1、压力容器基础知识压力容器基础知识压力容器的定义压力容器的定义压力容器的分类压力容器的分类压力容器的结构压力容器的结构l 何谓压力容器？何谓压力容器？容器器壁两边存在一定的压力差的所有容器器壁两边存在一定的压力差的所有密闭容器，均可称为压力容器，或称受密闭容器，均可称为压力容器，或称受压容器。压容器。这是广义上的压力容器，它广泛地应用这是广义上的压力容器，它广泛地应用于生产、生活的各个方面。于生产、生活的各个方面。压力容器的压力容器的界定界定 压力容器壁两边存在压力差，说明容器器壁承受压压力容器壁两边存在压力差，说明容器器壁承受压力载荷，这种压力载荷等于人为地将能量进行提升、力载荷，这种压力载荷
2、等于人为地将能量进行提升、积蓄，使容器具备了能量随时释放的可能性和危险积蓄，使容器具备了能量随时释放的可能性和危险性，也就是会发生泄漏或者爆炸。性，也就是会发生泄漏或者爆炸。这种危险性和可能性与容器的容积、工作介质以及这种危险性和可能性与容器的容积、工作介质以及压力载荷、结构、用途有关，并不是说所有承压的压力载荷、结构、用途有关，并不是说所有承压的容器都会发生事故。实际上，只有一部分的压力容容器都会发生事故。实际上，只有一部分的压力容器容易发生事故，而且危害性比较大，将这部分容器容易发生事故，而且危害性比较大，将这部分容器划归为一种特殊设备来进行管理，即是我们通常器划归为一种特殊设备来进行管理
3、，即是我们通常所说的压力容器。所说的压力容器。因此压力容器的界定就要从事故发生的可能性和事因此压力容器的界定就要从事故发生的可能性和事故危害的严重性来考虑。故危害的严重性来考虑。压力容器的压力容器的界定界定工作介质：指容器所盛装的或在容器中参与反应的工作介质：指容器所盛装的或在容器中参与反应的物质。物质。液体介质的压力容器，由于液体的可压缩性很小，液体介质的压力容器，由于液体的可压缩性很小，因此在卸压时介质的膨胀很小，容器爆炸时所释放因此在卸压时介质的膨胀很小，容器爆炸时所释放的能量就很小。的能量就很小。工质是气体的压力容器，因为气体的压缩性大，因工质是气体的压力容器，因为气体的压缩性大，因此
4、容器在爆破时气体瞬时卸压膨胀做功，所释放的此容器在爆破时气体瞬时卸压膨胀做功，所释放的能量就很大。能量就很大。相同压力和容积的容器，工质是气体的要比液体的相同压力和容积的容器，工质是气体的要比液体的爆破能量大数百倍甚至数万倍。爆破能量大数百倍甚至数万倍。由此，介质若为液体，即使容器爆破，其破坏性也由此，介质若为液体，即使容器爆破，其破坏性也是很小的。是很小的。压力容器的压力容器的界定界定这里说的液体指常温下的液体，而不包括高于其标这里说的液体指常温下的液体，而不包括高于其标准沸点的饱和液体（如锅炉汽包的高温饱和水）和准沸点的饱和液体（如锅炉汽包的高温饱和水）和沸点低于常温的液化气体（如液氯、液
5、氨）。因为沸点低于常温的液化气体（如液氯、液氨）。因为这些介质在容器内只是由于压力较高才是液态（实这些介质在容器内只是由于压力较高才是液态（实际上是气液两相共存）如果容器破裂，器内压力迅际上是气液两相共存）如果容器破裂，器内压力迅速下降，饱和液体即呈现过热状态，立即蒸发汽化，速下降，饱和液体即呈现过热状态，立即蒸发汽化，体积剧膨胀，其危害性也是很大的。体积剧膨胀，其危害性也是很大的。工作压力越高、容积越大，释放能量越大，危害性工作压力越高、容积越大，释放能量越大，危害性越严重。越严重。但但P P、V V不象工质那样易于限定划分，一般是人为地不象工质那样易于限定划分，一般是人为地规定一个比较适当
6、的下限值。规定一个比较适当的下限值。压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程正是基于此，对压正是基于此，对压力容器界定如下力容器界定如下：（1） 最高工作压力（最高工作压力（Pw）大于等于）大于等于0.1MPa（不含液体静压力，下同）；（不含液体静压力，下同）；（2） 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于大于等于0.15m，且容积（，且容积（V）大于等于）大于等于0.025m3；（3） 盛装介质为气体、液化气体或最高工盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。作温度高于等于标准沸点的液体。1.完全纳入完全纳入容规容规适用范围的压力
