壓力容器基礎(chǔ)知識綜述

1、壓力容器審核員培訓(xùn)壓力容器審核員培訓(xùn)壓力容器基礎(chǔ)知識壓力容器基礎(chǔ)知識濟南市鍋爐壓力容器檢驗研究所濟南市鍋爐壓力容器檢驗研究所毛文幫毛文幫20082008年年1111月月壓力容器簡介壓力容器簡介一、廣義壓力容器的定義一、廣義壓力容器的定義所謂容器，通常的說法是：由物體構(gòu)成用于盛裝物料的空間構(gòu)件。通俗地講，就是化工、煉油，醫(yī)藥，食品等生產(chǎn)所用的各種設(shè)備外部的殼體都屬于容器。 不言而喻，所有承受壓力的密閉容器稱為壓力容器，或者稱為受壓容器。二、壓力容器的壓力源二、壓力容器的壓力源 容器所盛裝的，或在容器內(nèi)參加反應(yīng)的容器所盛裝的，或在容器內(nèi)參加反應(yīng)的物質(zhì)，稱之為工作介質(zhì)。物質(zhì)，稱之為工作介質(zhì)。 常用壓

2、力容器的工作介質(zhì)是各種氣體、常用壓力容器的工作介質(zhì)是各種氣體、水蒸汽或液體，所以我們這里主要講氣水蒸汽或液體，所以我們這里主要講氣體介質(zhì)的壓力來源。壓力來源可以分為體介質(zhì)的壓力來源。壓力來源可以分為氣體壓力的產(chǎn)生或增大，它來自容器內(nèi)氣體壓力的產(chǎn)生或增大，它來自容器內(nèi)或容器外二類。或容器外二類。 容器的氣體壓力產(chǎn)生于器外時，其壓力源一般是氣容器的氣體壓力產(chǎn)生于器外時，其壓力源一般是氣體壓縮機或蒸汽鍋爐。氣體壓縮機主要有容積型體壓縮機或蒸汽鍋爐。氣體壓縮機主要有容積型(活塞式、螺桿式、轉(zhuǎn)子式，滑片式等活塞式、螺桿式、轉(zhuǎn)子式，滑片式等)和速度型和速度型(離離心式、軸流式、混流式等心式、軸流式、混流式

3、等)兩類。容積型氣體壓縮兩類。容積型氣體壓縮機是通過縮小氣體的體積，增加氣體的密度來提高機是通過縮小氣體的體積，增加氣體的密度來提高氣體壓力的。而速度型氣體壓縮機則是通過增加氣氣體壓力的。而速度型氣體壓縮機則是通過增加氣體的流速，使氣體的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽軄硖岣邭怏w壓體的流速，使氣體的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽軄硖岣邭怏w壓力的。工作介質(zhì)為壓縮氣體的壓力容器，其可能達力的。工作介質(zhì)為壓縮氣體的壓力容器，其可能達到的最高壓力為氣體壓縮機出口的氣體壓力到的最高壓力為氣體壓縮機出口的氣體壓力(當然，當然，氣體在容器內(nèi)溫度大幅度升高或產(chǎn)生其他物理化學(xué)氣體在容器內(nèi)溫度大幅度升高或產(chǎn)生其他物理化學(xué)變化使壓力升高的情況除外）

4、。變化使壓力升高的情況除外）。 蒸汽鍋爐是利用燃料燃燒放出的熱量將水加熱蒸發(fā)蒸汽鍋爐是利用燃料燃燒放出的熱量將水加熱蒸發(fā)而產(chǎn)生水蒸汽的一種設(shè)備。由于在相同壓力下水蒸而產(chǎn)生水蒸汽的一種設(shè)備。由于在相同壓力下水蒸汽的體積是飽和水的汽的體積是飽和水的1000多倍，多倍， 2容器的氣體壓力產(chǎn)生于容器內(nèi)時，其原因有：容器內(nèi)介質(zhì)的聚集狀態(tài)發(fā)生改變；氣體介質(zhì)在容器內(nèi)受熱，溫度急劇升高；介質(zhì)在容器內(nèi)發(fā)生體積增大的化學(xué)反應(yīng)等。由于介質(zhì)的聚集狀態(tài)發(fā)生改變而產(chǎn)生或增加壓力的，一般是由于液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)在容器內(nèi)受熱(如周圍環(huán)境溫度升高，容器內(nèi)其他物料發(fā)生放熱化學(xué)反應(yīng)等)、蒸發(fā)或分解為氣體，體積劇烈膨脹，但因受到容器容積

