1、3131人死亡，人死亡，2020个国家个国家4 4亿人受害。亿人受害。切尔诺贝利核电站切尔诺贝利核电站压力壳压力壳发生核泄漏发生核泄漏1986.4.268 压力容器压力容器 Pressure Vessel8 8 压力容器压力容器8.1 概述：压力容器的结构与分类概述：压力容器的结构与分类8.2 压力容器常用零部件压力容器常用零部件8.3 内压薄壁容器的设计内压薄壁容器的设计8.4 外压薄壁容器的设计计算外压薄壁容器的设计计算8.5 压力容器的安全使用与管理压力容器的安全使用与管理8.1 8.1 压力容器概述压力容器概述一、什么是压力容器？一、什么是压力容器？二、压力容器的应用特点二、压力容器的
2、应用特点三、压力容器的分类三、压力容器的分类四、压力容器的基本要求四、压力容器的基本要求1000吨加氢反应器/齐鲁石化一、什么是压力容器？一、什么是压力容器？圆筒形外壳反应（传质等反应（传质等）内件内件一、什么是压力容器？一、什么是压力容器？圆筒形和球圆筒形和球形罐体形罐体反应釜反应釜 = = 圆筒及圆筒及夹套夹套 + + 搅拌器搅拌器一、什么是压力容器？一、什么是压力容器？换热器换热器 = = 圆筒外壳圆筒外壳 + + 传热管传热管束束l 核反应堆核反应堆 = = 圆筒安全壳圆筒安全壳 + + 核反应零部件核反应零部件一、什么是压力容器？一、什么是压力容器？l泵、透平机泵、透平机 = = 蜗
3、壳蜗壳 + + 叶轮叶轮 一、什么是压力容器？一、什么是压力容器？l水下机器人水下机器人= = 圆筒外壳圆筒外壳 + + 探测、控制系统等探测、控制系统等一、什么是压力容器？一、什么是压力容器？l压缩机压缩机= = 圆筒气缸圆筒气缸 + + 活塞活塞一、什么是压力容器？一、什么是压力容器？l 换热器、加热炉换热器、加热炉 = = 圆筒外壳圆筒外壳 + + 传热管束传热管束l 核反应堆核反应堆 = = 圆筒安全壳圆筒安全壳 + + 核反应零部件核反应零部件l 塔器塔器 = = 圆筒外壳圆筒外壳 + + 传质元件（浮阀、填料等）传质元件（浮阀、填料等）l 反应釜反应釜 = = 圆筒及夹套圆筒及夹套
4、 + + 搅拌器搅拌器l透平机、泵透平机、泵 = = 蜗壳蜗壳 + + 叶轮叶轮 l水下机器人水下机器人= = 圆筒外壳圆筒外壳 + + 探测、控制系统等探测、控制系统等一、什么是压力容器？一、什么是压力容器？国际上在压力容器、锅炉和压力管道方面提出了国际上在压力容器、锅炉和压力管道方面提出了承压承压设备设备这新概念，压力容器将逐渐被这新概念，压力容器将逐渐被承压设备承压设备所包容。所包容。压力容器压力容器一、什么是压力容器？一、什么是压力容器？封头人孔支座筒体管口液位计压力容器压力容器是带有通用零部件的承压壳体。是带有通用零部件的承压壳体。二、压力容器的应用特点二、压力容器的应用特点 应用广
5、泛应用广泛 20052005的统计资料表明，国内在用固定式压力容器多的统计资料表明，国内在用固定式压力容器多 达达146146万台万台 ，移动式压力容器中罐车，移动式压力容器中罐车1.61.6万辆，万辆，在在 用气瓶用气瓶1.21.2亿只亿只；压力管道；压力管道7575万公里。万公里。 年产年产3030万吨的乙烯装置，约有万吨的乙烯装置，约有793793台设备，其中压力台设备，其中压力 容器容器281281台，占了台，占了35.4%35.4%。 广泛应用于各行各业，尤其是在化学、石油化工生产广泛应用于各行各业，尤其是在化学、石油化工生产 中，在农业和日常生活中也颇常见。中，在农业和日常生活中也