7、容器适用范围的压力容器（第二条第一款）（第二条第一款） 2. 纳入纳入容规容规部分适用范围的压力容器部分适用范围的压力容器容规容规第三章、第四章和第五章适用于下第三章、第四章和第五章适用于下列压力容器：列压力容器：（1） 与移动压缩机一体的非独立的容积小与移动压缩机一体的非独立的容积小于等于于等于0.15m3的储罐、锅炉房内的分气缸；的储罐、锅炉房内的分气缸；（2） 容积小于容积小于0.025m3的高压容器；的高压容器；（3） 深冷装置中非独立的压力容器、直燃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、空分设备型吸收式制冷装置中的压力容器、空分设备中的冷箱；中的冷箱；（4）
8、螺旋板换热器；螺旋板换热器； 2. 纳入纳入容规容规部分适用范围的压力容器部分适用范围的压力容器容规容规第三章、第四章和第五章适用于下列压力第三章、第四章和第五章适用于下列压力容器：容器：（5） 水力自动补气气压给水（无塔上水）装置中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）的气压罐，消防装置中的气体或气压给水（泡沫）压力罐；压力罐；（6） 水处理设备中的离子交换或过滤用压力容器、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；热水锅炉用膨胀水箱；（7） 电力行业专用的全封闭式组合电器（电容压电力行业专用的全封闭式组合电器（电容压力容器）；力
9、容器）；（8） 橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具。具。 3.容规容规适用范围还包括以下内容适用范围还包括以下内容1.本规程适用于上述压力容器所用的安全阀、爆破片本规程适用于上述压力容器所用的安全阀、爆破片装置、紧急切断装置、安全联锁装置、压力表、液装置、紧急切断装置、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等安全附件。面计、测温仪表等安全附件。2.本规程适用的压力容器除本体外还应包括：本规程适用的压力容器除本体外还应包括：（1） 压力容器与外部管道或装置焊接连接的第一道压力容器与外部管道或装置焊接连接的第一道环向焊缝的焊接坡口、螺纹连接的第一个螺纹接
10、头、环向焊缝的焊接坡口、螺纹连接的第一个螺纹接头、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接件或管件法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面；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；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本体连接的焊接接头。非受压元件与压力容器本体连接的焊接接头。3.本规程不适用于下列压力容器本规程不适用于下列压力容器1.超高压容器超高压容器2.各类气瓶各类气瓶3.非金属材料制造的压力容器非金属材料制造的压力容器4. 核压力容器、船舶和铁丝机车上的附属压力容器，国防或核压力容器、船舶和铁丝机车上的附属压力容器，国
