压力容器知识.

压力容器基本知识2015年12月24日目录第一节：压力容器简介第二节：压力容器工艺参数第三节：压力容器分类第四节：压力容器的应力第五节：压力容器的结构第六节：压力容器的安全附件第一节压力容器简介3一、压力容器的定义：1、容器：是由几何体或曲面构成用于盛装物料的空间。2、压力容器：是指所有盛装流体物料承受压力的密闭容器,在工业生产中用于完成储运、分离、交换、传热、反应等生产工艺过程。压力容器又称受压容器。压力容器是具有爆炸危险的特种设备，是工业生产和人民生活中不可缺少的一种设备。43、《压力容器安全监察规程》对压力容器的定义：①最高工作压力Pw≥0.1MPa（不包括液体静压力）；②内径≥15cm,容器体积V≥25L，且Pw·V≥2.5L·MPa；③介质为气体、液化气体和最高工作温度高于标准沸点的液体。符号说明：P－容器的设计压力，单位：MPaV-容积，单位：LPw－容器的最高工作压力，单位：MPaPw·V－容器最高工作压力与容积的乘积L·MPa第一节压力容器简介5二、压力容器的压力来源：（有四种）1、由各种类型的气体压缩机或泵产生的压力。2、由蒸汽锅炉、废热锅炉产生的压力。3、液化气体在容器内受热而产生的蒸发压力。4、由化学反应体积增大产生的压力。前面两种压力来自容器外部压力（外压），后面两种属于容器内压。第一节压力容器简介6三、对压力容器的要求：1、足够的强度，指抵抗塑性变形的能力。2、足够的刚度，指抵抗外力作用下发生弹性变性的能力。3、稳定性，保持原有平衡形式的能力。也就是抗外部载荷引起形状改变的能力。4、耐久性，指容器具有足够的使用寿命。使用年限一般为10～20年。5、密封性，容器连接处保持介质不泄漏的能力。第一节压力容器简介7一、压力1、压力（压强）：流体介质垂直作用于物体单位面积上的力，也叫压强。压力用“P”表示,压力的单位“帕斯卡”,1帕斯卡=1牛顿﹙Ｎ﹚/平方米﹙㎡﹚。2、大气压：地球表面大气层受地心的吸引力所产生的重力。标准大气压：1.003kg/c㎡(相当于0.1Mpa。Mpa读作兆帕。1兆=100万。)3、绝对压力：流体相对于真空的自身实际压力，与大气压无关。用“P绝”表示。第二节压力容器工艺参数84、表压力：以当时当地的大气压力为基准测得压力，也就是各种压力表测得的压力数值，用“P表”表示，P表＝P绝－P大气。5、真空度：绝对压力小于大气压力时，表压力的绝对值，用“P真”表示。6、工程大气压与标准大气压的换算关系：1工程大气压＝0.968标准大气压＝735.6毫米汞柱。第二节压力容器工艺参数97、工作压力：在正常工艺操作时的压力（不包括液体静压）。8、最高工作压力：容器顶部在工艺操作过程中，可能产生的最大压力。压力超过此值时，容器上的安全泄放装置就要开启动作。9、设计压力：相应设计温度下用以确定容器计算壁厚及其元件尺寸的压力。设计压力应高于或略高于最高工作压力。第二节压力容器工艺参数10二、温度温度是表示物体冷热程度的物理量。温度的表示方法：温度的表示方法有摄氏温度，华氏温度和开氏温度（绝对温度）三种。1、摄氏温度：是指在标准大气压下水的结冰温度（冰点）为0度，把水的沸腾温度（沸点）为100度，在两者之间等分成100格，每一格即为1度，故又称百分温度，用符号“℃”表示。第二节压力容器工艺参数112、华氏温度：是指在标准大气压下水的冰点定为32度，沸点定为212度，两者之间等分成180格，每格作为1度，用符号“F”表示。3、开氏温度：是指水的三相点（平衡共存时的温度）定为273.16K，其分度法与摄氏温度相同，即在摄氏温度相差1度时，开氏温度也相差1度，用符号“K”（开尔文）表示。开氏温度又称为热力学温度或绝对温度。第二节压力容器工艺参数124、常用几种温度：（1）使用温度：指容器运行时测得的工作介质温度。（2）设计温度：正常情况下，高温容器的设计温度不得低于金属元件可能达到的最高金属温度；低温容器的设计温度不得高于可能达到的最低金属温度。（3）试验温度：进行压力试验时，容器壳体的金属温度。第二节压力容器工艺参数13三、介质介质是指压力容器内盛装的物料，有液态，气态或气液混合态。