压力容器设计制造基本知识.ppt

1、过程装备（压力容器）设计制造基本知识,上海华谊集团装备工程有限公司 曹 斌 手机E-mail: 2020年10月21日,企业的简介,上海华谊集团装备工程有限公司成立于2007年。公司前身是上海化工机械一厂。上海化工机械一厂成立于1958年，位于市区大渡河路（长风公园对面）。 自国家对于压力容器产品采用设计和制造许可证制度以来，上海化工机械一厂是国内大中型装备制造行业中第一批获得设计制造许可证的单位（1982年取得国家三类压力容器设计制造资格）。是国家机械工业委员会确认的化工机械制造行业18家骨干企业之一，具有设计制造国内三类压力容器的企业。 1991年取得了美国机械工

2、程师协会ASME授权的压力容器设计制造U和 U2钢印。,公司主要的产品,1. 贮槽 2. 管壳式换热器 3. 大型管式反应器 4. 塔器（板式塔、填料塔、泡罩塔等等） 5. 反应釜（卧式、立式） 6. 回转窑式干燥器 7. 高压设备（单层、多层包扎） 8. 移动式压力容器（汽车罐车、罐式集装箱）,什么是压力容器？,凡盛装压力介质的密闭容器统称为压力容器 压力容器广泛地应用于国民经济工农业生产和人民生活的各个领域。 根据不同的用途，压力容器可以有各种不同的尺寸、容积和形状，可以承受大小不同的压力和使用在不同高低的温度条件下，所盛装的介质可以是各种不同的物态、物性或是具有特殊的化学腐蚀、易燃、易爆

3、或毒性危害，制造压力容器的材料可以是钢铁材料、有色金属或其他非金属材料。,压力容器的分类,根据需要，压力容器可以有多种不同分类方法： 1.根据生产装置中（化工）工艺单元过程分类 2.根据生产过程中的作用原理分类 3.根据压力等级分类,根据生产装置中（化工）工艺单元过程分类,非均相（液固、气固）分离 （过滤器、分离器、洗涤器） 搅拌与混合 （搅拌器、混合器） 制冷与深度冷冻 （蒸发器、冷凝器、过冷器） 热量传递 （换热器、再沸器、冷凝器、空冷器）、 蒸发 （蒸发器） 结晶 （结晶器） 蒸馏 （各种型式的分馏塔、精馏塔：板式塔，填料塔） 吸收与解吸 （吸收塔、解吸塔） 萃取 （萃取塔） 吸附 （吸

4、附器） 气液传质 （各种型式的塔式容器） 干燥 （各种型式干燥器：气流，流化床，转筒） 化学反应 （搅拌釜，固定床，流化床） 贮存 （各种型式贮罐、贮槽：卧式，立式，球形）,根据生产过程中的作用原理分类,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)。 在一台压力容器中，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。,反应压力容器(代号R),主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，如反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉，煤气发生炉等。,换热压力容器（代号E）,主要是用于完成介质的热量交换的压

5、力容器，如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等。,分离压力容器（代号S）,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，如分离器、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。,储存压力容器(代号C、其中球罐代号B),主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，如各种型式的储罐、缓冲罐、消毒锅、印染机、烘缸、蒸锅等。,根据压力等级分类,固定规（附件A2）对压力容器按其设计压力分为四个压力等级： 低压（L）：0.1MPaP1.6MPa 中压（M）：1.6MPaP10.0MPa 高压（H）：10.0MPaP100.0MPa 超高压（U）：

6、P100.0MPa （固定规的全称：固定式压力容器安全技术监察规程 ）,固定规的适用范围（固定规的全称：固定式压力容器安全技术监察规程）,工作压力大于或者等于0.1MPa； 工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPaL； 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。 （不含超高压、非金属压力容器、简单压力容器）,GB150的适用范围,GB150-2011压力容器适用于设计压力不大于35MPa的容器。 下列容器不属于GB150范围： 1. 直接用火焰加热。 2. 核能装置中的容器。 3. 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。（如泵、压缩机、涡轮

7、机、液压缸等） 4. 经常搬运的容器。 设计压力低于0.1MPa的容器。 5. 真空度低于0.02MPa的容器。 6. 内直径小于150mm的容器。 7. 要求作疲劳分析的容器。 8. 已有其他行业标准的容器。诸如制冷、制糖、造纸、饮料等行业中的某些专用容器和搪玻璃容器。,压力容器设备设计涉及的国家和行业规范,特种设备安全监察条例 2009.5实施 固定式压力容器安全技术监察规程 TSG R0004-2009（以下称为固容规） 非金属压力容器安全技术监察规程 TSG R0001-2004 超高压容器安全技术监察规程 TSG R0002-2007 简单压力容器安全技术监察规程 TSG R0003

