压力容器作业人员考试复习材料

压力容器操作人员培训内容垂直作用在物体表面的力，叫做压力，用F表示。承受的压力大小有关，而且与受力面积（S）有关。单位面积上承受的力，叫做压强，用P表示。P=F/S，计量单位“帕斯卡”，简称“帕”，用“Pa”表示。1帕=1牛顿/1米21Pa=1N/1m2其他压力的单位：KPa、MPa、kgf/cm2、bar、psi几种换算关系：1kgf/cm2=0.098MPa≈0.1MPa；1bar=0.1MPa;1psi=0.006895MPa；KPa=103Pa；MPa=106Pa从上述分析可知，压力与压强是两个概念不同的物理量，但是在一般工程技术上，人们习惯于将压强称为压力。（一）大气压力概念：地球表面覆盖一层厚厚的大气，受地心的吸引产生重力，所以地球表面的大气层对地表及其上的物体产生大气压力，即所谓的大气压。大气压随着高度升高而减小，所以高山上的大气压比海平面上的小。为了使计算有个基准点，将海平面的大气压1.0325kgf/cm2称做一个标准大气压（物理大气压）。相当于0.1MPa。1工程大气压=1千克力/厘米2=0.098MPa（二）绝对压力、表压力与负压力正压力，当容器内介质压力高于大气压时；负压力，相反。绝对压力，压力容器内的实际压力。表压力，压力表的读数，容器内介质压力超出大气压力的部分。负压力，当容器内的压力低于大气压力时，称负压或真空。绝对压力、表压力两者关系：P绝=P表+P大气。通常所说的压力均指表压力。《特种设备安全监察条例》2009版，第九十九条第（二）款：压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa*L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa*L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶；液化气体：介质在最高使用温度下的饱和蒸气压力不小于0.1MPa,且临界温度大于或等于－10℃的气体，是高压液化气体和低压液化气体的统称。三、压力容器的压力源（1）来自外部，其压力源一般是气体压缩机或蒸汽锅炉。容积型压缩机，通过压缩气体体积，增加气体密度来提高提起压力。速度型压缩机，通过增加气体流速，使气体的动能转变为势能来提高压力。蒸汽锅炉，是利用燃烧放出的热量将水加热蒸发而产生水蒸汽的设备。（2）来自内部，容器内介质的聚集状态发生改变；气体介质在容器内受热，温度急剧升高；介质在容器内发生体积增大的化学反应等。四、压力容器界限（一）划分压力容器界限应考虑的因素主要从两个方面，事故发生的可能性与事故危害性的大小。压力容器发生爆炸时，其危害性大小与工作介质的状态、工作压力及容器的容积等因素有关。盛装液体介质时，由于液体压缩性小，因此爆炸时其膨胀功，所释放的能量很小，危害性也小。盛装气体介质时，气体的压缩性很大，爆炸时释放的能量巨大，危害性就非常大。（一）工作压力也称操作压力，系指容器顶部在正常工艺操作时的压力（不包括液体静压力）。（二）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表压力。（三）设计压力，在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。温度表示方法：摄氏温标℃华氏温标℉开氏温标K压力容器的分类一、按压力分类（1）低压容器：0.1MPa≤P＜1.6MPa；（2）中压容器：1.6MPa≤P＜10MPa；（3）高压容器：10MPa≤P＜100MPa；（4）超高压容器：100MPa≤P。二、按壳体承压方式分类内压容器，主要考虑强度指标；外压容器，主要考虑稳定性。三、按设计温度分类低温容器：t≤-20℃；常温容器：-20℃＜t＜450℃；高温容器：t≥450℃。四、从安全技术管理角度分类（一）固定式容器，固定的安装和使用地点，工艺条件和使用操作人员也比较固定，一般不单独装设，而是用管道与其他设备连接的容器。