压力容器相关知识探讨.

压力容器相关知识探讨山东科技大学机电学院胡效东2014.07.25山东省特检院泰安分院系列讲座主要目录•1、个人简介•2、压力容器管理体系•3、压力容器分类•4、压力容器用材料•5、压力容器设计•6、压力容器制造与检测•7、压力容器设计和制造行业发展的方向1、个人简介•学历：研究生学位：工学博士职称：副教授硕士生导师•山东科技大学机电学院过程装备与控制工程专业•研究方向：压力容器先进设计方法；流体动力学仿真；振动与噪声控制•社会兼职：山东省特种设备事故调查专家山东省特种设备协会专家组成员•联系方式：电话：[phone]手机：[phone]邮箱：[e-mail]1、个人简介（学习简历）•2004年9月—2007年6月山东大学机械工程学院机电专业博士研究生•2001年9月—2004年6月山东大学机械工程学院机电专业硕士研究生•1991年9月—1995年6月华东理工大学动力与机械学院化机专业本科1、个人简介（主要研究内容与方向）主要从事过程装备设计及制造、先进设计方法、流体动力学仿真等方向的教学与科研工作。主持或参与国家级、省部级项目多项，在压力容器的分析设计、噪声与振动控制、专用工装设计方面等方面做了较多的工作。获国家专利多项（其中发明专利2项）。在国内外期刊及国际会议上发表文章三十余篇，被SCI和EI收录20余篇。指导硕士研究生10名（其中2名已毕业）。1、个人简介（主要讲授课程）本科：机械工程材料与热处理热加工工艺过程装备制造与检测（压力容器）研究生：现代机械设计方法机械控制理论现代控制工程留学生：金属材料与热处理设备故障诊断1、个人简介（工作阅历）1995年7月—1997年5月山东小鸭电器有限公司技术处科室主任1997年6月—2001年6月山东小鸭集团技术中心科室主任2007年07月至今山东科技大学过程装备与控制工程教师2010年12月至2013年12月山东大学材料与科学工程焊接专业博士后2、压力容器管理体系•国家法律：•行政法规：•部门规章•安全技术规范、强制性国家标准•引用标准国家法律•暂时还没有，人大代表已多次有提案，目前处于立法阶段•地位仅次于宪法，由全国人民代表大会审定，国家主席签署发布。•暂命名为“中华人民共和国特种设备安全法”•相关法律：中华人民共和国安全生产法、中华人民共和国产品质量法、中华人民共和国商品检验法、中华人民共和国劳动法、中华人民共和国行政许可法等。行政法规•国务院第373号令2003年3月发布《特种设备安全监察条例》，朱镕基总理签署，2003年6月施行。•国务院第５４９号令，２００９年１月发布对《特种设备安全监察条例》的修改，温家宝签署，２００９年５月施行。•地方性法规：省、市、自治区、直辖市及较大的市人大通过的条例，如《山东省特种设备安全监察条例》等。部门规章•以特种设备安全监督管理部门首长签署部分令予以公布的“办法”、“规定”等。•《特种设备质量监督与安全监察规定》，原国家质量技术监督局第13号发布。•《锅炉压力容器制造监督管理办法》国家质量监督检验检疫总局令第14号发布，2002.７.12发布•《特种设备作业人员监督管理办法》国家质量监督检验检疫总局令第70号发布，2005.1.10发布．•属于综合性、通用性、管理性内容较为突出的办法、规定安全技术规范、强制性国家标准•安全技术规范是指经过规定的编制、审定程序，由部门领导授权签署、以总局名义发布的规范性文件（规程、规则等）。•如TSGR2004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》，目前以TSG安全技术规范的形式颁布的文件有约70个。•强制性国家标准，如GB150-1998,与特种设备有关的强制性国家标准在法规标准体系中的地位相当于特种设备安全技术规范。引用标准•GB150《钢制压力容器》•GB151《管壳式换热器》•GB12337《钢制球形储罐》•JB/T4710《钢制塔式容器》•JB/T4731《钢制卧室容器》•JB/T4732《钢制压力容器-分析设计标准》•JB/T4734《铝制焊接容器》•JB/T4745《钛制焊接容器》•JB/T4755《铜制压力容器》3压力容器分类３.1压力容器的划定范围３.2GB150的适用范围３.3《压力容器安全技术监察规范》管辖范围３.4压力容器的分类３.1压力容器的划定范围３.1.1受压元件。