第一章 压力容器基本知识.ppt

第一章压力容器的基础知识、压力容器的安全技术、目录、第一节压力容器的介绍第二节工艺参数第三节压力容器承受的负荷第四节压力容器常用的压力源第五节压力容器的安全状况等级划分第六节压力容器的分类，第一章压力容器的基础知识、第一节压力容器的语义压力容器通过放入气体或液体，可以得到一定的压力广义上，所有承受压力载荷的容器应当是压力容器。 第一章压力容器的基础知识、条例中，压力容器是指容纳气体或液体、负载一定压力的密闭设备，其范围为最高工作压力为0.1MPa (表压)以上、且压力与容积之积为2.5MPaL以上的气体， 储气瓶，其收容液化气体和最高工作温度为标准沸点以上液体，储气瓶，其收容规定为固定式容器和移动式容器的公称工作压力为0.2MPa以上、且压力与容积之积为1.0MPaL以上的气体、液化气体、标准沸点为60以下的液体； 氧气罐等。 在压力容器安全技术监察规程第2条的规定中，本规定同时具备最高工作压力(Pw )为0.1MPa以上(不含液体静压力，以下相同)内径(非圆形截面是指其最大尺寸)为0.15米以上、容积(v )为0.025m33以上)的收容介质为气体、液化气体或者最高工作温度为标准沸点以上的液体第二节压力容器参数，1，工作压力和设计压力(1)压力：测量垂直于物体表面单位面积均匀作用的力。 中学物理学的压力p (压力)=F (压力)/S (受力面积) F:压力牛顿(N)S:面积米2(m2)P:压力帕斯卡(Pa)(2)计量器上测量的压力值。 由于比大气高的差别，大气压力地球表面被厚厚的大气包围着。 由于大气在重力的作用下产生重力，被地球外围的大气在地球表面和其上面的物体上产生大气的压力，即大气压。 以往，海面上的气压相当于1.033公里力/厘米0.1MPa，MPa读作百万帕斯卡，1兆=1百万)，或760毫米汞齐被称为一个标准大气压。 1公斤力/cm2(0.098mpa )的压力称为1工程大气压。 1工程大气压=0.968标准大气压=735.6毫米汞齐1公斤力/米2(9.8Pa)=1毫米水柱1公斤力/厘米2(0.098MPa)=10000毫水柱=10米水柱、绝对压力、表压力和负压力。 容器内的介质(液体或气体)的压力高于大气压时，介质处于正压状态，低于大气压时，介质处于负压状态。 容器内介质的实际压力称为绝对压力。 仪表测量的压力称为仪表压力。 三者关系绝对压力=表压力大气压力负压力=大气压力-绝对压力。 (3)工作压力：也称为最高工作压力。 最高工作压力是指正常工作时容器顶部可能到达的最高压力。 挂在名牌上。 (4)设计压力：在设定的容器顶部的最高压力下，与对应的设计温度一起作为设计负荷条件，其值在工作压力以上。 2、设计温度(1)介质温度：容器内工作介质的温度(2)金属温度：沿容器受压元件的厚度截面的平均温度。 (3)设计温度：容器在正常工作条件下设定的容器部件用材料能够到达的最高或最低金属温度。 3、公称直径容器的零件标准化系列中选定的箱径。 用DN和数字表示，单位为毫米焊接的圆筒形容器，公称直径为内径无缝钢管制的圆筒形容器，公称直径为其外径。 4、容器厚度(1)计算厚度：按计算公式计算的厚度(2)设计厚度：计算厚度和腐蚀馀量之和。 (3)名义厚度：在设计厚度加上钢材厚度的负偏差的基础上，四舍五入为钢材标准规格的厚度。 模式上的值。第三节压力容器承受的载荷主要是介质压力(内压、外压或差压)液体静压力容器的自重(包括内饰材料和填充材料)附属设备(绝热材料、衬里、配管、自动扶梯、平台)的重量和风载荷、地震力、雪载荷支架反作用力。 第四节压力容器的压力源、容器的气体压力发生在器外(加压设备):其压力源一般为气体压缩机或蒸汽锅炉，容器的气体压力发生在容器内(工作介质):1、容器内介质的凝聚状态发生变化； 2 .气体介质在容器内受热，温度急剧上升3 .介质在容器内发生体积增大的化学反应等。 第五节压力容器安全状况等级分为五级，一级最好，五级最差。 一级：发货资料齐全的设计、制造质量满足有关法规和标准要求，可在设计条件下安全使用。 级别2 :与级别1不同的是，存在无法在不威胁安全的情况下修复或难以修复的缺陷。 3级有不符合相关法规和标准的问题和缺陷，根据检查报告书，在法规规定的定期检查期间内，可以在规定的操作条件下安全使用。 