压力容器基础知识

第一节压力容器的定义与管辖边界

弄清“压力容器”的概念需要区分：

>>容器

>>压力容器

>>法规意义的压力容器

容器：

盛装、容纳物品的器皿或设备。一般具有固定形状。

如：箱、罐、坛，油轮、原油储罐

各种常压容器、压力容器等

压力容器：

承受一定压力的封闭设备。

此处压力是容器内部的绝对压力与所处环境或外部绝对压力的压力差。

如：压力锅，汽车轮胎，压缩机气缸，深海潜水器，以及各种需要强制安全

管理的压力容器（即“法规意义的压力容器”）

法规意义的压力容器：

压力差的存在会造成危险性，失效后会带来人员伤亡和/或财产损失。因此，

危险性较大的压力容器需要进行强制安全管理，由此国家出台了系列法律法规和

安全技术规范、标准。按照特种设备安全法的规定，采用目录管理。

目前执行：

质检总局2014.10.30公布的《特种设备目录》（2014年第114号）

压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定

为最高工作压力。

大于或者等于0.IMPa（表压）的气体、液化气体和最高工作温度高于或者

等于标准沸点的液体、容积大于或者等于30L且内直径（非圆形截面指截面内边

界最大几何尺寸）大于或者等于150mm的固定式容器和移动式容器；盛装公称工

作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于

1.OMPa-L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶；氧舱。

要点1：涵盖的种类

固定式压力容器

移动式压力容器

气瓶

氧舱

均具有单独的安全技术监察规程。

固定式压力容器示例

立题力容者

在第空，

移动式压力容器示例

气瓶示例

氧舱示例

要点2：压力限定

固定式容器：最高工作压力大于或者等于0.IMPa（表压）

移动式容器：最高工作压力大于或者等于O.IMPa（表压）

气瓶：公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压）

氧舱：未限定

所述“压力”指内压力。

要点3：尺寸/体积限定

固定式容器：容积大于或者等于30L且内直径大于或者等于150mm（非圆形

截面指截面内边界最大儿何尺寸）

移动式容器：（同上）

气瓶：压力与容积的乘积大于或者等于1.OMPa-L

氧舱：未限定

要点4：盛装介质限定

固定式容器：气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体

移动式容器：（同上）

气瓶：气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体

氧舱：未限定

要点5：同时满足

同时满足压力、介质、儿何尺寸要求的固定式压力容器、移动式压力容器和

气瓶，才属于“法规意义的压力容器”范畴。

未对氧舱的压力、介质、儿何尺寸进行限定。

“法规意义的压力容器”通常简称为“压力容器”

