压力容器安全操作知识

1、第第 一一 章章 压力容器基本知识压力容器基本知识主要内容：主要内容：第一节第一节 压力容器简介压力容器简介第二节第二节 压力容器的工艺参数压力容器的工艺参数第三节第三节 压力容器的基本要求压力容器的基本要求第四节第四节 压力容器的分类压力容器的分类第五节第五节 压力容器常用的钢材压力容器常用的钢材第六节第六节 压力容器的应力及其对安全的压力容器的应力及其对安全的 影响影响压力容器压力容器一、压力一、压力二、压力容器的压力源二、压力容器的压力源三、压力容器界限三、压力容器界限四、压力容器在工业生产中的应用四、压力容器在工业生产中的应用第一节第一节 压力容器简介压力容器简介一、一、 压力压力v压

2、力：压力：v 物理学：垂直作用于物体表面的力。物理学：垂直作用于物体表面的力。 工程中工程中压力压力是指：是指：垂直作用在物体表面单位垂直作用在物体表面单位单位面积上的力。单位面积上的力。v压强：垂直作用于物体表面单位面积上的力。压强：垂直作用于物体表面单位面积上的力。P表示压强，用表示压强，用F表示压力，用表示压力，用S表示受力面表示受力面积积压强= 受力面积压力PSF重点：什么是压力？重点：什么是压力？p168一、一、 压力压力v压强的单位：压强的单位： 1帕帕=1牛米牛米2，表示每平方，表示每平方米面积上受到的压力是米面积上受到的压力是 1牛顿。牛顿。 一、一、 压力压力v大气压力：由于

3、大气压力：由于受到地心引力的受到地心引力的作用，包围在地作用，包围在地球外层的大气层球外层的大气层对地球表面产生对地球表面产生大气压力，即大大气压力，即大气压。大气层越气压。大气层越厚，密度越大，厚，密度越大，压力越大。压力越大。Resources regionQuantity of radiation（MJm2a）Region6700Region5400-6700Region4200-5400Region4200国家太阳能检测中心地理分布国家太阳能检测中心地理分布一、一、 压力压力v标准大气压：标准大气压： 标准大气压值的规定，是随着标准大气压值的规定，是随着科学技术科学技术的发的发展，经过

4、几次变化的。最初规定在摄氏展，经过几次变化的。最初规定在摄氏温度温度00、纬度纬度4545、晴天时海平面上的大气压强为标准大气压，其值、晴天时海平面上的大气压强为标准大气压，其值大约相当于大约相当于7676厘米汞柱高。后来发现，在这个条件下的厘米汞柱高。后来发现，在这个条件下的大气压强值并不稳定，它受风力、温度等条件的影响而大气压强值并不稳定，它受风力、温度等条件的影响而变化。于是就规定变化。于是就规定7676厘米汞柱高为标准大气压值。但是厘米汞柱高为标准大气压值。但是后来又发现后来又发现7676厘米汞柱高的压强值也是不稳定的，汞的厘米汞柱高的压强值也是不稳定的，汞的密度大小受温度的影响而发生

5、变化；密度大小受温度的影响而发生变化；g g值也随纬度而变值也随纬度而变化。为了确保标准大气压是一个定值，化。为了确保标准大气压是一个定值，19541954年第十届国年第十届国际计量大会决议声明，规定标准大气压值为际计量大会决议声明，规定标准大气压值为：v1 1标准大气压（标准大气压（atmatm）101325101325牛顿米牛顿米2 2 105帕斯卡（帕斯卡（Pa）一、一、 压力压力v16541654年格里克在德国马德堡作年格里克在德国马德堡作了著名的马德堡半球实验，这了著名的马德堡半球实验，这让人们对大气压有了深刻的认让人们对大气压有了深刻的认识，但大气压到底有多大人们识，但大气压到底有

6、多大人们还不清楚。还不清楚。1111年后意大利科学年后意大利科学家托里拆利在一根家托里拆利在一根8080厘米长的厘米长的细玻璃管中注满水银倒置在盛细玻璃管中注满水银倒置在盛有水银的水槽中，发现玻璃管有水银的水槽中，发现玻璃管中的水银大约下降了中的水银大约下降了4 4厘米后就厘米后就不再下降了。这不再下降了。这4 4厘米的空间无厘米的空间无空气进入，是真空。托里拆利空气进入，是真空。托里拆利据此推断大气的压强就等于水据此推断大气的压强就等于水银柱的高度。根据压强公式科银柱的高度。根据压强公式科学家们准确地算出了大气压在学家们准确地算出了大气压在标准状态下为标准状态下为1.011.0110105

7、5PaPa。 一、一、 压力压力1标准大气压（标准大气压（atm）101325帕帕= 105牛米牛米21标准大气压（标准大气压（atm）76厘米汞柱厘米汞柱760毫米毫米汞柱汞柱1工程大气压（工程大气压（at） 1千克力千克力/厘米厘米21工程大气压（工程大气压（at） 0.968标准大气压（标准大气压（atm）1工程大气压（工程大气压（at）0.098Mpa一、一、 压力压力n绝对压力：绝对压力：以绝对零压为起点计算的压强以绝对零压为起点计算的压强, , 气体状态方程中气体状态方程中的压力也是指绝对压力。的压力也是指绝对压力。一个标准大气压为一个标准大气压为101325Pa,101325Pa