工作介质：容器所盛装的或在容器内参加反应、热交换的物质。1、介质的分类：（1）易燃介质：是指与空气混合的爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限之差值大于等于20%的气体。第二节压力容器工艺参数14（2）毒性介质：按国家有关规定毒性介质分为四级。Ⅰ级极度危害允许浓度0.1mg/m3Ⅱ级高度危害允许浓度0.1~1.0mg/m3Ⅲ级中度危害允许浓度1.0~10mg/m3Ⅳ级轻度危害允许浓度≥10mg/m3（3）腐蚀介质:如硝酸，盐酸，硫酸，强碱等都具有强腐蚀性。第二节压力容器工艺参数15（4）混合介质：压力容器中的介质为混合介质时一般按照介质的组分、毒性程度和易燃性质，由设计单位或使用单位的技术部门决定介质毒性的或是否属于易燃介质。四、厚度（1）设计厚度：是指计算厚度与腐蚀裕量之和。（2）名义厚度：是指设计厚度加钢材负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度。第二节压力容器工艺参数（3）有效厚度：是指名义厚度减去钢材负偏差和腐蚀裕量之后的厚度。（4）实测厚度：是指压力容器在检验时，用测厚仪所测出的实际厚度。（5）外径：是指圆柱、球形压力容器外直径。（6）内径：是指圆柱形、球形压力容器内直径。（7）容器规格的表示：内径X壁厚X长度(高度)，单位：mm，用符号表示：ф，&L。第二节压力容器工艺参数17一、按压力分类：按其承受压力的高低，压力容器可分为低压容器，中压容器，高压容器，超高压容器四个等级，具体划分如下：低压容器：0.1MPa≤P＜1.6MPa中压容器：1.6MPa≤P＜10MPa高压容器：10MPa≤P＜100MPa超高压容器：P≥100MPa第三节压力容器的分类18二、按温度分类：低温容器：t≤－20℃常温容器：－20℃＜t＜200℃中温容器：200℃≤t＜450℃高温容器：t≥450℃三、按安装方式分类:1、固定式：热交换器，分离器，合成塔等。有固定的安装和使用的地点。2、移动式：气瓶，槽车等。可移动的压力容器，无固定使用的地点。第三节压力容器的分类19四、按在生产工艺过程中的作用原理分类：反应容器：主要用来完成介质的物理化学反应的容器。换热容器：主要用来完成介质的热量交换的容器。分离容器：主要用来完成介质的流体压力平衡和气体净化分离的容器。储运容器：主要用来盛装生产和生活用的原料、气体、液化气体的容器。第三节压力容器的分类几种压力容器结构Ⅰ类非易燃或无毒的反应容器R易燃或有毒的换热容器E易燃或有毒的分离容器S非易燃或无毒的储运容器C21五、《容规》的分类：（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类）符号说明：R-反应容器E-换热容器S-分离容器C-储运容器第三节压力容器的分类Ⅱ类中压容器低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃、搪瓷压力容器。22符号说明：P·V－压力与容积的乘积L·MPaPw·V－容器最高工作压力与容积的乘积L·MPa第三节压力容器的分类Ⅲ类高压容器高压、中压管壳式余热锅炉；中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且P·V≥10Mpa·m3）中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且P·V≥0.5Mpa·m3）中压搪玻璃压力容器；低压容器（仅限毒性程度为极度和高危害介质，且P·V乘积≥0.2Mpa·m3）使用强度级别较高的材料制造的压力容器；球形储罐(容积大于等于50立方米)移动式压力容器低温液体储存容器（容积大于5立方米）23第三节压力容器的分类24一、应力与压力：应力是构件截面上的内力的集度，或者叫构件截面单位面积上的内力，单位是MPa。它的量纲和压力相等，但它们是两个不同的概念，压力是垂直作用于物体表面上单位面积的力，它是外力。