儿个概念

最高工作压力：在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。（表压

力）

最高工作温度：在正常工作情况下，容器介质的最高温度。

公称工作压力：对压缩气体，是指在基准温度（20℃）下，气瓶内压缩气

体达到完全均匀状态时的限定压力（表压力）。对高（低）压液化气体、溶解气

体、低温液化气体、混合气体的公称工作压力在“瓶规”中均有界定。

标准沸点：在一个标准大气压下（101325Pa）的沸点称为该液体的“标准沸

点”，例如水的标准沸点为100C。

液化气体：指临界温度高于等于一50℃的高（低）压液化气体（常温），

临界温度低于一50C的低温液化气体。

《特种设备安全监察条例》对压力容器的界定

压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定

为最高工作压力大于或者等于0.IMPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者

等于2.5MPa-L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体

的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），

且压力与容积的乘积大于或者等于1.OMPa•L的气体、液化气体和标准沸点等于

或者低于60℃液体的气瓶；氧舱等。

TSG21-2016大固容规对固定式压力容器的界定

固定式压力容器是指安装在固定位置使用的压力容器。

本规程适用于特种设备目录所定义的、同时具备以下条件的压力容器：

（1）工作压力大于或者等于0.1MPa；

（2）容积大于或者等于0.03m3并且内直径（非圆形截面指截面内边界最

大几何尺寸）大于或者等于150mm；

（3）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。

不适用：移动式压力容器、气瓶、氧舱以及军事、核设施、海上设施、船舶、

航空航天器、矿山井下等特殊行业使用的压力容器。

TSGR0005-2011移动规对移动式压力容器的界定

移动式压力容器是指由罐体或者大容积钢制无缝气瓶与走行装置或框架采

用永久性连接组成的运输装备，包括铁路罐车、汽车罐车、长管拖车、罐式集装

箱和管束式集装箱等。

本规程适用于同时具备下列条件的移动式压力容器：

（1）具有充装与卸载介质功能，并且参与铁路、公路或者水路运输；

（2）罐体工作压力20.IMPa,气瓶公称工作压力20.2MPa；

（3）罐体容积2450L,气瓶容积21000L；

（4）充装介质为气体或最高工作温度2其标准沸点的液体。

TSGR0006-2014气瓶安全技术监察规程对气瓶的界定

本规程适用于正常环境温度（-40℃~60℃）下使用、公称容积为0.4L〜

3000L、公称工作压力为0.2MPa〜30MPa（表压）且压力与容积的乘积大于或者

等于L0MPa・L、盛装压缩气体、高（低）压液化气体、低温液化气体、溶解气

体、吸附气体、标准沸点等于或者低于60℃液体以及混合气体（两种或者两种

以上气体）的无缝气瓶、焊接气瓶、焊接绝热气瓶、缠绕气瓶、内部装有填料的

气瓶以及气瓶附件。

TSG24-2015氧舱安全技术监察规程对氧舱的界定

氧舱是指采用空气、氧气或者混合气体（氧气与其它气体按比例配置的可呼

吸气体）为压力介质，用于人员在舱内进行治疗、适应性训练的载人压力容器。

包括：医用氧舱和高气压舱。

适用于固定式氧舱和移动式氧舱。

不适用于军事装备、核设施、海上设施、船舶、水下装备、潜水装备、矿山

井下等的载人容器；保健用途的载人容器；施工机械用载人过渡舱。

规范规定的压力容器管辖边界

上面介绍了各种法规对压力容器的界定，是从压力、介质、儿何尺寸等方面

的管辖边界。

下面从空间尺度介绍压力容器管辖范围的规定。

此处介绍固定式压力容器和移动式压力容器的空间尺度的管辖边界。

1.TSG21-2016“固容规”规定的管辖边界

本规程适用范围内的压力容器，其范围包括：

压力容器本体；

压力容器的安全附件；

压力容器的仪表。

固定式压力容器本体界定在以下范围内：

（1）压力容器与外部管道或者装置焊接（粘接）连接的第一道环向接头的

坡口面、螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰连接的第一个法兰密封面、专用

连接件或者管件连接的第一个密封面；

（2）压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件；

（3）非受压元件与受压元件的连接焊缝。

固定式压力容器的安全附件：

直接连接在压力容器上的安全阀、爆破片装置、易熔塞、紧急切断装置、安

全联锁装置。

固定式压力容器的仪表：

包括直接连接在压力容器上的压力、温度、液位等测量仪表。

2.TSGR0005-2011“移动规”规定的管辖边界

其适用范围内的移动式压力容器，其范围包括：

罐体或者气瓶；

管路；

安全附件、装卸附件；

走行装置或框架。

（1）罐体或者气瓶，下述范围内：

>>罐体与管路焊接连接的第一道环向接头的坡口面，罐体或者气瓶与管路、

安全附件螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰连接的第一个法兰密封面；

>>罐体或者气瓶开孔部分的端盖、端塞及其紧固件；

>>罐体与非受压元件的连接焊缝。

（所述为“内部边界”，用于界定“罐体或者气瓶”）

（2）管路：

>>移动式压力容器的管路包括所有与罐体或者气瓶相连接的管子与管件。

（3）安全附件、装卸附件：

>>移动式压力容器的安全附件包括安全泄放装置、紧急切断装置、压力/

温度/液位的测量装置、阻火器、导静电装置等

>>移动式压力容器的装卸附件包括装卸阀门、装卸软管和快速装卸接头等

（4）走行装置或框架：

>>走行装置：

>>框架：将长管组或瓶组固定并与走行装置连接的构架；罐式集装箱、管

束式集装箱的“箱体”