（二）移动式容器，无固定地点，环境经常变化，管理比较复杂，容易发生事故。五、按在生产工艺过程中的作用原理分类（一）反应容器（代号R）二）换热容器（代号E）（三）分离容器（代号S）（四）储存容器（代号C，其中球罐代号B）六、《固定式压力容器安全技术监察规程》分类（一）III类容器二）II类容器（三）I类容器目前在用的压力容器，依然按原来的出厂资料分类；新生产的压力容器，根据其依据的标准来分类。《固定式压力容器安全技术监察规程》，于2009.12.01起施行，所有新生产的容器均按附件A分类。压力容器常用的钢材一、对选用钢材的要求重点考虑钢材的机械性能、工艺性能和耐腐蚀性。（一）机械性能1、强度2、塑性3、韧性（二）工艺性能（冲压性能、可焊性、热处理性能）（三）耐腐蚀性（三级标准）压力容器的应力各种载荷所产生的应力（一）由压力而产生（二）由重力而产生（三）由温度而引起（四）由风载荷引起（五）其他如地震、容器周围较大的附件等压力容器的基本构成一、壳体壳体是压力容器最主要的组成部分，是储存物料或完成化学反应所需的压力空间，其形状有圆筒形、球形、锥形和组合形等，最常用的是前两种。（一）圆筒形壳体特点：轴对称，圆筒体是一个平滑的曲面，应力分布比较均匀，承载能力较高，且易于制造，便于内件的设置和拆装，因而应用广泛。1、筒体：筒体直径较小可以用无缝钢管（500mm）；较大时用钢板卷焊。2、封头与端盖：凡与筒体焊接连接而不可拆卸的，称为封头；与筒体以法兰等连接而可拆的，称为端盖。（二）球形壳体容器壳体呈球形，又称球罐。特点：中心对称，受力均匀；在相同的壁厚条件下，球形壳体的承载能力最高，即在同样的内压下，球形壳体所需要的壁厚最薄，仅为同直径、同材料圆筒形壳体壁厚的1/2（不计腐蚀裕量）；在相同容积条件下，球形壳体的表面积最小。经济性：壳壁薄和表面积小，制造时可以节省钢材，比如容积相同时，球形容器要比要比圆筒形节省30%~40%的钢材。此外，表面积小，对于用做需要与周围环境隔热的容器，还可以节省隔热材料和减少热传导。不足：制造比较困难，工时成本高，往往采用冷压或热压成型；用于反应、传质或传热容器时，既不便于在内部安装工艺内件，也不便于内部互相作用的介质流动。球罐一般用于储存容器。二、连接件一般是法兰连接，法兰通过螺栓连接，并通过拧紧螺栓使垫片压紧而保证密封。用于管道连接和密封的法兰称管法兰；用于容器端盖和筒体连接和密封的称容器法兰（主法兰）。容器法兰按结构分为整体式、活套式和任意式三种。详见第四节。三、密封元件定义：可拆连接结构的容器中起密封作用的元件。材料：非金属密封元件，如石棉橡胶板、橡胶O形环、塑料垫、尼龙垫等；金属密封元件，如紫铜垫、不锈钢垫、铝垫等；组合密封元件，如铁皮包石棉垫、钢丝缠绕石棉垫等。四、接管、开孔及其补强结构（一）接管压力容器与介质输送管道或仪表、安全附件管道等进行连接的附件。形式：螺纹短管式、法兰短管式与平法兰式。螺纹短管式：一段带有内螺纹或外螺纹的短管，插入并焊接在容器的器壁上，螺纹用来与外部件连接。主要用于连接测量仪表，直径较小。法兰短管：一端焊有管法兰，一端插入并焊接在容器器壁上，短管长度一般不小于100mm。当外面有保温时，短管要求更长。多用于直径稍大的接管。平法兰式接管：法兰短管式接管除掉了短管的一种特殊型式。直接焊接在容器开孔上的一个管法兰。螺孔是一种带有内螺纹的不穿透孔。（二）开孔用途：为了便于检查、清理容器的内部，装卸、修理工艺内件及满足工艺的需要，一般开设手孔和人孔。手孔的大小要使人的手能自由通过，并考虑手上还可能握有装卸工具和供安装的零件。一般手孔直径不小于150mm。人孔的大小应能使人钻入，一般内径大于等于1000mm的容器，不能利用其他可拆装置进行内部检验和清洗时。椭圆孔优点：容器壁上的开孔面积可以小一些，而且其短径可以放在容器的轴向，这样就减小开孔对容器强度的削弱。内闭式：孔盖放在孔壁里面，用两个螺栓（手孔一个）把压马紧压在孔外放置并支承在孔边的横杆上。