5、的限制，氣體密度大為增加，因而在器內(nèi)產(chǎn)生壓力或使原有的氣體壓力增加。例如二氧化硫，當溫度低于10.1(標準沸點)時，它在密閉容器內(nèi)的蒸氣壓力低于大氣壓力，而當溫度升高至60時，呈液態(tài)的二氧化硫便大量蒸發(fā)，其蒸氣壓力即升高到11.25絕對大氣壓。又如高分子聚合物固態(tài)聚甲醛，受熱后“解聚變?yōu)闅鈶B(tài)，體積約增大1065倍，在密閉容器內(nèi)也會產(chǎn)生很高的氣體壓力。 由于氣體介質(zhì)在容器內(nèi)受熱而產(chǎn)生或顯著增加壓力的情況一般是少見的。只有因特殊原因，氣體在容器內(nèi)吸收了大量的熱量，溫度大幅度升高時壓力顯著增加的情況才會發(fā)生。例如有些貯裝易于發(fā)生聚合反應(yīng)的氣體容器(如某些碳氫化合物貯罐)，在合適條件下單分子氣體可以局

6、部發(fā)生聚合反應(yīng)，產(chǎn)生大量的聚合熱，使容器內(nèi)的氣體受熱，溫度大幅度上升，使壓力劇烈增高，有時還會因此而發(fā)生容器超壓爆破事故。 由于介質(zhì)在容器內(nèi)發(fā)生體積增大的化學(xué)反應(yīng)而壓力升高的例子較多，例如用碳化鈣加水經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成乙炔氣體，體積大為增加，在密閉的容器內(nèi)會產(chǎn)生較高的壓力。又如電解水制取氫和氧的反應(yīng)，因為1米3的水可以分解成1240米3的氫氣和620米3的氧氣，體積約增大2000倍，在密閉的容器內(nèi)也會產(chǎn)生很高的壓力。 常用的壓力容器中，氣體壓力在容器外增大的較多，在容器內(nèi)增大的較少。但后者危險性較大，對壓力控制的要求也更嚴格。三、壓力容器界限三、壓力容器界限 在此討論的壓力容器，主要是指那些容易發(fā)

7、生事故，而且事故的危害性較大，須由專門機構(gòu)進行監(jiān)督，并按規(guī)定的技術(shù)管理規(guī)范進行制造和使用的壓力容器。也就是對壓力容器劃個界限，哪些按一般設(shè)備對待，哪些按特殊設(shè)備對待。因而所講得的系指按特殊設(shè)備對待的壓力容器。 1劃分壓力容器的界限應(yīng)考慮的因素，主要是事故發(fā)生的可能性與事故危害性的大小兩個方面。目前國際上對壓力容器的界限范圍尚無完全統(tǒng)一的規(guī)定。一般說來，壓力容器發(fā)生爆炸事故時，其危害性大小與工作介質(zhì)的狀態(tài)、工作壓力及容器的容積等因素有關(guān)。工作介質(zhì)是液體的壓力容器，由于液體的壓縮性極小，因此在容器爆破時其膨脹功，即所釋放的能量很小，危害性也小。而工作介質(zhì)是氣體的壓力容器，因氣體具有很大的壓縮性，容