容器壳体、密闭元件、开孔补强圈、外压加强圈。３.1.2非受压元件。支座及垫板、保温圈、塔盘支承圈。３.1.3划定范围。GB150和容规规定了压力容器的范围：壳体及其连为整体的受压零部件。（1）容器与外部管道连接；（2）接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件；（3）非受压元件与受压元件的连接焊缝；（4）直接连接在容器上的非受压元件如支座、裙座等；（5）容器的超压泄放装置等。３.2GB150的适用范围３.2.1GB150的适用范围３.2.2GB150容器GB150容器，规定了其设计压力、设计温度等。３.2.3GB150不适用的各类容器设计压力低于0.1MPa，且真空度低于0.02MPa的容器；《移动式压力容器安全监察规范》管辖的容器；经常搬运的移动式容器旋转和往复动机械中的自成整体或作为部件的受压气室；核能装置中存在中子辐射损伤失效风险的容器；内直径小于150mm的容器；搪玻璃容器和制冷空调行业中另有国家标准或行业标准的容器。适用范围除本体外：压力容器与外部管道或装置焊接连接的第一道环向焊接接头的焊接坡口、螺纹连接的第一个螺纹接头、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面；压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件；非受压元件与压力容器本体连接的连接焊缝本规程适用于同时具备下列条件的压力容器：•(1)最高工作压力大于或者等于0.1MPa；•(2)工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L；•(3)盛装介质为气体、液化气体以及最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。注：工作压力：是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力（表压力）。注：容积：是指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并且圆整。一般应当扣除永久连接在压力容器内部的内件的体积。３.3《压力容器安全技术监察规范》管辖范围不适用的各类容器•（1）移动式压力容器、气瓶、氧舱；•（2）锅炉安全技术监察规程适用范围内的余热锅炉；•（3）正常运行最高工作压力小于0.1MPa的容器（包括在进料或出料过程中需要瞬时承受压力大于或者等于0.1MPa的容器）；•（4）旋转或者往复运动的机械设备中自成整体或者作为部件的受压器室（如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等）；•（5）可拆卸垫片式板式热交换器（包括半焊式板式热交换器）、空冷式热交换器、冷却排管。３.3《压力容器安全技术监察规范》管辖范围３.4压力容器的分类３.4.1根据生产装置中（化工）工艺单元过程分类３.4.2根据生产过程中的作用和原理分类３.4.3根据压力容器等级分类３.4.4根据温度分类３.4.5根据《容规》分类３.4.6根据“压力容器压力管道设计许可证”３.4.7根据“压力容器制造许可证”３.4.8压力容器的其他分类方法３.4.1根据生产装置中（化工）工艺单元过程分类•非均相分离：液固、气固分离。过滤器、分离器、洗涤器•搅拌与混合：搅拌器混合器•制冷与深度制冷：蒸发器、冷凝器、过冷器•热量传递：换热器、再沸器、冷凝器、空冷器•蒸发：蒸发器结晶：结晶器•蒸馏：分馏塔、精馏塔；板式塔、填料塔•吸收与解析：吸收塔和解析塔•萃取：萃取塔吸附：吸附塔气液传质：塔式容器•干燥：干燥器化学反应：搅拌釜、固定床、流化床•贮存：贮罐、贮槽，卧式、立式、球型……３.4.2根据生产过程中的作用和原理分类1）按生产工艺过程中的作用原理，分为：反应压力容器（代号R）：主要用于完成介质的物理、化学反应的压力容器；换热压力容器（代号E）：主要用于完成介质的热量交换的压力容器；分离压力容器（代号S）：主要用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离的压力容器；储存压力容器（代号C）：主要用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器。