而应力是外力的作用，引起构件单位面积上的内力。第四节压力容器的应力25二、应力是如何产生的？压力容器运行过程中，可能承受着各种形式的载荷。这些载荷会使容器壁产生整体的或局部的变形同时形成各种应力。常见的载荷有：1、压力载荷2、重力载荷3、温度载荷4、风载荷5、地震载荷等第四节压力容器的应力26二、应力是如何产生及其危害1、由压力产生的应力受内压的容器，由于壳体在压力作用下要向外扩张，在容器壁上产生拉伸应力，这种应力也被称作薄膜应力。这种应力一般分布在容器的整个截面上，使容器发生整体变形，随着应力的增大，达到材料屈服极限时，容器会产生显著的塑性变形，如果继续增大，容器会因过度的塑性变形而破裂，导致容器损坏。第四节压力容器的应力27二、应力是如何产生及其危害2、由重量产生的应力除了容器本身的重量外，容器内的介质、工艺装置、以及容器外的其它附加装置（保温装置、扶梯、平台、鞍形支座等）所产生的重量作用在容器壁上产生应力。第四节压力容器的应力28二、应力是如何产生及其危害3、由温度产生的应力热胀冷缩是物体固有的基本特性，如果物体的温度发生变化，而它收到相邻部分或其他物体的牵制约束，不能自如地热胀冷缩，那么它的内部就会产生应力差。如厚壁容器内外壁温度不一样存在着温差，如果内壁温度高于外壁，当内壁要膨胀时就会受到外壁的约束而不能自由膨胀。另外，由于材料的膨胀系数不同也会产生温度应力。第四节压力容器的应力29二、应力是如何产生及其危害4、由风载荷产生的应力安装于室外的塔形容器，在风力作用下，塔体会随风向弯曲变形，迎风面产生拉伸应力，背风面则产生压缩应力。5、其它地震、容器侧或顶部有重量较大的附属装置等，也会对器壁产生相应的应力。第四节压力容器的应力1、压力容器的结构压力容器一般由筒体(又称壳体)、封头(又称端盖)、法兰、密封元件、开孔与接管(人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管、液位计、流量计、测温管、安全阀等)和支座以及其他各种内件所组成。第五节压力容器的结构压力表安全阀筒体封头法兰及密封件支座铭牌压力容器的基本结构1、安全泄压装置安全泄压装置是为保证压力容器安全运行，防止它超压的一种器具。常见的有安全阀、爆破片和防爆帽。功能：当容器在正常工作压力下运行时，保持严密不漏，若容器内压力一旦超过规定，则能自动地、迅速地排泄出器内的介质，使设备的压力始终保持在许用压力范围以内。一般情况下，安全泄压装置除了具有自动泄压这一主要功能外，还有自动报警的作用。因为当它启动排放气体时，由于介质以高速喷出，常常发出较大的响声，这就相当于发出了设备压力过高的报警音响讯号。第六节压力容器的安全附件Ａ、安全阀安全阀按其整体结构及加载机构形式来分，常用的有杠杆式和弹簧式两种。安全阀要定期检验，每年至少检验一次。定期检验工作包括清洗、研磨、试验和校正。第六节压力容器的安全附件弹簧式安全阀的加载装置是一个弹簧，通过调节螺母，可以改变弹簧的压缩量，调整阀瓣对阀座的压紧力，从而确定其开启压力的大小。弹簧式安全阀结构紧凑，体积小，动作灵敏，对震动不太敏感，可以装在移动式容器上。缺点是阀内弹簧受高温影响时，弹性有所降低。杠杆式安全阀靠移动重锤的位置或改变重锤的质量来调节安全阀的开启压力。它具有结构简单、调整方便、比较准确以及适用较高温度的优点。但杠杆式安全阀结构比较笨重，难以用于高压容器之上。第六节压力容器的安全附件Ｂ、防爆片防爆片又称防爆膜、防爆板，是一种断裂型的安全泄压装置。防爆片具有密封性能好、反应动作快以及不易受介质中粘污物的影响等优点。但它是通过膜片的断裂来泄压的，所以泄后不能继续使用，容器也被迫停止运行。因此它只是在不宜装设安全阀的压力容器上使用。第六节压力容器的安全附件Ｃ、防爆帽防爆帽又称爆破帽，也是一种断裂型安全泄压装置。它的样式较多，但基本作用原理一样，它的主要元件是一个一端封闭、中间具有一薄弱断面的厚壁短管。当容器的压力超过规定时，防爆帽即从薄弱断面处断裂，气体从管孔中排出。为了防止防爆帽断裂后飞出伤人，在它的外面应装有保护装置。第六节压力容器的安全附件2、压力表