电站压力容器安全监督技术手册

标准分享网 免费下载 电站压力容器安全监督技术手册电站压力容器安全监督技术手册 电力行业锅炉压力容器安全监督管理委员会 锅炉压力容器安全监督管理工程师资格考核委员会教材编写组 标准分享网 免费下载 前 言 电站压力容器是电力生产中广泛使用的具有爆炸危险性的一类特殊设备。压力容器若质量不佳、管 理不善或使用不当，就可能发生爆炸性事故。一旦发生爆炸或泄漏，会造成生命财产重大损失，甚至可 能带来环境灾难。 为了确保压力容器的安全性，国家和电力行业都先后颁布了一系列相关规程标准。压力容器安全监 察与管理逐步进入法治化管理的轨道，坚持“安全第一，预防为主”的方针，以人为本，以法令法则、 规程标准为准绳，以管理技术及安全技术为手段，通过对压力容器实施全过程规范、有序、法治、科学 化监督与管理，确保压力容器安全经济运行。 锅炉压力容器安全监督是一种技术性较强、涉及领域较广的管理工作，作为一名锅炉压力容器安全 监督工程师，必须十分熟悉自己的业务工作内容，熟练掌握相关的专业知识和法规标准。本文以国家颁 布的法规标准和电力行业的规程规定为依据，介绍了压力容器的基础知识和电站压力容器安全监督的内 容，详细阐述了压力容器设计、制造、安装、调试、运行、检验、修理改造、重新启用和报废等环节的 基本要求和监督管理内容，简介了压力容器的破坏失效形式和防范措施以及事故调查和处理，是锅监工 程师压力容器专业较为理想的培训教材，也可供从事压力容器安全监察和检验人员，以及设计、制造和 运行人员阅读和参考。 本电站压力容器安全监督技术手册由张明坤教授级高级工程师、韩宗国高级工程师、武宝华高 级工程负责编写，尉庆红高级工程师进行排版和校对。在此，对他们付出的辛苦劳动深表感谢！ 本电站压力容器安全监督技术手册编辑成书时间仓促，难免存在错漏之处，敬请读者提出宝贵 意见，以便我们在今后进行改进和完善。 电力行业锅炉压力容器安全监督管理工程师资格考核委员会教材编写组 2005 年 10 月 I 目 次 第一章第一章 压力容器基础知识压力容器基础知识.1 第一节 压力容器概述.1 一、压力容器的定义.1 二、压力容器的基本构成.2 第二节 压力容器工艺参数.7 一、压力.7 二、温度.8 三、直径和公称直径、容积和介质.9 四、厚度.9 第三节 压力容器的分类.10 第四节 压力容器安全装置.11 一、压力容器安全装置的设置原则和选用要求.11 二、安全阀.13 三、爆破片.15 四、压力仪表.16 五、液位计.17 六、测温装置.18 第二章第二章 电站压力容器安全监督概述电站压力容器安全监督概述.19 第一节 电站压力容器安全监督的必要性.19 第二节 电站压力容器安全监督的设备范围.19 第三节 电站压力容器安全监督的内容和依据.20 第三章第三章 压力容器设计压力容器设计.21 第一节 压力容器设计基础知识.21 一、压力容器设计的基本要求.21 一、设计准则.22 二、强度理论.22 三、设计方法.23 四、载荷.23 第二节 压力容器的结构设计.23 第三节 压力容器用钢材的选用原则.26 第四节 电站压力容器设计.27 一、设计时应采用的标准.27 二、结构参数及设计要求.27 三、强度计算.31 四、安全阀计算.32 第五节 压力容器设计管理.33 第六节 压力容器使用单位设计监督内容.35 II 第四章第四章 压力容器制造压力容器制造.37 第一节 压力容器制造简介.37 一、概述.37 二、压力容器制造工艺特点.38 三、压力容器制造通用工艺.38 第二节 压力容器制造管理.40 一、压力容器制造单位的条件.41 二、压力容器制造质量保证体系.41 三、质量监督部门对制造单位的监督管理.41 四、质量监督部门对制造单位压力容器产品的监督检验.42 第三节 压力容器使用单位对制造质量监督的内容.42 第五章第五章 压力容器安装压力容器安装.45 第一节 安装质量要求.45 第二节 安装质量监督内容.45 第六章第六章 压力容器使用登记压力容器使用登记.46 第七章第七章 压力容器安全运行和维护保养压力容器安全运行和维护保养.47 第一节 概述.47 第二节 投运前的准备.47 第三节 压力容器安全操作要点.48 第四节 压力容器运行中的检查.49 第五节 压力容器维护保养.49 一、运行中压力容器的维护保养.49 二、压力容器停运期间的维护保养.50 第六节 电站压力容器的安全运行.50 一、除氧器.50 二、给水加热器.52 三、氢储罐.55 第七节 使用单位压力容器运行监督的内容.55 第八章第八章 压力容器定期检验压力容器定期检验.55 第一节 定期检验的基本要求.55 一、定期检验的必要性.55 二、压力容器使用过程中的常见缺陷.56 三、压力容器定期检验的方法.57 四、压力容器定期检验的分类.58 五、检验的程序.58 六、检验准备工作.58 七、检验内容和要求.59 第二节 检验结果的评定和再检周期的确定.62 一、压力容器安全状况等级评定.62 二、压力容器定期检验周期的确定.64 III 第三节 压力容器使用单位对定期检验的监督.66 第九章第九章 压力容器的修理改造压力容器的修理改造.66 第一节 压力容器修理改造的分类.66 第二节 压力容器常用修理方法.67 第三节 压力容器修理改造的要求.68 第十章第十章 压力容器的破坏型式与事故处理压力容器的破坏型式与事故处理.69 第一节 压力容器的破坏型式与机理.69 一、概述.69 二、容器破坏型式及预防措施.69 