压力容器制造监督管理

《压力容器制造监督管理》

武宝华

辽宁电力行业协会锅炉压力容器质量技术监督中心

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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

设计制造质量不佳、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已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《压力容器制造监督管理》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常用的压力容器，详细阐述了压力容器设计、制造等环节

的基本要求和监督制造方面的管理内容，简介了压力容器的典型事故案例、破坏失效形式，

以及国家、行业有关法律法规。本内容是锅炉压力容器安全监督管理专亚较为理想的培训教

材，也可供从事发电厂设备管理和监造人员、检验人员阅读和参考。

由于本《压力容器制造监督管理》编辑成培训讲义时间仓促，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。

编者

2007年5月

《压力容器制造监督管理》

目次

第一单元压力容器基础知识

第一节压力容器概述

第二节压力容器工艺参数

第三节压力容器分类

第四节压力容器安全装置

第二单元电站压力容器设计制造

第一节电站压力容器设计

第二节电站压力容器制造与监督管理

第三节电站压力容器的破坏型式与事故处理

第三单元国家、行业法律法规

一、压力容器安全技术监察规程

二、电力工业锅炉压力容器安全监察规程

三、锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则

附录1:压力容器常用法规标准

附录2：国内外压力容器标准差异对照

附录3：压力容器安全技术监察规程

附录4：电力工业锅炉压力容器安全监察规程

附录5：锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则

第一单元压力容器基础知识

第一节压力容器概述

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周锅发[1999]154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1-1-1〜表1-1-5。

表1-1-1压力容器的定义（三个界定参数是“且”的关系）

数界定最高工作压力（Pw）内直径和容积

设备蔡盛装介质依据

（注1）（非圆形截面指其最大尺寸）

大于等于0.1MPa大于等于0.15m,旦容积（V）注2）为气体、液化气体或最高工作温度“容规”第2条

压力容器

（不含液体静压力）大于等于0.025m3高于等于标准沸点的液体（注3）1款

表1-1-2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）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

承受外压

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：加代表最高工作压力：V代表容积

指不力容瑞的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并圆整，

容积（V）

且不扣除内件体积的容积

“容规”第2条

注2

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1款的注解

多腔容器压力划分与照类别高的压力腔进行使用管理

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，容积取本压力腔的儿何容枳

与符合介质定义条件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

注3

等同处理的问题等于0.025m）且最高工作压力大于等于01MPa时，也属于本规程的适用范围

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1-1-3。

表1-1-3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W0.15nr’的储罐、锅炉房的分汽缸

容枳小于0.025m'的高压容器

按“容规”设计、制

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“容规”第2

造、安装、使用、修理

螺旋板换热器条2款

改造的要求管理

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渊（电容压力容器）

橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具

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1-1-4。

表1-14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

“容规"第2条3款

受监压力容器（表1-1〜表1-3）的安全附件和保护装置安全联锁装置

压力表

液面计

温度计

压力容器的管理范围，除了本CK范围内，还外延到与其它部、器件的4妾口，具体见表

1-1-5。

表1-1-5“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•道环向焊缝的焊接坡口

压力与外部螺纹连接的第•个螺纹接头

“容规”第2条4

压力容器木体外的容器与外部法兰连接第一个法兰密封面

款

管理范围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

压力容器升孔部分的承压盖及其紧固件

非受压元件与压力容器本体连接的焊接接头

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

l-1-lo

图1-1-1压力容器的基本构成

I-接管；2-端盖；3-法兰：4-筒体：5-加强圈：6-人孔；7-封头；8-支座

（―）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l-l-6o

表1-1-6压力容器壳体分类

壳体分类图示图注

—1

10

1.顶部极板（北极板）：2」二温带板（北温板）：

3.赤道带板；4.下温带板；5.底部极板；6.拉杆；

球形..1=

7.下部盘梯：8.支柱：9.中间平台：10.上部盘梯：

F11.顶部平台

弓11*I1

a

_L^

.■

1.时头；2.筒体；3.支座；

圆筒形一

J4.接管

、L

J

作1、接管；2.锥底：3.支座：4.简体：

锥形（组合型）

k5.封头

7

1—

1_2

J

3

g/-------1.箱体：2.快开门；3.排污管；

箱形容器（消毒柜）

%1r4-4.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，便了内件的设置和装拆，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1-1-7。