11、防或军事装备用的压力容器，真空下工作的压力容器，军事装备用的压力容器，真空下工作的压力容器，锅规锅规适用范围内的直接受火焰加热的设备。适用范围内的直接受火焰加热的设备。5. 正常运行最高工作压力小于正常运行最高工作压力小于0.1MPa的压力容器。的压力容器。6. 机器上非独立的承压部件。机器上非独立的承压部件。7. 无壳体的套管换热器、波纹板换热器、空冷式换热器、冷无壳体的套管换热器、波纹板换热器、空冷式换热器、冷却排管。却排管。l l 对符合三个条件的压力容器，按对符合三个条件的压力容器，按容规容规要求进行管理。要求进行管理。对不大符合三个条件的压力容器，按对不大符合三个条件的压力容器，按条
12、例条例要求进行管理。要求进行管理。 压力容器的压力源压力容器的压力源主要来自容器内和容器外两个方面：主要来自容器内和容器外两个方面：1.压力产生于器外时压力产生于器外时压力源一般是气体压缩机压力源一般是气体压缩机或蒸汽锅炉。或蒸汽锅炉。2.压力产生于器内时压力产生于器内时其原因有：器内介质的聚其原因有：器内介质的聚集状态发生改变；气体在器内受热，温度急剧升集状态发生改变；气体在器内受热，温度急剧升高；介质在器内发生体增大的化学反应。高；介质在器内发生体增大的化学反应。压力源来自器外居多；来自器内居少，但危害性压力源来自器外居多；来自器内居少，但危害性较大，对压力控制要求更严。较大，对压力控制要
13、求更严。l l 压力容器的工艺参数压力容器的工艺参数主要是压力和温度主要是压力和温度压力容器的分类压力容器的分类 不同类别的压力容器，其存在的危险性也不同，不同类别的压力容器，其存在的危险性也不同，采取不同的管理办法和管理措施，既可节约管理成本，采取不同的管理办法和管理措施，既可节约管理成本，又可确保压力容器安全。又可确保压力容器安全。一般分类：一般分类：按压力容器的使用特点分为固定式和移动按压力容器的使用特点分为固定式和移动式两种。式两种。按压容的设计压力按压容的设计压力分为低压、中压、高压、超高压四分为低压、中压、高压、超高压四个压力等级。个压力等级。按压容在生产工艺过程中的作用原理按压容
14、在生产工艺过程中的作用原理，分为反应容器、，分为反应容器、分离容器、换热容器、贮存容器分离容器、换热容器、贮存容器 。 按安全的重要程度分类：按安全的重要程度分类：压力容器安全的重要程度取压力容器安全的重要程度取决于工作压力的高低、介质的危险程度以及在生产中决于工作压力的高低、介质的危险程度以及在生产中的重要作用。的重要作用。1.按介质的危险程度分类按介质的危险程度分类参照参照GB5044职业性接触毒物危害程序分级职业性接触毒物危害程序分级的规的规定，按其最高容许浓度的大小分为下列定，按其最高容许浓度的大小分为下列四级四级（1） 极度危害（极度危害（）级）级最高容许质量浓度小最高容许质量浓度小
15、于于0.1mg/m3（2） 高度危害（高度危害（）级）级最高容许质量浓度小最高容许质量浓度小于于0.11.0mg/m3（3） 甲度危害（甲度危害（）级）级最高容许质量浓度小最高容许质量浓度小于于1.010mg/m3（4） 轻度危害（轻度危害（）级）级最高容许质量浓度大最高容许质量浓度大于等于于等于10mg/m31.按介质的危险程度分类按介质的危险程度分类压力容器介质的毒性程度分级原则也是按以压力容器介质的毒性程度分级原则也是按以上分级规定中上分级规定中级划分标准确定。级划分标准确定。（1 1） 毒性程度为毒性程度为、级的介质：如氟、级的介质：如氟、氟酸、氟化氢、氯等氟酸、氟化氢、氯等（2）毒性
16、程度为毒性程度为级的介质：如级的介质：如SO2SO2、NH3NH3、COCO、氯乙烯、甲醇、二硫化碳、乙炔、硫化、氯乙烯、甲醇、二硫化碳、乙炔、硫化氢等氢等（3）毒性程度为毒性程度为级的介质：如级的介质：如NaOHNaOH、四、四氟乙烯、丙酮等氟乙烯、丙酮等2.容规容规的分类法的分类法本规程第本规程第2条适用范围内的压力容器划分为三类条适用范围内的压力容器划分为三类（压力容器的压力等级、品种、介质毒性程度和易（压力容器的压力等级、品种、介质毒性程度和易燃介质的划分见附件一）：燃介质的划分见附件一）：1.下列情况之一的，为下列情况之一的，为第三类压力容器：第三类压力容器：（1） 高压容器；高压容