8、,它是它是指一个标准大气压比绝对零压高指一个标准大气压比绝对零压高101325Pa101325Pa。n相对压力：工程中相对压力：工程中, ,流体各部分同时受到大气压的作用而相流体各部分同时受到大气压的作用而相互抵消互抵消, ,对流体的运动不起作用对流体的运动不起作用, ,所以工程中所关心的常是所以工程中所关心的常是超超出大气压的部分出大气压的部分, ,称为相对压力称为相对压力。一般测压仪表测定的都是。一般测压仪表测定的都是相对压强相对压强, ,故又称表压。故又称表压。n负压（真空度）：负压（真空度）：当流体绝对压强小于当地大气压时当流体绝对压强小于当地大气压时, ,相对相对压强为负值压强为负值

9、, ,称为负压称为负压, ,其差值的绝对值称为真空度。其差值的绝对值称为真空度。 nP P表表P P绝绝P P大气大气nP P负负P P大气大气 P P绝绝nP P真真P P大气大气 P P绝绝一、一、 压力压力二、压力容器的压力源二、压力容器的压力源v工作介质：容器所盛装的或在容器内参加反工作介质：容器所盛装的或在容器内参加反应的物质，泛指压缩气体或蒸汽。应的物质，泛指压缩气体或蒸汽。1 容器气体压力产生于容器外时，压力源是气体压缩容器气体压力产生于容器外时，压力源是气体压缩机或蒸汽锅炉。机或蒸汽锅炉。容积型：活塞式、螺杆式、转子式、滑片式容积型：活塞式、螺杆式、转子式、滑片式（通过缩小气体

10、体积，增加气体密度提高压力）（通过缩小气体体积，增加气体密度提高压力）速度型：离心式、轴流式、泪流式速度型：离心式、轴流式、泪流式（通过增加气体流速，使气体动能转变为势能提高压力）（通过增加气体流速，使气体动能转变为势能提高压力）最高压力为压缩机出口压力最高压力为压缩机出口压力气体压缩机气体压缩机（利用燃料燃烧放出热量使水蒸发产生水蒸气，在有限（利用燃料燃烧放出热量使水蒸发产生水蒸气，在有限的汽包体积内，水蒸气体积膨胀，密度增加，压力增大）的汽包体积内，水蒸气体积膨胀，密度增加，压力增大）最高压力为锅炉出口处的蒸汽压力最高压力为锅炉出口处的蒸汽压力蒸汽锅炉蒸汽锅炉二、压力容器的压力源二、压力容

11、器的压力源v全无油气体压缩机全无油气体压缩机 常压燃煤热水锅炉常压燃煤热水锅炉 二、压力容器的压力源二、压力容器的压力源2 容器气体压力产生于容器内时，压力源由容器内介容器气体压力产生于容器内时，压力源由容器内介质的聚集状态发生改变，发生体积增大的化学反应。质的聚集状态发生改变，发生体积增大的化学反应。介质聚集状态发生改变产生压力介质聚集状态发生改变产生压力（液态介质受热发生放热反应，蒸发或分解为气体产生压力）（液态介质受热发生放热反应，蒸发或分解为气体产生压力）（气体介质受热增压情况比较少见）（气体介质受热增压情况比较少见）举例：碳化钙加水反应产生乙炔气体举例：碳化钙加水反应产生乙炔气体 电

12、解水制取氢和氧的反应电解水制取氢和氧的反应三、压力容器界限三、压力容器界限v压力容器是指内部或外部承受气体或液体压力，并压力容器是指内部或外部承受气体或液体压力，并对安全性有较高要求的密闭容器。对安全性有较高要求的密闭容器。所有承受压力的密闭容器均可称为压力容器；本书所有承受压力的密闭容器均可称为压力容器；本书所说的压力容器是指那些容易发生事故，特别是事所说的压力容器是指那些容易发生事故，特别是事故危害比较大，须由专门机构进行监督，并按规定故危害比较大，须由专门机构进行监督，并按规定的技术管理规范进行制造和使用的特殊设备。的技术管理规范进行制造和使用的特殊设备。压力容器发生事故时，其危害的严重

13、程度与容器的压力容器发生事故时，其危害的严重程度与容器的工作介质状态工作介质状态、工作压力工作压力以及以及容积容积有关系，这也是有关系，这也是划分压力容器界限的需要考虑的三个因素。划分压力容器界限的需要考虑的三个因素。重点：什么是压力容器？重点：什么是压力容器？p168v我国目前完全纳入我国目前完全纳入固定式压力容器安全技固定式压力容器安全技术监察规程术监察规程（简称（简称新容规新容规）适用范围）适用范围的压力容器必须同时具备下列三个条件：的压力容器必须同时具备下列三个条件：v工作压力大于或者等于工作压力大于或者等于0.1MPa0.1MPa；v工作压力与容积的乘积大于或者等于工作压力与容积的乘

14、积大于或者等于2.5MPaL2.5MPaL；v盛装介质为气体、液化气体以及介质最高盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体工作温度高于或者等于其标准沸点的液体三、压力容器界限三、压力容器界限四、压力容器的应用四、压力容器的应用 在工业生产中，压力容器的主要作用是储存、在工业生产中，压力容器的主要作用是储存、运输有压力气体或液化气体，或者是为这些流体运输有压力气体或液化气体，或者是为这些流体的传热、传质反应提供一个密闭的空间。的传热、传质反应提供一个密闭的空间。v压缩气体作为动力源；压缩气体作为动力源；v压缩气体作为原料或辅助材料；压缩气体作为原料或辅助材料；v制

15、冷装置制冷装置v高温反应装置高温反应装置v化工反应设备化工反应设备a)石油化学工业高分子反应等石油化学工业高分子反应等压力容器的基本结构压力容器的基本结构封头封头圆筒体圆筒体接管接管排泄管排泄管入入孔孔筒体、封头、筒体、封头、接管、法兰、接管、法兰、密封元件以密封元件以及支座等。及支座等。第二节第二节 压力容器的工艺参数压力容器的工艺参数一、压力一、压力二、温度二、温度三、介质三、介质四、公称直径四、公称直径1 1、工作压力、工作压力 是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达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。到的最高压力。2 2、计算压力、计算压力 指在相应设计温度下，