6、颇常见。二、压力容器的应用特点二、压力容器的应用特点工况复杂工况复杂工作条件的复杂苛刻性使工作条件的复杂苛刻性使压力容器压力容器从设计、制造、安裝从设计、制造、安裝到使用、维护都不同于一般设备，而成为一类到使用、维护都不同于一般设备，而成为一类特殊设备特殊设备。n压力压力：高真空：高真空高压、超高压；高压、超高压； 石油加氢为石油加氢为10.510.521.0 21.0 MPaMPa； 高压聚乙烯为高压聚乙烯为100100200 200 MPaMPa。n温度温度：-253-253 C C 的低温的低温 1000 1000 C C以上的高温。以上的高温。n介质介质：爆、燃、毒、辐：爆、燃、毒、辐
7、( (照照) )、腐、腐( (蚀蚀) )等数危险品种。等数危险品种。 安全要求高安全要求高二、压力容器的应用特点二、压力容器的应用特点n压力容器极大多数系压力容器极大多数系焊接制造，容易产生各种缺陷焊接制造，容易产生各种缺陷，一旦检验、操作失误容易发生爆炸破裂；一旦检验、操作失误容易发生爆炸破裂；n容器内多为压缩气体或饱和液体，且容器内多为压缩气体或饱和液体，且易爆、易燃、有易爆、易燃、有毒毒，将向外泄漏，若容器破裂，导致，将向外泄漏，若容器破裂，导致介质介质突然卸压膨突然卸压膨胀，瞬间释放出来的破坏能量极大，势必造成极具灾胀，瞬间释放出来的破坏能量极大，势必造成极具灾难性的后果。难性的后果。
8、n压力容器承受压力容器承受复杂载荷；复杂载荷；压力容器的安全特征压力容器的安全特征国内1998年共发生锅炉、压力容器、气瓶爆炸事故132起，严重事故274起，共死亡104人，受伤371人，直接经济损失2813.58万元。锅炉、压力容器、气瓶的爆炸事故率分别为1.07次/万台，0.28次/万台，0.65次/万台。 l 事故率高事故率高压力容器的安全特征压力容器的安全特征1968年英国原子能局（UKAEA）安全卫生处和联合部技术委员会（AOTC）工程检验机构调查使用年限在30年以内，符合英国BS1500和BS1515等压力容器规范的一级压力容器发生破坏事故的统计情况如下表所示：l 危害性大危害性大
9、压力容器破坏几率 年份 容器运行 灾难性事故a 损伤事故b 总计 台年 次数 事故率 次数 事故率 次数 事故 1962-1967 100300 7 0.7104 125 1.25104 132 1.321041967-1972 105400 16 1.5104 123 1.17104 139 1.32104压力容器的安全特征压力容器的安全特征a.灾难性事故指灾难性破坏事故或无法修复的容器；b.损伤事故指有潜在危险的事故；c.事故发生率发生事故数/（设备台数运行年） 表中的数字表明10000台容器中发生损坏事故每年12.5次，达到破坏事故0.7次，事故几率为1.32 ，而且这132起使用中的容
10、器事故，按其原因分类，89.3%，即118起是各种制造裂纹所引起。 l 危害性大危害性大爆炸了！爆炸了！2005.11.13故障处理不当引发的故障处理不当引发的压力容器爆炸压力容器爆炸压力容器的事故实例压力容器的事故实例 1979年9月7日国内某电化厂415升液氯钢瓶爆炸，击穿5个，爆炸5个，10200公斤液氯外泄，波及7公里范围，59人死亡，779人严重中毒。 1979年12月18日国内某液化气站400M3储罐爆炸，引发3个球罐和一个卧罐爆炸，5000只气瓶爆炸，600吨液化气燃烧，32人死亡，54 人伤。压力容器的事故实例压力容器的事故实例 19861986年年4 4月月2626日前苏联切