第二节 压力容器事故分类及预防.70 第三节 压力容器事故的调查、分析和处理.71 一、概述.71 二、事故调查.72 三、事故分析.72 第四节 典型压力容器事故案例.73 第十一章第十一章 压力容器的基础管理工作压力容器的基础管理工作.74 一、建立健全安全监督管理组织机构和安全监督管理网络.74 二、制定各项管理规章制度.74 三、压力容器档案管理.74 四、压力容器技术登录簿.75 五、压力容器人员培训.75 六、计划与总结.76 七、 电站压力容器安全监察管理系统2002版简介76 附录：国内外压力容器标准差异对照.76 压力容器常用法规标准.77 参考文献.79 1 第一章第一章 压压力容器基力容器基础础知知识识 第一第一节节 压压力容器概述力容器概述 一、压力容器的定义 在工业生产过程中，单元操作的装置一般分二大类：运动的装置称为机器，静止的装置称为设备。 容器是指工业生产中所有各种设备外部壳体的总称,是由曲面构成用于盛装物料的空间构件。压力容器就 是在有压力下工作的密闭容器。 我们通常所说的压力容器是指满足质技监局锅发1999154 号压力容器安全技术监察规程（简 称 “容规” ）第 2 条规定的容器。即同时满足下列三个条件的容器为压力容器，见表 1-1表 1-5。 表 1-1 压力容器的定义（三个界定参数是“且”的关系） 参数界定 设备名称 最高工作压力（PW） （注 1） 内直径和容积 （非圆形截面指其最大尺寸） 盛装介质依据 压力容器 大于等于 0.1MPa （不含液体静压力） 大于等于 0.15m,且容积（V） （注 2） 大于等于 0.025m3 为气体、液化气体或最高工作温 度高于等于标准沸点的液体（注 3） “容规”第 2 条 1 款 表 1-2 压力容器定义有关的注解 注解号注释主题解 释依据 承受内压PW指在正常使用过程中，顶部可能出现的最高压力 注 1最高工作压力（PW） 承受外压 PW指在正常使用过程中，可能出现的最高压力差值；对夹套 容器指夹套顶部可能出现的最高压力差值 符号p 代表设计压力；pw代表最高工作压力；V 代表容积 容积（V） 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）并圆整， 且不扣除内件体积的容积 多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、余热锅炉的汽包和换热器、夹套容器等） 按照类别高的压力腔进行使用管理 注 2 多腔容器压力划分与 管理、设计的规定但应按每个压力容器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 类别划分时，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 注 3 与符合介质定义条件 等同处理的问题 容器内主要介质为最高工作温度低于标准沸点的液体时，如气相空间（非瞬时）大 于等于 0.025m3,且最高工作压力大于等于 0.1 MPa 时，也属于本规程的适用范围 “容规”第 2 条 1 款的注解 有些作为整装设备配套的容器以“容规”第 2 条 1 款“压力容器”定义的三条要求衡量，虽然不完 全吻合，但是由于它们在使用中的重要性和危险性， “容规”有条件地纳入了压力容器安全监察范围里， 具体见表 1-3。 表 1-3 按“容规”第三、四章要求管理的容器 管理要求对 象 名 称依据 与移动压缩机一体的非独立的容积0.15m3的储罐、锅炉房的分汽缸 容积小于 0.025m3的高压容器 深冷装置中非独立的压力容器、直燃型吸收式制冷装置中的压力容器、空分设备中的冷箱 螺旋板换热器 水力自动补气气压给水（无塔上水）装置中的气压罐，消防装置中的气体给水（泡沫）压力罐 水处理设备中的离子交换或过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱 电力行业专用的全封闭式组合电器（电容压力容器） 按 “容规” 设计、 制造、安装、使用、 修理改造的要求管理 橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具 “容规”第 2 条 2 款 2 压力容器本体除了壳体外，还包括它的安全附件和保护装置，同样应按“容规”有关要求进行管理， 具体见表 1-4。 表 1-4 受监督“压力容器”的附件 管理范围安全、保护附件名称依据 安全阀 爆破片装置 紧急切断装置 安全联锁装置 压力表 液面计 受监压力容器（表 1-1表 1-3 ）的安全附件和保护装置 温度计 “容规”第 2 条 3 款 压力容器的管理范围，除了本体范围内，还外延到与其它部、器件的接口，具体见表 15。 表 1-5 “压力容器”本体外的管理范畴界定 管理范畴界定包括的对象名称依据 与外部管道或装置焊接的第一道环向焊缝的焊接坡口 与外部螺纹连接的第一个螺纹接头 与外部法兰连接第一个法兰密封面 压力 容器 与外部法兰连接专用连接件或管件连接的的第一个密封面 压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件 压力容器本体外的 管理范围 非受压元件与压力容器本体连接的焊接接头 “容规”第 2 条 4 款 二、压力容器的基本构成 压力容器的结构形式是多种多样的， 它是根据容器的作用、工艺要求、加工 设备和制造方法等决定的。