16、用以确定元件厚度的压力，指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。其中包括液柱静压力。3 3、设计压力、设计压力 指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温指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，其值不低于工作压力。度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。注：注： 确定设计压力方法：确定设计压力方法：GB150GB150钢制压力容器钢制压力容器。一、压力一、压力 设计压力一般原则设计压力一般原则：容器的设计压力与容器最高工作压力的含义并不等同，容器的设计压力与容器最高工作压力的含义并不等同，但设计压力一般取略高于或等于最高工作压力。但设计压力

17、一般取略高于或等于最高工作压力。 装设有安全泄压装置的压力容器，其设计压力不得低于装设有安全泄压装置的压力容器，其设计压力不得低于安全阀的开启安全阀的开启( (整定整定) )压力和爆破片装置的爆破压力。压力和爆破片装置的爆破压力。 a)a)盛装液化气体的容器，无保温装置的，设计压力盛装液化气体的容器，无保温装置的，设计压力( (最高最高工作压力工作压力) )不低于所装液化气体在不低于所装液化气体在5050时的饱和蒸气压时的饱和蒸气压力；有可靠的保温设施的，设计压力不低于其在试验实力；有可靠的保温设施的，设计压力不低于其在试验实测的最高温度下的饱和蒸气压力。测的最高温度下的饱和蒸气压力。一、压力

18、一、压力1 1、使用温度：、使用温度： 测温仪表测得工作介质温度。测温仪表测得工作介质温度。2 2、设计温度：、设计温度： 指容器在正常工作条情况下，设定的元件的金属温度（沿指容器在正常工作条情况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均）。设计温度与设计压力一起作元件金属截面的温度平均）。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。为设计载荷条件。 设计温度注意：设计温度注意：对常温或高温操作的容器，其设计温度不得低于壳体金属可能达到对常温或高温操作的容器，其设计温度不得低于壳体金属可能达到的最高金属温度。的最高金属温度。 对在对在00以下操作的容器，其设计温度不得高于壳体金属可能达到以

19、下操作的容器，其设计温度不得高于壳体金属可能达到的最低金属温度。的最低金属温度。 在任何情况下，容器壳体或其他受压元件金属的表面温度，不得超在任何情况下，容器壳体或其他受压元件金属的表面温度，不得超过材料的允许使用温度。过材料的允许使用温度。a)a)安装在室外且器壁无保温装置的容器，壁温受环境温度的影响而可安装在室外且器壁无保温装置的容器，壁温受环境温度的影响而可能小于或等于能小于或等于-20-20时，其设计温度一般应按容器使用地区历年各时，其设计温度一般应按容器使用地区历年各月、日最低温度月平均值的最小值确定其最低设计温度。月、日最低温度月平均值的最小值确定其最低设计温度。二、温度二、温度

20、定义定义：压力容器内盛装的物料压力容器内盛装的物料，有液态、气，有液态、气态或气液混合态。压力容器的安全性与盛装态或气液混合态。压力容器的安全性与盛装介质密切相关，介质为易燃、易爆、腐蚀性介质密切相关，介质为易燃、易爆、腐蚀性和毒性的容器，使用维护中须特别注意。和毒性的容器，使用维护中须特别注意。 介质：介质：易燃介质：易燃介质： 毒性介质毒性介质 混合介质混合介质a)a)腐蚀介质腐蚀介质三、介质三、介质 介质组成介质组成 毒性程度毒性程度 易燃介质易燃介质 剧毒、有毒、易燃介质剧毒、有毒、易燃介质n剧毒介质是指进入人体量小于剧毒介质是指进入人体量小于5050克即会引起肌体严克即会引起肌体严重

21、损伤或致死的介质；重损伤或致死的介质；n有毒介质是指进入人体量大于或等于有毒介质是指进入人体量大于或等于5050克即会引起克即会引起人体正常功能损伤的介质；人体正常功能损伤的介质；n易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于10%10%，或，或爆炸上限与下限之差大于爆炸上限与下限之差大于20%20%的介质。的介质。 定义定义：压力容器的公称直径是按容器零压力容器的公称直径是按容器零部件标准化系列而选定的壳体直径，用部件标准化系列而选定的壳体直径，用符号符号DNDN及数字表示，单位为及数字表示，单位为mmmm。注意注意：焊接的圆筒形容器，公称直径是指它焊接的圆筒形容

22、器，公称直径是指它的内径；而用无缝钢管制作的圆筒形容器，的内径；而用无缝钢管制作的圆筒形容器，公称直径是指它的外径，因为无缝钢管的公称直径是指它的外径，因为无缝钢管的公称直径不是内径，而是接近而又小于外公称直径不是内径，而是接近而又小于外径的一个数值。为了方便，用无缝钢管作径的一个数值。为了方便，用无缝钢管作容器简体时，选外径作为公称直径。容器简体时，选外径作为公称直径。四、公称直径四、公称直径第三节第三节 压力容器的基本要求压力容器的基本要求一、强度：一、强度：抵抗破裂或过量变形能力。抵抗破裂或过量变形能力。二、刚度：二、刚度：抵抗弹性变形过大造成失效的能力。抵抗弹性变形过大造成失效的能力。