8、器爆破時膨脹功，即瞬時所釋放的能量很大，危害性也就大。由此可見，工作介質(zhì)為液體時，即使容器爆破，其危害性也是比較小的，所以一般都不把這類介質(zhì)為液體的壓力容器列入作為特殊設(shè)備的壓力容器范圍內(nèi)。值得注意的是，這里所說的液體，是指常溫下的液體，不包括最高工作溫度高于其標準沸點(即標準大氣壓下的沸點)。2、 特種設(shè)備安全監(jiān)察條例 、容規(guī)對壓力容器有相應(yīng)的界定四、壓力容器的基本要求四、壓力容器的基本要求1強度：金屬抵抗永久變形和斷裂的能力。常用的強度判據(jù)如屈服強度、抗拉強度。強度是在壓力的作用下不允許產(chǎn)生塑性(永久)變形,是涉及安全的主要問題。2剛度：剛性是在外力作用（制造、運輸、安裝與使用）下產(chǎn) 生不

9、允許的彈性變形，如法蘭（密封）、管板等；3穩(wěn)定性：在外力作用下防止突然失去原有形狀的穩(wěn)定性，如外壓及真空容器。4耐久性5密封性五、壓力容器的工藝參數(shù)五、壓力容器的工藝參數(shù) 壓力容器的工藝參數(shù)是由生產(chǎn)的工藝要求確定的，是進行壓力容器設(shè)計和安全操作的主要依據(jù)。壓力容器的主要工藝參數(shù)為壓力和溫度。 （一）壓力壓力 這里主要討論壓力容器工作介質(zhì)的壓力，即壓力容器工作時所承受的主要載荷。壓力容器運行時的壓力是用壓力表來測量的，表上所顯示的壓力值為表壓力。在各種壓力容器的規(guī)范中，經(jīng)常出現(xiàn)工作壓力、最高工作壓力和設(shè)計壓力等概念，觀將其定義分述如下。 1工作壓力。工作壓力。工作壓力也稱操作壓力，系指容器頂部在

10、正常工藝操作時的壓力(即不包括液體靜壓力)。 2最高工作壓力。最高工作壓力。系指容器頂部在工藝操作過程中可能產(chǎn)生的最大表壓力(即不包括液體靜壓力)。壓力超過此值時，容器上的安全裝置就要動作。容器最高工作壓力的確定與工作介質(zhì)有關(guān)。 3設(shè)計壓力。設(shè)計壓力。系指在相應(yīng)設(shè)計溫度下用以確定容器計算壁厚及其元件尺寸的壓力。一般不小于最高工作壓力，由于考慮問題的角度不一樣，不同規(guī)范對設(shè)計壓力的選取原則可能會略有差異。 容規(guī)規(guī)定容器的設(shè)計壓力，應(yīng)略高于容器在使用過程中的最高工作壓力。裝有安全裝置的容器，其設(shè)計壓力不得小于安全裝置的開啟壓力或爆破壓力。（二）溫度（二）溫度 1介質(zhì)溫度，系指容器內(nèi)工作介質(zhì)的溫度，

11、可以用測溫儀表測得 2.設(shè)計溫度；壓力容器的設(shè)計溫度不同于其內(nèi)部介質(zhì)可能達到的溫度，系容器在正常工作過程中，在相應(yīng)設(shè)計壓力下，表壁或元件金屬可能達到的最高或最低溫度。 設(shè)計規(guī)定，對設(shè)計溫度的選取有如下規(guī)定： (1)當容器的各個部位在工作過程中可能產(chǎn)生不同溫度時，可取預(yù)計的不同溫度作為各相應(yīng)部位的設(shè)計溫度。 (2)對有內(nèi)保溫的容器，應(yīng)作壁溫計算或以工作條件相似容器的實測壁溫作為設(shè)計溫度。六、壓力容器的分類六、壓力容器的分類 壓力容器的型式繁多。根據(jù)不同壓力容器可有許多分類方法，常用的有以下幾種（一）按壓力分類 按所承受壓力(P)的高低，壓力容器可分為低壓，中壓，高壓，超高壓四個等級。具體劃分如下

