四川理工学院过程设备设计第一章.

•CHAPTERⅠ•IntroductiontoPressureVessels•教学重点：•压力容器分类下午7时0分第一章压力容器导言第一章压力容器导言下午7时0分第一章压力容器导言第一节压力容器总体结构一、压力容器基本组成封头人孔支座筒体管口液位计板、壳组合而成的焊接结构。第一章压力容器导言下午7时0分第一章压力容器导言膨胀节—环壳环形板锥形封头—锥壳形封头）球冠形封头（无直边球—球冠封头）碟形封头（带直边球形—环壳球冠椭圆形封头—椭球壳球罐（或球形封头）—球壳筒体—圆柱壳七种壳管板—弹性基础圆平板法兰—）环（基础环—）环形板（平盖（或平封头）—圆平板四种板tRRtRRii101000第一章压力容器导言下午7时0分第一章压力容器导言压力容器主要结构包括：筒体封头密封装置开孔和接管支座附件第一章压力容器导言下午7时0分第一章压力容器导言储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。内直径和容积由工艺确定。1、筒体形式：圆柱筒体、球形筒体。圆筒体制造方法无缝钢管（无纵焊缝）直径较小,Di500mm卷焊（有纵环焊缝）直径较大整体锻造（可能有环焊缝）高压容器整体铸造（无纵环焊缝）高压容器圆筒体结构单层式组合式多层式缠绕式第一章压力容器导言下午7时0分第一章压力容器导言第一章压力容器导言下午7时0分第一章压力容器导言2、封头其中凸形又分为球形、椭圆形、碟形和球冠形。连接方式：封头与筒体根据工艺要求不同有两种连接方法一是不可拆（直接焊接），另一是为可拆式（螺栓法兰连接），可拆连接因不同情况有不同的密封要求。球形封头平盖椭圆形封头作用：与筒体等部件形成封闭空间形状：根据不同形状可分为凸形、锥形、和平盖，下午7时0分第一章压力容器导言泄漏是常见的一种压力容器失效形式。密封位置：除去封头与筒体之间的可拆连接需要密封装置外，容器的接管与外部按管的连接、人孔与手孔、视孔等的连接。主要联接方法：是螺栓法兰连接(简称法兰连接)，用于容器连接的法兰称为容器法兰，用于管道连接的为管法兰。3、密封装置：下午7时0分第一章压力容器导言下午7时0分第一章压力容器导言4、开孔和接管开孔大小手孔≥150mm人孔≥400mm（椭圆人孔一般350x450）物料进出口根据工艺计算确定仪表接口根据仪表确定(开孔会导致强度减弱,故应少开孔并考虑作开孔补强设计。)主要是根据工艺和检修的要求而设置的各种管口，如物料的进出口、压力计表口、测温口、液面计孔、人孔、手孔等等。下午7时0分第一章压力容器导言(1)圆筒形容器：•A、卧式容器支座：鞍座、支腿、圈座，•B、立式容器支座：腿式、支承式、耳式和裙式(2)球形容器：多采用柱式或裙式卧式立式5、支座下午7时0分第一章压力容器导言压力容器安全附件主要有：安全阀、爆破装置、紧急切断阀、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等6、附件下午7时0分第一章压力容器导言筒体╬封头╬密封装置╬开孔接管╬支座╬安全附件压力容器的外壳内件反应、传热、传质、分离等容器╬储运容器下午7时0分第一章压力容器导言二、压力容器零部件之间的焊接•第四章详细讲焊接结构设计接头的形式（如对接、搭接、角接）坡口形式和尺寸焊接方法（如手工焊、自动焊等）检验要求（无损检测方法、比例及要求。(关系到安全系数的确定。)）下午7时0分第一章压力容器导言第二节压力容器分类一、介质危害性•介质的危害性主要是指介质的毒性、易燃性、易爆、腐蚀、氧化性等。•在分类中主要与毒性、易燃性有关。详细内容下去看书。(主要关注：毒性分类、爆炸极限、易燃介质)某种化学毒物引起有机体损伤的能力。毒性大小：化学物质引起实验动物某种毒性反应所需要的剂量。对于气态毒物，以空气中该物质的浓度表示。毒性目的：制造、检验、验收和管理下午7时0分第一章压力容器导言对人体不会发生危害作用的最高浓度。极度危害（Ⅰ级）最高容许质量浓度＜0.1mg/m3高度危害（Ⅱ级）最高容许质量浓度0.1~＜1.0mg/m3中度危害（Ⅲ级）最高容许质量浓度1.0~＜10mg/m3轻度危害（Ⅳ级）最高容许质量浓度≥10mg/m3最高允许质量浓度Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害的压力容器下午7时0分第一章压力容器导言可燃气体或蒸气与空气混合物遇到明火能够发生爆炸的浓度范围。