压力容器安全基础知识

第3章压力容器安全基础知识

3.1压力容器的定义

3.1.1压力容器的定义

仅从压力容器的名称上理解，凡承受流体介质压力的密闭腔体都可称作压力容器。但是,

具体这种特点的设备数量很多，其危险性有很大区别，它们中的一部分划入了特种设备安全

监察范围。

《特种设备安全监察条例》所定义的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O.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l.OMPa•L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60C液体的

气瓶；氧舱等。

压力容器的含义中包括其附属的安全附件、安全保护装置和与安全保护装置相关的设

施。

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》对固定式压力容器的

定义：

固定式压力容器是指安装在固定位置使用的压力容器（以下简称压力容器，

注1-1）。

注1-1：对于为了某一固定用途、仅在装置或者场区内部搬动、使用的压力

容器，以及移动式空气压缩机的储气罐按照固定式压力容器进行监督管理。

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》适用范围

本规程适用于同时具备下列条件的压力容器：

（1）工作压力大于或者等于0.IMPa；

（2）工作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、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于标准沸

点的液体。（注1-4）

其中，超高压容器应当符合《超高压容器安全技术监察规程》的规定；非金

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属压力容器应当符合《非金属压力容器安全技术监察规程》的规定；简单压力容

器应当符合《简单压力容器安全技术监察规程》的规定；医用氧舱应当符合《医

用氧舱安全管理规定》。

注1-4：容器内介质为最高工作温度低于其标准沸点的液体时，如果气相空

间的容积与工作压力的乘积大于或者等于2.5MPa-L时，也属于本规程的适用范

围。

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》关于压力容器范围的

规定

1.6压力容器范围的界定

本规程适用的压力容器，其范围包括压力容器本体和安全附件。

1.6.1压力容器本体

压力容器本体界定在下述范围内：

(1)压力容器与外部管道或者装置焊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)非受压元件与压力容器的连接焊缝。

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》适用范围的特殊规定

压力容器使用单位应当参照本规程使用管理的有关规定，负责本条范围内压

力容器的安全管理。

1.4.1只需要满足本规程总则、设计、制造要求的压力容器

本规程适用范围内，容积大于或者等于25L的下列压力容器，只需要满足本

规程第1、3、4章的规定：

(1)《简单压力容器安全技术监察规程》不适用的移动式空气压缩机的储气

罐；

(2)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、

铝制板翅式热交换器、空分装置中冷箱内的压力容器；

(3)无壳体的套管热交换器、螺旋板换热器、钎焊板式热交换器；

(4)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

气体或气压给水(泡沫)压力罐；

(5)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；

(6)电力行业专用的全封闭式组合电器(电容压力容器)；

(7)橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具；

(8)机器设备上附属的蓄能器。

1.4.2只需要满足本规程总则、设计和制造许可要求的压力容器

容积大于1L并且小于25L,或者内直径(对非圆形截面，指截面内边界的最

大几何尺寸，例如矩形为对角线，椭圆为长轴)小于150mm的压力容器，只需要

满足本规程总则和3.K4.1.1的规定，其设计、制造按照相应产品标准的要求。

1.4.2只需要满足总则和制造许可要求的压力容器

容积小于或者等于1L的压力容器，只需要满足本规程总则和4.1.1的规定,

其设计、制造按^■相应产品标准的要求。

3.2压力容器的压力来源、用途及特点

3.2.1压力容器的压力来源

压力容器的压力来源分为来自容器外部和来自容器内部(在容器内产生或增大)两种情

况。

(1)来自容器外部

①由各类气体、液化气体压缩机泵阳压力，工作压力取决于压缩机出口和泵出口的压力。

②由蒸汽锅炉、废热锅炉供给的压力。工作压力取决于锅炉出口的蒸汽压力或经减压

后的蒸汽压力。

(2)来自容器内部

①气态介质由于温度升高导致体积膨胀受限，产生压力或使压力增大。

②液体介质受热汽化，压力既为该温度下的饱和蒸汽压。以水为例，当工作温度为120C

时，饱和蒸汽压约为0.20MPa,当工作温度为200℃时，饱和蒸汽压约为L56MPa。

③液化气体介质，以气液两相共存，压力就是随温度变化的饱和蒸汽压。各种不同液

体在不同温度下有不同饱和蒸汽压，例如液氨20C时的饱和蒸气压是0.75MPa,50℃时的饱

和蒸气压是1.93MPa;丙烷50℃时的饱和蒸气压是1.704MPa

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④充满液态介质，由于温度升高导致液体体积膨胀，容器的压力取决于液体的体积膨