表1-1-7圆筒形壳体的分类

分类I应用

分类特点应用

单层卷焊

整体锻造

简体的器壁在厚度方向是由一连续完整的

锻焊中低压容器由F壁厚较薄，多为整体式筒体，除直径

材料所构成，也就是器壁只有一层。优点

整体式拉拔较小时采用无缝钢管外，电站压力容潜大多采用单层

是结构简单，加工工序少，制造方便。传

电渣重熔卷焊的制造方式

热性能好

锻造

铸锻焊

多层包扎

多层热套

筒体的器壁在厚度方向上是由二层或两层

扁平钢带倾角错绕

以上互不连续的材料构成。厚度没有限制，

组合式槽形绕带用于大型化高参数的容器。电站容器一•般不采用

适应大型化发展的需要，节省贵重钢材。

多层绕板

运行安全上优于整体式

绕线

松套胀合

（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1-1-8。

表1-1-8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

半球形、椭圆

无折边，

形、碟形和无

凸形封头球形甜头

折边球形封

头

1、对于组装后不再需要开启

的容器，如无内件或虽有内

按

件而不需要更换、检修的容蝴囱形利六

几

器，封头和筒体采用焊接连

何

接形式；

形不带折边的

2、对需要开启的容器，封头

状锥形封头和

锥形封头（端盖）筒体的连接应采用

分带折边的锥

可拆式的，此时在封头和筒

类形封头

体之间必须装置密封件

平板形

平板形封头

（平盖）封头

平板毯（平盖）封头

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1-1-9。

表1-1-9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

制造比较困难,匚时成本高，往往要采

受力均匀：球体各截面所受的应力均相同

用冷压或热压成型法一般只用于中、低压的贮装

承载能力高：在同样的内压和内径下，所需要的壁厚最容器，如液化石油气贮罐、

薄，仅为同直径、同材料圆筒形壳体壁厚的1/2（不计液氨贮罐等；有时也采用球

球形用于反应、传质或传热容器时，既不便

腐蚀裕度）形壳体作为用蒸汽直接加

于在容器内部安装工艺内件,也不便于

在相同容积条件下，壳体的表面积最小：不但可以节省热的容器，如造纸工艺中用

内部相互作用的介质的流动

制造用材，若作为需要与环境隔热的容黑，还可以节省于蒸煮纸浆的“蒸球”等

保温材料或减少热的传导

与简体连接处因形状突变，承受压力载在工程上很少用，通常除因

作为收缩器或扩大器可以逐渐改变流体介质的流速，或

圆锥形荷时，将产生较大的附加弯曲应力，成为生产工艺有特殊要求时采

者作为锥底便于粘稠结晶或固体物料的排出

结构上的薄弱环节用

（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

1-1-10~表1-1-11O

表1-1-10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

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

（整体式、活套式、和任意式）

表1-1-11密封元件的分类和应用特点

名称分类特点应用情况

如石棉橡胶板、橡胶O型环、塑料垫、制造简单，成本低。低温低压密封压力较低（W2.5MPa）温度较

非金属密封元件

尼龙垫等性能好低（W300C）的系统

压力较高（26.4MPa）,

密封元件金属密封元件如紫铜垫、不锈钢垫、铝垫等强度高，耐热性好

较高（2300"C）的系统

密封性能好，具有良好的压缩性和用于压力温度较高旦常出现波

组合式密封元件如铁皮包石棉垫、钢丝缠绕石棉垫

回弹性动的系统

（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1-1-12。

表1-1-12接管的分类和用途

名称分类简图特点用途

/T;

/||zZ'Z-y螺纹短管式接管是一段带有内螺纹或外螺纹

一般用于连接直径较小的管道，

螺纹短管的短管，短管插入并焊接在容器的器壁上，

1.、、、Xy.Vi如接装测量仪表等

短管螺纹用来与外部管件连接

接螺纹短唱

管

Ud

法兰短管式接管一端焊有管法兰，一端焊接

法兰短管1t乂7各类容器广泛采用

(容器的器壁上，法兰用于与外部管件连接

法兰短管1

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•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常用于容器的视镜

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

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，并考虑手卜.还可能握

有装拆工具和供安装的零件。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匕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l-l-13o

表1-1-13手孔和人孔的封闭形式

名称分类特点应用

孔盖放在孔壁里面，用两个螺栓（手孔则为•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高压加热器、氢气储罐

内闭式

盖，因为这样便于放置垫片和安装孔盖。内闭式人孔和乙块发生器等

盖板的安装虽较困难，但密封性能好，容器内介质的

开孔

压力可以帮助压紧孔盖，有自紧密封的效用

一个带法兰的短管和一个平板型盖或稍压弯的不折

除氧器、空气罐、扩容

外闭式边球形盖，用螺栓或双头螺拄紧固，盖上还焊有手柄。

器等

开启次数较多的人孔常采用绞接的回转盖

（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1-1-14。

支座分类名称图示应用

!小型立式容器，扩容

腿式支座*

[器、储气罐等

L\/A

鞍式支座r常用于大中型容器

T1—1

、.个

7适用于薄壁容器及多

卧式容器支座圈座1

1J于•两个支承的容器

1

支撑式支座\由适用于小型容器

1J1f

-

,1

一般用于小型的球形

裙式支座1

«((()容器

]_L1J

球形容器支座

7(

柱式支座(用于大型的球形容器

!1I

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

表1-2-1压力的分类和意义

力容器分类

压力分尸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

指在正常使用过程中，顶部可能压力容器在正常使用过程

夹套顶部可能出现的最“容规”

最高工作压力出现的最高压力（不包括液柱静中,可能出现的最高压力差

高压力差值第2条注1

压力）值

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）

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，

最大允许工作压力

且取最小值）

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

设计压力GB150-1998《钢

度的组合是容器最为苛刻的工作条件①

制压力容器》第

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

计算压力3.4条、附录B2

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）

指在规定温度下的最高操作压力②，是一种经标准化后的压力数值，按等级归纳成一定数量

公称压力

的系列，该系列中的各压力值称为公称压力

注①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「安全阀的开启压力和爆破片的

爆破压力。

②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・2・2。

表1・2・2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」:作压力的1.05〜1.1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25〜27条）

壳体金属温度仅由大气气温

先求出物料温度和相应的蒸汽压力，然后确定设计压力

条件确定的压力容器

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

按外压设1装有安全装置：取最大内外压力差的1.25倍或O.IMPa两者中较小者

真空容器计，其设计2无安全装置：取0.1MPa

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

试验压力这E取，见表l-2-3o

表1-2-3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PT=1.25P[O]/[O]'PT________试验压力，MPa；

内压容器

气压试验PT=1.15P[。]/[。FP________设计压力，MPa：

液压试验P=1.25P［。］________容器兀件材料在试验温度GB150第

外压容器和真空容器T

卜的许用应力，MPa：3.8条

气压试验PT=1.15P

［。r_______容器元件材料在设计温度

所有容器