（移动式压力容器安全技术监察规程将走行装置纳入，但监督检验和定期检

验中没有给出相应要求）

第二节压力容器的常用术语

本节主要介绍GB150中的常用术语，包括：

压力相关术语，

温度相关术语，

厚度相关术语，和

低温容器的概念。

1.压力系列术语

压力：垂直作用在容器单位表面上的力。除非特别注明，一般采用表压力。

单位：MPa

工作压力P,:在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。

设计压力P:设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为容器

的基本设计载荷条件，其值不低于工作压力。

计算压力P.:指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，包括液柱静

压力等附加载荷。（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PT：进行耐压试验或泄漏试验时，容器顶部的压力。

最大允许工作压力［p」：在指定的相应温度下，容器顶部所允许承受的最大

压力。该压力是根据容器各受压元件的有效厚度，考虑了该元件承受的所有载荷

而计算得到的，且取最小值。

安全阀的开启压力P,:安全阀阀瓣开始离开阀座，介质呈连续排出状态时,

在安全阀进口测得的压力，也称整定压力。

爆破片的标定爆破压力Pb：爆破片铭牌上标明的爆破压力。

动作压力：系指安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力。

固定式压力容器压力关系示意图

2.温度系列术语

工作温度：容器在正常工作情况下，容器元件的金属温度。在实际工程设计

中，标注在图样上的工作温度一般指介质温度。

设计温度：指压力容器在正常工作情况下，设定的元件金属温度（沿元件金

属截面的温度平均值），与设计压力一起作为设计载荷条件。

试验温度：进行耐压试验或泄漏试验时，容器壳体的金属温度。

最低设计金属温度：在压力容器设计中，预期该容器在运行过程中各种可能

条件下的金属温度的最低值。

注1:“各种可能条件”不但包括正常工作情况，还应考虑可能出现的最低

工作温度、工作中的不正常、自动制冷、大气环境温度以及其他制冷因素。

注2:是设计选材依据之一，材料的选用除应满足容器各设计工况条件下的

使用要求外，还应确保在最低设计金属温度下对材料及其焊接接头的冲击功要求。

3.厚度系列术语

计算厚度：按标准公式计算得到的厚度。需要时，尚应计入其他载荷所需厚

度。对于外压元件，指满足稳定性要求的最小厚度。

设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和。

名义厚度：设计厚度加上钢材负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度。（标

注在图样上的厚度）

有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和材料厚度负偏差。

最小成形厚度：受压元件成形后保证设计要求的最小厚度。（设计者在设计

图样上标明）

钢材厚度：直接构成容器的钢板、钢管或锻件等元件厚度。

最小厚度：考虑制造、运输、安装等因素影响的厚度最小值。GB150.1-2011

的4.3.7规定不包括腐蚀裕量的最小厚度，对碳素钢和低合金钢制容器为3mm,

对高合金钢容器为2mmo但JB4732-1995为6mm和3mm0

厚度关系图

设计温度低于-20℃的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢制容

器，以及设计温度低于一196℃的奥氏体不锈钢制容器。

第三节压力容器的分类和分级

为了便于安全管理和交流，按照压力、用途、温度、结构、材料•、安装形式

等单独或组合进行分类、分级。本节主要介绍常见固定式压力容器的分类、分级

方法。

1.按照压力分类

按照压力容器的设计压力（P）分为：

低压容器（代号L）：0.IMPaWp<l,6MPa

中压容器（代号M）：1.6MPaWp<10MPa

高压容器（代号H）：lOMPaWp<100MPa

超高压容器（代号U）：p2lOOMPa

代号：L—LowpressureM—Middlepressure

H-HighpressureU-Ultra-highpressure

2.按照用途分类

按照压力容器在生产工艺过程中的作用原理，划分为：

（1）反应压力容器（代号R,Reactor）,主要是用于完成介质的物理、化

学反应的压力容器，例如各种反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉、煤气

发生炉等；

（2）换热压力容器（代号E,heatExchanger）,主要是用于完成介质的

热量交换的压力容器，例如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等；

（3）分离压力容器（代号S,Separator）,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，例如各种分离器、过滤器、集油器、洗

涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等；

（4）储存压力容器（代号C,其中球罐代号B。Container,Ball）,主要

是用于储存或者盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，例如各种型式的

储罐。

3.按照温度分类：

低温压力容器、常温压力容器、高温压力容器

4.按照结构分类：

单腔压力容器，如：普通圆筒型、球形等

多腔压力容器，如：夹套压力容器、管壳式换热器等

5.按照安装形式分类

卧式压力容器、立式压力容器

6.按照材料分类

钢制压力容器、有色金属（铝、钛、银、错）压力容器、非金属压力容器、

衬里压力容器、铸钢压力容器、铸铁压力容器等

7.安全监察分类（TSG21-2016）

按照危险程度（介质分组、设计压力、容器体积、压力体积的乘积）分为第

I类、第II类、第HI类压力容器。

介质分组：

第一组介质：毒性危害程度为极度、高度危害的化学介质，易爆介质，液化

气体；

第二组介质：除第一组以外的介质。

按照HG20660-2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》

确定介质毒性危害程度和爆炸危险程度。

压力容器分类图——第一组介质

L•

1

ftLI

压力容器分类图——第二组介质

容收.2

特别说明

（1）超高压容器为第HI类压力容器（与目录中的“品种”不一致）。

（2）多腔压力容器，各腔单独划分，取最高级别。

（3）介质为混合物时，按照组别高组分的介质分类。

（4）当某一危害性物质在介质中含量极小时，应当根据其危害程度及其含

量综合考虑，按照压力容器设计单位确定的介质组别分类。

（5）坐标点位于图中的分类线上时，按照较高的类别划分。

（6）简单压力容器统一划分为第I类压力容器。

简单压力容器

同时满足以下条件的压力容器称为简单压力容器：

（1）压力容器由筒体和平盖、凸形封头（不包括球冠形封头），或者由两

个凸形封头组成；

（2）筒体、封头和接管等主要受压元件的材料为碳素钢、奥氏体不锈钢或

者Q345R；

（3）设计压力小于或者等于1.6MPa；

（4）容积小于或者等于1m3；

（5）工作压力与容积的乘积小于或者等于IMPa«m3；

（6）介质为空气、氮气、二氧化碳、惰性气体、医用蒸储水蒸发而成的蒸

汽或者上述气（汽）体的混和气体；允许介质中含有不足以改变介质特性的油等

成分，并且不影响介质与材料的相容性；

（7）设计温度大于或者等于-20C,最高工作温度小于或者等于150℃；

（8）非直接火焰的焊接压力容器（当内直径小于或者等于550mm时允许采

用平盖螺栓连接）。

危险化学品包装物、灭火器、快开门式压力容器不在简单压力容器范围内。

8.安全监察分类（按照制造许可级别：锅炉压力容器制造监督管理办百）

压力容器制造许可级别划分

制造压力容器范围代表产品

别

超高压容器、高压容器

(Al)

第二类低、中压容器(A2)

A1应注明单层、锻焊、多层包扎、绕带、热套、绕板、无缝、锻

A球形储罐现场组焊或球

造、管制等结构形式

壳板制造(A3)

非金属压力容器(A4)

医用氧舱(A5)

无缝气瓶(B1)

B2注明含(限)溶解乙快气瓶或液化石油气瓶。B3注明机动车用、

B焊接气瓶(B2)

缠绕、非重复充装、真空绝热低温气瓶等

特种气瓶(B3)

铁路罐车(C1)

汽车罐车或长管拖车

C

(C2)

皤式集装箱(C3)

第一类压力容器(D1)

D第二类低、中压容器

(D2)

9.安全监察分类(按照4寺种设备目录)

代码种类类别品种

2000压力容器

2100固定式压力容器

2110超高压容器

2130第三类压力容器

2150第二类压力容器

2170第•类压力容器

2200移动式压力容器

2210铁路罐车

2220汽车罐车

2230长管拖车

2240罐式集装箱

2250管束式集装箱

2300气瓶

2310无缝气瓶

2320焊接气瓶

23T0特种气瓶(内装填料气瓶、纤维缠绕气瓶、低温绝热气瓶)