一般由壳体 （筒体、封头） 、连接件、密封元件、 接管和人孔（手孔） 、支座等组成。见图 1-1。 图 1-1 压力容器的基本构成 1-接管；2-端盖；3-法兰；4-筒体； 5-加强圈；6-人孔；7-封头；8-支座 （一） 壳体 壳体是压力容器最主要的组成部分。贮存物料或完成化学反应所需要的压力空间，大部分是由它构 成的，所以壳体的容积（直径和长度）大小往往是根据工艺要求确定的。其形状有圆筒形、球形、锥形、 箱形和组合形等。最常用的是圆筒形、球形和锥形（组合型）三种。见表 1-6。 表 1-6 压力容器壳体分类 壳体分类图 示图 注 球形 1. 顶部极板（北极板） ；2.上温带板（北温板） ； 3.赤道带板；4.下温带板； 5.底部极板；6.拉杆； 7.下部盘梯；8.支柱；9.中间平台；10.上部盘梯； 11.顶部平台 3 壳体分类图 示图 注 圆筒形 1. 封头；2. 筒体；3. 支座； 4. 接管 锥形（组合型） 1、接管；2. 锥底；3. 支座；4. 筒体； 5. 封头 箱形容器（消毒柜） 1. 箱体；2.快开门；3.排污管； 4. 支腿 1.圆筒形容器 其形状特点是轴对称，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， 便于内件的设置和装拆，因而获得广泛的应用。圆筒形壳体由一个圆柱形的筒体和两端的封头或端盖组 成。 （1）筒体。一般的容器筒体，当直径较小时，可用无缝钢管制作，当直径较大时，用钢板在卷板机 上卷成圆筒或用钢板在压力机压制成二个半圆，再把钢板边缘用焊接方法连接，形成一个完整的圆柱体。 圆筒形筒体分类见表 1-7。 表 1-7 圆筒形壳体的分类 分 类特 点应 用 单层卷焊 整体锻造 锻焊 拉拔 电渣重熔 锻造 整体式 铸锻焊 筒体的器壁在厚度方向是由一连续完整的 材料所构成，也就是器壁只有一层。优点 是结构简单，加工工序少，制造方便。传 热性能好 中低压容器由于壁厚较薄，多为整体式筒体，除直径 较小时采用无缝钢管外，电站压力容器大多采用单层 卷焊的制造方式 多层包扎 多层热套组合式 扁平钢带倾角错绕 筒体的器壁在厚度方向上是由二层或两层 以上互不连续的材料构成。厚度没有限制， 适应大型化发展的需要，节省贵重钢材。 用于大型化高参数的容器。电站容器一般不采用 4 分 类特 点应 用 槽形绕带 多层绕板 绕丝 松套胀合 运行安全上优于整体式 （2）封头与端盖。凡与筒体焊接连接而不可拆，称为封头；与筒体以法兰等连接而可拆的，称为端 盖。封头形式分类见表 1-8。 表 1-8 封头形式分类及连接方式选用原则 封头形式分类包括连接方式的选用原则封头图 凸形封头 半球形、椭 圆形、碟形 和无折边球 形封头 锥形封头 不带折边的 锥形封头和 带折边的锥 形封头 按 几 何 形 状 分 类 平板形封头 平板形 （平盖）封 头 1、对于组装后不再需要开 启的容器，如无内件或虽有 内件而不需要更换、检修的 容器，封头和筒体采用焊接 连接形式; 2、对需要开启的容器，封 头（端盖）筒体的连接应采 用可拆式的，此时在封头和 筒体之间必须装置密封件 2.球形、园锥形壳体 容器壳体呈球形，又称球罐。其形状特点是中心对称，通常采用焊接结构，由于球形容器一般直径 都较大，难以整体成型，因而大多由许多块预先按一定尺寸压制成型的球面板拼焊而成。球形、园锥壳 体结构特点，见表 1-9。 表 1-9 球、园锥形壳体结构特点及应用 壳体分类优点缺点应用情况 受力均匀：球体各截面所受的应力均相同 制造比较困难，工时成本高，往往要采 用冷压或热压成型法 承载能力高：在同样的内压和内径下，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 计腐蚀裕度） 球形 在相同容积条件下，壳体的表面积最小：不但可以节 省制造用材，若作为需要与环境隔热的容器，还可以 节省保温材料或减少热的传导 用于反应、传质或传热容器时，既不便 于在容器内部安装工艺内件，也不便于 内部相互作用的介质的流动 一般只用于中、低压的贮 装容器，如液化石油气贮 罐、液氨贮罐等；有时也 采用球形壳体作为用蒸汽 直接加热的容器，如造纸 工艺中用于蒸煮纸浆的 “蒸球”等 圆锥形作为收缩器或扩大器可以逐渐改变流体介质的流速，与筒体连接处因形状突变，承受压力载在工程上很少用，通常除 5 或者作为锥底便于粘稠结晶或固体物料的排出荷时，将产生较大的附加弯曲应力,成 为结构上的薄弱环节 因生产工艺有特殊要求时 采用 （二）连接件 连接件是容器和管道中起连接作用的部件，一般采用法兰螺栓连接结构。压力容器中的反应、换热、 分离等容器，由于生产工艺和安装检修的需要，封头和筒体需采用可拆连接结构时，就要使用连接件。 此外，容器的接管与外部管道连接也需要连接件。法兰通过螺栓起连接作用，并通过拧紧螺栓使垫片压 紧而保证密封。法兰、密封元件的分类和应用特点见表 1-10表 1-11。 表 1-10 法兰的分类和应用特点 名称分类特点应用情况 管法兰用于管道连接和密封容器外部接管采用的法兰 法兰 容器法兰 （整体式、活套式、和任意式）用于容器端盖和筒体连接高低压加热器，小型的低压除氧器等采用 表 1-11 密封元件的分类和应用特点 名称分类特点应用情况 非金属密封元件 如石棉橡胶板、橡胶 O 型环、塑料 垫、尼龙垫等 制造简单，成本低。