8、-2007 锅炉压力容器制造监督管理办法 2003.1实施 锅炉压力容器制造许可条件 2003.1实施 压力容器定期检验规则 TSG R7001-2004 压力容器压力管道设计许可规则 TSG R1001-2008 压力容器安装改造维修许可规则 TSG R3001-2006,压力容器设备设计涉及的国家和行业规范,国家标准是需要在全国范围内统一的产品基本技术要求，由国家标准化管理委员会发布，是其他各类标准必须遵守的共同标准和最低要求，并在结构和设计方面给出通用导则。 压力容器常用主要国家标准如下： GB 150.1-2011 压力容器 第1部分：通用要求 GB 150.2-2011 压力容器 第

9、2部分：材料 GB 150.3-2011 压力容器 第3部分：设计 GB 150.4-2011 压力容器 第4部分：制造、检验和验收 GB 151-2014 热交换器 GB 713-2008 锅炉和压力容器用钢板 GB 3531-2008 低温压力容器用低合金钢板 GB/T 9019-2001 压力容器公称直径 GB 12337-2014 钢制球形储罐 GB 16409-1996 板式换热器 GB 16749-1997 压力容器波形膨胀节 GB/T 17261-2011 钢制球形储罐型式与基本参数,压力容器设备设计涉及的国家和行业规范,行业标准通常是在尚没有国家标准而又需要在全国某一行业范围内

10、对其产品进行统一规定的技术要求。在某些情况下，虽然已经有国家标准，但行业针对本身的特点也编制了相应标准，但它不应低于相应产品的国家标准。 （1）JB（NB）标准 NB/T 47002-2009（JB 4733） 压力容器用爆炸焊接复合板 NB/T 47003.1-2009（JB/T 4735） 钢制焊接常压容器 NB/T 47008-2010（JB/T 4726） 承压设备用碳素钢和合金钢锻件 NB/T 47009-2010（JB/T 4727） 低温承压设备用低合金钢锻件 NB/T 47010-2010（JB/T 4728） 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件 NB/T 47010-2010 锆制

11、压力容器 NB/T 47013.10-2010 承压设备无损检测 第10部分：衍射时差法超声检测 NB/T 47014-2011（JB/T 4708） 承压设备焊接工艺评定 NB/T 47015-2011（JB/T 4709） 压力容器焊接规程 NB/T 47016-2011（JB 4744） 承压设备产品焊接试件的力学性能检验 NB/T 47018-2011（JB/T 4747） 承压设备用焊接材料定货技术条件,压力容器设备设计涉及的国家和行业规范,NB/T 47041-2014 塔式容器 JB/T 4712.14712.4-2007 容器支座 JB/T 4730.14730.6-2005

12、承压设备无损检测 NB/T 47042-2014 卧式容器 JB/T 4732-1995 钢制压力容器分析设计标准（2005年确认） JB/T 4734-2002 铝制焊接容器 JB/T 4736-2002 补强圈 JB/T 4745-2002 钛制焊接容器 JB/T 4755-2006 铜制压力容器 JB/T 4756-2006 镍及镍合金制压力容器,压力容器设备设计涉及的国家和行业规范,（2）HG标准 HG/T 20580-2011 钢制化工容器设计基础规定 HG/T 20581-2011 钢制化工容器材料选用规定 HG/T 20582-2011 钢制化工容器强度计算规定 HG/T 205

13、83-2011 钢制化工容器结构设计规定 HG/T 20584-2011 钢制化工容器制造技术规定 HG/T 20585-2011 钢制低温压力容器技术规定 HG/T 2059220635-2009 钢制管法兰、垫片、紧固件 （3）SH标准 SH 3074-2007 石油化工钢制压力容器 SH 3075-2007 石油化工钢制压力容器材料选用规范 SH/T 3088-2012 石油化工塔盘技术规范 SH/T 3098-2011 石油化工塔盘设计规范,移动式压力容器设备设计涉及的国家和行业规范,TSG R00052011移动式压力容器安全技术监察规程 GB19905-2005液化气体运输车 JB