2400氧舱

2410医用氧舱

2420高气压舱

第四节典型压力容器和部件的结构

除气瓶外，绝大多数压力容器均为“非标设备”。为完成不同的工艺需求，容器的承载本体与部件、

附件的结构表现出不同的特征。

本节将介绍典型压力容器的结构形式。对于某些“专用”部件/附件与容器一同介绍，“通用”部件/

附件则在最后统一介绍。

1.卧式储罐包括本体和附件

1-牺牲阳极

2-浮子液面计

3-金属导线

4-电线保护测试点

5-压力表

6-护罩

7-安全阀

8-罐装气相阀门

9-罐装液相阀门

10-排污和倒空管阀门

11-罐间气相连接管

12-罐体

13-罐间液相连接管

14-支座

2.球形储罐

1-球壳；2-液位计导管；3-避雷针；4-安全泄放阀；5-操作平台;

6-盘梯：7-喷淋水管：8-支柱：9-拉杆

球壳板的布置

现场组焊安装

支柱

郎於I

羲

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外M板•

内就9埠5根

为火隔热乂1IJ>IJIEAU

即火房尖f了71

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底板17

3.管壳式换热器(1)固定管板式换热器

(2)浮头式换热器

分程隔板浮头端

浮头端可自由伸缩，无热应力

(3)U形管换热器

(4)填料函式换热器

(5)釜式重沸器

管束可以为浮头式、U形管式或固定管板式结构

（6）绕管式换热器

（7）薄管板换热器

小技”,构内政第构版边”构

（浦提性管版）

（8）其它管板换热器

管板与壳体、管箱的连接

管子管板的连接

保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度

4.其它换热器

5.塔设备

板式塔

气体出U

3同・设入口

4Maniwa

4次作

AHtfiSU

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9.气体入U

IldtAttU

12•出入口

填料塔

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6.夹套式压力容器

实物图

本体=储存深冷液体的内容器+维持真空绝热的外壳

绝热方式包括：

真空多层绝热：绝热层空间内设置多层由绝热材料间隔的防热辐射屏，并抽高真空。

真空粉末绝热：绝热层空间内充填多孔颗粒绝热材料，并抽真空。

真空纤维绝热：绝热层空间内充填纤维绝热材料，并抽真空。

7.储气井

8.快开门压力容器

对一些间歇操作的蒸压釜、消毒柜等压力容器，在完成一个操作循环后，需要以较快的速度，方便地

打开（或关闭）容器端部，需要加装快开门装置。装有快开门的压力容器，叫做快开门压力容器。

按照结构特征，快开门装置通常包括：

>>齿啮式快开装置

>>压紧式快开装置

>>卡箍式快开装置

>>剖分环式快开装置

齿啮式快开装置

压紧式快开装置

其它快开装置

图示容器顶盖与筒体采用活接螺栓连接，不属于快开门压力容器。

活接螺栓也称花篮螺栓。

9.多层厚壁压力容器（1）多层包孔压力容器

（2）钢带错绕压力容器

（3）热套压力容器

（4）密封结构示例

剧罅自和e部结粕

导静电装置

(2)低温汽车罐车

(3)铁路罐车

（4）长管拖车

（5）罐式集装箱

1frmarm：JIH：«san.：3aza«mo

（6）管束式集装箱

包蜜式窗装*

1-4M：2«M;3

11.非金属压力容器

I•为。电情3•■建丹

・PSP艮bFSP«ttR1T««,w,

HII・1PS，姑沟BB

(PSP)

12.压力容器封头(1)凸形封头

(a)半球形封头(b)标HS形封头(c)藻形封头

椭圆形封头

(2)锥形封头

(3)平盖

补强圈补强接管实物图

厚壁接管补强实物图

14.法兰

压力容器接管法兰从HG/T20592~20635选取；设备法兰按NB/T47020~47027

选取，亦可通过强度和刚度计算设计非标法兰。

典型螺栓/法兰/垫片可拆连接系统

3-法兰

法兰分类1

（1）按照法兰环与筒体（或接管颈）的连接结构分为:

活套法兰

平焊法兰

承插焊法兰

高（长）颈法兰

螺纹法兰

活套法兰

平焊法兰（HG/T20592,管法兰）

平焊法兰（NB/T47021,NB/T47022,容器法兰）

高（长）颈法兰

(e)