12、： 1低壓容器，0.P1.6MPa ; 2中壓容器：1.6P10MPa; 3高壓容器，10P100MPa。（二）按殼體承壓方式分類 按殼體承壓方式不同，壓力容器可分為內(nèi)壓(殼體內(nèi)部承受介質(zhì)壓力)容器和外壓(殼體外部承受介質(zhì)壓力)容器兩大類。 這兩類容器是截然不同的，其差別首先反映在設(shè)計原理上，內(nèi)壓容器的壁厚是根據(jù)強度計算確定的，而外壓容器的設(shè)計則主要考慮穩(wěn)定性問題。其次，反映在安全性上，外壓容器相對內(nèi)壓容器安全。（三）按設(shè)計溫度分類 按設(shè)計溫度(t)的高低，壓力容器可分為低溫容器(t20)，常溫容器(20t1000m，且，且H/D30或或D1000m，且，且H/D25； 基基本風壓本風壓q0.

13、5KN/m2或地震烈度或地震烈度8度時。圓錐形裙座的度時。圓錐形裙座的半錐角半錐角15。 裙座上須開孔：裙座上須開孔： 排氣孔排氣孔 裙座頂部須開設(shè)裙座頂部須開設(shè)80100的排氣孔，以排放可能聚結(jié)在裙座與封頭死區(qū)的有害氣的排氣孔，以排放可能聚結(jié)在裙座與封頭死區(qū)的有害氣體。對于有人孔的矮裙座或者頂部在封頭拼接焊縫處開體。對于有人孔的矮裙座或者頂部在封頭拼接焊縫處開有缺口的可以不開設(shè)排氣孔。有缺口的可以不開設(shè)排氣孔。 排液孔排液孔 裙座底部須開裙座底部須開設(shè)設(shè)80100的排液孔，一般孔徑的排液孔，一般孔徑50，中心高，中心高50mm的的長圓孔。長圓孔。 人孔裙人孔裙 座上須開設(shè)人孔，以方便檢修；人

14、座上須開設(shè)人孔，以方便檢修；人孔一般為圓形，當截面削弱受到限制或為方便拆卸塔底孔一般為圓形，當截面削弱受到限制或為方便拆卸塔底附件（如接管等），可開長圓孔。附件（如接管等），可開長圓孔。 引出管通道孔引出管通道孔 裙式支座裙式支座 考慮到管子熱膨脹，在支承筋與引出管之間應(yīng)保留一定間隙。考慮到管子熱膨脹，在支承筋與引出管之間應(yīng)保留一定間隙。 裙座與塔體封頭連接裙座與塔體封頭連接 裙座直接焊接在塔底封頭上，可采用對裙座直接焊接在塔底封頭上，可采用對接焊縫或搭接焊縫。在沒有風載荷或地震載荷時，對接焊縫承接焊縫或搭接焊縫。在沒有風載荷或地震載荷時，對接焊縫承受容器重量產(chǎn)生的壓縮載荷，搭接焊縫則承受剪切

15、載荷。相比受容器重量產(chǎn)生的壓縮載荷，搭接焊縫則承受剪切載荷。相比而言，搭接焊縫受力情況較差，在一些小塔或受力較小的情況而言，搭接焊縫受力情況較差，在一些小塔或受力較小的情況下采用。下采用。 裙座與塔殼體過渡段裙座與塔殼體過渡段 塔殼設(shè)計溫度低于塔殼設(shè)計溫度低于-20或高于或高于250時，時，裙座殼頂部分的材料應(yīng)與塔下封頭材料相同，裙座殼體過渡段裙座殼頂部分的材料應(yīng)與塔下封頭材料相同，裙座殼體過渡段長度取長度取4倍保溫層厚度，但不小于倍保溫層厚度，但不小于500mm；對奧氏不銹鋼塔，；對奧氏不銹鋼塔，其裙座殼體過渡段高度不小于其裙座殼體過渡段高度不小于300mm，材料同底封頭。，材料同底封頭。