胀系数。例如液化石油气的体积膨胀系数是水的10-16倍，当液化石油气以液态充满整个

容器时，压力随温度上升十分迅速。温度每上升压力将上升2.18〜3.18MPa,因此在

容器内过量充装液化石油气是十分危险的。

⑤由于化学反应产生压力或压力增大。

3.2.2压力容器的用途

压力容器的用途极为广泛，它在基本建设、医疗卫生、地质勘探、石油化工、能源工业、

科研、民用及军事工业等都起着重要的作用。其主要应用有：用于盛装压缩空气的压力容器,

如储气罐、气体冷却器、油水分离器、干燥器和过滤器等；用于盛装工业生产中所使用的各

种气体，如氯气、氧气、氢气、氮气、液化气体(液氯、液氨等)的压力容器，最常见的有

压缩气体和液化气体储罐，气瓶、铁路罐车和汽车罐车。制冷装置中的多数设备都是压力容

器，如冷凝器、蒸发器、液体冷冻剂储罐等。工业生产中用来对物料进行加热的蒸气夹套、

蒸压釜、蒸煮锅、消毒器等也都是压力容器。化工生产中使用的反应设备大部分是压力容器,

其生产中的合成、精制、加热、冷却等工艺过程所使用的设备也是压力容器。在石化工业中，

许多化学反应过程都需要在有压力的条件下进行，或者用增高压力的方法来加快反应速度。

只作为盛装用的容器时，如液氨储罐，有时单独构成设备。有时压力容器必须和某些工艺装

置即内件共同发挥作用才能构成完整的设备，如石油化工工业中普遍应用的各类反应器、换

热器、塔器、分离器等；化肥工业中的氨合成塔、尿素合成塔、二氧化碳吸收塔、氨分离器

等；在石油精炼装置中的加氢脱硫反应器、加氢裂化反应器等；在乙烯装置中的各种低温压

力容器；在聚乙烯装置中的各种超高压容器。压力容器在能源工业及其他领域也有广泛的应

用。

压力容器中的医用氧舱，则是一种特殊的载人压力容器，属于医疗设备。

气瓶主要用于盛装气体，在工业、国防、医疗、生活等领域均有广泛应用，是数量最多

的特种设备。

压力容器和气瓶的用途很广泛，这里不再一一介绍。

3.2.3压力容器的特点

(1)固定式压力容器的特点

一般来说，固定式压力容器具有下列特点：

①具有爆炸的危险性。

②介质种类繁多，千差万别。易燃易爆介质一旦泄漏，可引起爆燃。有毒介质泄漏，

能引起中毒。一些腐蚀性强的介质，会使容器很快发生腐蚀失效。

③不同容器的工作条件差别大。有的容器承受高温高压；有的容器在低温环境下工作;

有的容器投入运行后要求连续运行。

④材料种类多。

(2)移动式压力容器的主要特点

①活动范围大，运行环境条件复杂，在运输和装卸过程中易受冲击、振动，有时还可能

发生碰撞、倾翻。

②介质绝大多数是易燃、易爆以及有毒等液化气体，一旦发生事故，造成的损失大、社

会影响大。

③活动场所不固定，监督管理难度大。

(3)气瓶的特点

①容积小、结构相对简单、数量多，流动性大。

②事故多数发生在充装环节。

③充装单位、检验机构数量多，使用单位也多，还涉及千家万户，监督管理难度大。

(4)医用氧舱的特点

①是载人压力容器，运行时患者在医舱中，一旦发生事故，就会有人员伤亡。

②内部为高压氧，氧气浓度高，易发生火灾事故。

3.3压力容器的参数

压力容器的主要工艺参数为压力、温度、介质。此外，容积、直径、壁厚也是重要的特

性指标。

3.3.1压力

压力容器所承受的压力，主要来自介质，确切的说是介质和周围环境的压力差，介质的

压力是压力容器在工作时所承受的主要外力。通常所说的压力，其实质是物理学中的压强，

指的是垂直作用于物体单位面积上的力，单位用“MPa”来表示。压力容器中的压力是用压

力表来测量的，压力表上所指示的压力称为表压力。另外，还有绝对压力的概念，其值为表

压力值加上容器周围的大气压力。压力容器所承受的压力有内压和外压之分。以下简介工作

压力(原称最高工作压力)、设计压力、试验压力、实际工作压力、公称压力等有关压力的

术语。

(1)工作压力

工作压力，是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力(表

压力)。

(2)设计压力

设计压力指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其

值不低于工作压力。

(3)试验压力

试验压力指在压力试验时，容器顶部的压力。

(4)实际工作压力

实际工作压力是指在实际使用条件下容器顶部的最高压力。

(5)公称压力

公称压力是一种经标准化后的压力数值，即把众多的压力数值按等级归纳成一定数目的

系列，该系列中的各压力数值称为公称压力。压力容器的标准件如封头、法兰、螺栓等都采

用公称压力。常用的公称压力系列为0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4、10、16、20、22、

32MPa。

3.3.2温度

压力容器涉及环境温度、介质温度、金属温度、工作温度和试验温度等概念。压力容器

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处于环境之中，容器外壁或保温层与大气接触，其内部盛装介质与容器内壁接触，环境温度

和介质温度共同决定压力容器的壁温。容器壁厚截面上的温度是不均匀的，或者是内表面温

度高，或者是外表面温度高。沿元件金属截面的温度平均值被定义为金属温度。利用金属温

度来定义设计温度、试验温度以及实际工作温度。应当注意，金属温度与内外表面温度、环

境温度和介质温度即有关系，也有区别。

(1)设计温度

设计温度，是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),设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件；

(2)试验温度

试验温度指的是压力试验时，壳体的金属温度。

(3)实际工作温度

实际工作温度是相对设计温度而言的一个参数，是容器在实际工作情况下，元件的金属

温度。

3.3.3介质

压力容器的介质按物态可分为液态、气态和气液共存；按化学特性分为不燃、可燃、易

燃、易爆介质等；按毒性程度分为极度危害、高度危害、中度危害和轻度危害。

设计压力容器时，要确定其盛装何种介质。介质的特性，对压力容器安全有很大影响。

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》关于介质分组的

药2定：

压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体或者最

高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。

(1)第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质；易爆介质；

液化气体。

(2)第二组介质，除第一组以外的介质。

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》关于介质危害'性

的定义：

介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触、发

生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度和爆炸

危害程度表示。

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》关于毒性程度的定义:

综合考虑急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等因素。极度危害最高

容许浓度小于0.lmg/m3；高度危害最高容许浓度0.1mg/m3-l.0mg/m3;中度危

害最高容许浓度L0mg/nf〜10.0mg/m3;轻度危害最高容许浓度大于或者等于

10.0mg/m3o

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》关于易爆介质的定义:

指气体或液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限

小于10%,或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介质。

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》对于介质毒性危害程

度和爆炸危害程度的确定方法：

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

确定。HG20660没有规定的，由压力容器设计单位参照GB5044—1985《职业接触

性毒物危险程度分级》的原则，决定介质级别。

3.3.4容积

压力容器的大小，通常用其容积来表示。

容积，是指压力容器的几何容积，即由设计图样标的尺寸计算（不考虑制造

公差）并且圆整。一般应当扣除永久连接在压力容器内部的内件的体积。

3.3.5直径

压力容器的直径分为内径、外径、公称直径等概念。公称直径是一种经标准化后的直径

尺寸，它是按容器的直径尺寸大小排列成的具有一定数量的系列数值。该系列中各直径值称

为公称直径。对用钢板卷制的容器，其公称直径指内径；而对于采用无缝钢管所制造的容器

壳体，其公称直径指的是外径。在材料、壁厚等其他条件不变的情况下，直径越大，容器所

能承受的压力越低，或反之，直径越小，所能承受的压力越大。

3.3.6厚度

厚度指的是容器元件的壁厚，不同的元件，往往其厚度不同。厚度分为计算厚度、设计

厚度、名义厚度、有效厚度、最小厚度等概念。

计算厚度：计算厚度指按GB150和GB151标准有关公式计算得到的厚度。

设计厚度：系指计算厚度与腐蚀裕量之和。

名义厚度：系指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。

有效厚度：系指名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差。

最小厚度：当压力容器设计压力较低时，根据强度计算所选定的厚度较小，在制造、运

输、安装或者使用时，容易变形，所以压力容器受压元件的壁厚在满足强度计算所选定厚度

的同时，还需满足一个规定厚度，这个厚度即为最小厚度。

3.3.7气瓶的技术参数

（1）公称工作压力和水压试验压力

气瓶的公称工作压力，对于盛装永久气体的气瓶，系指在基准温度时（一般为2（rc）,

所盛装气体的限定充装压力；对于盛装液化气体的气瓶，系指温度为60℃时瓶内气体压力的

上限值。盛装高压液化气体的气瓶，其公称工作压力不得小于8MPa«盛装有毒和剧毒危害的

液化气体的气瓶，其公称工作压力的选用应适当提高。

8()