23、三、稳定性：三、稳定性：抵抗外部载荷引起的形状改变能力。抵抗外部载荷引起的形状改变能力。四、耐久性：四、耐久性：具有足够使用寿命。具有足够使用寿命。五、密封性：五、密封性：容器连接处保持介质不泄漏的能力。容器连接处保持介质不泄漏的能力。第四节第四节 压力容器的分类压力容器的分类一、分类一、分类二、代号标记法二、代号标记法按压力分按压力分低压容器低压容器 p p1.6MPa1.6MPa中压容器中压容器 1.6MPap1.6MPap10MPa10MPa高压容器高压容器 10MPa p10MPa p100MPa100MPa超高压容器超高压容器 p100MPap100MPa压力容器分类压力容器分类一、

24、按压力分类：一、按压力分类：低压容器低压容器 O.1MPapO.1MPap1.57MPa1.57MPa中压容器中压容器 1.57MPap1.57MPap9.807MPa9.807MPa高压容器高压容器 9.807MPa p9.807MPa p98.07MPa98.07MPa超高压容器超高压容器 p98.07MPap98.07MPa按压力精确分按压力精确分二、按温度分类：二、按温度分类： 低温容器（低温容器（-20） 常温容器（常温容器（-20450） 高温容器（高温容器（450）。）。 压力容器分类压力容器分类按作用原理分按作用原理分铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车铁路罐车（介质

25、为液化气体、低温液体）、罐式汽车 液液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车气体运输（半挂）车 和罐式集装箱（介质为液化气体、和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等低温液体）等 压力容器分类压力容器分类三、按安装方式分类：三、按安装方式分类：固定式容器固定式容器移动式容器移动式容器反应容器：如聚合釜、氨合成塔反应容器：如聚合釜、氨合成塔换热容器：如冷却器、蒸发器换热容器：如冷却器、蒸发器分离容器：如分馏塔、吸收塔分离容器：如分馏塔、吸收塔储运容器：储槽、槽车储运容器：储槽、槽车按压力分按压力分低压容器低压容器

26、p p1.6MPa1.6MPa中压容器中压容器 1.6MPap1.6MPap10MPa10MPa高压容器高压容器 10MPa p10MPa p100MPa100MPa超高压容器超高压容器 p100MPap100MPa 压力容器的安全附件压力容器的安全附件包括： 安全阀、爆破片、压力表、液位计、温度计和快开门式压力容器的安全连锁装置。 v种类: 杠杆式、弹簧式，脉冲式 v结构: 以弹簧式安全阀为例，结构分为： 阀座、阀芯、阀盖、阀杆、弹 簧、弹簧压盖、调整螺丝、销子、阀帽、提升手柄、阀体 安安 全全 阀阀v原理:是利用弹簧压缩的弹力来平衡气体作用在阀芯上的力。它的动作过程分为，密封过程、前泄过程

27、、开启和排放过程及回座过程v安全阀的主要名词术语：开启压力、开启高度、回座压力v安全阀的规格型号 安安 全全 阀阀v安全阀安装的要求：（1）安全阀应垂直安装，并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。（2）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。（3）压力容器一个连接口上装设两个或两个以上的安全阀时，则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。（4）安全阀与压力容器之间一般不宜装设截止阀门。（5）安全阀装设位置，应便于检查和维修。 安安 全全 阀阀v安全阀使用要求：安全阀在安装前应

28、进行校验，一般每年应至少校验一次，对拆卸进行校验有困难时，应采取现场校验。安全阀校验所用的压力表的精度应不低于1级 。v安全阀的选用：v 必须是国家定点的生产厂家，有制造许可证的单位。v 安全阀上应有标牌。v 安全阀的排量要大于等于压力容器的安全泄放量。v 安安 全全 阀阀安安 全全 阀阀v安全阀的维护与保养：应经常保持清洁，防止阀体弹簧等被油垢、赃物所粘满或被锈蚀，检查铅封是否完好，对使用温度过低时，检查有无冻结，有无泄漏.v 爆爆 破破 片片爆破片的作用：是一种断裂破坏型的一次性使用的安全泄压装置，用来装设在那些不适宜装设安全阀的压力容器上，当容器内的压力超过设定压力值时，自行爆破，使容器

29、内的气体经爆破片断裂后形成的流出口向外排出。避免容器本体发生爆炸。 v爆破片适用范围： v容器内的介质易于结晶、聚合，或有粘性、粉状物时.v容器内的介质由于化学反应或其他原因，压力迅猛上升的压力容器.v容器内介质为剧毒气体或不容许微量泄漏气体. 爆爆 破破 片片v结构形式：预拱型（拉伸型和压缩型）、断裂型。 v应定期进行更换，苛刻条件下一年更换一次，一般条件下2-3年更换一次。v对超压未爆破的爆破片，应立即更换。v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。爆爆 破破 片片v压力表的选用要求 :v选用的压力表，必须与压力容器的介质相适应。v低压压力容器使用的压力表精度不应低于2

30、.5级；中压及高压容器使用的压力表精度不应低于1.5级。v压力表盘刻度极限值应为最高工作压力的1.53.0倍，表盘直径不应小于100mm。压压 力力 表表v压力表的安装要求： v装设位置应便于操作人员观察和清洗，且应避免受到辐射热、冻结或震动的不利影响。v压力表与压力容器之间，应装设三通旋塞或针形阀；三通旋塞或针形阀上应有开启标记和锁紧装置；压力表与压力容器之间，不得连接其他用途的任何配件或接管。 压压 力力 表表v压力表的安装要求： v用于水蒸气介质的压力表，在压力表与压力容器之间应装有存水弯管。v用于具有腐蚀性或高粘度介质的压力表，在压力表与压力容器之间应装设能隔离介质的缓冲装置(选用隔膜