17、器；（2） 中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；介质）；（3） 中压储存容器（仅取易燃或毒性程度为中度中压储存容器（仅取易燃或毒性程度为中度危害介质，且危害介质，且PV乘积大于等于乘积大于等于10MPam3）；）；（4） 中压反应容器（仅取易燃或毒性程度为中度中压反应容器（仅取易燃或毒性程度为中度危害介质，且危害介质，且PV乘积大于等于乘积大于等于0.5MPam3）；）；（5） 低压反应容器（仅取毒性程度为极度和高度低压反应容器（仅取毒性程度为极度和高度危害介质，且危害介质，且PV乘积大于等于乘积大于等于0.2MPam3）；）；2.容规容规的分类
18、法的分类法（6） 高压、中压管壳式余热锅炉；高压、中压管壳式余热锅炉；（7） 中压搪玻璃压力容器；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规定值下限大于等于540MPa）的材料制造的压力容）的材料制造的压力容器；器；（9） 移动式压力容器，包括铁路制度车（介质为移动式压力容器，包括铁路制度车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车液化气体、低温液体）、罐式汽车液化气体运输液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车运输（半挂）车和罐式集装箱（介质
19、为液化体、低和罐式集装箱（介质为液化体、低温液体）等；温液体）等；（10） 球形储罐（容积大于等于球形储罐（容积大于等于50m3）；）；（11） 低温液体储存容器（容积大于低温液体储存容器（容积大于5m3）。）。2.容规容规的分类法的分类法2.下列情况之一的，为下列情况之一的，为第二类压力容器第二类压力容器（本条（本条第第1款规定的除外）：款规定的除外）：（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度低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；危害介质）；（3） 低压反应容器和低压储存容器（仅限易低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；燃介
20、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3.低压容器为低压容器为第一类压力容器第一类压力容器（本条第一款、（本条第一款、第二款规定的除外）。第二款规定的除外）。压力容器结构作为提供传热、传质、贮存、化学反应和分作为提供传热、传质、贮存、化学反应和分离的一个密闭空间，一般来说，压力容器结离的一个密闭空间，一般来说，压力容器结构是比较简单的。构是比较简单的。一、中低压容器的基本结构一、中低压容器的基本结构压力容器本体结构型式虽然较多，但主要的压力容器本体结构型式虽然较多，但主要的是圆筒形和球形。是圆筒形和球形。1.球
21、形容器球形容器2.圆筒形容器圆筒形容器1.球形容器球形容器本体就是一个球壳，一般为焊接结构。直径本体就是一个球壳，一般为焊接结构。直径比较大，难以整体或半整体压制成形，所以比较大，难以整体或半整体压制成形，所以大多是由预先压制好的球壳组焊而成。大多是由预先压制好的球壳组焊而成。优点：受力最佳，用料省。缺点：制造困难，优点：受力最佳，用料省。缺点：制造困难，成本费高，一般只作贮存容器。成本费高，一般只作贮存容器。2. 圆筒形容器圆筒形容器对中低压容器而言，主要是由筒体（壳体）、封头、对中低压容器而言，主要是由筒体（壳体）、封头、法兰、开孔接管、密封及补温元件、支座等部分组法兰、开孔接管、密封及补