16、裙座保護層裙座保護層 當塔內(nèi)或周圍容器內(nèi)有易燃、易爆介質(zhì)時，一旦當塔內(nèi)或周圍容器內(nèi)有易燃、易爆介質(zhì)時，一旦發(fā)生火災(zāi)，裙式支座型式會因溫度升高而喪失強度，故裙座應(yīng)發(fā)生火災(zāi)，裙式支座型式會因溫度升高而喪失強度，故裙座應(yīng)設(shè)防火層。當裙座設(shè)防火層。當裙座D1500mm時，僅外面敷設(shè)防火層；當裙時，僅外面敷設(shè)防火層；當裙座座D1500mm時，兩側(cè)均敷設(shè)時，兩側(cè)均敷設(shè)50 mm石棉水泥層。當塔內(nèi)操石棉水泥層。當塔內(nèi)操作溫度很高，塔體與裙座的溫度差引起不均勻熱膨脹，會使裙作溫度很高，塔體與裙座的溫度差引起不均勻熱膨脹，會使裙座與塔底封頭連接焊縫受力情況惡化，此時須對裙座加以保溫。座與塔底封頭連接焊縫受力情況

17、惡化，此時須對裙座加以保溫。鞍式支座鞍式支座 鞍式支座是由底板、腹板、筋板和墊板組焊而成。鞍式支座是由底板、腹板、筋板和墊板組焊而成。它適用于雙支點支承的鋼制臥式容器的支座。它適用于雙支點支承的鋼制臥式容器的支座。 鞍式支座型式：鞍式支座型式： 按鞍座實際承載的大小分為輕型（按鞍座實際承載的大小分為輕型（A） 、重型、重型（B）兩種。）兩種。 鞍座分固定式（鞍座分固定式（F）和滑動式（）和滑動式（S）兩種安裝形）兩種安裝形式。式。 鞍式支座鞍式支座 圖2.2-5 鞍式支座鞍式支座鞍式支座 鞍式支座型式選擇：鞍式支座型式選擇： 重型鞍座可滿足臥式換熱器，介質(zhì)比重較大或重型鞍座可滿足臥式換熱器，介

18、質(zhì)比重較大或L/D較大臥式容較大臥式容器的要求；輕型鞍座則滿足一般臥式容器的使用要求。器的要求；輕型鞍座則滿足一般臥式容器的使用要求。 容器因溫度變化，固定側(cè)應(yīng)采用固定鞍座；滑動側(cè)采用滑動容器因溫度變化，固定側(cè)應(yīng)采用固定鞍座；滑動側(cè)采用滑動鞍座。固定鞍座一般設(shè)在接管較多的一側(cè)。采用三個鞍座時，中鞍座。固定鞍座一般設(shè)在接管較多的一側(cè)。采用三個鞍座時，中間鞍座宜選固定鞍座，兩側(cè)鞍座可選滑動鞍座。間鞍座宜選固定鞍座，兩側(cè)鞍座可選滑動鞍座。 為改善容器的受力情況，將墊板四角倒圓；并在墊板中心開為改善容器的受力情況，將墊板四角倒圓；并在墊板中心開一通氣孔，以利于焊接或熱處理時氣體的排放；為使墊板按實際一

19、通氣孔，以利于焊接或熱處理時氣體的排放；為使墊板按實際需要設(shè)置或與容器等厚，標準中墊板厚度允許改變。需要設(shè)置或與容器等厚，標準中墊板厚度允許改變。 對于對于DN900mm容器，鞍座分為帶墊板和不帶墊板兩種容器，鞍座分為帶墊板和不帶墊板兩種 考慮到封頭的加強作用，鞍座應(yīng)盡可能靠近封頭，即考慮到封頭的加強作用，鞍座應(yīng)盡可能靠近封頭，即A應(yīng)小于應(yīng)小于或等于或等于D0/4，從受力情況考慮，從受力情況考慮，A不宜大于不宜大于0.2L。當需要時，。當需要時，A最大不得大于最大不得大于0.25L。 當容器基礎(chǔ)是鋼筋混凝土時，滑動鞍座底板下面必須安裝基當容器基礎(chǔ)是鋼筋混凝土時，滑動鞍座底板下面必須安裝基礎(chǔ)墊板