易燃性可燃气体或蒸气与空气混合物遇到明火能够发生爆炸的可能性大小。易燃性爆炸浓度极限爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限的差值大于等于20%的介质。如甲烷、乙烷、乙烯、氢气等。易燃介质*Q235-AF不得用于制造易燃介质容器Q235-A不得用于制造液化石油气容器下午7时0分第一章压力容器导言危险化学品安全管理条例危险化学品名录下午7时0分第一章压力容器导言二、压力容器分类(一)按压力等级分类内压：低压容器（L）0.1MPa≤P1.6MPa中压容器（M）1.6MPa≤P10.0MPa高压容器（H）10.0MPa≤P100Mpa超高压容器（U）P≥100Mpa外压：容器的内压力一个大气压(0.1MPa)称为真空容器(二)按作用分类1、反应压力容器（R）2、换热压力容器（E）3、分离压力容器（S）4、储存压力容器（C，球罐B）如果同时具备几项作用，按主要作用来划分。下午7时0分第一章压力容器导言(三)按安装方式分类：1、固定式压力容器2、移动式压力容器：结构、使用和安全方面均有其特殊要求。第一类第二类第三类对容器的设计、制造、检验、使用和管理要求愈高。(四)按安全技术管理分类：•TSGR0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程下午7时0分第一章压力容器导言(四)按安全技术管理分类：新旧容规分类的区别：设计压力容积材料强度容器在生产中的作用介质危害程度容器结构设计压力容积介质危害程度与欧盟承压设备分类方法的指导思想接轨，强调危险性原则老容规新容规“原容规”分类方法存在的问题(1)分类存在不确定性(2)考虑因素多而复杂新分类方法的原则1与原分类方法衔接2、分类唯一3小容积的容器不分类下午7时0分第一章压力容器导言1、介质分组压力容器的介质分为两组，包括气体、液化气体或者最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。1.1第一组介质：毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质；易燃介质；液化气体。1.2第二组介质：由除第一组以外的介质组成，如水蒸汽、氮气等。压力容器的分类2、压力容器分类2.1压力容器应当先按照介质组别，选择分类图，再根据设计压力P（单位MPa）和容积V（单位为L），标出坐标点，确定压力容器类别。下午7时0分第一章压力容器导言2.2、压力容器分类(1)对于第一组介质，压力容器的分类见图A－1。下午7时0分第一章压力容器导言(2)对于第二组介质，压力容器的分类见图A－2。下午7时0分第一章压力容器导言老的《容规》，综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素。新的《容规》考虑99版容规容器分类方法的不足，本次修订拟与欧盟承压设备分类方法的指导思想接轨，由设计压力、容积和介质危害性三个因素决定压力容器类别，不再考虑容器在生产过程中的作用、材料强度等级、结构形式等因素，简化分类方法，强化危险性原则。下午7时0分第一章压力容器导言多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、夹套压力容器等）按照类别高的压力腔作为该压力容器的类别并按该类别进行使用管理。但应按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划定时，设计压力取本压力腔的设计压力，容积取本压力腔的几何容积。一个压力腔内有多种介质时，按组别高的介质分类。