31、式的压力表).v压力表的校验和维护应符合国家计量部门的有关规定。压力表安装前应进行校验，并在刻度盘上划出指示最高工作压力的红线，注明下次校验日期。压力表校验后应加铅封。 压压 力力 表表v压力表有下列情况之一时应停止使用并更换 ： v指针不回零位和限止钉处的v表盘封面玻璃破裂或刻度模糊不清的v铅封损坏或超过校验期的v指针松动，弹簧管泄漏的v指针断裂或外壳腐蚀严重的v压力表的维护与保养 压压 力力 表表v应符合有关标准的规定及下列要求 ： 盛装零度以下的介质的压力容器，应选用防霜液面计寒冷地区，室外的，应选用夹套型或保温型的用于易燃的毒性程度为极度或高度危害介质的,液化气的，应装有防漏保护装置。

32、要求液面指示平稳的不应采用浮子式的液面计.移动式的压力容器不得使用玻璃板式的液面计.v安装的要求：便于观察的位置、应标出液面计上最高和最低安全液位。 液液 面面 计计v出现下列情况之一时应停止使用 ： v超过检修周期的v玻璃板破裂的v出现假液位的v阀件固死的v液面计指示模糊不清的液液 面面 计计v适用于快开门式的压力容器,应具有如下功能:v当快开门达到预定关闭部位，方能升压运行的连锁控制功能.v当压力容器内部压力完全释放，安全连锁装置脱开后，方能打开快开门的连锁联动功能。v具有与上述动作同步的报警功能。 压力容器的安全连锁装置压力容器的安全连锁装置 四、管理与安全监察权限划分四、管理与安全监察

33、权限划分压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程（容规）（容规）1、三类压力容器、三类压力容器 第一类容器第一类容器非易燃或无毒介质的非易燃或无毒介质的低压容器低压容器；易燃或有毒介质的易燃或有毒介质的低压低压分离分离容器容器和换热和换热容器容器。 第二类容器第二类容器中压容器；中压容器；易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和储存容器；器和储存容器；毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；低压管壳式余热锅炉；低压管壳式余热锅炉；a)低压搪玻璃压力容器。低压搪玻璃压力容器。第三类容器第三类容器高

34、压高压、超高压、超高压容器容器；易燃介质或毒性程度为中度危害介质，且压力与容积的乘积易燃介质或毒性程度为中度危害介质，且压力与容积的乘积PV PV 0.5MPa m3的中压反应容器和的中压反应容器和PV 10MPa mPV 10MPa m3的中压储存的中压储存容器；容器；毒性程度为极度或高度危害介质的中压容器和毒性程度为极度或高度危害介质的中压容器和PV 0.2MPa mPV 0.2MPa m3的低压容器；的低压容器；高压、中压管壳式余热锅炉；高压、中压管壳式余热锅炉；中压搪玻璃压力容器；中压搪玻璃压力容器； 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使用强度级别较高（指相应标准中

35、抗拉强度规定值下限大于等于于540MPa540MPa）的材料制造的压力容器；）的材料制造的压力容器； 移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车体）、罐式汽车 液化气体运输（半挂）车、低温液体运输液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车（半挂）车、永久气体运输（半挂）车 和罐式集装箱（介质和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；为液化气体、低温液体）等； 球形容器（容积大于等于球形容器（容积大于等于50m50m3）；）； a)a)低温液体储存容器（容积大于低温液体储存容器（容积大于50

36、m50m3） 代号标记法代号标记法压力容器注册编号的前三个代号分别是上述分类压力容器注册编号的前三个代号分别是上述分类法的代号，如：法的代号，如： M S分离容器分离容器中压中压第二类第二类第一个代号表示类别：第一个代号表示类别： 一类压力容器；一类压力容器；二类压力容器；二类压力容器；三类压力容器三类压力容器第二个代号表示压力的等级：第二个代号表示压力的等级： I低压低压low；M中压中压medium；H高压高压high；U超高压超高压ultrahigh 第三个代号表示用途：第三个代号表示用途： R 反应容器；反应容器；E 换热容器；换热容器； S 分离容器；分离容器；C 储存容器；储存容器

37、； B 球形容器；球形容器； LA 液化气体汽车罐车；液化气体汽车罐车； LT 液化气体铁路罐车液化气体铁路罐车第五节第五节 压力容器常用的钢材压力容器常用的钢材 压力容器在特定压力、温度和介质下可能发生的压力容器在特定压力、温度和介质下可能发生的脆性破坏、疲劳破坏、腐蚀破坏、蠕变变形及断裂、脆性破坏、疲劳破坏、腐蚀破坏、蠕变变形及断裂、局部或整体弹性失稳或刚性不足以及超载破坏等。局部或整体弹性失稳或刚性不足以及超载破坏等。 压力容器的安全性压力容器的安全性 安全可靠性是压力容器最重要的质量特性，其选安全可靠性是压力容器最重要的质量特性，其选材、制造必须符合有关标准、规范。材、制造必须符合有关

38、标准、规范。压力容器的工作条件与失效形式压力容器的工作条件与失效形式 较高强度但较高强度但s/b不能过大；良好塑性、韧性不能过大；良好塑性、韧性(抵抗超抵抗超负荷负荷)；较小应变时效敏感性；较小应变时效敏感性(容器冷成形后不变脆容器冷成形后不变脆)压力容器的用钢的一般要求压力容器的用钢的一般要求 抗拉强度抗拉强度(tensile strength) (tensile strength) ：当钢材屈服到一定程度后，由于当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的发展很快，但