4级：发货资料不足的本体材质不明，不符合有关规定的结构和强度有不符合有关法规和标准要求的严重缺陷的检查报告书确认，在法规规定的检查周期内，有必要在规定的操作条件下监测使用情况。级缺陷严重，难以修复，无修复，无修复，难以保证安全使用的检测报告结论判决无效。 第六节压力容器分类，1、按容器承受的压力将低压容器分类(L):0.1P1.6MPa； 中压容器(m ):1.6p 10 MPa； 高压容器(h ):10p 100 MPa； 超高压容器(U):P100MPa。 2、按设计温度分类的低温容器t-20常温容器-20t450高温容器t450，3、按生产过程中的作用原理分类的(1)反应压力容器(符号r ) :主要用于完成介质的物理、化学反应的压力容器。 例如反应器、反应釜、聚合釜、煤气发生炉等。 (2)热交换压力容器(符号e ) :主要用于完成介质热交换的压力容器。 例如，管壳式废热锅炉、热交换器、冷凝器等，(3)分离压力容器(符号s ) :主要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。 例如分离器、过滤器吸收塔等，(4)储存压力容器(符号c中球罐符号b ) :主要储存气体、液体、液化气体等介质压力容器. 不同类型的罐子。 压力容器有两种以上工艺作用原理时，应按工艺中的主要作用分类品种。 4、按安全的重要度分类，容规将压力容器分类如下时，第三类压力容器：高压容器中压容器(仅毒性程度极高的危害介质)中压储藏容器(仅易燃或毒性程度中等的危害介质，压力与体积的(PV )积为10MPam3以上) 中压反应容器(仅易燃或毒性程度中等的危害介质，PV积为0.5MPam3以上)低压容器(仅毒性程度极高的危害介质，PV积为0.2MPam3以上)高压、中压壳管式馀热锅炉； 使用中压玻璃压力容器强度等级高(对应标准中的抗拉强度规定值的下限为540MPa以上)的材料制造的压力容器移动式压力容器包括：铁道罐车(介质为液化气、低温液体)、罐车液化气输送(半挂车)、低温液体输送(半挂车)、 球形罐(容积50m3以上)低温液体贮存容器(容积5m3以上) .、在以下任一种情况下，第二类压力容器(本条第一项规定除外)即低压容器(仅毒性程度极高的危害介质)低压反应容器和低压储藏容器(仅可燃性介质或毒性程度中等的危害介质)低压壳管式馀热锅炉低压玻璃压力容器。 低压容器为第一类压力容器(本条第一项、第二项规定除外)、第二章压力容器常用钢材的基本知识、 第一节压力容器用钢的主要力学性能第二节压力容器是使用钢材的基本要求第三节压力容器用钢的主要元素构成第四节压力容器钢材的一般分类方法和品牌第五节压力容器常用钢材第六节事故案例分析第二章压力容器常用钢材的基本知识，第一节压力容器用钢的主要力学性能指标主要是强度、塑性、硬度、韧性等强度333 (1)屈服强度：指钢材开始塑性变形时单位面积的拉伸力，显示了材料抵抗塑性变形的能力。 (2)抗拉强度：材料破坏前单位面积受到的最大抗拉力是材料受到的能力极限，显示钢材抵抗破坏的能力。 (3)衍变极限：反应材料在高温下的变形问题。 (4)耐久强度：反应材料在高温下的变形问题。 2、塑性：塑性是指金属材料发生残留变形(变形无法完全恢复)的性能。 塑性变形：部件在外力的作用下变形，一旦解除外力，变形就不能完全消失的永久变形。 变形：金属材料在一定的外力作用下，构件的形状和尺寸发生变化，这种变化称为材料的变形。 (1)、伸长率：试料拉伸后全长与原长的比率。 (2)、截面收缩率：试样撕裂后截面减少值与原截面积比的百分比。 3、韧性：表现材料抵抗冲击功能的性能。 K=AK/FAK冲击试验机的振子冲击试料时的功能，J/mm2； F试料槽口处的初始截面(mm2)。 4、硬度：材料抵抗更硬物体压入的能力。 同样的重量，凹陷越深，说明材料越软。 硬度分为布氏硬度(钢球)、洛氏硬度(120锥角金刚石)、维氏硬度和肖氏硬度(钢球弹跳高度)，是布氏硬度(HB )、第二节压力容器对所用钢材的基本要求，1、良好的力学性能包括强度、塑性和韧性。 2 .具有良好的工艺性能加工和焊接性3，具有良好的耐腐蚀性能和抗氧化性能4，钢材具有高温应具备的性能5，钢材应满足低温要求，由第三节压力容器用钢的主要元素构成，碳钢是以铁为基本成分，含有少量碳元素的铁碳合金，含有极少量有益元素锰和硅，碳钢中含有少量不足将基本元素、添加元素、残留元素按作用分开。 基本元素是铁和碳。 