低温低压密 封性能好 压力较低（2.5MPa）温度 较低（300）的系统 金属密封元件如紫铜垫、不锈钢垫、铝垫等强度高，耐热性好 压力较高（6.4MPa） ，温度 较高（300）的系统 密封元件 组合式密封元件如铁皮包石棉垫、钢丝缠绕石棉垫 密封性能好，具有良好的压缩性 和回弹性 用于压力温度较高且常出现波 动的系统 （四）接管、开孔（人孔、手孔） （1）接管。接管是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。常用的接管 有三种形式，即螺纹短管、法兰短管与平法兰，见表 112。 表 1-12 接管的分类和用途 名称分类简图特点用途 螺纹短管 螺纹短管式接管是一段带有内螺纹或外螺纹 的短管，短管插入并焊接在容器的器壁上， 短管螺纹用来与外部管件连接 一般用于连接直径较小的管道， 如接装测量仪表等 法兰短管 法兰短管式接管一端焊有管法兰，一端焊接 容器的器壁上，法兰用于与外部管件连接 各类容器广泛采用 接 管 平法兰 平法兰接管是法兰短管式接管去掉短管的一 种特殊型式。它实际上就是一个直接焊在容 器开孔上的一个管法兰。不过它的螺孔与一 般管法兰的孔不同，是一种带有内螺纹的不 穿透孔。这种接管与容器的连接有贴合式和 插入式两种型式 常用于容器的视镜 2）开孔。为便于检查、清理容器的内部，装卸、修理容器内件及满足工艺的需要，一般压力容器都 开有人孔和手孔。手孔的大小要使人的手能自由的通过，并考虑手上还可能握有装拆工具和供安装的零 6 件。一般手孔的直径不小于 150mm。对于内径不小于 1000mm 的容器，如不能利用其它可拆装置进行内 部检验和清洗时，应开设人孔。人孔和手孔的尺寸应符合有关标准的规定。手孔和人孔有圆形和椭圆形 两种。椭圆孔的优点是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上，这就减小 了开孔对容器强度削弱。对于立式圆筒形容器来讲，椭圆型人孔也适宜于人的进出。 手孔和人孔的封闭形式有内闭式和外闭形两种，见表 1-13。 表 1-13 手孔和人孔的封闭形式 名称分类简图特点应用 内闭式 孔盖放在孔壁里面，用两个螺栓（手孔则为一个螺 栓）把在孔外放置并支承在孔边的横杆（又称压马） 与密封面压紧。这种型式多采用椭圆孔和带有沟槽 的孔盖，因为这样便于放置垫片和安装孔盖。内闭 式人孔盖板的安装虽较困难，但密封性能好，容器 内介质的压力可以帮助压紧孔盖，有自紧密封的效 用 高压加热器、氢气储 罐和乙炔发生器等 开孔 外闭式 一个带法兰的短管和一个平板型盖或稍压弯的不折 边球形盖，用螺栓或双头螺拄紧固，盖上还焊有手 柄。开启次数较多的人孔常采用绞接的回转盖 除氧器、空气罐、扩 容器等 （五）支座 支座是用来支撑容器重量并将它固定在基础上的附加部件。支座的结构型式取决于容器的安装方式、 容器重量及其它载荷，一般分为三大类，具体见表 1-14。 表 1-14 容器支座 支座分类名称图示应用 悬挂式支座（耳式支座） 中小型立式容器，扩 容器、低压加热器等 支承式支座 中小型立式容器，扩 容器、空气罐等 裙式支座 高大的立式容器，热 网加热器、储气罐等 立式容器支座 腿式支座 小型立式容器，扩容 器、储气罐等 卧式容器支座鞍式支座常用于大中型容器 7 支座分类名称图示应用 圈座 适用于薄壁容器及多 于两个支承的容器 支撑式支座适用于小型容器 裙式支座 一般用于小型的球形 容器 球形容器支座 柱式支座用于大型的球形容器 第二节 压力容器工艺参数 工艺参数是由生产工艺要求确定的，是进行压力容器强度计算、结构设计和安全操作的主要依据。 压力容器的主要工艺参数有压力、温度、直径、容积、介质等。 一、压力 介质的压力，是压力容器在工作时所承受的主要外力。 物理学中，压力是指垂直作用于物体表面上的力，把垂直作用于物体单位面积上的力，称为压强。 工程上，习惯于把物理学中的压强称为压力。 压力容器中的压力是用压力表来测量的，压力表上标识的压力叫做表压力，它表示容器内部介质压 力超过周围大气压力的差值。容器内的绝对压力应为表压力加上周围的大气压力。 压力的分类和意义见表 1-15。 1 表 1-15 压力的分类和意义 压力容器分类 压力分类 承受内压的压力容器承受外压力的压力容器夹套压力容器依据 最高工作压力 指在正常使用过程中，顶部可能 出现的最高压力（不包括液柱静 压力） 压力容器在正常使用过程 中，可能出现的最高压力 差值 夹套顶部可能出现的最 高压力差值 “容规” 第 2 条注 1 工作压力（也称操作压力）在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力（不包括液柱静压力） 最大允许工作压力 在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力（该压力是容器壳体的有效厚度计算所 得，且取最小值） 设计压力 设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，设计压力和设计 温度的组合是容器最为苛刻的工作条件 计算压力 在相应的设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力（当元件所承受的 液柱静压力小于 5设计压力时可忽略不计） 试验压力压力试验时，容器顶部的压力（不包括液柱静压力） 公称压力 指在规定温度下的最高操作压力，是一种经标准化后的压力数值，按等级归纳成一定数 量的系列，该系列中的各压力值称为公称压力 GB150-1998钢 制压力容器第 3.4 条、附录 B2 注 设计压力不得低于最高工作压力，装有安全泄放装置的压力容器，其设计压力不得低于安全阀的开启压力和爆破片的爆破压力。 