39、却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。提高而提高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力坏。钢材受拉断裂前的最大应力值（值（b b点对应值）称为强度极限或点对应值）称为强度极限或抗拉强度。（万能材料试验机）抗拉强度。（万能材料试验机）压力容器的用钢的一般要求压力容器的用钢的一般要求 屈服强度（屈服强度（yield strengthyield strength

40、）: :当应力超当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到形。当应力达到b b点后，塑性应变急剧增点后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度。服强度。1 1）对

41、于屈服现象明显的材料，）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是在屈服强度就是在屈服点屈服点在在应力应力（屈服屈服值值）；）； 2 2）对于屈服现象不明显的材料，）对于屈服现象不明显的材料，与应力与应力- -应变的直线关系的应变的直线关系的极限偏差极限偏差达到达到规定值（通常为规定值（通常为0.2%0.2%的永久形变）时的的永久形变）时的应力。通常用作固体材料力学机械性能应力。通常用作固体材料力学机械性能的评价指标，是材料的实际使用极限。的评价指标，是材料的实际使用极限。因为材料屈服后产生因为材料屈服后产生颈缩颈缩，应变应变增大，增大，使材料失去了原有功能。使材料失去了原有功能。 压力容器的用钢的

42、一般要求压力容器的用钢的一般要求人类社会发展史：原始社会奴隶社会封建社会资本主义社会 人类使用材料的历史：人类使用材料的历史：石器石器青铜器青铜器铁器铁器工业化工业化(钢铁钢铁) 信息社会信息社会(多多种新材料种新材料)我国冶金工业发展史我国冶金工业发展史中国冶金的辉煌历史鱼肠剑鱼肠剑 v据据吴越春秋吴越春秋，公子姬光备办酒席宴请吴王僚。当时吴王，公子姬光备办酒席宴请吴王僚。当时吴王僚穿了三重铁甲，但仍然未能防住公子姬光的精心算计僚穿了三重铁甲，但仍然未能防住公子姬光的精心算计, ,喝喝酒喝到畅快的时候，公子姬光假装脚有毛病，出门让专诸把酒喝到畅快的时候，公子姬光假装脚有毛病，出门让专诸把鱼肠

43、剑放到烤鱼的肚子里把鱼献上去鱼肠剑放到烤鱼的肚子里把鱼献上去, ,然后，专诸擘烤鱼推然后，专诸擘烤鱼推匕首进行刺杀行动。专诸固然是个胆大的刺客，而那柄精巧匕首进行刺杀行动。专诸固然是个胆大的刺客，而那柄精巧的鱼肠剑竟然锋利到了不可思议的程度，经它一刺，吴王僚的鱼肠剑竟然锋利到了不可思议的程度，经它一刺，吴王僚不但透胸断骨，而且被贯穿铁甲，直达后背。一代枭雄随风不但透胸断骨，而且被贯穿铁甲，直达后背。一代枭雄随风而去，公子姬光上台，这才引出了以后的吴灭楚，越亡吴的而去，公子姬光上台，这才引出了以后的吴灭楚，越亡吴的精彩故事。精彩故事。v长流程：长流程： 铁矿石铁矿石高炉高炉铁水铁水转炉转炉钢水钢

44、水浇注浇注钢坯钢坯轧钢轧钢钢材钢材v短流程：短流程： 废钢等废钢等电炉电炉钢水钢水浇注浇注轧钢轧钢钢材钢材现代钢铁生产的一般流程现代钢铁生产的一般流程现代钢铁生产的一般流程现代钢铁生产的一般流程钢钢 铁铁 工工 业业 发发 展展现代炼铁方法现代炼铁方法 v现代炼铁方法现代炼铁方法:v高炉炼铁法：即以焦炭为能源基础的传统高炉炼铁法：即以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。它与转炉炼钢相配合，是目前炼铁方法。它与转炉炼钢相配合，是目前生产钢铁的主要方法。高炉炼铁的这种主生产钢铁的主要方法。高炉炼铁的这种主导地位预计在相当长时期之内不会改变。导地位预计在相当长时期之内不会改变。由于高炉炼铁受能源焦炭的限制

45、，在一些由于高炉炼铁受能源焦炭的限制，在一些缺乏焦煤资源的国家和地区，经过长期的缺乏焦煤资源的国家和地区，经过长期的研制和实践，也逐步形成了不同形式的非研制和实践，也逐步形成了不同形式的非高炉炼铁法。高炉炼铁法。高炉炉型高炉炉型转炉炼钢转炉炼钢 电弧炉炼钢电弧炉炼钢模铸法主要设备：钢锭模模铸法主要设备：钢锭模 渣包钢锭模型钢型钢棒棒 线线 材材重重 轨轨桥梁用钢桥梁用钢奥运鸟巢奥运鸟巢板板 卷卷冷轧镀锌板冷轧镀锌板船板钢船板钢钢管钢管 碳钢：含碳量碳钢：含碳量wcwc小于小于2 2的铁碳合金。的铁碳合金。 按含碳量可以把碳钢分为低碳钢按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(wc0.25(wc0.25)

46、)，中碳钢，中碳钢(wc 0.25(wc 0.25-0.6-0.6) )和高碳钢和高碳钢(wc 0.6(wc 0.6) )； 按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢( (含磷、硫较高含磷、硫较高) )、优质碳素、优质碳素钢钢( (含磷、硫较低含磷、硫较低) )和高级优质钢和高级优质钢( (含磷、硫更低含磷、硫更低) )。 按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种。碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种。 碳素结构钢碳

