压力容器导言

压力容器导言李昕化工与环境学院压力容器导言化工设备的总体结构及作用（掌握）相关分类（熟悉）规范标准（熟悉）应力分析（掌握）

化工设备总体结构

压力容器包括筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座和安全附件化工设备=承受一定温度和压力的外壳+各种各样的内件压力容器

筒体的作用是提供工艺所需的承压空间，是压力容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。筒体筒体直径较小时（一般小于500mm），可用无缝钢管制作，此时筒体上没有纵焊缝。直径较大时，筒体可用钢板在卷板机上卷成圆筒或用钢板在水压机上压制成两个半圆筒，再用焊缝将两者焊接在一起，形成整圆筒。焊缝的方向和圆筒的纵向，即轴向平行，因此称为纵向焊缝，简称纵焊缝。筒体长度较短的容器可直接在一个圆筒的两端连接封头，构成一个封闭的压力空间，也就制成了一台压力容器外壳。当容器较长时，由于钢板幅面尺寸的限制，需要先用钢板卷焊成若干段筒体（某一段筒体称为一个筒节），再由两个或两个以上筒节组焊成所需长度的筒体。筒节与筒节之间、筒体与端部封头之间的连接焊缝，由于其方向与筒体轴向垂直，因此称为环向焊缝，简称环焊缝。筒体图片

圆柱形筒体按其结构可分为：单层式和组合式

筒体的器壁在厚度方向是由一整体材料所构成，即器壁只有一层（为防止内部介质腐蚀，衬上的防腐层不包括在内）。筒体的器壁在厚度方向是由两层或两层以上互不连续的材料构成。筒体封头容器不需开启时，可把封头和筒体焊接在一起，从而有效地保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量。根据几何形状的不同：封头球形椭圆形碟形球冠形锥壳平盖凸形封头

对于因检修或更换内件的原因而需要多次开启的容器，封头和筒体的连接应采用可拆式的，此时在封头和筒体之间就必须要有一个密封装置。提供所需承压空间密封装置

螺栓法兰连接：是一种应用最广的密封装置，它的作用是通过螺栓连接，并通过拧紧螺栓使密封元件压紧而保证密封。法兰按其所连接的部件分为容器法兰和管道法兰。密封装置便于内件的装拆和检修，以及容器内表面的检测开孔与接管

由于工艺要求和检修的需要，常在压力容器的筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。

主要用于物料进出，提供检查和控制件接口沉降器人孔催化剂堵塞支座

压力容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同，圆筒形容器支座分立式容器支座和卧式容器支座两类腿式支座支承式支座耳式支座裙式支座用于支撑压力容器

安全附件

压力容器安全附件主要有：安全阀爆破装置紧急切断阀安全联锁装置压力表液面计测温仪表等主要是防止压力容器超压、超温上述六大部件构成了一台压力容器的外壳。对于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。对于用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器，则须在外壳内装入工艺所要求的内件，才能构成一台独立而完整的产品。压力容器零部件间的焊接

各部件间的连接大多需要经过焊接，对焊接进行质量控制是整个容器质量保证体系中极为重要的一环。压力容器导言过程设备的总体结构及作用（掌握）相关分类（熟悉）规范标准（熟悉）应力分析（掌握）二压力容器分类

压力容器的使用范围广、数量多、工作条件复杂，发生事故所造成的危害程度各不相同。危害程度与多种因素有关:如设计压力、设计温度、介质危害性、材料力学性能、使用场合和安装方式等。危害程度愈高，压力容器材料、设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高需要对压力容器进行合理分类。介质危害性毒性是指某种化学毒物引起机体损伤的能力，用来表示毒物剂量与毒性反应之间的关系。毒性大小一般以化学物质引起实验动物某种毒性反应所需要的剂量来表示。介质危害性指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等，其中影响压力容器分类的主要是毒性和易燃性。