常用气体气瓶的公称工作压力和水压试验压力系列如表3-1规定。从表中可看出，水压

试验压力是公称工作压力的1.5倍。

常用气体气瓶的公称工作压力见表3-2。

表3-1气瓶公称工作压力和水压试验压力系列

压力类别高压低压

公称工作压力，MPa30201512.585321

水压试验压力，MPa453022.518.8127.54.531.5

表3-2常用气体气瓶的公称工作压力

公称工作

气体类别常用气体

压力MPa

30空气、氧、氢、氮、氮、氮、就、氮、甲烷、煤气、天然气、氟

20等

永久气体空气、氧、氢、氮、氮、氮、就、甲烷、煤气、三氟化硼、四氟

15

北<-10℃甲烷（F-14）、一氧化碳、一氧化氮、M（重氢）、氟等

20二氧化碳、一氧化二氮（氧化亚氮）、乙烷、乙烯、硅烷、磷烷、

15乙硼烷等

鱼、氧化亚氮、六氟化硫、氯化氢、乙烷、乙烯、三氟氯甲烷（F-13）、

高压液化

12.5三氟甲烷（F-23）、六氟乙烷（F-116）>偏二氟乙烯、氟乙烯、

气体

三氟溟甲烷（F-13B1）等

-10℃WTe

六氟化硫、三氟氯甲烷（FT3）、偏二氟乙烯、六氟乙烷（FT16）、

W70℃8

液化气体氟乙烯、三氟滨甲烷（F-13B1）等

r>-wc5溟化氢、硫化氢、碳酰二氯（光气）等

低压液化3氨、丙烷、丙烯、二氟氯甲烷（F-22）、三氟乙烷（F-143）等

气体氯、二氧化硫、环丙烷、六氟丙烯、二氯二氟甲烷（F-12）、偏

Tc>70*C2二氟乙烷（F-152a）、三氟氯乙烯、氯甲烷、甲醛、四氧化二氮、

氟化氢、溟甲烷等

续表

公称工作

气体类别常用气体

压力MPa

正丁烷、异丁烷、异丁烯、丁烯T、丁二烯-1,3、二氟氟甲烷

低压液化

液化气体（F-21）、二氯四氟乙烷（F-114）,二氟氯乙烷（F-142）、二氟

气体1

溟氯甲烷（FT2BD、氯乙烷、氯乙烯、澳乙烯、甲胺、二甲胺、

/>7（rc

三甲胺、乙胺、乙烯基甲醛、环氧乙烷等

注：£——临界温度，

（2）气瓶的公称容积

气瓶的公称容积系列，在相应的产品标准中规定。一般情况下，12L（含12L）以下的小

容积，12L以上至100L（含100L）为中容积，100L以上为大容积。

钢质无缝气瓶的容积，以40L气瓶为最常见。钢质焊接气瓶的容积，作为溶解乙焕钢瓶,

以40L钢瓶最为普遍，液氨与液氯气瓶以800L和400L最为普及。液化石油气钢瓶的容积，

以35.5L用量最多，其原因是以0.42kg/L充装系数计算，此类气瓶正好充装15kg液化石油

气，是一个家庭一个月的消耗量。

3.4压力容器的分类

压力容器的分类方法很多，举例如下。

3.4.1固定式压力容器和移动式压力容器

压力容器按与地面固定或相对移动分成固定式压力容器和移动式压力容器。固定式压力

容器有固定的安装和使用地点，工艺条件和使用操作人员也比较固定，容器一般不是单独装

设，而是用管道与其他设备相连。移动式压力容器是一种盛装容器。它的主要用途是装运气

体或液化气体。容器在气体制造厂或储存站充装气体或液化气体，然后运到用户处使用。这

类容器常常没有固定的使用地点，一般也没有专门的操作人员，使用环境经常变迁，管理比

较复杂，因此也比较容易发生事故。常见的移动式压力容器有气瓶、液化气体汽车罐车和液

化气体铁路罐车。

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》

1.2固定式压力容器

固定式压力容器是指安装在固定位置使用的压力容器（以下简称压力容器，

注l-l）o

注1-1：对于为了某一固定用途、仅在装置或者场区内部搬动、使用的压力

容器，以及移动式空气压缩机的储气罐按照固定式压力容器进行监督管理。

3.4.2按压力分类

压力是压力容器的一个最主要的工作参数。从安全技术方面来看，一般情况下，容器的

工作压力越大，发生爆炸后的危害也越大。容器是否发生爆炸，是由其是否有承受相应压力

的能力来决定的，也不能说压力高的容器就容易爆炸。压力容器按量计压力分为低压容器、

中压容器、高压容器、超高压容器四个压力等级。压力等级的具体划与如下：

低压（代号L）,0.1MPa^p<1.6MPa；

中压（代号M）,1.6MPaWpV10MPa；

高压（代号H）,10MPa^p<100MPa；

超高压（代号U）,pdlOOMPa。

从使用压力容器的工业行业来看，化工、机械制造、冶金、采矿等用的压力容器大多是

低压容器。中压容器多用于石油化工和液化石油气储存。高压容器则主要用于氮肥工业和一

部分石化工业。超高压容器数量较少，主要用于高分子聚合设备。比较常见的超高压容器是

水晶聚合釜。

82

一般中低压容器壁厚较薄，其筒体大部分是用钢板卷制成形后焊接的。高压容器因为器

壁较厚，大多采用各种型式的组合装配焊接或锻造。

3.4.3按承压方式分类

依照承压方式的不同，压力容器可分为内压容器和外压容器两大类。这两类容器有很大

区别。内压容器的壁厚是根据强度计算确定的；而外压容器的设计则主要考虑失稳问题。据

有关统计，外压容器破坏的几率小于内压容器。

3.4.5按外形分类

按照外形的不同，压力容器可分为圆筒形容器、球形容器、圆锥形容器和组合形容器。

3.4.6按制造方式分类

按照制造方式的不同，压力容器一般可分为焊接容器、斜接容器、铸造容器、锻造容器

及采用组合方式制造的容器。焊接容器现在获得了广泛的应用。钾接容器、铸造容器由于工

艺落后等原因，已逐渐被淘汰。锻造容器由于受锻造设备的限制，规格较小，主要用于比较

重要的场合。

3.4.7按制造容器所用的材料分类

根据制造容器所用材料的种类，可将压力容器分为金属容器和非金属容器。其中金属容

器又分为钢制压力容器和有色金属容器。而钢制压力容器又分为碳钢容器、低合金钢容器和

不锈钢容器。钢制压力容器应用广泛，有色金属容器多用于有特殊耐蚀要求的场合。非金属

容器数量不多，在一些特殊场合应用。

3.4.8按容器承受压力时所处的应力状态分类

容器承受压力时，主要有两种应力状态，一是二向应力状态，一是三向应力状态。

在二向应力状态下工作的容器，又称为薄壁容器。在三向应力状态下工作的容器，又称

为厚壁容器。一般以容器外径与内径比值4的大小来划分厚壁与薄壁容器，住1.1〜1.2者

为薄壁容器，超过这个范围的为厚壁容器。

3.4.9按壁温分类

根据容器的设计温度，分为常温容器、高温容器和低温容器。温度低于或等于-20。条

件下工作的容器为低温容器。

3.4.10按受热方式分类

按受热方式可分为直接受火加热容器与不直接受火加热容器。

3.4.11按结构形式分类

根据结构形式可分为单层容器、多层容器、衬里容器、复合容器、夹套容器等。

3.4.12按在生产工艺过程中的作用原理来分类

按压力容器在生产工艺过程中的作用原理可以将压力容器分为反应压力容器（代号R）、

换热压力容器（代号E）、分离压力容器（代号S）和储存压力容器（代号C,其中球罐代号

B）。

尽管压力容器的应用相当广泛，但是就其在生产工艺过程中发挥的作用而言，主要有四

种作用：

一是主要用于完成介质的物理、化学反应；

二是主要用于完成介质的热量交换；

三是主要用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体的净化分离；

四是主要用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质。相应的压力容器见图3-1、图

3-2、图3-3和图3-4。

在工业生产中常有一台设备同时进行两个以上的化工工艺过程，这时应按工艺过程中起

主要作用的一个类别来划分

图3-2换热压力容器图3-3分离压力容器

图3-4(a)球形储罐

84

图3-4（b）卧式储罐

图3-4储存压力容器

3.4.13压力容器类别划分方法

1999版《压力容器安全技术监察规程》对其管辖的压力容器根据压力、压力与容积的乘

积、介质特性、用途以及设计、制造特点进行综合分类。将受监察的压力容器划分为三个类

别，即第一类压力容器、第二类压力容器和第三类压力容器。压力容器的类别不同时，对其

设计、制造的要求有所不同。各类别压力容器范围如下：

（1）第三类压力容器

指具有下列情况之一的压力容器：

①高压容器；

②盛装毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器；

③盛装易燃或毒性程度为中度危害介质，且。产乘积大于等于lOMPa•m3的中压储存容

器；

④盛装易燃或毒性程度为中度危害介质，且乘积大于等于0.5MPa疝中压反应容器;