11、尔诺贝利核日前苏联切尔诺贝利核电站压力壳发生核泄漏，电站压力壳发生核泄漏，3131人死亡，人死亡，2020个个国家国家4 4亿人受害。亿人受害。压力容器的事故实例 1984年12月3日印度博帕尔市农药厂异氰甲酸脂储罐发生泄漏，2580人死亡，125000人中毒，5万人失明。 面向现代化工企业，我们应该：面向现代化工企业，我们应该：l 掌握必要的压力容器基础知识。掌握必要的压力容器基础知识。l 熟悉相关标准、规范和法规，以及保证其实熟悉相关标准、规范和法规，以及保证其实施的系统、完善、科学的管理监督体系。施的系统、完善、科学的管理监督体系。l 具有高度的责任心、强烈的事业心从事相关工具有高度的责
12、任心、强烈的事业心从事相关工作。作。(1)极度危害极度危害：最高容许浓度最高容许浓度0.1mg/m3，氢氟酸、光气等氢氟酸、光气等(2)高度危害：最高容许浓度高度危害：最高容许浓度0.1 1.0mg/m3， 氟、氟化氢等氟、氟化氢等(3)中度危害：最高容许浓度中度危害：最高容许浓度1.0 100MPa外压容器外压容器内压容器内压容器4 4 由压力高低、蓄能多少分类由压力高低、蓄能多少分类 P158P158第第一一类类压压力力容容器器第第二二类类压压力力容容器器第第三三类类压压力力容容器器3 3 按容器安装方法分类按容器安装方法分类 固定式容器固定式容器移动式容器移动式容器1. 高压容器；高压容
13、器；2. 中压容器（仅限毒性为极度或高度危害介质）；中压容器（仅限毒性为极度或高度危害介质）；3. 中压储存容器（仅限中压储存容器（仅限易燃或易燃或毒性程度为中度危害介质毒性程度为中度危害介质且且PV大于等于大于等于10MPa.m3 ）的；的；4. 中压反应容器（仅限中压反应容器（仅限易燃或易燃或毒性程度为中度危害介质毒性程度为中度危害介质且且PV大于等于大于等于0.5MPa.m3 ）的中和的低压容器；的中和的低压容器；5. 低压容器（低压容器（仅限毒性为极度或高度危害介质，且仅限毒性为极度或高度危害介质，且PV大大于等于于等于0.2MPa.m3 ）；）；6. 高压、中压管壳式余热锅炉；高压、
14、中压管壳式余热锅炉； 第三类容器第三类容器按劳动部门的安全技术监察规程规定按劳动部门的安全技术监察规程规定1. 中压容器；中压容器；2. 低压容器（仅限毒性程度为极度和高低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；度危害介质）；3. 低压反应容器和储存容器（仅限易燃低压反应容器和储存容器（仅限易燃介介 质或毒性程度为中度危害介质）；质或毒性程度为中度危害介质）；4 .低压管壳式余热锅炉；低压管壳式余热锅炉；5 .低压搪玻璃压力容器。低压搪玻璃压力容器。 第二类容器第二类容器 一类容器：一类容器：低压容器（前述规定的除外）低压容器（前述规定的除外）四四 压力容器的基本要求压力容器的基本要求 安
15、全性安全性 n 足够的强度足够的强度 n 足够的刚度足够的刚度( (或稳定性或稳定性) ) n 可靠的密封性能可靠的密封性能 n 一定的使用寿命一定的使用寿命 经济性经济性l经济可靠的材料经济可靠的材料l经济的制造方法经济的制造方法l低的操作和维护费用低的操作和维护费用l长周期的安全运行长周期的安全运行安、稳、长、满、优安、稳、长、满、优五五 压力容器设计要求压力容器设计要求压力容器压力容器设计设计 正确选材正确设计正确制造严格检验按照规范要求减少内应力减少不连续应力无损探伤保证焊缝质量材料的韧性质量保证体系质量保证体系定 义 确保容器从设计、选材、制造、投入运行到退出服役的整个过程安全地完成