毒性

设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，中国将化学介质分为四个级别:极度危害（Ⅰ级）：最高容许质量浓度<0.1mg/m3高度危害Ⅱ级）：最高容许质量浓度0.1~<1.0mg/m3中度危害（Ⅲ级）：最高容许质量浓度1.0~<10mg/m3轻度危害（Ⅳ级）：最高容许质量浓度≥10mg/m3压力容器分类方法世界各国规范对压力容器分类的方法各不相同，本节着重介绍中国《压力容器安全技术监察规程》中的分类方法。按压力等级分类

内压容器又可按设计压力（p）大小分为四个压力等级，具体划分如下：

按承压方式分类压力容器可分为内压容器与外压容器。

低压(代号L)容器0.1MPa≤p＜1.6MPa;中压(代号M)容器1.6MPa≤p＜10.0MPa;高压(代号H)容器10.0MPa≤p＜100.0MPa;超高压(代号U)容器p≥100.0MPa。

根据压力容器在生产工艺过程中的作用：反应压力容器(代号R)换热压力容器(代号E)分离压力容器（代号S)储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）用于完成介质的物理、化学反应。用于完成介质的热量交换用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的主要作用来划分品种按安装方式分类

有固定安装和使用地点，工艺条件和操作人员也较固定的压力容器。使用时不仅承受内压或外压载荷，搬运过程中还会受到由于内部介质晃动引起的冲击力，以及运输过程带来的外部撞击和振动载荷，因而在结构、使用和安全方面均有其特殊的要求。

a.固定式压力容器b.移动式压力容器按安全技术管理分类

上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个设计参数或使用状况，还不能综合反映压力容器的危险程度。

《压力容器安全技术监察规程》采用既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危险性以及容器在生产过程中的作用的综合分类方法，以有利于安全技术监督和管理。该方法将压力容器分为三类：压力容器的危险程度还与介质危险性及其设计压力p和全容积V的乘积有关，pV值愈大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。

a.第三类压力容器,具有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）；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10MPa·m3)

；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0.5MPa·m3）；⑤低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且乘积大于等于0.2MPa·m3

）；⑥高压、中压管壳式余热锅炉；⑦中压搪玻璃压力容器；⑩球形储罐（容积大于等于50m3）；低温液体储存容器（容积大于5m3）。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；⑾低温液体储存容器（容积大于5m3）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；低压搪玻璃压力容器。具有下列情况之一的，为第二类压力容器：b.第二类压力容器除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器国内压力容器分类方法综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素。

c.第一类压力容器

例如因盛放的介质特性或容器功能不同，即根据潜在的危害性大小，低压容器可被划分为第一类或第二类甚至第三类压力容器。世界各国压力容器分类是否相同由于各国的经济政策、技术政策、工业基础和管理体系的差异，压力容器的分类方法也互不相同。直接采用国际标准或国外先进标准设计压力容器时，应先将其转化为企业标准。进口压力容器进口压力容器的国外制造企业必须取得国家质量监督检验检疫总局颁发的安全质量许可证书，并按规定进行安全性能监督检验、使用登记和定期检验。压力容器导言化工设备的总体结构及作用（掌握）相关分类（熟悉）规范标准（熟悉）应力分析（掌握）三压力容器规范标准美国压力容器规范标准日本压力容器标准欧盟压力容器标准国内主要标准规范国外主要规范标准简介ASME规范19世纪未20世纪初，锅炉和压力容器事故频繁发生，造成了严重的人员伤亡和财产损失;1911年ASME着手编写世界上第一部有关压力容器规范《锅炉建造规范.1914版》，1915年春出版发行;目前,ASME锅炉压力容器规范共有12卷，包括锅炉、压力容器、核动力装置、焊接、材料、无损检测等内容。每三年出版一个新版本，每年有两次增补。ASME规范分四个层次:规范（Code),规范案例（CodeCase),条款解释(Interpretation),规范增补（Addenda);ASME规范中与压力容器有关的主要是第Ⅷ篇《压力容器》、第Ⅹ篇《玻璃纤维增强塑料压力容器》和第Ⅻ篇《移动式容器建造和连续使用规则》ASME规范常规设计标准，适用压力小于等于20MPa；以弹性失效设计准则为依据；包括静载下进入高温蠕变范围内的容器设计；不包括疲劳设计经验性较强，许用应力较低。第Ⅷ篇第1册（RulesforConstructionofPressureVessels)，1927年第一版分析设计标准适用压力小于等于70MPa不包括蠕变范围内工作的高温容器设计包括疲劳设计允许采用较高的许用应力第Ⅷ篇第2册(AlternativeRulesforConstructionofPressureVessels)1968第Ⅷ篇第3册(AlternativeRulesforConstructionofHighPressureVessels)1997设计压力大于70MPa的压力容器JISB8243《压力容器构造》JISB8250《压力容器构造——另一标准》JISB8270《压力容器(基础标准)》JISB8271~8285《压力容器(单项标准)》1993年颁布根据ASMEⅧ—1根据ASMEⅧ—2日本压力容器标准