下午7时0分第一章压力容器导言(五)、按容器壁温分类常温容器：壁温-20℃~200℃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℃中温容器：壁温在常温和高温之间的容器低温容器：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)(当属低温容器时应在最低设计温度下另加冲击试验)下午7时0分第一章压力容器导言（六）按容器壁厚分类薄壁容器δ/Di≤0.1（K=D0/Di≤1.2）厚壁容器δ/Di＞0.1（K=D0/Di＞1.2）.下午7时0分第一章压力容器导言不同规范设计结果比较压力容器标准和规范第三节压力容器规范介绍下午7时0分第一章压力容器导言全国锅炉压力容器标准化技术委员会法规体系结构法规行政规章安全技术规范标准（2）国内压力容器规范和标准下午7时0分第一章压力容器导言部门规章行政法规《特种设备安全监察条例》-2009年5月1日起施行国务院颁布，具有法律性质和效力国家质量监督检验检疫总局局长“令”形式颁布的、行政管理性内容较突出的文件，从行政管理的操作层面将各项法规中的规定、要求从行政管理的操作层面具体化。下午7时0分第一章压力容器导言GB150—2011《压力容器》GB151—1999《管壳式换热器》JB4732—1995《钢制压力容器—分析设计标准》JB/T4735《钢制焊接常压容器》GB12337—1998《钢制球形储罐》JB/T4710—2005《钢制塔式容器》主要标准安全技术规范《固定式压力容器安全技术监察》、《超高压容器安全技术监察规程》、《简单压力容器安全技术监察规程》是政府对特种设备安全性能和相应的设计、制造、安装、修理、改造和检验检测等环节所提出的一系列安全基本要求，许可、考核条件、程序的一系列具有行政强制力的规范性文件。把法规和行政规章的原则规定具体化。由标准化委员会组织制定，政府代表参与。是法规标准体系的技术基础，是法规得以实施的重要保证。下午7时0分第一章压力容器导言过程设备设计◆《容规》对压力容器的设计、制造（组焊）、安装、改造、维护、使用、检验等七个环节中的主要问题提出基本规定。压力容器的，均应当严格执行本规程的规定。◆压力容器标准是设计、制造压力容器产品的依据；《容规》是政府（各级特种设备安全监察机构）对压力容器实施安全技术监督和管理的依据，属技术法规范畴，二者的适用范围并不相同下午7时0分第一章压力容器导言第三节压力容器规范介绍一、GB150-2011《压力容器》参照ASME（美国机械工程师学会）的ASMEⅧ-1，据实施以来取得的经验，参照近期国际同类标准针对GB150-98的修订，此次将有色金属压力容器和特殊结构压力容器引入标准。属于常规设计标准GB150.1-2011压力容器第1部分：通用要求GB150.2-2011压力容器第2部分：材料GB150.3-2011压力容器第3部分：设计GB150.4-2011压力容器第4部分：制造、检验和验收下午7时0分第一章压力容器导言第三节压力容器规范介绍1、适用范围：设计压力：0.1MPa≤p≤35Mpa且真空度不低于0.02Mpa设计温度：-296℃（对应于铝的极限设计温度）~900℃（对应于镍合金的极限设计温度），钢制容器不得超过GB150.2列入材料的允许使用温度范围（-253℃，对应于液氢的设计温度）；其他金属材料制容器按本部分相应引用标准中列入的材料允许使用温度确定。只适用于固定的承受恒定载荷的压力容器的设计、制造、检验及验收下午7时0分第一章压力容器导言不适用情况下午7时0分第一章压力容器导言2、管辖的范围：除开壳体本体外，还包括：容器与外部管道焊接连接的第一道环向接头坡口端面、螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰连接的第一个法兰密封面，以及专用连接件或管件连接的第一个密封面。其他如接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧固件，以及非受压元件与受压元件的焊接接头，直接连在容器上的超压泄压装置均应符合GB150的有关规定下午7时0分第一章压力容器导言•3、内容：•标准采用弹性失效设计准则（第三强度理论），将最大主应力限制在许用应力之内。•在我国是强制性的压力容器标准，在中国具有法律效应。下午7时0分第一章压力容器导言二、JB4732-95《钢制压力容器—分析设计标准》•依靠弹性应力分析，可选