添加元素为锰mn、钼mo、钒v、镍ni、铬cr、钛ti、硼b等残留元素，P23中可以看到硫、磷、锰、硅、氧、氢、氮等各元素对钢的影响，碳对钢材的工艺性能的影响， 由于大多数压力容器是在钢板辊或冲压后焊接制成的，因此压力容器用钢要求具有良好的工艺性能，即冷塑性能和可焊性。 前者通过控制塑性指标能够保证的焊接性依赖于钢材的碳含量(对碳钢)和碳当量(对合金钢)。 碳钢和普通低合金钢在碳含量分别为0.25%和低于0.30%时，一般具有良好的焊接性。 合金钢常用的碳当量Ccq。 公式为：公式：日本：英国：碳当量为0.45%以下合金钢具有良好的焊接性. 第四节压力容器钢材的常见分类方法和品牌按钢的化学成分、金属质量、冶炼方法和制造加工形式进行分类。 1、化学成分：碳钢和合金钢2，金属品质：普通钢、优质钢、高级优质钢。3、按脱氧度分类：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。 4、按制造加工形式：铸钢、锻钢、热轧钢、冷轧钢。 5、压力容器常用钢种的品种表示方法、碳素结构钢：由表示屈服点的字母、屈服点的数值、品质等级符号、脱氧方法符号4个部分依次构成。 例如，Q320AF优质碳素结构钢：钢编号的前两位数字表示钢的碳含量，并以平均碳含量的万分之一来表示。 合金结构钢：钢号的前两位数字表示钢的碳含量，用平均碳含量的万分之数表示。 不锈钢和耐热钢：钢中的碳含量用千分之几表示，钢中的碳含量不足0.03%，钢号前用00表示，钢中的碳含量不足0.08%时，钢号前用0表示。 钢中的主要合金元素以百分之几表示，微量合金元素的表示方法与合金结构钢相同。 第五节压力容器常用钢材，压力容器用钢对于用途不同的压力容器，工作压力、工作温度、介质特性各部分相同。 在常温或中温工作的锅炉、压力容器中，常用的钢材是碳钢和低合金钢。 压力容器中常用的钢管品牌为碳钢管10、20、20g。 低合金钢管16Mn、12CrMo等. 石油化学工业中常用的不锈钢是0Cr13、0Cr17Ti、0Cr17Mn3Mo2N低温(-20)容器用钢，即使在最低使用温度下，为了防止脆性破坏，也要求韧性高。 高温容器用钢： 400500范围用锰钒钢； 500600用铬钼钢。 第六节事故案例分析，1996年10月2日20时5分，宁夏化工厂合成氨装置4115-1段4115-V1甲醇水分离罐在正常生产情况下爆炸的甲醇工艺气体起火，然后发生爆炸，该设备粉碎性破裂，罐体爆炸至19个，严重人员伤亡10月2日19点45分，宁夏化工厂的合成车间的作业人员对4115、4116现场的装置进行了巡回检查，制作了记录后，在4118-K1室进行了清扫。 19时55分，管制工作人员抄写报告后，接受班长指示，现场检查巡视情况，现场看到4115-V1旁边的巡视标志位于“8”的位置，确认现场工作岗位巡视后，返回管制室向班长报告。 此时，另一工作人员在4115-V4号现场巡逻时感到热辐射，转身4115-V1甲醇分离罐中下部燃烧，跑到4118-K2号房间，刚到机房东侧，听到很大的声音，甲醇分离罐爆炸，罐内有液体大面积燃烧形成，许多工艺管道向外喷射火焰，直接威胁火焰迅速蔓延到周围的4115-C1甲醇洗涤塔的安全，事故原因分析，该火灾是爆炸引起的，爆炸原因是甲醇分离罐设计的不当和制造上的缺陷， 介质中硫化氢应力腐蚀与焊接氢的共同作用使罐壁出现裂缝，泄漏的可燃物质通过静电火花着火，空气从裂缝进入容器，爆炸条件爆炸，引起多个工艺管道的泄漏燃烧。 其依据是： (1)设计选材不当； 原甲醇分离罐为德国制，1996年5月在装置维修期间更换新设备，新罐由中国五环化工公司设计院设计。 该罐体积为0.88立方米，新罐扩展至8.5立方米，生产厂提供的使用案例为硫化氢浓度0.33%体积当量，设计了武汉钢铁厂生产的CF-62高强度钢。 在该罐的介质条件下，选用CF-62高强钢不合适。 (二)制造上的缺陷。 甲醇水分离罐属于三种压力容器，制造厂只有两种压力容器的制造许可证，没有制造这种设备的技术条件和资质。 这个罐子在制造时由劳动部门发行了临时的三种容器制造证。 封头冲压，筒体卷盘委托其他工厂负担。事故发生后，通过现场设备爆炸碎片裂纹分析和取样检测，从爆点纵焊断面发现长240毫米、深30毫米的典型氢致裂纹缺陷，说明焊接材料产生的熔敷金属扩散氢控制不严格，是其设备破裂的突破口。 事故教训应： (1)加强职工岗位技能培训，特别是加强设备运