公称压力是制定压力容器通用零部件标准的重要参数之一，它可以大大简化封头、法兰、螺栓等通用零部件的设计、制造，有利于它们 的标准化、系列化。当选用这些零部件的压力级时，应根据相应的设计温度和设计压力选用相应公称压力级别。 设计压力选取，见表 1-16。 表 1-16 设计压力的选取原则 容器类型设计压力的选取原则 容器上装有安全泄放装置：设计压力取等于或略大于安全阀的开启压力或爆破片的设计爆破压力加上所选爆破片 制造范围的上限 一般介质容器 单个容器上无安全泄放装置，而在工艺系统中装有安全泄放装置时：可根据容器在系统中的工作情况，以最高工 作压力增加适当裕度作为设计压力，一般为最高工作压力的 1.051.1 倍 装有液化气体的容器根据容器的充装系数和可能达到的最高温度来确定设计压力（“容规”第 2527 条） 壳体金属温度仅由大气气温 条件确定的压力容器 先求出物料温度和相应的蒸汽压力，然后确定设计压力 外压容器取不小于在实际运行过程中可能出现的最大内外压力差 1装有安全装置：取最大内外压力差的 1.25 倍或 0.1MPa 两者中较小者 2无安全装置：取 0.1MPa真空容器 按外压设计， 其设计外压 为 3对带有夹套的真空容器：按 1、2 原则选取，再加上夹套内压力 带中间封头的压力容器中间封头的设计压力应按实际操作中可能出现的两种压力的最不利的组合来确定 试验压力选取，见表 1-17。 表 1-17 压力容器试验压力 容器类型试验方法试验压力公式中符号含义依据 液压试验PT1.25P/ t 内压容器 气压试验PT1.15P/ t 液压试验PT1.25P 外压容器和真空容器 气压试验PT1.15P 所有容器气密性试验PTP PT _ 试验压力，MPa； P _ 设计压力，MPa； _容器元件材料在试验温度 下的许用应力，MPa； t_容器元件材料在设计温度 下的许用应力，MPa GB150 第 3.8 条 注 1.容器铭牌上有最大允许工作压力时，公式中应以最大允许工作压力代替 P。 2. 容器各元件（筒体、封头、接管、法兰及紧固件等）所用材料不同时，应取各元件材料的/ t比值中最小者。 二、温度 温度的分类和选取原则见表 1-18。 2 表 1-18 温度的分类和选取原则 温度分类表示选取原则 工作温度操作温度通常取正常操作条件下，容器内物料的温度 对于无加热或无冷却的容器，且有保温绝热层：可以认为介质的极限温度即为容器壳体的温 度 当无保温绝热时：应根据操作条件和环境温度的影响来确定 金属温度 容器受压元件沿截面厚度的 平均温度 对于两侧有热交换介质的元件金属温度：应根据介质的物性、温度、传热条件计算确定 当金属温度0时，其值不得低于元件金属可能达到的最高金属温度 设计温度 在容器正常操作时，在相应 的设计压力下，设定的受压 元件的金属温度 当金属温度0时，则设计温度不得高于元件金属可能达到的最低金属温度 试验温度 在压力试验时容器壳体的金 属温度 各种材料制造的压力容器的压力试验温度根据材料的脆性转变温度和 GB150 的规定选取 三、直径和公称直径、容积和介质 压力容器公称直径、容积、介质的含义见表 1-19。 表 1-19 压力容器公称直径、容积、介质的含义 名称表示工程含义 一般所说的容器直径系指其内径 公称直径 由于标准化的需要，把容器的直径按 尺寸大小，排列成一定数目的系列， 该系列中的各尺寸称为公称直径 当容器壳体采用无缝钢管制造时，容器的公称直径指钢管的外径 容积压力容器的几何容积 其值按设计图样标注的尺寸计算并圆整，且不扣除内件体积的容积；容器为不同生产 工艺提供承压空间，容积大小决定于生产工艺要求，决定容积值的关键是直径与长度 介质按其易燃程度和毒性程度进行分类 介质容器内的工作流体分类依据：划分方法按照 HG20660压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分 类的规定和压力容器安全技术监察规程 “附件一”的规定 四、厚度 GB150 中规定的压力容器厚度和意义及相互关系见表 1-20。 表 1-20 压力容器厚度和意义及相互关系 名称意义代号计算公式依 据 计算厚度指按公式计算得到的厚度 强度计算公式 设计厚度计算厚度与腐蚀裕量之和 ddC2 名义厚度 设计厚度加上钢板厚度负偏差后向上圆整至钢 材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度 nndC1 并圆整 有效厚度名义厚度减去腐蚀裕量和钢板厚度负偏差 ee=n- C GB150 第 3.4 条 最小厚度 考虑制造工艺要求以及运输和安装过程中的刚 度要求。其值不包括腐蚀裕量 min 1）对碳钢和低合金钢容器 当内径 Di3800mm 时，min2Di/1000mm,且3mm; 当内径 Di3800mm 时，min按运输和现场制造安装条 件确定。 2）对不锈钢容器，min2mm 腐蚀裕量 考虑容器元件由于腐蚀、机械磨损而导致厚度 消弱减薄的厚度裕量 C2按预期的容器寿命和介质对材料的腐蚀速率确定。 厚度负偏差 钢材标准规定允许的公称厚度与最小厚度的差 值 C1按钢材标准的规定 厚度附加量钢材厚度负偏差与腐蚀裕量之和CCC1C2 GB150 第 3.5 条 3 几种厚度的相互关系如下图 d n e C2 C1下料厚度 圆整 CC1C2 加工减薄量（制造厂考虑） 第三节 压力容器的分类 压力容器一般有 11 种分类方法，见表 1-21。 