14、/T 4781液化气体罐式集装箱 JB/T 4782液体危险货物罐式集装箱 JB/T 4783低温液体汽车罐车 JB/T 4784低温液体罐式集装箱,压力容器的设计方法,1. 采用规则设计方法（Design by rules） GB150.1150.4-2011 压力容器 2. 采用分析设计方法（Design by analysis） JB/T4732-1995 钢制压力容器分析设计标准,压力容器的设计过程,1. 编制设计条件书 2. 图纸设计（装配图、零件图） 3. 编制强度计算书（包括分析计算报告） 4. 必要时编制材料采购说明书、设计说明书、使用说明书、风险评估报告 5.图纸和文件的校审

15、、用户认可、签字、出图、下达 6. 设计文件的归档,设计工具的使用,设计和分析所用的工具和方法是随着技术进步而变化的，设计人员在应用这些工具时应作出可靠的判断。设计师的责任是遵守规范的规则，当规范公式是强制性时，应按照规范公式进行计算。规范既不要求，也不禁止设计人员使用计算机程序实现压力容器的分析或设计。但是，采用计算机程序进行设计和分析的设计人员要对采用程序中的技术假定的合理性、设计内容的适用性、输入参数及输出结果的正确性负责。,压力容器各级设计人员,压力容器各级设计人员包括压力容器设计单位技术负责人、压力容器设计批准人员、审核人员、校核人员和设计人员。,各级设计人员的任命,1压力容器各级设

16、计人员经有关部门培训考核后由总经理任命，并随年度压力容器设计工作报告向设计许可证批准部门备案。 2审核、批准人员必须持有有效期内的全国锅炉压力容器标准化技术委员会统一编号、颁发的设计审批员资格证书。,压力容器各级设计人员的条件,设计人员 （1）具有压力容器设计专业知识； （2）能较好地贯彻执行有关规程、标准等技术规范； （3）能在审批、校核人员指导下独立完成压力容器设计工作，并会使用计算机进行设计； （4）具有初级以上（含初级）技术职称。,压力容器各级设计人员的条件,校核人员 （1）熟悉并能运用有关规程、标准等技术规范，能指导设计人员的设计工作； （2）具有压力容器设计专业知识，有相应的压力容

17、器设计成果并已投入制造、使用； （3）熟悉并会应用计算机进行设计； （4）具有三年以上压力容器设计经历； （5）具有初级以上（含初级）技术职称。,压力容器各级设计人员的条件,审核人员 （1）熟悉并能指导设计、校核人员正确执行有关规程、标准等技术规范，能解决设计、制造、安装和生产中的技术问题； （2）能认真贯彻执行国家的有关技术方针、政策、工作责任心强，具有较全面的压力容器设计专业技术知识，能保证压力容器设计质量； （3）具有审查计算机设计的能力； （4）具有三年以上压力容器设计的校核经历； （5）具有中级以上（含中级）技术职称。,压力容器各级设计人员的条件,设计单位压力容器设计批准人员 （1）

18、从事本专业工作且具有较全面的压力容器专业知识； （2）熟知并能正确运用有关规程、标准等技术规范，能组织、指导各级人员正确贯彻执行； （3）熟知压力容器设计工作和国内外压力容器技术发展情况，具有综合分析和判断能力，在关键技术问题上能作出正确决断； （4）具有三年以上压力容器设计审核经历； （5）具有高级技术职称。,压力容器各级设计人员的条件,设计单位技术负责人 由设计单位主管压力容器设计工作的行政负责人或技术负责人担任。,压力容器各级设计人员岗位责任制,设计人员 1 按设计任务书和设计条件书的要求，负责所承担产品的设计图样和设计文件的编写，对设计质量负责。 2 正确贯彻压力容器方面的有关法令、法

19、规、标准、规范和技术条件，遵守压力容器设计的各种规章制度。 3 正确应用压力容器设计的基础资料、数据、计算方法、计算公式，做好受压元件的计算和应力分析。 4 在设计图样和设计文件中，做到制图比例适当、视图投影正确、图面清晰，尺寸、数字、符号、图例准确、字体大小合适，文字叙述切题、简明、通顺。 5 属初次设计技术难度较大的压力容器，应提出包括容器的主要结构、材质选用、技术要求等设计方案，并与校审人员研究确定后进行施工图设计。 6 设计图样和设计文件全部完成后，在送校前应全面自校，并负责按校核和审核中提出的意见进行设计图样和文件的修改，以及打印底图和打印文件的复核。 7 按规定签署设计图样和设计文