47、素结构钢 ：主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能，用主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能，用Q+Q+数字表数字表示，其中示，其中“Q”Q”为屈服点为屈服点“屈屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服点数值，字的汉语拼音字首，数字表示屈服点数值，例如例如Q275Q275表示屈服点为表示屈服点为275MPa275MPa。 优质结构钢优质结构钢 ：保证化学成分和力学性能。其牌号是采用两位数字表示钢中保证化学成分和力学性能。其牌号是采用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数平均碳的质量分数的万分数(w(w10000)10000)。例如。例如4545钢表示钢中平均碳的质钢表示钢中平均碳的质量分数为量

48、分数为0.450.45。 常用的锅炉钢有平炉冶炼的低碳镇静钢或电炉冶炼的低碳钢，含碳量常用的锅炉钢有平炉冶炼的低碳镇静钢或电炉冶炼的低碳钢，含碳量wcwc在在O.16O.160.260.26范围内。制造高压锅炉时则应用珠光体耐热钢或奥氏体范围内。制造高压锅炉时则应用珠光体耐热钢或奥氏体耐热钢。近年来也采用普通低合金钢建造锅炉，如耐热钢。近年来也采用普通低合金钢建造锅炉，如1212锰、锰、1515锰钒、锰钒、1818锰钼锰钼铌等铌等. . 二、二、 压力容器的选材压力容器的选材l锅炉钢：锅炉钢：用小写用小写g在牌号尾表示。其牌号可用屈服点表示，如：在牌号尾表示。其牌号可用屈服点表示，如：Q390

49、g；也可；也可用含碳量或含合金元素来表示，如用含碳量或含合金元素来表示，如20g、22Mng、15CrMog、16Mng、19Mng碳素结构钢：碳素结构钢：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(AF、A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。l压力容器用钢板：压力容器用钢板：用大写用大写R在牌号尾表示，其牌号可用屈服点也可用含碳量或在牌号尾表示，其牌号可用屈服点也可用含碳量或含合金元素表示。如：含合金元素表示。如：Q345R，Q345为屈服点。再如：为屈服点。再如：20R、16MnR、15MnVR、15MnVNR、8MnMoNbR、MnNiMoNbR

50、、15CrMoR等均用含碳等均用含碳量或含合金元素来表示。量或含合金元素来表示。l杂质低杂质低，Ws 0.030%，Wp0.035%。l性能与质量检验要求高性能与质量检验要求高。增加力性检验率，有高、低温性能要求，出厂保证。增加力性检验率，有高、低温性能要求，出厂保证项目多。项目多。二、二、 压力容器的选材压力容器的选材锅炉钢简介（锅炉钢简介（boiler steel ） 主要指用来制造主要指用来制造过热器过热器、主蒸汽管和锅炉火室受、主蒸汽管和锅炉火室受热面用的热面用的材料材料。对锅炉钢的性能要求主要是有良好的。对锅炉钢的性能要求主要是有良好的焊接性能、一定的高温强度和耐碱性腐蚀、耐氧化等。

51、焊接性能、一定的高温强度和耐碱性腐蚀、耐氧化等。常用的锅炉钢有平炉冶炼的低碳镇静钢或电炉冶炼的常用的锅炉钢有平炉冶炼的低碳镇静钢或电炉冶炼的低碳钢低碳钢，含碳量，含碳量WcWc在在0.16%-0.26%0.16%-0.26%范围内。制造高压范围内。制造高压锅炉时则应用珠光体耐热钢或奥氏体耐热钢。近年来锅炉时则应用珠光体耐热钢或奥氏体耐热钢。近年来也采用普通也采用普通低合金钢低合金钢建造建造锅炉锅炉，如，如1212锰、锰、1515锰钒、锰钒、1818锰钼铌等。锰钼铌等。二、二、 压力容器的选材压力容器的选材适合制造锅炉用的适合制造锅炉用的钢材钢材，包括汽，包括汽包用钢和锅炉管用钢。汽包用钢要有包

52、用钢和锅炉管用钢。汽包用钢要有高的热强性、高的热强性、韧性韧性和组织稳定性，长和组织稳定性，长期处于高压中温水蒸气作用下不发生期处于高压中温水蒸气作用下不发生过大的永久变形及破裂。锅炉管用钢过大的永久变形及破裂。锅炉管用钢要求具有足够高的高温强度、持久塑要求具有足够高的高温强度、持久塑性、抗氧化性和耐蚀性、组织稳定以性、抗氧化性和耐蚀性、组织稳定以及良好的加工性。常用汽包用钢有及良好的加工性。常用汽包用钢有12Mn12Mn钢、钢、16Mn16Mn钢、钢、19Mn619Mn6钢、钢、15MnV15MnV钢、钢、14MnMoV14MnMoV钢、钢、13MnNiMoNb13MnNiMoNb钢。常用锅

53、钢。常用锅炉管钢有炉管钢有12CrMo12CrMo钢、钢、12Cr1MoV12Cr1MoV钢、钢、12MoVWBSiRE12MoVWBSiRE钢、钢、12Cr2MoWVB12Cr2MoWVB钢以及钢以及12Cr3MoVSiTiB12Cr3MoVSiTiB钢。钢。 二、二、 压力容器的选材压力容器的选材锅炉钢简介（锅炉钢简介（boiler steel boiler steel ）在工作温度下，应有足够的强度、合理的强韧性配合及组织性质稳定性在工作温度下，应有足够的强度、合理的强韧性配合及组织性质稳定性. .可使构件的壁厚不致太大以易于加工并不致显著地影响传热效果，从钢可使构件的壁厚不致太大以易于