安装虽然比较困难，但是密封性能很好，容器内介质的压力可以帮助压紧孔盖，有自紧密封效果。所以多用在高温或有毒气体容器上。外闭式：一般是一个带法兰的短管和一个平板型盖或稍压弯的不折边的球形盖，用螺栓固定。开启次数多的用铰接的回转盖。（三）开孔补强结构开孔减小容器壁的受力面积，同时造成不连续而产生应力集中，对容器安全运行极为不利。所以要开孔补强。整体补强，增加容器整体壁厚，显然不合理；一般采用局部补强的方法。1、补强圈补强结构，在开孔边缘焊接一个加强圈，经过计算，达到要求。2、厚壁短管补强结构，将开孔连接的短管加厚，适用于开孔尺寸较小的容器。3、整体锻造补强结构，先把开孔与部分球壳锻造成一个整体，再车制成形后与壳体进行焊接法兰连接结构一、法兰的连接与密封作用原理法兰实际上就是套在管道和容器端部的圆环，上面开有若干螺栓孔，一对相组配的法兰之间装有垫片，用螺栓连接在一起，通过拧紧螺栓来连接一对法兰，并压紧垫片，使垫片表面产生塑性变形，从而阻塞了容器内介质向外流的通道，起到密封作用。二、法兰与筒体的连接型式（一）整体法兰定义：法兰与法兰颈部为一整体或法兰与容器的连接可视为相当于整体结构的法兰。平焊法兰：将法兰环套在筒体外面，用填角焊与筒体连接的法兰。因其结构简单、制造容器而广泛使用。对焊法兰：通过锥颈与筒体对焊连接的法兰。因根部带有较厚的锥颈圈，不仅刚性较好，不易变形，而且法兰环通过锥颈与筒体对接，局部应力比较平焊法兰大大降低，而强度增加。制造困难，仅用中压容器上。（二）活套法兰定义：法兰环套在筒体外面但不与筒壁固定成整体的法兰。（三）任意式法兰将法兰环开好坡口并先镶在筒体上，然后再焊在一起的法兰。只用在直径较小的低压容器上。自紧式密封：将密封面和垫片加工成特殊形状，承受内压后，垫片会自动紧压在密封面上，确保密封效果。这种密封的接触面积小，垫片在内压作用下有自紧能力，密封性能好，减少了螺栓的紧力，也减少了螺栓和法兰的尺寸。适用于高压及压力、温度经常波动的容器上。（一）法兰密封面平面型：只有一个光滑的平面，为改善密封性能，常在密封面上车制出几道宽约1mm、深约0.5mm的同心圆沟槽。这种密封面结构简单，容易加工，但安装时垫片不易装正，紧螺栓时也易挤出，一般用于低压、无毒介质的容器上。凹凸型：法兰的密封面分布为凹凸面，且凸面高度略大于凹面深度。安装时吧垫片放在凹面上，因此容易装正，且紧螺栓时也不会挤出。其密封性能好，用于中压容器。榫槽型：在一对法兰的密封面上，将其中一个加工出一圈宽度较小的榫头，将另一个加工出于榫头相配合的榫槽，安装时垫片放在榫槽内。这种密封面因垫片被固定在榫槽内，不可能向两边挤出，所以密封性能更好。且垫片比较窄，减轻了压紧螺栓的负荷。但这种密封面结构复杂，加工困难，且更换垫片比较费事，榫头也容易损坏。所以，一般只用于易燃或有毒的工作介质或工作压力较高的中压容器上。因其在氨生产设备上用的较多，所以又称氨气密封。自紧式密封：将密封面和垫片加工成特殊形状，承受内压后，垫片会自动紧压在密封面上，确保密封效果。这种密封的接触面积小，垫片在内压作用下有自紧能力，密封性能好，减少了螺栓的紧力，也减少了螺栓和法兰的尺寸。适用于高压及压力、温度经常波动的容器上。（二）垫片法兰密封面即使经过精密的加工，法兰面之间也会存在微小的间隙，而成为泄漏的通道。垫片的作用就是在螺栓的栓紧力作用下产生塑性变形，以填充法兰密封面之间存在的微小间隙，堵塞介质泄漏通道，从而达到密封的目的。四、法兰连接的紧固型式螺栓紧固：结构简单、安全可靠，法兰通常都广泛采用这种紧固型式，但也存在拆装费时的弱点。所以，这种紧固型式只用于一些不经常拆卸的法兰连接。带铰链的螺栓紧固：用在容器端盖需常开启的，法兰上螺孔开有缺口，用这种紧固型式拆卸时不用从螺栓上卸下螺母，只要拧松后螺栓就可绕铰链轴从法兰边翻转下来。快开式：一种不用螺栓紧固的法兰连接结构，用于端盖开启频繁的容器。这种紧固型式具有一对形式比较特殊的法兰，与容器