⑤盛装毒性程度为极度和高度危害介质，且pP乘积大于等于0.2MPa・m3的低压容器；

⑥高压、中压管壳式余热锅炉；

⑦中压搪玻璃压力容器；

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；

⑩球形储罐（容积大于等于50m3）；

⑪低温液体储存容器（容积大于5n?）。

（2）第二类压力容器

指具有下列情况之一的压力容器：

①中压容器；

②盛装毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；

③盛装易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和低压储存容器；

④低压管壳式余热锅炉；

⑤低压搪玻璃压力容器；

注：第二类压力容器中的中压容器，低压容器不包括已划分为第三类压力容器的中压容器和低压容器。

(3)第一类压力容器

低压容器为第一类压力容器

注：不包括已经划分为第三类压力容器和第二类压力容器的低压容器。

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》关于压力容器类别划分

方法

A1.3.1基本划分

压力容器类别的划分应当根据介质特性，按照以下要求选择类别划分图，再根据设计压

力P(单位MPa)和容积V(单位L)，划出座标点，确定压力容器类别：

(D第一组介质，压力容器类别的划分见图A-1；

▲

设计压力

P(MPa)

容积，V(L)

图A-1压力容器类别的划分图——第一组介质

注：第一组介质：极度危害、高度危害的化学介质；易爆介质；液化气体

86

V=25L

设计压力

P(MPa)

容积，V(L)

图A-2压力容器类别的划分图——第二组介质

A1.3.2多腔压力容器类别划分

多腔压力容器(如换热器的管程和壳程、夹套容器等)按照类别高的压力腔

作为该容器的类别并且按照该类别进行使用管理，但是应当按照每个压力腔各自

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定时，设计压力取

本压力腔的设计压力，容积取本压力腔的几何容积。

A1.3.3同腔多种介质压力容器类别划分

一个压力腔内有多种介质时，按照级别高的介质划分类别。

A1.3.4介质含量极小的压力容器类别划分

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决定的介质级别划分类别。

A1.3.5特殊情况的类别划分

(1)坐标点位于图A-1或者图A-2的分类线上时，按照较高的类别划分其类

别;

(2)本规程1.4范围内的压力容器统一划分为第I类压力容器。

3.4.14从压力容器中区分出简单压力容器

简单压力容器是指结构简单、危险性较小的压力容器。军事装备、核设施、航空航天器、

海上设施和船舶使用的压力容器；机器上非独立的承压部件(如压缩机缸体等)；危险化学

品包装物；灭火器；快开门式压力容器；移动式压力容器不适用简单压力容器的概念。

简单压力容器是一个新增加的概念，纳入简单压力容器管理的压力容器，其材料、设计、

制造、检验检测和使用均应符合《简单压力容器安全技术监察规程》的要求。

简单压力容器应同时具备以下条件：

(1)容器由筒体和平封头、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、接管等主要受压元件的材料为碳素钢、奥氏体不锈钢；

(3)设计压力小于或者等于L6MPa；

(4)容积小于或者等于1000L；

(5)工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa，L,并且小于或者等于1000MPa・L；

(6)介质为空气、氮气和医用蒸储水蒸发而成的水蒸气；

(7)设计温度大于或者等于一20C,最高工作温度小于或者等于150℃；

(8)非直接火焰的焊接容器。

3.4.15医用氧舱的分类

医用氧舱按规格分为大型舱、中型舱、小型舱和单(双)人舱；按结构型式分为卧式加压

舱、立式加压舱、卧式+卧式加压舱群和卧式+立式加压舱群；按治疗人数分为多人氧舱、双

人氧舱和单人氧舱；按加压介质分为空气加压舱和氧气加压舱；按舱体材料分为金属材料壳体、

有机玻璃材料壳体、帆布材料壳体等氧舱；按氧舱用途分为治疗舱、手术抢救舱和过渡舱等。

3.4.16气瓶的分类

就气瓶的功能来说，它是用以贮运永久气体、液化气体及溶解气体的一次性或可重复充气

的移动式的压力容器。气瓶不仅数量多，而且种类也比较复杂。现就常用的分类方法介绍如下:

(D按结构分类

从结构上可将气瓶分为无缝气瓶和焊接气瓶。氧、氮、氢等永久气体或二氧化碳、乙烷、

氧化亚氮等高压液化气体，均使用无缝气瓶进行充装，其结构如图3-24o而氨、氯、氟氯烷、

LPG等低压液化气体和溶解乙焕均使用焊接气瓶进行充装，其代表性结构如图3-26。

(2)按材质分类

如果以制造气瓶用的材料来分类，可分为钢质气瓶、铝合金气瓶复合气瓶和其他材料气

瓶。其中钢质气瓶又分为碳钢气瓶、镒钢气瓶、铭铝钢气瓶和不锈钢气瓶。

(3)按充装介质分类

按气体充装时的状态，可以分成永久气体气瓶、液化气体气瓶和溶解气体气瓶。

瓶装气体的临界温度小于-10C的为永久气体；而临界温度大于或等于-10℃,且小于或

等于70C的为高压液化气体；临界温度大于70℃的为低压液化气体。

(4)按制造方法分类

按制造方法可将气瓶分为冲拔拉伸气瓶、管子收口气瓶、冲压拉伸气瓶、焊接气瓶、绕

丝气瓶。冲拔拉伸气瓶、管子收口气瓶都是无缝气瓶，它们的制造过程为：冲拔拉伸气瓶是

88

指将钢坯加热冲孔后的短粗杯形件，再经拨伸和收口而制成的气瓶。冲拔拉伸法制成的气瓶

底部多呈凹型或H型，是我国无缝气瓶的主要型式；管子收口气瓶是指将无缝钢管的两端进

行封闭的加工方法。这种工艺方法制成的无缝气瓶在我国多呈凸型底，再装上底座，以解决

气瓶站立的稳定性问题。我国此类气瓶数量较少，而在国外半数以上是这种类型的气瓶，但

他们是将凸型底再顶成凹型底。

（5）按压力分类

按公称工作压力或水压试验压力可将气瓶分为高压气瓶、低压气瓶。

（6）按使用要求分类

分为一般气瓶和特殊气瓶。一般气瓶系指无特殊要求的气瓶。而特殊气瓶系指电子工业、

航空、医疗、安全抢救等用气瓶。这种气瓶或在结构、材料、制造上有特殊要求，或者在性

能上有特殊要求。

3.5压力容器的基本结构

3.5.1压力容器的零部件

（1）概述

压力容器一般由壳体、接管和法兰、支座、内件和安全附件等几部分组成。除这几部分

外，容器部件采用可拆连接时，如设备法兰的连接、螺纹连接等，还需有密封件。

压力容器的零部件可分为受压元件和非受压力元件。其中受压元件又分为主要受压力元

件和非主要受压元件。1999版《压力容器安全技术监察规程》定义的主要受压元件为筒体、

封头（端盖）、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨胀节、肝孔补强圈、设备法兰；球罐的球

壳板；换热器的管板和换热管；M36以上的设备主螺栓及公称直径大于等于250mm的接管

和管法兰。这些主要受压元件不一定在同一台设备上同时出现。

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》规定的主要受压元件:

压力容器本体中的主要受压元件，包括壳体、封头（端盖）、膨胀节、设备

法兰，球罐的球壳板，换热器的管板和换热管，M36以上（含M36）的设备主螺

柱以及公称直径大于或者等于250mm的接管和管法兰。

（2）壳体

对于球型容器，壳体即球体。对于数量最大的圆筒形容器，壳体主要由筒体和封头组成。

有设备法兰的容器，设备法兰也属于壳体的组成部分。

①筒体

压力容器的筒体，按其结构形式可分为整体式和组合式两大类。整体式分成单层卷焊、

整体锻造、锻焊、铸-锻-焊以及电渣重熔等几种。其中单层卷焊式是应用最为广泛的整体式

筒体结构。它是由卷板机将钢板卷成圆筒或用水压机将钢板压制成两个半圆，然后焊上纵焊

缝制成筒节，最后通过焊接环焊缝将若干筒节与筒节及封头组合起来，形成压力容器的外壳。

单层卷焊式应用广泛，但是，它的壁厚往往受钢材轧制和卷制能力的限制。一般中、低压容

器和器壁不太厚的高压容器，大多采用这种形式。组合式筒体结构分为多层结构和绕制结构

两大类。多层结构包括多层包扎、多层热套、多层绕板、螺旋包扎等。在多层结构中，多层

包扎是目前应用最广的组合式筒体结构。多层包扎的包扎过程是先用13〜20mm厚的钢板卷

制焊成内筒，然后再将6〜121nm厚的层板预弯成半圆形或瓦片形，用钢丝绳扎紧并点焊固定

在内筒上，焊好纵焊缝并把其外表面修磨光滑，接着按此方法逐层包扎直至到规定厚度。

②封头

封头分为凸形封头、锥形封头和平盖。凸形封头包括椭圆形封头、碟形封头、球冠形封

头和半球形封头(见图3-5)。其中椭圆形封头使用的最为广泛。

(a)椭圆形封头(b)碟形封头(c)球冠形封头

图3-5三种凸形封头示意图

③设备法兰

根据生产工艺的需要和制造、安装、运输、检修等方面的要求，有些容器，如反应容器、

换热容器、分离容器及塔器的筒体大都采用部分的可拆连接结构。容器的可拆连接结构一般

都是采用法兰连接。这种法兰与接管法兰有所区别，通常称为设备法兰。设备法兰多数是标

准件，按照《压力容器法兰分类与技术条件》(JB/T4700-2000)的要求进行制造。

(3)开孔补强、接管与法兰

压力容器开孔之后，由于截面的削减和结构连续性被破坏，再加上接管的因素，会产生

较大的应力集中，使得开孔接管处成为压力容器的薄弱环节。为消除这个薄弱环节，对开孔

处经常采用补强结构。常用的补强结构有补强圈、厚壁管补强和整体补强三种(见图3-6)。

(b)整体锻件补强

图3-6开孔补强的三种型式

压力容器的接管主要是起将容器与工艺管道仪表附件相连的作用。

压力容器的管法兰，按其整体性程度，分为松式法兰、整体式法兰和任意式法兰。其中

任意式法兰在中低压容器上应用较多。

(4)支座

90

压力容器的支座一般分为直立设备支座、卧式设备支座和球形容器支座。直立设备支座

分为耳式支座、支承式支座和裙式支座。球形容器支座国内比较常见的有柱式支座和裙式支

座两大类。卧式设备支座分为鞍座、圈座和支承式支座。

（5）压力容器的密封

压力容器密封性能的好坏，是压力容器的重要指标。密封口的流体泄漏有两种情况，一

是密封垫的泄漏，一是密封面的泄漏。防止流体泄漏的基本方法是在密封口增加流体流动的

阻力。密封结构分成强制密封、半自紧密封和自紧密封。常见的法兰连接即是一种强制密封。

（6）压力容器的安全附件

压力容器的安全附件详见本书3.7.

