压力容器基础知识2017(上传)讲解.pptx

压力容器基础知识 2 1.1 压力容器的基本概念 第一章第一章 压力容器的基础知识压力容器的基础知识 广义——承受流体介质压力的密闭设备称压力容器 按《特种设备安全监察条列》对压力容器的定义——盛 装气体或液体，承载一定压力的密闭设备 它必须满足以 下几个要求： ①最高工作压力大于等于0.1Mpa（表压） ②压力与容积的乘积(PV)大于等于2.5MPa·L ③介质为气体，液化气体或最高温度高于等于标准沸点的液 体 3 压力容器的主要工艺参数压力容器的主要工艺参数 1、压力：一般是指压力容器工作介质的压力，也是压力 容器工作时承受的主要载荷 压力 单位：Pa（帕斯卡） N/m2 压力——均匀垂直作用在物体表面上的力（物理学），单位 是N 压强——均匀垂直作用在物体表面上的单位面积的压力（工 程上压力就是压强） 工程应用上，我们所说的压力容器压力实际应称为压强，常 用MPa为基本单位 4 标准和工程大气压标准和工程大气压 1、标准大气压atm 又称物理大气压 1atm=101.33KPa≈0.1MPa=760mmHg=10.33mH2o 1bar（巴）=0.1MPa 2、工程大气压at 1at=1kgf/cm2=98.1KPa≈0.1MPa =735.6mmHg 5 表压力表压力 大气压 0Pa 表压 真空 绝压 绝压 绝压=表压+大气压 绝压=大气压-真空 表压力：压力表上所指示的压力值是指容器内的压力与 容器周围大气压力的差值。

压力容器的设计压力、工作 压力及计算压力等都是指表压力 6 表压力表压力 工作压力——指正常工艺操作情况下，容器顶部的 最高压力 最高工作压力——正常使用过程中，顶部可能出现的最大表压 力（不包括液柱静压力） 设计压力——指相应的设计温度下确定容器计算壁厚及其元件 尺寸的压力设计压力不得低于工作压力一般不得低于安全 阀的开启压力或爆破片的爆破压力 计算压力——指相应设计温度下，用以确定压力容器元件 厚度的压力 临界压力Pc——物质处于临界状态时的压力 7 压力容器的主要工艺参数压力容器的主要工艺参数 2、温度：是表示物体冷热程度的物理量 摄氏温度℃——标准大气压下水的结冰温度为零度，把水的沸 腾温度定为100度 华氏温度℉——标准大气压下水的结冰温度为32度，把水的沸 腾温度定为212度 开氏温度K（绝对温度）——以水的三相点（即冰、水和水蒸 汽三相平衡共存时的温度）定为273.16k是国际单位 转换关系：摄氏温度=5/9×（华氏温度-32）=开氏温度-273.15 8 压力容器的主要工艺参数压力容器的主要工艺参数 临界温度——气体以液体出现的最高温度 气体的临界温度越高，就越容易液化；其温度比 临界温度越低，液化所需的压力就越小。

下面列出了一些物质的临界温度： 氦-267．9℃ 氢 -240 ℃ 氮-147 ℃ 氧 -118.8 ℃ 甲烷-83 ℃ 二氧化碳 31 ℃ 氯化氢51.5 ℃ 氨 132 ℃ 水374 ℃ 将气体变成液体后体积大为减小，便于储存运输和使用 如常见的液氨、液氯和液化石油气 9 a、按压力等级分类（指设计压力） 低压(代号L)容器 0.1MPa≤p0.6% 高碳钢 特点和优点：强度低，塑性和可焊性较好，价格低廉常 用于常压或中、低压容器，也做垫板、支座等零部件材 料 钢材的分类方法钢材的分类方法1 1 14 （2）合金钢——除碳、铁基本元素和残留元素外， 还含有添加元素的合金 合金元素总含量 ≤5% 低合金钢 合金总含量 5~10% 中合金钢 合金总含量 10% 高合金钢 特点和优点：具有优良的综合力学性能，其强度、韧度、 耐腐蚀性、低温和高温性能等均优于相同含碳量的碳素 钢采用低合金钢，不仅可以减薄容器的壁厚，减轻重量 ，节约钢材，而且能解决大型压力容器在制造、检验、运 输、安装中因壁厚太厚所带来的各种困难 钢材的分类方法钢材的分类方法1 1 15 2、按钢的品质分类 （1）普通钢——硫、磷含量较多 S ≤0.055%，P ≤0.040%或S、P均 ≤0.05% 钢材的分类方法钢材的分类方法2 2 （2）优质钢——硫、磷含量较少 S ≤0.040%，P ≤0.040% （3）高级优质钢——硫、磷含量最少 S ≤0.030%，P ≤0.035 硫磷对于钢材：硫引起钢的“热脆”,磷引起钢的“冷脆”； 降低钢的焊接性能。