表 1-21 压力容器的分类 分类方法类别界定条件应用状况 压力容器满足“容规”定义的容器广泛用于工业生产中 常压容器不满足“容规”定义的低压容器能源容器属于此类按其承受 的压力分超高压 容器（U） 设计压力大于等于 100MPa电站中无此类容器 低压 容器（L） 0.1MPaP1.6MPa 电站低加、除氧器、储氢罐等 中压 容器 （M） 1.6MPaP10MPa 生活用的液化气储罐等 高压 容器（H） 10MPaP100MPa 电站高压加热器 按设计压 力（P） 分 超高 压容器 （U） 设计压力 P100MPa电站中无此类容器 反应 压力容器 （R） 主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器 如反应器、反应釜、分解锅、硫 化罐、分解塔等 分离压力容 器（S） 主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器 分离器、过滤器、集油器、分汽 缸、除氧器等 换热压力容 器（E） 主要是用于完成介质的热量交换的压力容器 如管壳式余热锅炉、热交换器、 冷却器、冷凝器、蒸发器、加热 器等 按其在生 产工艺中 的作用原 理分 储存压力容 器（C,球罐 代号 B） 主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器 各种型式的储罐，如液化气储罐 等 内压容器承受内压的容器电厂用容器大多数属于此类容器按其承压 方式外压容器承受外压的容器（其中包括真空容器）带夹套的容器 焊接容器 用卷板机将钢板卷成圆筒或用水压机将钢板压制成两个半园，然后焊上纵缝 制成筒节，最后通过焊接环缝将若干筒节与筒体顶、底部或封头组装成一台 容器 焊接容器由于制造方便，质量较 好，获得了最为广泛的应用，电 站容器基本属于此类 锻造容器 在钢坯上采用钻孔或热冲孔的方法穿一孔，加热后在孔中穿一芯轴，然后在 压机上锻成所需尺寸的圆筒体 锻造容器质量可靠，但由于受到 设备能力的限制，一般来说，规 格不能太大，多用在某些重要的 场合 铸造容器采用铸造方法一次浇铸成形 按制造方 式 铆接容器采用铆钉连接的方式制造 铸造和铆接容器工艺落后，质量 不佳，已逐渐淘汰 4 分类方法类别界定条件应用状况 薄壁容器 按壁厚 厚壁容器 K=D0/Di ，式中 D0、Di分别为容器的外径、内径，当 K1.2 时为薄壁容器； 当 K1.2 时为厚壁容器 电站常用的中低压容器均为薄壁 容器，高加水侧壳体一般为厚壁 容器 低温容器低于等于-20寒冷地区安装在室外的容器 常温容器 -20420以上 大部分常用容器按工作温 度 高温容器 指温度达到材料蠕变温度下工作的容器，碳素钢或低合金钢超过 420；合 金钢超过 450；奥氏体不锈钢超过 550 电站很少使用高温容器 圆筒形容器 其形状特点是轴对称，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，便于内件的设置和装拆，因而获得广泛的应用 常用的容器大部分是圆筒形容器 圆锥形容器 （组合型） 单纯的锥形壳体，在工程上很少用，通常因生产工艺有特殊要求时采用，锥 形体作为收缩器或扩大器以逐渐改变流体介质的流速，或者作为锥底便于粘 稠结晶或固体物料排出 电站疏水扩容器、洗涤塔等 按其外形 球型容器 容器壳体呈球形，又称球罐。其形状特点是中心对称，通常采用焊接结构， 由于球形容器一般直径都较大，难以整体成型，因而大多由许多块预先按一 定尺寸压制成型的球面板拼焊而成 用于大型液体或气体储罐 钢制容器 钢材由于具有较高的强度、足够的塑性和韧性、良好的工艺性能以及价格低 廉，获得最为广泛的应用 电站压力容器均为钢制容器 有色金属容 器 有色金属容器多用于特殊耐腐蚀要求的场合，如海水淡化装置中多用钛制压 力容器 应用逐渐增多，列入“容规”监 察范围 按材料 非金属容器 非金属容器数量不多，只有在某些特殊场合才能见到，如核电装置采用预应 力混凝土制成大型压力容器 应用不多，尚无标准 固定式容器 有固定的安装和使用地点，工艺条件和操作人员相对固定，容器一般不是单 独装设，而是用管道与其它设备相连 受行业监督的电站压力容器均为 固定式容器按使用方 式 移动式容器无固定安装和使用地点 铁路槽车和汽车槽车等，一般由 技术监督部门负责安全监察 第一类压力 容器 低压容器为第一类压力容器（除第三类、第二类外） 除氧器、疏水扩容器、空气储罐 等 下列情况之一的，为第二类压力容器（除第三类外）： 1中压容器 2低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质） 3 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） 4低压管壳式余热锅炉 第二类压力 容器 5低压搪玻璃压力容器 氢气储罐、乙炔发生器等 下列情况之一的，为第三类压力容器： 1高压容器 2中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质） 3 中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且 PV 乘积大于 等于 10MPam3） 4 中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且 