22、温元件、支座等部分组成。成。2.1筒体筒体压容最主要的组成部分。贮存物料和完压容最主要的组成部分。贮存物料和完成化学反应所需要的压力容间，大部分由其构成。成化学反应所需要的压力容间，大部分由其构成。所以容积的大小（所以容积的大小（D、L）往往是根据工艺条件来确）往往是根据工艺条件来确定，小直径筒体可用无缝钢管制造筒体，没有纵焊定，小直径筒体可用无缝钢管制造筒体，没有纵焊缝，安全性好。缝，安全性好。2.2封头封头按形状分为凸形、锥形和平板三种。凸按形状分为凸形、锥形和平板三种。凸形应用最广泛，不论哪种形式，封头都已标准化。形应用最广泛，不论哪种形式，封头都已标准化。分为半球形、椭圆形、蝶形、无折
23、边球形四种。锥分为半球形、椭圆形、蝶形、无折边球形四种。锥形分有折边和无折边两种，平板多用于人孔及法兰形分有折边和无折边两种，平板多用于人孔及法兰盖。盖。JB/T4746-2002。2. 圆筒形容器圆筒形容器2.3法兰法兰容器及管道连接的重要部件。分为管法兰和容器容器及管道连接的重要部件。分为管法兰和容器法兰。法兰。TB/T4700-47082.4开孔开孔由工艺要求和检修的需要，常需在筒体或封头上由工艺要求和检修的需要，常需在筒体或封头上开各种孔或安装接管。如人孔、手孔、视镜，物料接管以及开各种孔或安装接管。如人孔、手孔、视镜，物料接管以及安全附件接口等。安全附件接口等。开孔是容器中的一个主要
24、薄弱部位，对容器的疲劳寿命影响开孔是容器中的一个主要薄弱部位，对容器的疲劳寿命影响较大，因此要尽量减少开孔数量，避免大开孔，禁止在容器较大，因此要尽量减少开孔数量，避免大开孔，禁止在容器筒体上开孔大于直径之半。筒体上开孔大于直径之半。当开设椭圆孔时，应使椭圆短轴平行于筒体轴线。当开设椭圆孔时，应使椭圆短轴平行于筒体轴线。2.5补强元件补强元件JB/T4736-2002分分A、B、C、D、E五种形式，根据焊接工艺选择。五种形式，根据焊接工艺选择。2.6支座支座用来支撑重量、固定位置，使容器在运行时保持用来支撑重量、固定位置，使容器在运行时保持稳定。悬挂式、支承式、裙座、鞍座、立柱式等。稳定。悬挂
25、式、支承式、裙座、鞍座、立柱式等。 检查孔的最少数量与最小尺寸内径Di(mm)检查孔最少数量检查孔最小尺寸(mm)备注人孔手孔300Di500手孔2个 75或长圆孔7575 5001000人孔1个或手孔2个（当容器无法开人孔时）同上150或长圆孔150100球罐人孔最小500mm二、高压容器的基本结构二、高压容器的基本结构由筒体、法兰、封头、主螺栓（母）、密封件、管法兰等组成。由筒体、法兰、封头、主螺栓（母）、密封件、管法兰等组成。1、筒体、筒体整体式、多层包扎式、热套式、绕带式、绕板式等。整体式、多层包扎式、热套式、绕带式、绕板式等。1.1整体式整体式结构简单，易加工成形。整体锻造式、锻焊式
26、、厚板焊接结构简单，易加工成形。整体锻造式、锻焊式、厚板焊接式。与多层比较，有很多不足；（式。与多层比较，有很多不足；（1）单层，当存在裂纹等缺陷时，如裂）单层，当存在裂纹等缺陷时，如裂纹沿壳扩展，将导致整个壳体破坏；（纹沿壳扩展，将导致整个壳体破坏；（2）厚板总不如薄板抗脆性好，所）厚板总不如薄板抗脆性好，所以脆性破坏可能性大；（以脆性破坏可能性大；（3）壳壁上应力沿壁厚方向不均匀，厚度越大，）壳壁上应力沿壁厚方向不均匀，厚度越大，应力差别越大；（应力差别越大；（4）制造上需大型装备。）制造上需大型装备。1.2多层包扎式多层包扎式应用比较广泛。层板间纵缝错置。应用比较广泛。层板间纵缝错置。安全性好，但制造麻烦。安全性好，但制造麻烦。1.3绕板式绕板式由若干个筒节组焊成。没有纵焊缝，制造难度比多层包扎由若干个筒节组焊成。没有纵焊缝，制造难度比多层包扎高。高。1.4绕带式绕带式以扁平钢带为主，没有深窄环焊缝。以扁平钢带为主，没有深窄环焊缝。2.法兰及封头法兰及封头锻制加工。锻制加工。端盖多采用平盖，便于制造和密封。也有冲压成半球形的。端盖多采用平盖，便于制造和密封。也有冲压成半球形的。3. 主螺栓（母）主螺栓（母）锻造合金钢，双头螺栓。锻造合金钢，双头螺栓。