为了使标准尽可能相互通用，避免重复检查、实现有效的认证体制，日本于2000年3月制定并实施了JISB8265《压力容器构造——一般事项》。

JISB8265《压力容器构造——一般事项》2000年3月实施JISB8266《压力容器构造——特定标准》JISB8265《压力容器构造——一般事项》以JISB8270中的第1种压力容器（设计压力小于100MPa）为对象修改新的压力容器JIS标准体系。该体系已于2003年9月颁布实施出现了JISB8265和JISB8270双标准并存的状态

欧盟将压力容器、压力管道、安全附件、承压附件等以流体压力为基本载荷的设备统称为承压设备。

为促进承压设备在欧盟成员国内的自由贸易，尽可能在最广泛的工业领域内实施统一的技术法规，欧盟颁布了许多与承压设备有关的EEC/EC指令（DIRECTIVE）和协调标准（HARMONIZEDSTANDARDS）欧盟压力容器标准EEC/EC指令侧重于安全管理方面的要求，只涉及产品安全、工业安全、人体健康、消费者权益保护的基本要求，是欧盟各成员国制订相关法律的指南。指令生效后，欧盟各个成员国必须把指令转化为本国监察规程或国家法律，并在指令规定的期限内强制执行。欧洲协调标准一般由欧洲标准化委员会（CEN）、欧洲电工标准化委员会(CENELEC)等技术组织制订。协调标准是非强制的，但企业若采用协调标准，就意味着满足了相应指令的基本要求。

欧盟压力容器标准与压力容器有关的EEC/EC指令主要有：

76/767/EEC《压力容器一般指令》87/404/EEC《简单压力容器指令》97/23/EC《承压设备指令》压力容器及其检验的一般规定仅适用于介质为空气或氮气、压力（表压）超过0.05MPa的简单压力容器

最高工作压力大于0.05MPa的承压设备的设计、制造和合格评估

EN13445《非火焰接触压力容器》是与97/23/EC相对应的欧洲协调标准

其主要内容为：总则、材料、设计、制造、检验和试验、安全系统和铸铁容器国内主要标准规范介绍我国将涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道和大型游乐设施统称为特种设备。

对特种设备实施全过程安全监察全过程包括特种设备的设计、制造、安装、使用、检验、修理、改造等涉及安全的各个环节安全监察是负责特种设备安全的政府行政机关为实现安全目标而从事的决策、组织、管理、控制和监督检查等活动的总和。不同于工业主管部门、行业组织和企业的安全管理，安全监察是为了公众安全从国家整体利益出发以政府名义并利用行政权力进行的，不受部门或行业的限制，行为比较超脱、客观。形成了“法规—行政规章—安全技术规范—标准”四个层次的法规体系结构。法规《锅炉压力容器安全监察暂行条列》1982年2月国务院颁布《特种设备安全监察条例》2003年3月国务院颁布授权国务院特种设备安全监督管理部门（国家质量监督检验检疫总局特种设备安全监察局）负责全国特种设备的安全监察工作。《特种设备安全监察条列》适用于同时具备下列条件的压力容器：（1）最高工作压力大于等于0.1MPa（表压）；（2）压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa.L；（3）盛装介质为气体、液化气体或者最高工作温度高于等于标准沸点的液体。检验检测大致可分为监督检验、定期检验、型式试验和设计文件鉴定等四类。