PV 乘积大于 等于 0.5MPam3） 5 低压容器（仅限毒性程度为极高和高度危害介质且 PV 乘积大于等于 0.2MPam3） 6高压、中压管壳式余热锅炉 7中压搪玻璃压力容器 8 使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于 540MPa）的材料制造的压力容器 9 移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体、罐式 汽车液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体 运输（半挂）车和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等 10球形储罐（容积大于等于 50m3） 按压力等 级、品种、 介质危害 程度 （“容规” 第 6 条） 第三类压力 容器 11低温液体储存容器（容积大于 5m3） 高压加热器、液化石油气储罐； 液化石油气运输罐车 5 第四节 压力容器安全装置 一、压力容器安全装置的设置原则和选用要求 由于压力容器是承压的密闭容器，运行时工艺参数（如温度、压力、液面等）需通过测量仪器仪表 来显示；实现稳定工艺参数和维持正常化生产也需控制各参数；另外，遇容器超压时也需迅速泄压以保 证压力容器安全运行。因而，压力容器的安全装置是其不可缺少的安全附件。安全附件与压力容器主体 一样重要，是压力容器安全监督的重点之一，必须确保安全装置可靠使用。 1 安全装置的分类见表 1-22。 表 1-22 安全装置的分类 安全装置分类名称功能特点 显示装置 各种形式的压力计、压 力表、温度计、液面计 等 用以显示容器运行时内部介质工作的各种参数， 如温度、压力、水位等,用于运行中的适时监测 直观可靠 控制或显示控制装 置 如减压阀、调节阀、电 接点压力表、电接点温 度计、自动液面计等 依照设定的工艺参数自行调节，保证该工艺参数 稳定在一定的范围内，保证安全生产；有时这些 装置还同时能显示介质的实际状况 可以实现自动调节和自动控制 阀型安全泄 压装置 各种类型的 安全阀 仅排放容器或系统内高于额定工作压力的部分气 体，在压力降至一定值后能自动复位，保证连续 安全生产 但由于其密封性能较差，会有轻微泄漏， 且由于惯性作用常有滞后现象，如用于 含固体颗粒或液滴的气体介质时，可能 造成堵塞或粘连而影响使用效果 断裂型 安全泄压 装置 爆破片及 爆破帽等 适用于工作介质粘性大、毒性大、腐蚀性强的容 器及压力增速较快的容器 断裂型安全泄压装置的密封性能好，超 压时反应快，气体介质内污物对其影响 小 安全 泄压 装置 熔化型安全 泄压装置 易熔塞 熔化型安全泄压装置由易熔合金制成，由于易熔 合金强度低，尺寸不宜太大，故仅适用于安全泄 放量较小的容器上，一般多用于液化气体钢瓶、 槽车上 泄放量小，用于小型容器上 2、安全装置的监督和选用要求 压力容器用的安全阀、爆破片装置、紧急切断装置、压力仪表、液面计、测温仪表、快开门式压力 容器的安全联锁装置的监督和选用要求见表 1-23表 1-26。 表 1-23 安全附件监督要求 部器件分类包括对象质量监督管理要求依据 应符合相应标准和规程的规定 制造爆破片装置的单位必须持有国家质量技术监督局颁发的制造许可证 制造安全阀、紧急切断装置、液面计、快开门式压力容器的安全联锁装置的单位应 经省级以上（含省级）安全监察机构批准 “容规” 第 140 条安全 附件 压力容器用的安全阀、爆 破片装置、紧急切断装置、 压力仪表表、液面计、测 温仪表、快开门式压力容 器的安全联锁装置设计、制造应符合“容规”和相应国家标准、行业标准的规定 “容规” 第 143 条 注 “容规” 第 140 条中所指的压力表、液面计和温度仪表除了指压力容器用的人工观察的仪表（计）外，还包括测试压力、温度和液面的自 动装置（见压力容器安全技术监察规程 （99 版）条文解释） 。 表 1-24 安全附件设置的基本要求 名称范围基本要求依据 安全阀“容规”适 用范围内的 应根据设计要求装设安全泄放装置（安全阀或爆破片装置） “容规” 第 141 条 6 压力源来自压力容器外部，且得到可靠控制时，安全泄放装置可以不直接安装在压力容器 上 符合下列条件之一者，必须采用爆破片装置： 1容器内储存的物料会导致安全阀失灵时 2不允许有物料泄漏的容器 3容器内压力增长过快，以致安全阀动作不能适应时 爆破片 4安全阀不能适应的其它情况 化工压力容器设 计技术问答15.17 压力容器最高工作压力低于压力源压力时，在通向压力容器进口的管道上必须装设减压阀； 如因介质条件影响到减压阀可靠地工作时，可用调节阀代替减压阀减压阀 在减压阀或调节阀的低压侧，必须装设安全阀和压力表 “容规”第 158 条 压力表需要控制压力的压力容器，必须装设测试压力的压力表或压力控制装置 测温仪表 在用压力器 需要控制壁温的压力容器，必须装设测试壁温的测温仪表（或温度计） ，严防超温“容规”第 168 条 表 1-25 安全阀可靠性与相关措施、爆破片质量要求 附件名称安全阀可靠性与爆破片质量要求依据 安全阀不能可靠工作时，应装设爆破片装置或采用爆破片与安全阀装置组合的结构；采用组合的结构时，应 符合 GB150 附录有关规定 凡串联在组合结构中的爆破片在动作时不允许产生碎片 “容规” 第 142 条安全阀、爆破 片 杠杆式安全阀应有防止重锤自由移动的装置和限制杠杆越出的导架；弹簧式安全阀应有防止随便拧动调整螺 钉的铅封装置；静重式安全阀应有防止重片飞脱的装置 “容规” 第 151 条 表 1-26 安全附件泄放易燃、有毒介质时的要求 名称内盛介质种类安全附件泄放要求依据 压力容器 易燃或毒性为极度、高度或 中度危害介质 应在安全阀或爆破片的排出口装设导管，将排放介质引至安全地点，并进 行妥善处理，不得直接排入大气 “容规” 第 144 条 二、安全阀 1安全阀的选用 安全阀的选用根据容器的工作压力、工作温度、介质特性（毒性、腐蚀性、粘性、清洁程度等）以 及容器有无震动等因素综合考虑。