20、件，做好整理和归档工作。 8 认真处理制造、安装和使用中的有关设计问题，对需要修改的内容，应连同归档的设计文件及时修改。 9 负责对复用设计图样和设计文件的复查和修改。 10 做好设计产品的用户访问，填写用户访问记录，并按规定归档。,压力容器各级设计人员岗位责任制,校核人员 1 会同设计人员商定压力容器设计方案，帮助设计人员解决设计中的一般技术问题，并对所校核的设计图样和设计文件的质量负责。 2 全面校核压力容器设计图样和设计文件，校核内容包括: （1） 设计是否符合设计任务书和设计条件书的规定，设计是否技术先进、安全可靠、经济合理，是否符合制造、安装和使用的要求； （2） 受压元件的强度计算

21、书中所采用的设计参数、基础数据、计算公式、计算结果是否正确，是否与设计图样一致； （3） 技术条件是否符合现行法规、标准、规范的规定，内容是否完整、恰当，文字叙述是否切题、简练、正确； （4） 设计图样的比例、视图、图面布置是否适当，尺寸、符号、加工要求、材料选用及数量是否正确，安全附件选用是否符合规定； （5） 技术文件是否齐全，内容是否正确，标准图和复用图选用是否恰当。 3 填写设计图样和设计文件校审记录表、设计质量评定卡，并按规定签署设计图样和设计文件。 4 负责所校核的设计图样和设计文件归档后再修改内容的校核工作。,压力容器各级设计人员岗位责任制,审核人员 1 参加讨论压力容器设计主要

22、技术问题，指导设计、校核人员确定设计方案， 解决疑难技术问题，并对所审核的设计图样和设计文件的主要技术内容和设计方案的正确性负责。 2 审核设计图样和设计文件的内容包括 （1） 设计是否符合设计任务书、设计条件书、现行压力容器法规、标准、规范的要求，设计图样和设计文件是否齐全，是否按规定签署； （2） 设计计算书中采用的设计软件、计算方法、公式、参数、应力分析及主要受压元件和安全附件的计算结果是否正确； （3） 设计图样的技术要求、技术特性表、受压元件材料、关键零件尺寸、装配尺寸是否正确，复用图、借用图选用是否恰当； （4） 协调设计、校核人员之间在技术上的不同意见。 3 填写设计图样和设计文

23、件校审记录表、设计质量评定卡，按规定签署设计图样和设计文件。,压力容器各级设计人员岗位责任制,设计批准人员 1 参加重大设计原则和设计方案的讨论和审查，决定重大的结构设计、计算方法、材料选用和技术条件，审定设计执行的技术方针、政策、设计原则，并对设计的先进性、安全性、经济性、合理性等重大原则问题负主要责任。 2 审定设计图样和设计文件中采用的设计软件、主要计算公式、数据、主要安装尺寸和关键性技术问题， 并对设计、校核、审核及标准化审查人员之间的技术分歧意见作最后决定，必要时，可主持设计的中间审查，以保证设计质量。 3 填写设计图样和设计文件校审记录表、设计质量评定卡，按规定签署设计图样和设计文

24、件。,压力容器各级设计人员岗位责任制,设计单位技术总负责人 1 负责压力容器设计单位设计技术的全面工作。 2 组织各级设计人员严格执行压力容器法规、标准，切实贯彻各项管理制度，确保压力容器设计安全质量和经济水平。 3 审批压力容器设计工作发展规划，并定期检查落实情况。 4 审批本单位压力容器设计管理制度。 5 负责领导开展对各级设计人员的培训、考核工作。 6 审核压力容器设计年度工作小结并做好上报工作。 7 定期向总经理报告设计工作开展情况，并对各级设计人员的任命提出建议。 8 对压力容器设计单位资格印章的使用管理进行监督检查。,压力容器设计涉及的主要材料标准,1. GB 713-2008 锅

25、炉和压力容器用钢板 2. GB 3531-2008 低温压力容器用低合金钢钢板 3. GB 24511-2009 承压设备用不锈钢钢板及钢带 4. GB/T 8163-2008 输送流体用无缝钢管 5. GB9948-2013 石油裂化用无缝钢管 6. GB 6479-2013 化肥用高压无缝钢管 7. GB/T 14976-2012 输送流体用不锈钢无缝钢管 8. GB13296-2013锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管 9. NB/T 47008-2010 低温承压设备用低合金钢锻件 10. NB/T 47009-2010 低温承压设备用低合金钢锻件 11. NB/T 47010-2010 低温承压设备用低合金