16 3、按冶金方法分类 沸腾钢、镇静钢、半镇静钢 钢材的分类方法钢材的分类方法3 3、、4 4 4、按用途分类 普通碳素钢和低合金高强钢、耐热钢、低温钢、不锈耐酸 钢等 按专业分，可以分为压力容器用钢、锅炉用钢等 1、材料的力学性能 材料性能材料性能 （1）强度——金属材料在外力作用下抵抗永久变形 和断裂的能力称为强度 抗压强度，抗拉强度Rm，抗弯强度，抗剪强度 （2）塑性——塑性是指在外力作用下，材料能稳定 地发生永久变形而不破坏其完整性的能力 塑性变形不可逆 材料性能材料性能 （3）硬度——材料局部抵抗硬物压入其表面的能力 称为硬度 硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、 塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标 （4）韧性——表示材料在塑性变形和断裂过程中吸 收能量的能力韧性越好，则发生脆性断裂的可 能性越小 冲击韧性KV2(J)、断裂韧性 2、材料的工艺性能 材料性能材料性能 可焊接性能(碳当量）Cd,低则可焊性好0.40%~0.60% 冲压性能：冷塑性变形能力 热处理性能：容易消除残余应力，焊后裂纹不敏感 用单位时间内的腐蚀深度表示（腐蚀速率），采用三级标 准0.1mm/y~1mm/y 3、材料的耐腐蚀性能 淬火：快速冷却，水冷.主要目的是提高钢的强度和硬度 ，增加钢的耐磨性。

常用的热处理工艺常用的热处理工艺 退火：缓慢冷却降低硬度，提高塑性，改善钢的切削性能 和加工性能，细化晶粒，消除内应力，均匀组织 正火：冷却速度比退火稍快 ，空冷主要用于细化晶粒， 改善力学性能 回火：用以减低或消除淬火钢件中的残余应力 分为低温 回火，中温回火，高温回火 1、碳素钢：良好的塑性、韧性和可焊性， 强度较低Q245R(20R) 常用的压力容器用钢常用的压力容器用钢 2、低合金钢：强度高，塑性、韧性良好， 焊接性能及其它工艺性能也好Q345R(16MnR) 3、低温压力容器用钢：按温度划分为6个等级 16MnDR 4、高温压力容器用钢：钼钢、铬钼钢、铬钼钒钢 12Cr2Mo1R(2.25Cr-1.0Mo) 5、压力容器常用的不锈钢： 奥氏体钢 0Cr18Ni9 铁素体钢 Cr13 马氏体钢 Cr13~30% 双（复）相钢 Cr,Mo,Ti,Cu 22 第二章第二章 压力容器的基本结构压力容器的基本结构 23 基本组成 壳体 封头（端盖） 设备法兰 开孔与接管 支座 安全附件 压力容器基本部件压力容器基本部件 24 1. 1. 壳体壳体：存储物料或完成物理化学反应或 传质传热所需的主要压力空间。

形式：圆柱筒体、球形筒体 筒体定义及形式筒体定义及形式 25 结构结构： 筒体 单层式 组合式 无缝钢管式 单层卷焊式 整体锻造式 锻焊式 多层式 缠绕式 层板包扎式 热套式 绕板式 绕带式 筒体结构筒体结构 26 封头 凸形封头 锥形封头 平板形封头 椭圆形封头 碟形封头 球冠形封头 球形封头 带折边锥形封头 无折边锥形封头 半球形封头 无折边半球形封头 2. 2. 封头封头：与筒体一起构成设备的壳体 结构结构 封头定义、结构封头定义、结构 球形椭圆形碟形锥形平板形 封头形式实例封头形式实例 （1）半球形封头 ——有很好的力学性能 （2）椭圆形封头 ——制造容易 （3）蝶形封头 ——加工容易、方便，但在 折边处有较大的应力 （4）锥形封头 ——便于收集和卸除设备中 黏度较大的物料 凸形封头形式凸形封头形式 （1）冲压法 ——最常用的方法 （2）旋压法 ——国外生产的主要方法 （3）爆炸成型法——近年发展起来的新工 艺 封头的成型方法封头的成型方法 30 法兰图例法兰图例 法兰连接: 是由一对法兰、一个垫片、数个螺栓和螺母组 成 法兰联接法兰联接 法兰联接的结构类型 按使用场合分： 容器法兰：用于容器的壳体和封头连接的法兰，用 于容器的筒节和筒节连接的法兰； 管法兰：用于管道连接的法兰。

