(jù)；包括靜載下進(jìn)入高溫蠕變范圍內(nèi)的容器設(shè)計；不包括疲勞設(shè)計經(jīng)驗性較強(qiáng)，許用應(yīng)力較低。第Ⅷ篇第1冊（RulesforConstructionofPressureVessels)，1927年第一版分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)適用壓力小于等于70MPa不包括蠕變范圍內(nèi)工作的高溫容器設(shè)計包括疲勞設(shè)計允許采用較高的許用應(yīng)力第Ⅷ篇第2冊(AlternativeRulesforConstructionofPressureVessels)1968第Ⅷ篇第3冊(AlternativeRulesforConstructionofHighPressureVessels)1997設(shè)計壓力大于70MPa的壓力容器為解決高溫壓力容器的分析設(shè)計，在1974年后又補(bǔ)充了一份《規(guī)范案例N-47》

JISB8243《壓力容器構(gòu)造》JISB8250《壓力容器構(gòu)造——另一標(biāo)準(zhǔn)》JISB8270《壓力容器(基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn))》JISB8271~8285《壓力容器(單項標(biāo)準(zhǔn))》1993年頒布根據(jù)ASMEⅧ—1根據(jù)ASMEⅧ—2為了使標(biāo)準(zhǔn)盡可能相互通用，避免重復(fù)檢查、實現(xiàn)有效的認(rèn)證體制，日本于2000年3月制定并實施了JISB8265《壓力容器構(gòu)造——一般事項》。

2）、日本壓力容器標(biāo)準(zhǔn)

JISB8265《壓力容器構(gòu)造——一般事項》2000年3月實施JISB8266《壓力容器構(gòu)造——特定標(biāo)準(zhǔn)》JISB8265《壓力容器構(gòu)造——一般事項》以JISB8270中的第1種壓力容器（設(shè)計壓力小于100MPa）為對象修改新的壓力容器JIS標(biāo)準(zhǔn)體系。該體系已于2003年9月頒布實施出現(xiàn)了JISB8265和JISB8270雙標(biāo)準(zhǔn)并存的狀態(tài)

歐盟將壓力容器、壓力管道、安全附件、承壓附件等以流體壓力為基本載荷的設(shè)備統(tǒng)稱為承壓設(shè)備。

為促進(jìn)承壓設(shè)備在歐盟成員國內(nèi)的自由貿(mào)易，盡可能在最廣泛的工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)實施統(tǒng)一的技術(shù)法規(guī)，歐盟頒布了許多與承壓設(shè)備有關(guān)的EEC/EC指令（DIRECTIVE）和協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)（HARMONIZEDSTANDARDS）EEC/EC指令側(cè)重于安全管理方面的要求，只涉及產(chǎn)品安全、工業(yè)安全、人體健康、消費者權(quán)益保護(hù)的基本要求，是歐盟各成員國制訂相關(guān)法律的指南。指令生效后，歐盟各個成員國必須把指令轉(zhuǎn)化為本國監(jiān)察規(guī)程或國家法律，并在指令規(guī)定的期限內(nèi)強(qiáng)制執(zhí)行。歐洲協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)一般由歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會（CEN）、歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(CENELEC)等技術(shù)組織制訂。協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)是非強(qiáng)制的，但企業(yè)若采用協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)，就意味著滿足了相應(yīng)指令的基本要求。3）、歐盟壓力容器標(biāo)準(zhǔn)與壓力容器有關(guān)的EEC/EC指令主要有：

76/767/EEC《壓力容器一般指令》87/404/EEC《簡單壓力容器指令》97/23/EC《承壓設(shè)備指令》壓力容器及其檢驗的一般規(guī)定僅適用于介質(zhì)為空氣或氮氣、壓力（表壓）超過0.05MPa的簡單壓力容器

最高工作壓力大于0.05MPa的承壓設(shè)備的設(shè)計、制造和合格評估

EN13445《非火焰接觸壓力容器》是與97/23/EC相對應(yīng)的歐洲協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)

其主要內(nèi)容為：總則、材料、設(shè)計、制造、檢驗和試驗、安全系統(tǒng)和鑄鐵容器2、國內(nèi)主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡介（1）GB150《鋼制壓力容器》第1部壓力容器國家標(biāo)準(zhǔn)基本思路與ASMEⅧ-1相同常規(guī)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)特點設(shè)計壓力：0.1MPa≤P≤35MPa設(shè)計溫度：按金屬材料允許使用的溫度適用于：鋼制壓力容器設(shè)計、制造、檢驗及驗收適用于：固定的承受恒定載荷的壓力容器直接用火焰加熱的容器核能裝置中的容器旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運動的機(jī)械設(shè)備中自成整體或作為部件的受壓氣室經(jīng)常搬運的容器設(shè)計壓力低于0.1MPa的容器真空度低于0.02MPa的容器內(nèi)直徑小于150mm的容器要求做疲勞分析的容器等不適用8種◆GB150管轄的范圍除殼體本體外，還包括：

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，直接連在容器上的超壓泄放裝置均應(yīng)符合GB150的有關(guān)規(guī)定。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螺紋接頭端面法蘭連接的第一個法蘭密封面專用連接件或管件連接的第一個密封面4個第一技術(shù)內(nèi)容、檢驗與驗收要求等圓柱形筒體和球殼的設(shè)計計算零部件結(jié)構(gòu)和尺寸的具體規(guī)定密封設(shè)計超壓泄放裝置的設(shè)置容器的制造在中國具有法律效用強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)特點中國第1部壓力容器分析設(shè)計行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基本思路與ASMEⅧ－2相同該標(biāo)準(zhǔn)與GB150同時使用在滿足各自要求的前提下，設(shè)計者可選擇其中之一使用，但不得混用（2）JB4732《鋼制壓力容器－分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》采用較高的設(shè)計應(yīng)力強(qiáng)度在相同設(shè)計條件下，厚度減薄，重量減輕設(shè)計計算工作量大選材、制造、檢驗及驗收等方面的要求嚴(yán)格有時綜合經(jīng)濟(jì)效益不一定高特點重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作參數(shù)較高疲勞分析的壓力容器應(yīng)用場合我國壓力容器方面的國家標(biāo)準(zhǔn)主要有：

GB150-1998鋼制壓力容器

GB151-1999管殼式換熱器