螺纹法兰

法兰分类2

（2）按照法兰环与筒体的相对位置分为：

一般法兰：法兰环位于筒体（或接管）外侧的法兰，绝大多数法兰属于此类。

反向法兰：法兰环位于筒体内侧的法兰。此类法兰是平封头开大孔且直接采

用螺栓垫片连接的种特殊结构。

法兰分类3

（3）按照垫片与螺栓的相对位置分为：

窄面法兰：垫片的接触面位于法兰螺栓孔中心圆范围内的法兰称为窄面法兰。

应用广泛。

宽面法兰：垫片的接触面分布于法兰螺栓孔中心圆内外两侧的法兰称为宽面

法兰。宽面法兰仅应用于低压的一般介质的使用场合。

法兰分类4

（4）按照整体性程度分为（GB150.3,便于计算）：

松式法兰：法兰环未能有效与容器（或接管）连接成一体，不具有整体连接

的同等结构强度。如活套法兰、螺纹法兰、一般角焊缝连接的平焊法兰。

整体法兰：法兰环、法兰颈及容器（或接管）三者能连接成整体结构，共同

承受法兰力矩作用。

任意式法兰：是指一类平焊法兰，其计算按照整体法兰进行，但当符合一定

条件时（GB150）可按松式法兰计算。

松式法兰：

整体法兰:

任意式法兰:

15.压力容器支承装置（支座）

支座是用来支承容器及介质重量，并使其固定在某一位置的压力容器附件。

在某些场合还受到风载荷、地震载荷等动载荷的作用。

J1KT4T12.3

JVT4TI2.4

J1VT4T12.2

navTMi

WT4T12.1

立式容器：耳式支座（悬挂式支座）

1-垫板2-筋板3-支

立式容器：支承式支座

裙式支座

实物图

卧式容器：鞍式支座

鞍式支座

卧式容器：腿式支座（非典型应用）

16.膨胀节

为了补偿温度不同带来的膨胀量差异，固定管板式换热器等设备经常采用波

形膨胀节。

工程实际中大量采用U型膨胀节。GB16749"压力容器用波形膨胀节”给出

了金属单层和多层U型膨胀节的详细规定（设计、制造、检验、验收、贮存、安

装以及基本参数与尺寸等）。

膨胀节（组件）的基本构成

ms-i各1E分么”

膨胀节示例1

型号：

ZDL1200-2.5-1X10X3(20R)

ZD整体成型大波高

L立式设备用

1200公称直径，mm

2.5公称压力，MPa

1W

10厚度，mm

3波数

20R材质

膨胀节示例2

复式较链型膨胀节

17.内防护层(衬里/复合层/搪玻璃/堆焊层/隔热)