16、使用要求而采取的有计划、系统的措施。内 容 材料设计制造与制造过程中的检验在役检验与监控。 五五 压力容器设计要求压力容器设计要求按规则设计按规则设计 - - GB150GB150钢制压力容器钢制压力容器 基于经济方法的设计，其典型过程是确定设计载荷，选用设计公式、曲线或图表，并对材料取一个安全应力，最终给出容器的基本厚度，然后根据规范许可的构造细则及有关制造检验要求进行制造。 五五 压力容器设计要求压力容器设计要求按分析设计分析设计-JB4732钢制压力容器分析设计标准 基于考虑作用在容器上载荷的性质，进行详细的应力分析，计算得到的应力按其对容器破坏的作用分类，与许用应力强度比较和评定，并加
17、上严格的材料、制造和检验要求。 五五 压力容器设计压力容器设计要求要求六六 压力容器用材压力容器用材n选材原则：需考虑机械性能、耐腐蚀性、加工选材原则：需考虑机械性能、耐腐蚀性、加工 工艺性、物理性能等工艺性、物理性能等n常用压力容器用钢常用压力容器用钢 碳钢：普通碳素结构钢碳钢：普通碳素结构钢:Q235-A，优质碳素结优质碳素结 构钢构钢20，20R，20g 低合金钢：低合金钢：16Mn，16MnR，15MnVR 奥氏体不锈耐酸钢：奥氏体不锈耐酸钢：18-8，0Cr19Ni9， 0Cr18Ni11Ti七七 压力容器设计压力容器设计准则准则设计准则在特定的设计条件下，有效地利用材料的强度或刚度
18、，使容器或其部件在设计寿命内安全运行。 强度设计准则 弹性设计准则 塑性设计准则 脆断设计准则 疲劳设计准则 蠕变设计准则刚度设计准则l 弹性变形设计准则l 失稳设计准则 容器不出现涉及总体范围的较大变形，即在内压或其他拉伸等静力载荷在器壁中所引起的最大应力不超过材料的弹性极限。如考虑设计安全裕度，则限制在材料的许用应力以下。 d = 2= p Dc / 2 t 弹性设计准则1= p D / 4 t2 = p D / 2t12pD t七七 压力容器设计压力容器设计准则准则当容器总体范围进入整体塑性变形或局部区域沿整个壁厚进入塑性变形时，则认为容器己耗尽承载能力而失效。极限设计安定性准则 塑性设
19、计准则 Mp=（bh/4）yMe=（bh2/6） yMpyy七七 压力容器设计压力容器设计准则准则八八 压力容器常见结构型式压力容器常见结构型式封头人孔支座筒体管口液位计典型反应器结构典型反应器结构筒体筒体支座支座管口管口封头封头人孔人孔标准化的标准化的标准件标准件： 人孔、手孔、封头、法兰、支座、视镜、人孔、手孔、封头、法兰、支座、视镜、液面计、温度计、压力计液面计、温度计、压力计.等。等。基本参数：基本参数：公称直径公称直径DN（Dg） 公称压力公称压力PN（pg）选用零部件的基本标准是选用零部件的基本标准是基本参数基本参数。通用零部件通用零部件8.5 压力容器的安全使用与管理压力容器的安
20、全使用与管理 1.依据: 压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程 2.压力容器的设计监察: 设计单位具有设计类别、品种范围、设计资格的批准书，设计资格印章，对设计质量负责 3.压力容器的制造监察： 制造单位具有制造许可证，检验单位的监检 压力容器的安全技术监察压力容器的安全技术监察n压力容器的安全使用与管理压力容器的安全使用与管理1.管理体系与职责2.建立压力容器计算档案3.压力容器的使用登记 核定压力容器安全状况等级核定压力容器安全状况等级: 5级级, 表表8-4, 检规检规 登记使用登记使用: 变更与判废变更与判废4.制定压力容器的安全操作规程5.正确操作容器 压力容器的定期检查压力容器的定期检查n检查目的 检查内容 外部检查, 内外部检查, 耐压试验 检查程序 检查报告 , 包括检验结论报告和各检验项目的分项报告