按法兰接触面的宽窄分 宽面法兰：即螺栓孔两侧都有垫片----螺栓从垫片 中穿过，主要用于中、低压设备上； 窄面法兰：即螺栓孔一侧有垫片 法兰联接的结构类型法兰联接的结构类型 (a)(b)适用于压力范围较低； (c)适用于压力、温度较高和设备直径较大的场 合 (a)(b)(c) 按法兰与设备或管道的联接方式分 整体法兰：法兰与设备或管道不可拆卸 容器法兰的分类容器法兰的分类——整体法兰整体法兰 （1）平焊法兰 甲型——只有法兰环， 直接与筒体角焊连接适合于温度、压 力较低的场合 乙型——法兰环上带一短节，短节与筒体或封头对接连接，强 度和刚度优于甲型 （2）对焊法兰 由法兰环、锥颈和直边三部分整体锻造构成，整体性最优，通 过锥颈与筒体对焊连接 整体法兰的分类整体法兰的分类 活套法兰：法兰与设备或管道不直接联成一体，而是 把法兰盘套在设备或管道的外面 (a)套在翻边上(b)套在焊环上 受力后不会对筒体或管道产生附加的弯曲应力，强度 较低，用于钢制陶瓷或有色金属的低压容器 容器法兰的分类容器法兰的分类——活套法兰活套法兰 垫片渗漏:通过垫片材料本体毛细管的渗透泄漏，除了受介质压力、温 度、粘度、分子结构等流体状态性质影响外，主要与垫片的结构与材 料性质有关。

压紧面泄漏:沿着垫片与压紧面之间的泄漏，泄漏量大小主要与界面间 隙尺寸有关加工时压紧面上凹凸不平的间隙及压紧力不足是造成“界 面泄漏”的直接原因界面泄漏”是密封失效的主要途径 法兰联接的泄露途径法兰联接的泄露途径 法兰密封面结构 榫槽型密封面密封性高，适用于温度压力高，易燃易爆有 毒介质场合 一般与硬金属垫片相配合的压紧面，有较高的硬度和粗糙 度要求，与软质垫片相配合的压紧面，可相对降低要求 法兰密封面机构法兰密封面机构 法兰密封面形式 法兰密封面形式法兰密封面形式 （1）平面型密封面——压力较低的场合（2.5MPa） 与泄漏不会造成危害的场合 （2）凹凸型密封面——压力稍高（6.3MPa）、公称 直径800mm的场合 （3）榫槽型密封面——压力高（20MPa）或泄漏会造 成严重后果的场合 垫片：垫片与介质直接接触，是法兰连接密封的核 心垫片的选择应考虑工作温度、工作压力、介质的腐 蚀性及成本、制造、更换等因素 对垫片的要求：能耐介质腐蚀、不污染被密封的介 质、有一定的弹性及机械强度，在工作温度下不易变质 硬化或软化 法兰垫片法兰垫片 （1）非金属软垫片：适用于温度、压力较低场合 （2）金属包垫：适用于温度、压力较高场合。

（3）缠绕式垫片：适用于温度、压力较高场合 密封型式密封型式 （1）强制密封：通过强制方式将密封面压紧 （2）自紧密封：利用容器内介质的压力使密封面产生压 紧力达到密封目的 （3）半自紧密封：既利用容器内介质的压力， 又利用紧固件的联接产生压紧力 常用的密封结构常用的密封结构 （1）平垫密封：强制平垫密封和自紧平垫密封二种 （2）卡扎里密封：强制式密封，分为外螺纹、内螺纹和 改良卡扎里密封等形式其中外螺纹比较常用 （3）双锥密封：属半自紧密封结构，结构简单，密封性 能良好，在高压容器上应用广泛 （4）伍德密封： 属自紧密封，适用于要求快开的压力 容器 （5）O形环密封：有金属O形环和橡胶O形环 42 圆筒形容器 支座 立式容器支座 卧式容器支座 耳式支座 支承式支座 裙式支座 鞍式支座 圈座 支承式 柱式裙式 裙式 球形容器 。