出于耐腐蚀或工艺等的需要，一些压力容器内部与介质接触表面设有耐腐蚀

的衬里、复合层、搪瓷或堆焊层。

在管壳式余热锅炉的高温气体入口、一些高温反应器的内侧，为了防止容器

金属温度过高，通常敷设隔热材.料，也有人称为衬里。

18.结构限制

压力容器的结构设计中，特别是常规设计中，由于不能对结构的强度、刚度、

失稳等进行详细分析，或由于分析成本高，或出于一些特殊考虑，往往对结构形

式、尺寸、适用范围等做强制性限定。

结构限制：示例1

GB150.3-2011的5.3“椭圆形封头”：

Di/2hiW2的椭圆形封头的有效厚度应不小于封头内直径的

0.15%,Di/2hi>2的椭圆封头的有效厚度应不小于内直径的0.3%,但当确定封

头厚度时已经考虑了内压下的弹性失稳问题，可不受此限制。

结构限制：示例2

GB150.3-2011的5.5“球冠形封头”：

S1|-

S2.MA•iMVI

■5-4

结构限制：示例3

TSG21-2016固定式压力容器安全技术监察规程3.2.5"压力容器用管法

（2）盛装液化石油气、毒性危害程度为极度和高度危害介质以及强渗透性

中度危害介质的压力容器，其管法兰应当按照行业标准HG/T20592〜HG/T20635

系列标准的规定，并且选用带颈对焊法兰、带加强环的金属缠绕垫片和专用级高

强度螺柱组合；无法采用此类管法兰密封组合的，应当由设计者根据介质、压力

与温度特性确定法兰连接结构。

结构限制：示例4

TSG21-2016固定式压力容器安全技术监察规程3.2.2.2"接管与壳体之间

的焊接接头设计”：

压力容器的接管(凸缘)与壳体之间的接头设计以及夹套压力容器的接头设

计，有下列情况之一的，应当采用全焊透结构：

(1)介质为易爆或者毒性危害程度为极度危害和高度危害的压力容器；

(2)要求气压试验或者气液组合压力试验的压力容器；

(3)第in类压力容器；

(4)低温压力容器；

(5)进行疲劳分析的压力容器；

(6)直接受火焰加热的压力容器；

(7)设计者认为有必要的。

本节小结：

上面所述的为“典型”压力容器和部件的结构特征。但绝大多数压力容器为

“非标设计”，或称“非典型设计”，结构特征多种多样而不能穷举。

容器的具体结构与其所完成的工艺功能和安全需求直接相关。因此，在进行

容器检验前，应当认真阅读设计图样，了解容器的结构特征，识别各主要部件的

失效/损伤模式，以利于检验的实施。

非典型结构设计

柴油加氢装置的热高分气/混合氢换热器

第五节常见压力容器安全附件

介绍直接连接在压力容器上的安全阀、爆破片装置、易熔塞、紧急切断装置、

安全联锁装置、压力表、液位计、测温仪表等；

重点讲解安全阀的相关技术、管理要求。

1.常用安全附件、仪表及基本功能

nS|—火火和ER1b能承舒3・

一

|量，口看蕊豆一

I安全展.至工1—|快开na力®*MM即自动＜0]

应当区分：

集散控制系统^DCS）中的用于远程调节和自动控制装置，如：

PIC：压力显示控制器pressureindictorcontroller

TIC：温度显示控制器temperatureindicatorcontroller

LIC：液位显示控制器levelindicatorcontroller

PHA：压力高报警pressurehighalarm

PHH：压力高联锁pressurehighinterlock

LHA;LLA：液位高（低）报警levelhigh（low）alarm

LHH;LLL：液位高（低）联锁levelhigh（low）interlock

2.安全阀

安全阀分类：

①按阀瓣加载型式：重锤式、杠杆重锤式、弹簧式安全阀；

②按作用原理：直接作用式安全阀（介质作用力）、非直接作用式安全阀（先

导式、带动力辅助装置安全阀）；

③按开启高度分类：微启式、全启式和中启式安全阀。

弹簧式安全阀

外置式安全阀

常用于固定式压力容器

内置式安全阀

常用于罐车

Am.xs±]