3.5.2压力容器的基本结构

（1）固定式压力容器的基本结构

①薄壁圆筒形卧式容器

图3-7为卧式储罐，它由简体、封头、人孔、接管、支座等组成。

图3-7卧式储罐

1.接管;2.人孔；3.封头；4.筒体；5.支座;6.液面计

②立式高压容器

立式高压容器的结构见图3-8。

③绕带式高压容器

绕带式高压容器的结构见图3-9o

④超高压容器

典型的超高压容器为人造水晶釜，其结构见图3-10.

⑤塔式容器

塔式容器的结构见图3-1lo图3-12是石化装置中的塔式容器实物照片。

⑥球形储罐

球形储罐的结构见图5-13o

⑦卧式硫化罐

卧式硫化罐是典型的快开门式压力容器，其结构见图3-14,它由罐体1、罐底2、错齿

式罐盖3组成，整个硫化罐支承在支座5上。卧式硫化罐的快开门应当装设联锁装置。

⑧夹套式压力容器

夹套式压力容器的结构见图3-15»

⑨管壳式换热器

管壳式换热器分为固定板式换热器、U形管式换热器、浮头式换热器、填料函式换热器。

固定管板式列管换热器的结构见图3-16,U型管式换热器结构见图3-17。

92

图3-9绕带高压压力容器

1.简体（单层）；2.钢带；3.钢带层

图3-8立式高压容器

1.高压螺栓；2.主螺母；3.顶盖；4.密

封垫：5.主螺栓；6.顶法兰；7.内胆；8.层板;

9.底封头

图3-10人造水晶釜

1.起吊环；2.顶部压环；3.螺纹；4.密封环;

5.釜体；6.堵底螺帽；7.螺纹；8.固定螺孔

图3-12塔式容器

图3-L1板式塔

1.裙座：2.裙座人孔；3.塔底液体出口；4.裙座排气孔；5.

塔体：6.人孔：7.蒸汽入口；8.塔盘：9.回流口：10.吊柱；

11.塔顶蒸汽出I」；12.进料口

94

(a)球罐整体g)支座

图3-13球罐

(a)1.上极；2.上温带；3.赤道带；4.下温带；5.下极：6.接管、人孔：

7.拉杆；8.支柱；9.梯了•平台；10.安全附件。

(b)1.球壳；2.通气口；3.下支耳：4.地脚螺栓：5.基础；6.底板：7.接地板:

8.沉降测定仪：9.下支段支柱；10.防火层：11.上支耳；12.上段支柱

图3-14卧式硫化罐

1.罐体：2.罐底；3.错齿式罐盖；5.支座

图3-15夹套式压力容器

1.电机减速器：2.机座；3.主螺栓：4.主螺母；5.容器法

兰；6.支座；7.转轴：8.搅拌桨：9.锥底；10.锥形夹套

图3T6固定管板式列管换热器

1.管箱；2.主螺栓；3.主螺母；4.容器法兰；5.管

板（兼作法兰）；6.膨胀节；7.定距杆；8.定距

管；9.折流板；10.列管；11.管板

图3T7中压卧式U型管换热器

96

⑩铸铁烘缸

图3-18所示为铸铁烘缸，它由圆筒形缸体1和可拆的两端缸盖2组成。烘缸一端有齿

轮传动5,使其绕盖中心的轴颈转动，另一端中心轴内设有蒸汽导入管3及冷凝水导出管4,

冷凝水是利用虹吸原理而导出缸外，操作时缸体连续转动，蒸汽和冷凝水连续流入和排出。

一侧端盖上设有人孔6,以便进入缸内检查及维修。

图3T8铸铁烘缸

1.缸体；2.缸盖；3.蒸汽导入管；4.冷凝水导出管；5.齿轮传动；6.人孔

（2）移动式压力容器的基本结构

①液化石油气汽车罐车

液化石油气汽车罐车的结构见图1-19„

②液化气体铁路罐车

液化气体铁路罐车的结构见图3-20,

（3）医用氧舱的基本结构

医用氧舱一般由舱体，配套压力容器，供、排气系统，供、排氧系统，电气系统，空调

系统，消防系统及所属的仪器、仪表和控制台等部分组成。图3-20为双人氧气加压舱；图

3-21为中压空气加压舱；图3-22为医用婴儿压力氧舱。

图3-19液化石油气汽车罐车

1.驾驶室；2.气路系统；3.梯子；4.阀门箱；5.支架；6.档泥板：7.罐体；8.冏定架；

9转栏;10.后保险杠尾灯；11.接地链；12.旋转式液面计；13.铭牌；14.内装式安全阀:

15.人孔

图3-20液化气体铁路罐车

1.底架：2.罐车：3.拉紧带；4.遮阳罩；5.中间托板；6.操作台:

7.阀门箱：8.安全阀：9.外梯：10.拉阀；II.拉阀手柄

图3-20双人氧气加压舱

图3-21中型空气加舱内部照片

图3-23医用婴儿压力氧舱

（4）气瓶的基本结构

本书仅介绍无缝气瓶、液化石

油气钢瓶、焊接气瓶和溶解乙块气

瓶的基本结构。

①无缝气瓶典型结构型式

无缝气瓶按其端部结构即底

部形状分为H型、凹形、凸形、带

底座凸形、双口等五种型式。凹形

底和带底座凸形底气瓶的结构及

其主要附件，见图3-24。

气瓶的主体部分是瓶体，瓶体

分成瓶口、瓶颈、瓶肩、筒体、瓶

根、底座等部位。瓶口系指气瓶的

介质迸出口处；瓶颈系指无缝气瓶

瓶口部位的瓶体缩颈部分，通常有

内螺纹用以连接瓶阀；瓶肩系指气

瓶筒体与瓶颈之间弧形部分：筒体

系指瓶体的圆柱部分，亦称瓶身；

瓶底系指气瓶瓶体封闭端的非筒

体的承压部分；瓶根系指气瓶筒体

与瓶底连接的过渡部分；底座系指

为使凸形底气瓶能稳定站立、与瓶

体固定连接的座圈式零件。底座的

形状有圆筒状和四角状两种。底座图3-24无缝气瓶

的固定方法一般为热装。1.瓶帽；2.瓶阀；3.瓶口；4.瓶颈；5.瓶圈；

无缝气瓶的附件较为简单，只6.瓶肩；7.筒体；8.瓶根；9.瓶底；10.底座

有瓶阀、瓶帽和防震圈。

②液化石油气钢瓶

液化石油气钢瓶是从焊接气瓶中分离出来的，其单独有制造标准。液化石油气钢瓶的结

构型式如图3-25。我国的液化石油气钢瓶有三种规格，即YSP-10、YSP-15和YSP-50。

YSP-15瓶体由上下两封头组成（即两件组装型式），中间环焊缝，上下封头连接为一

侧采用缩口型式，即将一封头的端部缩径插入与之相焊接的另一封头的筒端，起梯插式对接

环焊缝衬圈作用（早期的钢瓶二个封头连接为带衬圈的单面焊）。阀座焊接在气瓶上封头上,

用以装配瓶阀零件。瓶耳是连接护罩与瓶体并起定位作用的零件。底座是为使凸形底气瓶能

稳定站立，与瓶体固定连接的座圈式零件，但底座上一定要钻孔或留有开口处。因为气瓶立

于地面上，瓶底与地平面有一空间，容易存有湿气以及由于昼夜温差而形成的水珠和雨水，

底座上有孔，可以防止其产生腐蚀作用。

液化石油气钢瓶的附件有护罩和瓶阀。

③焊接气瓶

焊接气瓶的典型结构见图3-26.

④溶解乙燃气瓶

溶解乙燃气瓶的典型结构见图3-27,

⑤气瓶附件

气瓶附件是指瓶帽、瓶阀、易熔合金塞和防震圈。气瓶附件是气瓶的重要组成部分，对

气瓶安全使用起着非常重要的作用。

a.瓶帽

保护瓶阀用的帽罩式安全附件的统称叫瓶帽。其功能在于避免气瓶在搬运和使用过程

中，由于碰撞而损伤瓶阀，甚至造成瓶阀飞出、气瓶爆炸等严重事故。

b.瓶阀

瓶阀是气瓶的主要附件，它是控制气体进出的一种装置。

图3-25液化石油气钢瓶

1.护罩：2.瓶阀;3.瓶耳；4.阀座:5.缩口：6.底座

图3-26焊接气瓶

1.瓶帽；2.瓶阀；3.阀座；4.护罩;5.导管：6.衬圈;

7.筒体：8.易熔塞座：9.易熔合金塞

I/2

/3

无缝：1.瓶帽：2.瓶阀：3.颈圈；焊接：1.瓶帽：2.瓶阀：3.瓶颈；

4.瓶肩；5.填料；6.简体：7.瓶座4.上封头；5.填料；6.下封头；7.底座

C.超压（超温）泄放装置

最常见的超压（超温）泄放装置是爆破片式泄放装置和易熔合金塞式泄放装置。

爆破片式泄放装置中装有一片能耐瓶内气体侵蚀的金属膜片，其内侧与瓶内气体相接

触，外侧与大气相通。当瓶内压力超过气瓶安全使用压力时，则爆破片破裂，瓶内气体便从

泄压帽上的小孔里排出，从而防止气瓶的超压爆炸。

易熔合金塞式泄放装置中浇铸有易熔合金，当气瓶受到外界热源的影响，使瓶内气体压

力骤然升高时，由于温度的影响，易熔合金被熔化，瓶内气体即可从泄放装置的小孔排出瓶

外，从而防止因超压发生爆炸。

盛装毒性程度为有毒或剧毒的气体的气瓶上，禁止装配易熔合金塞、爆破片及其他泄压装置。

d.防震圈

防震圈是指套装在气瓶筒体上的橡胶圈（也有用其他弹性物质制作），其主要功能是使

气瓶免受直接冲撞。气瓶是移动式压力容器，它在充气、使用，尤其是在搬运过程中，常常

会因滚动、震动而互相碰撞或与其他物体相碰撞，特别是野蛮的装卸方法，不但会使气瓶瓶

壁产生伤痕或变形，而且还常常因其碰撞导致发生物理性爆炸事故。

⑥气瓶的颜色标志和钢印标志

气瓶的颜色标志系指气瓶外表面的瓶色、字样、字色和色环，其作用一是气瓶种类识别

根据。二是防止气瓶锈蚀。气瓶外表面的颜色、字样和色环，必须符合GB7144《气瓶颜色

标志》的规定，并在瓶体上以明显字样注明产权单位和充装单位。常见