详见表 1-27。 表 1-27 安全阀的选用 项目内容选用原则依据 制造商应具有制造资格 质量应符合“容规”要求质量保证 产品应随带质量合格证书及铭牌，其格式和内容应符合“容规”规定 “容规”第 140 条、 150 条 更换 采购 采购依据型号、数量、工作参数等应与原设计相吻合，并要核定排放量 安全附件的设计、制造，应符合相应国家标准、行业标准的规定“容规”第 143 条 1 对于开启压力大于 3MPa 的蒸汽用安全阀，或介质温度超过 325的气体用安全阀应采用带散 热器的安全阀 2当安全阀有可能承受背压时，应选用带波纹管的安全阀 3 对于易燃、毒性程度为极度或高度的危害介质，必须采用封闭式安全阀，如需带有提升机构， 则须采用封闭式带扳手安全阀 4对空气、60以上热水或蒸汽等非危害介质，应采用有可靠提升机构的安全阀 5 对于泄放量大的工况，应选用全启式安全阀；对于工作压力稳定泄放量小的工况，应选用微 启式安全阀；对于高压泄放量大的工况，宜选用非直接启动式，如脉冲式安全阀 6容器工作压力低且不移动的工况，可采用静重式或杠杆重锤式安全阀 型号 7对易堵介质，选用安全阀时，宜采用爆破片和安全阀组合的泄放装置 化工压力容器设 计技术问答15.27 安全阀、爆破片的排放能力，必须大于或等于压力容器的安全泄放量“容规”第 145 条 当容器安全泄放量已知时： 1按计算的口径相近稍大的标准系列口径确定安全阀的公称直径 DN 2根据安全阀标注的排量直接按安全阀排量等于或略大于容器的安全泄放量来选择 设计 选型 公称直径 和数量 当容器的介质、设计压力、温度等与安全阀铭牌标注条件不同时： 压力容器使用管 理与安全运行第 7 章第 3 节 7 1则应核算成实际使用条件下的排量 2保证此排量不小于容器安全泄放量 材料根据介质类型和工作温度选取 选用安全阀时应考虑高温下材料许用压力的降低的因素，按安全阀标准选用 固定式压力容器上只安装一个安全阀时，安全阀的开启压力 pz不应大于压力容器的设计压力 p， 且安全阀的密封试验压力 pt应大于压力容器的最高工作压力 pw，即：pzp，ptpw 固定式压力容器上安装多个安全阀时，其中一个安全阀的开启压力不应大于压力容器的设计压力， 其余安全阀的开启压力可适当提高，但不得超过设计压力的 1.05 倍 “容规”第 146 条 移动式压力容器安全阀的开启压力应为罐体设计压力的 1.051.10 倍，安全阀的额定排放压力不得 高于罐体设计压力的 1.2 倍，回座压力不应低于开启压力的 0.8 倍 “容规”第 147 条 固定式压力容器上装有爆破片装置时，爆破片的设计爆破压力 pB不得大于压力容器的设计压力， 且爆破片的最小设计爆破压力不应小于压力容器最高工作压力 pw的 1.05 倍，即： pBp，pBmin1.05pw “容规”第 148 条 公称压力 和开启压 力 设计压力容器时，如采用最大允许工作压力作为选用安全阀、爆破片的依据，应在设计图样上和 压力容器铭牌上注明 “容规”第 149 条 注 改变安全附件设计，需取得设计单位同意，并经安全监察主管部门审批。 2 安全阀的安装 安全阀安装正确与否直接关系到能否保证其正常工作，为确保压力容器安全运行，防止事故的发生， 必须正确安装。安全阀安装要求见表 1-28。 表 1-28 安全阀的安装要求 安装要求分类要求的内容依据 应垂直安装 安全阀安装 姿态和位置 应装设在压力容器液面以上气相空间部分，或装设在与压力容器气相空间相连的管道上。安 全阀装设位置，应便于检查和维修 连接管和管件的通孔截面积 压力容器与安全阀之间的连接管和管件的通孔，其截面积不得小于安全阀的进口截面积，其 接管应尽量短而直 一个连接口上装设多个安全阀 时连接入口的截面积要求 该连接口入口的截面积，应至少等于这些安全阀的进口截面积总和 安全阀与压力容器之间一般不宜装设截止阀门 为实现安全阀的在线校验，可在安全阀与压力容器之间装设爆破片装置 盛装毒性程度为极度、高度、中度危害介质，易燃介质、腐蚀、粘性介质或贵重介质的压力 容器，为便于安全阀的清洗与更换，经使用单位主管压力容器安全的技术负责人批准，并制 定可靠的防范措施，方可在安全阀（爆破片装置）与压力容器之间装设截止阀门 安全阀与压力容器之间 安装其它管（部）件的规定 压力容器正常运行期间，截止阀必须保证全开（加铅封或锁定） ，截止阀的结构和通径应不防 碍安全阀的安全泄放 “容规” 第 152 条 3 安全阀的调试定压和定期试验 为了保证安全阀在工作压力下能密封，在额定排放压力时能排气泄压，新安全阀投用前需调试定压， 使用中的安全阀也需要定期调试和试验。安全阀调试定压和定期试验要求见表 1-29表 1-31。 表 1-29 安全阀调试定压和定期校验的监督要求 要求的分类资质要求校验工作要求依据 经过法定资格认可的锅炉压力容器检验单位 安全阀校验 单位资质 应具有与校验工作相适