54、加工并不致显著地影响传热效果，从钢材性能上保证长期安全运行材性能上保证长期安全运行; ; 良好的冷、热加工性能，其中特别是良良好的冷、热加工性能，其中特别是良好的焊接性能好的焊接性能; ; 高压锅炉钢应是优质钢或特殊质量钢高压锅炉钢应是优质钢或特殊质量钢，为电炉或顶吹，为电炉或顶吹转炉冶炼，镇静钢，在冶炼时除用优质原料外，一般要求加以炉外精炼转炉冶炼，镇静钢，在冶炼时除用优质原料外，一般要求加以炉外精炼和真空脱气等工艺以使有害杂质如硫、磷、锡、锑、砷等及气体含量降和真空脱气等工艺以使有害杂质如硫、磷、锡、锑、砷等及气体含量降到最低程度，使钢纯净化，以避免脆性断裂事故发生到最低程度，使钢纯净化，

55、以避免脆性断裂事故发生; ;有好的低倍组织有好的低倍组织及表面质量及表面质量. .前者如不允许有白点、肉眼可见的夹杂和分层等缺陷出现，前者如不允许有白点、肉眼可见的夹杂和分层等缺陷出现，后者则如不允许在内外表面上有诸如裂纹、重皮、折叠、结疤和离层等后者则如不允许在内外表面上有诸如裂纹、重皮、折叠、结疤和离层等缺陷存在等，因类似缺陷有可能成为构件脆性断裂的事故源缺陷存在等，因类似缺陷有可能成为构件脆性断裂的事故源; ;有良好的有良好的导热性导热性。对受热面管子则会有较好的传热效果，对厚壁构件则会有更快。对受热面管子则会有较好的传热效果，对厚壁构件则会有更快的温度均匀。的温度均匀。 锅炉钢按化学成

56、分可分为碳素钢及合金钢两类。为兼顾强锅炉钢按化学成分可分为碳素钢及合金钢两类。为兼顾强度和焊接性能的需要，碳钢多为含碳量度和焊接性能的需要，碳钢多为含碳量0.15%-0.25%0.15%-0.25%的低碳钢，最高不超的低碳钢，最高不超过过0.35%;0.35%;对合金钢来说，为兼顾高温下强度、抗氧化和焊接性能的需求，对合金钢来说，为兼顾高温下强度、抗氧化和焊接性能的需求，钢中含碳量不超过钢中含碳量不超过0.25%0.25%，并随着工作温度的，并随着工作温度的 提高，增加提高高温强度提高，增加提高高温强度和抗氧化性能的各元素含量，为此就有低合金钢、中合金钢及高合金钢和抗氧化性能的各元素含量，为此

57、就有低合金钢、中合金钢及高合金钢的分类以与其使用温度相适应。的分类以与其使用温度相适应。锅炉钢选择注意事项锅炉钢选择注意事项 详细考虑具体操作条件（详细考虑具体操作条件（T、P、介质、使用环境等），介质、使用环境等），确定相应的性能要求。确定相应的性能要求。 要综合良好加工工艺性与容器材料性能之间的协调。要综合良好加工工艺性与容器材料性能之间的协调。 所选压力容器用材的质量和规格必须符合现行标准或规所选压力容器用材的质量和规格必须符合现行标准或规范。范。二、二、 压力容器的选材压力容器的选材 设计压力较小、直径较大时（按刚度选材）或设计压力设计压力较小、直径较大时（按刚度选材）或设计压力较高（

58、按强度选材），但板厚小于较高（按强度选材），但板厚小于8 10mm，尽量选尽量选用碳素钢。如用碳素钢。如20R等。等。 要求比上述更高时，用低合金高强度钢，最常用要求比上述更高时，用低合金高强度钢，最常用16MnR和和15MnVR ，达达300 450MPa。 400600 热强性为主热强性为主15CrMoR、12Cr2Mo1R等，等，正火或调质态使用。正火或调质态使用。 600 1100 高铬镍奥氏体耐热钢。高铬镍奥氏体耐热钢。 700 且承载不大，要求抗氧化性，且承载不大，要求抗氧化性，Cr6Si2Mo。 同 时 要 求 高 热 强 性 与 抗 氧 化 性 ，同 时 要 求 高 热 强 性

59、 与 抗 氧 化 性 ， 0 C r 1 8 N i 9 、 0Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti（高于（高于700，选，选1Cr25Ni20）二、二、 压力容器的选材压力容器的选材 -40，16MnDR（正火态）、正火态）、07MnNiCrVDR（大大型球形容器，调质态）。型球形容器，调质态）。 -60，09MnTiCuREDR(正火态正火态)。 -70，09Mn2VDR、09MnNiDR。 -90，06MmNbDR。 -90，高铬镍奥氏体钢等。高铬镍奥氏体钢等。中碳铬镍钼中碳铬镍钼(钒钒)钢，如钢，如30CrNi5Mo调质调质+自增强设计。自增强设计。 耐蚀钢可选耐蚀钢可选0Cr18

60、Ni9、1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢；常奥氏体不锈钢；常用抗氢钢有用抗氢钢有15CrMoR、12Cr2Mo1R或或Cr18Ni9型奥氏型奥氏体不锈钢。体不锈钢。第二章第二章 压力容器缺陷评定压力容器缺陷评定一、压力容器主要缺陷一、压力容器主要缺陷二、压力容器的失效形式二、压力容器的失效形式三、无损探伤技术三、无损探伤技术主要缺陷主要缺陷焊接缺陷焊接缺陷板材中缺陷板材中缺陷锻件中缺陷锻件中缺陷外观缺陷：成形不良、表面气孔、烧穿、凹陷等外观缺陷：成形不良、表面气孔、烧穿、凹陷等埋藏缺陷：气孔、夹渣、未熔合、未焊透等埋藏缺陷：气孔、夹渣、未熔合、未焊透等非金属夹杂非金属夹杂化学成分不合格化学成分