３.4.3根据压力容器等级分类•《容规》（附件）一对压力容器按设计压力分类低压L：0.1≦p1.6MPa中压M：1.6≦p10MPa高压H：10≦p100MPa超高压U：p≧100MPa•根据GB150的使用范围压力容器：“GB150容器”常压容器：-0.02MPap0.1MPa３.4.4根据温度分类•GB150容器中，规定设计温度低于或等于-20℃的容器为低温压力容器。•日本：-10℃•英国：0℃•德国：-10℃３.4.5根据《容规》分类压力容器的分类及压力等级、品种的划分介质分组压力容器的介质分为以下两组，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)第一组介质：毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。(2)第二组介质：除第一组以外的介质。介质危害性•介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触，发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度和爆炸危害程度表示。•A1.2.1毒性程度综合考虑毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等因素。极度危害：最高容许浓度小于0.1mg/m3；高度危害：最高容许浓度0.1～1.0mg/m3；中度危害：最高容许浓度0～10.0mg/m3；轻度危害：最高容许浓度大于或者等于10.0mg/m3。介质危害性•A1.2.2易爆介质指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介质。•A1.2.3具体介质毒性危害程度和爆炸危险程度的确定按照HG20660—2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》确定。HG20660没有规定的，由压力容器设计单位参照GB5044—1985《职业性接触毒物危害程度分级》、德原则，决定介质组别。压力容器类别划分方法毒性危害程度分类３.4.6根据“压力容器压力管道设计许可证”类别级别品种范围范围备注AA1超高压容器单层、锻焊、多层包扎、绕带、绕板、热套、无缝A2第三类低、中压容器A3球型储罐A4非金属压力容器CC1铁路罐车C2汽车罐车或长管拖车C3罐式集装箱DD1第一类压力容器D2第二类低、中压容器SAD压力容器分析设计３.4.7根据“锅炉压力容器制造监督管理办法”３.4.8压力容器的其他分类方法•按容器主体材料有：钢制（碳素钢、低合金钢、高合金钢）、铝制、钛制、其他有色金属等。•按结构形式分为：单层、锻焊、多层包扎、绕带、绕板、热套、无缝等。•按容器截面形状分有：圆形截面、非圆形截面。•按容器主轴线方向有：立式、卧式。•按容器壁厚分有：薄壁、厚壁。4压力容器材料４.1钢材生产基本知识４.2钢材的常用合金元素及其主要作用４.3钢材的物理性能及其试验方法４.4力学性能及其试验方法４.5工艺性能及其试验方法４.6金相组织及其试验方法４.7金属材料的腐蚀类型及其试验方法４.1钢材生产基本知识•转炉炼钢的生产流程：高炉炼铁铁水预处理氧气转炉炼钢炉外精炼连铸（模铸）钢坯热装热送（钢锭）连轧（轧制）；•电炉炼钢的生产流程：电炉炼钢炉外炼钢连铸（模铸）钢坯热装热送（钢锭）连轧（轧制）热处理４.1.1炼钢４.1.1炼钢４.1.4脱氧技术４.1.5几个基本术语•钢锭：将熔融的钢水注入模型内，带钢水凝固脱模后所得到的具有一定形状的铸钢件。•毛坯：用于制作某种钢件的坯料•钢坯：用于轧（压）制钢材的坯料。•板坯：用于轧制钢板的坯料•原轧制钢板：由一块（个）钢坯或板坯（钢锭）径轧制而形成的一张钢板。４.1.5几个基本术语•钢号：钢铁产品牌号。用汉语拼音、化学符号和阿拉伯数字表示刚才产品名称、用途、冶炼和浇铸方法及分类，强度等级，主要化学成分和含量等。•炉号：炼钢炉次的批号，同一炉号的钢材具有相同的化学成分。•批号：钢厂按有