行政规章行政规章泛指以国家质量监督检验检疫总局局长“令”形式颁布的、行政管理性内容较突出的文件。

如2001年9月发布的国家质量监督检验检疫总局第2号令《锅炉压力容器压力管道特种设备事故处理规定》等。安全技术规范安全技术规范是政府对特种设备安全性能和相应的设计、制造、安装、修理、改造、使用和检验检测等环节所提出的一系列安全基本要求，以及许可、考核条件、程序的一系列具有行政强制力的规范性文件，其作用是把法规和行政规章的原则规定具体化。

《压力容器安全技术监察规程》1991年原劳动部颁布

《压力容器安全监察规程》1981年院国家劳动总局颁布修改《压力容器安全技术监察规程》1999年原国家质量技术监督局再次修订适用于同时具备下列条件的压力容器：（1）最高工作压力大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；（2）内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m，且容积（V）大于等于0.025m3；（3）盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体《超高压容器安全监察规程》(施行)1993年6月原劳动部颁布修订《超高压容器安全技术监察规程》2005年国家质检总局颁布对超高压容器的材料、设计、制造、使用、检验、修理、改造等七个环节中的主要问题提出了基本规定。为加强《特种设备安全监察条例》适用范围内、《压力容器安全技术监察规程》适用范围外的压力容器安全监察，中国正在制订相应的规程。安全技术规范标准标准由标准化委员会组织制定，政府代表参与。标准是法规标准体系的技术基础，是法规得以实施的重要保证。无相应标准的，不得进行压力容器产品的设计和制造。《石油化工零部件标准》1960年原化学工业部颁布《钢制石油化工压力容器设计规定》1977年原机械工业部、化学工业部、中国石化总公司颁布GB150—89《钢制压力容器》”全国压力容器标准化技术委员会“颁布修订GB150—1998《钢制压力容器》我国已经颁布并实施了以GB150《钢制压力容器》为核心的一系列压力容器基础标准、产品标准和零部件标准，并以此构成了压力容器标准体系的基本框架。GB150《钢制压力容器》这是中国的第1部压力容器国家标准，其基本思路与ASMEⅧ—1相同。

适用于设计压力不大于35MPa的钢制压力容器的设计、制造、检验及验收。GB150只适用于固定的承受恒定载荷的压力容器，不适用于以下8种压力容器：直接用火焰加热的容器核能装置中的容器旋转或往复运动的机械设备中自成整体或作为部件的受压器室

经常搬运的容器

设计压力低于0.1MPa的容器

真空度低于0.02MPa的容器内直径小于150mm的容器

要求作疲劳分析的容器

JB4732《钢制压力容器—分析设计标准》JB4732是我国第1部压力容器分析设计的行业标准，其基本思路与ASMEⅧ-2相同。该标准与GB150同时实施，在满足各自要求的前提下，设计者可选择其中之一使用，但不得混用。与GB150相比，JB4732允许采用较高的设计应力强度，在相同设计条件下，容器的厚度可以减薄，重量可以减轻。一般推荐用于重量大、结构复杂、操作参数较高的压力容器设计。

随着全球经济一体化形势的发展，压力容器标准国际化的趋势已经越来越明显。国际标准化组织已经提出了ISO16528国际锅炉压力容器标准草案。JB4732《钢制压力容器—分析设计标准》内容回顾：压力容器导言化工设备的总体结构及作用（掌握）相关分类（熟悉）规范标准（熟悉）谢谢！

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