安全阀相关标准规范

管理

TSGZF001-2006《安全阀安全技术监察规程》

TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》

TSGR7001-2013《压力容器定期检验规则》

GB150.1-2011《压力容器》附录B

产品

GB/T12241-2005《安全阀一般要求》

GB/T12242-2005《压力释放装置性能试验规范》

GB/T12243-2005《弹簧直接载荷式安全阀》

HG/T20570.2-1995《安全阀的设置和选用》

安全阀的儿个概念

整定压力（开启压力）：安全阀在运行条件下开始开启的预定压力，是在阀

门进口处测量的表压力。在该压力下，在规定的运行条件下由介质压力产生的使

阀门开启的力同使阀瓣保持在阀座上的力相互平衡。

回座压力：安全阀排放后其阀瓣重新与阀座接触，即开启高度变为零时的进

口静压力。

密封试验压力：进行密封试验时的压力，在该压力下测量通过阀瓣与阀座密

封面间的泄漏率。

Fd=Po*S+f

Fd—弹簧力

PoS一介质作用力

f一密封力

安全阀的校验

校验项目：整定压力和密封压力，有条件的校验回座压力。一般每年至少一

次。

整定压力的取值：

固定式压力容器安全阀的整定压力一般不大于该压力容器的设计压力。设计

图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力的，也可以采用最高允许工作压力确定

安全阀的整定压力。

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L2倍，回座压力不应低于开启

压力的0.8倍。

在用容器的安全阀整定压力应当由当事检验人员给定。对在用压力容器降压

使用的，应当以允许使用压力为基准整定安全阀。

3.爆破片装置

剪切型爆破片

爆破片爆破后可能有碎片产生

正拱普通拉伸型爆破片装置

爆破片爆破后可能有碎片产生,

反拱刻槽型爆破片装置

爆破片的儿个术语

设计爆破压力：根据容器的工作条件和相应的安全技术规范设定的，在设计

爆破温度下爆破片的爆破压力值。

标定爆破压力：标注在爆破片铭牌上的，在规定的设计（或许可试验）爆破

温度下，同一批次爆破片抽样爆破试验时，实测爆破压力的算术平均值。

制造范围：一个批次爆破片标定爆破压力相对于设计爆破压力差值的允许分

布范围。当爆破片取零制造范围时，标定爆破压力等于设计爆破压力。

最低标定爆破压力：设计爆破压力与制造范围下偏差的代数和。

《固定式压力容器安全技术监察规程》规定：

压力容器上装有爆破片装置时，爆破片的设计爆破压力不得大于该容器的设

计压力（PBWP）,并且爆破片的最小设计爆破压力不得小于该容器的工作压力。

当设计图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力时，爆破片的设计爆破压力不得

大于压力容器的最高允许工作压力。

爆破片的更换：

爆破片装置应进行定期更换，爆破片的更换周期，应当根据设备使用条件、

介质性质等具体影响因素合理确定。一般爆破片装置应在2〜3年内更换。对于

腐蚀性、毒性介质与苛刻条件下使用的爆破片，应当缩短更换周期。更换期限由

使用单位根据本单位的实际情况确定。

对以下情况的必须立即更换：

1.设备运行中出现超过最小爆破压力而未爆破的；

2.设备运行中出现使用温度超过爆破片材料允许使用温度范围的。

5.紧急切断阀

融K或鬟翻

6.快开门安全联锁装置

TSG21-2016规定(3.2.16)：功能要求

快开门压力容器的安全联锁装置应满足如下要求：

（1）当快开门达到预定关闭位置后，方能升压运行；

（2）当压力容器的内部压力完全释放，方能打开快开门。

一种安全联锁装置

1.通过快开门行程开关来确定快开门是否达到预定关闭部位。当快开门已达

到预定关闭部位，控制进气阀门的执行器3的安全销才自动退销解锁，此时压力

容器可升压运行。否则将进气阀门锁定，无法开阀加压运行。

2.当压力容器内部压力完全释放，压力控制器给出零压信号，执行器1、执

行器2的安全销自动退销解锁，安全联锁装置脱开，此时可以打开快开门。

总体安装示意图

快开门执行器安装示意图

7.压力表

通过表内的敏感元件（波登管、膜盒、波纹管）的弹性变形，由机芯的转换

机构将变形传到至指针，使指针旋转来显示压力。

基本指标为：量程、精度等。

8.液位计

液位检测分为直接检测和间接检测两种。

直接测量：利用连通器原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，读

出液位。

间接测量：将液位信号转化为其他信号进行测量，如压力法、浮力法、电磁

法、超声波法等。

浮塌K位计

9.测温仪表

目前工业使用的测温仪表主要有膨胀式温度计、压力式温度计、电阻温度计,

热电偶温度计和辐射温度计等几种。它们是分别利用物质的膨胀、压力、电阻、

热电势和辐射性质随温度变化的原理制成的。

前四种温度计属于接触式温度测量仪表，辐射式温度计属于非接触式温度测

量仪表。

KjbiCaiEH-

(±SaME;MB)(雌/W的压力TUE关系)

第六节压力容器常用产品标准概要

本节简要介绍压力容器的常用产品标准。

基础产品标准

GB150-2011压力容器

JB4732-1996（2005确认）钢制压力容器——分析设计标准

专门产品标准

GB/T151-2014热交换器

GB12337-2014钢制球形储罐

NB/T47041-2014塔式容器

NB/T47042-2014卧式容器

GB25025-2010搪玻璃设备技术条件

NB/T47012-2010制冷装置用压力容器

NB/T47036-2013制冷装置用小型压力容器

JB/T4734-2002铝制焊接容器

JB/T4745-2002钛制焊接容器

JB/T4755-2006铜制压力容器

JB/T4756-2006银及银合金制压力容器

NB/T47011-2010钻制压力容器....等

GB150-2011压力容器

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适用范围：

设计压力：钢制压力容器的设计压力0.IMPaWpW35MPa；其它金属材料容

器按照各自标准的规定。

设计温度：-269-900℃；