20、。基礎(chǔ)墊板必須保持平整光滑。礎(chǔ)墊板?；A(chǔ)墊板必須保持平整光滑。法蘭法蘭法蘭連接主要優(yōu)點是密封可靠和足夠的強度。缺點是不能快速拆卸、法蘭連接主要優(yōu)點是密封可靠和足夠的強度。缺點是不能快速拆卸、制造成本較高。法蘭分類主要有以下方法：制造成本較高。法蘭分類主要有以下方法：（1）按其被連接的部件分為壓力容器法蘭和管法蘭。）按其被連接的部件分為壓力容器法蘭和管法蘭。（2）按法蘭接觸面的寬窄可分為窄面法蘭和寬面法蘭。）按法蘭接觸面的寬窄可分為窄面法蘭和寬面法蘭。 寬面法蘭是指墊片接觸面分布于法蘭螺栓中心圓內(nèi)外兩側(cè)的法蘭寬面法蘭是指墊片接觸面分布于法蘭螺栓中心圓內(nèi)外兩側(cè)的法蘭連接，一般用于壓力很低場合。連接

21、，一般用于壓力很低場合。 窄面法蘭是指墊片接觸面位窄面法蘭是指墊片接觸面位于法蘭螺栓孔包圍的圓周內(nèi)的法蘭連接。于法蘭螺栓孔包圍的圓周內(nèi)的法蘭連接。(3)按整體性程度分為整體法蘭、松式法蘭和任意式法蘭。按整體性程度分為整體法蘭、松式法蘭和任意式法蘭。 整體法蘭：指法蘭環(huán)、頸部及圓筒三者有效地連接成一整體的法整體法蘭：指法蘭環(huán)、頸部及圓筒三者有效地連接成一整體的法蘭，共同承受法蘭力矩的作用。蘭，共同承受法蘭力矩的作用。 松式法蘭：指法蘭與圓筒未松式法蘭：指法蘭與圓筒未能有效地連接成一整體的法蘭，計算中認為法蘭力矩完全由法蘭能有效地連接成一整體的法蘭，計算中認為法蘭力矩完全由法蘭環(huán)本身來承擔。典型松

22、式法蘭有活套法蘭。環(huán)本身來承擔。典型松式法蘭有活套法蘭。 任意式法蘭：指任意式法蘭：指整體性程度介于上述二者間的法蘭。其圓筒與法蘭環(huán)雖未形成一整體性程度介于上述二者間的法蘭。其圓筒與法蘭環(huán)雖未形成一整體結(jié)構(gòu)，但可作為一個接構(gòu)元件，共同承受法蘭力矩。整體結(jié)構(gòu)，但可作為一個接構(gòu)元件，共同承受法蘭力矩。 法蘭密封面法蘭密封面:法蘭密封面分為平面密封面、凹凸面密封面、榫槽法蘭密封面分為平面密封面、凹凸面密封面、榫槽面密封面。面密封面。 平面法蘭密封面具有結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，且便于進行防腐襯里平面法蘭密封面具有結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，且便于進行防腐襯里等的優(yōu)點，由于這種密封面和墊片的接觸面積較大，如預(yù)緊不當

23、，等的優(yōu)點，由于這種密封面和墊片的接觸面積較大，如預(yù)緊不當，墊片易被擠出密封面。也不宜壓緊，密封性能較差，適用于壓力墊片易被擠出密封面。也不宜壓緊，密封性能較差，適用于壓力不高的場合，一般使用在不高的場合，一般使用在PN2.5MPa的壓力下。的壓力下。 凹凸面法蘭密封面相配的兩個法蘭結(jié)合面是一個凹面和一個凸面。凹凸面法蘭密封面相配的兩個法蘭結(jié)合面是一個凹面和一個凸面。安裝時易于對中，能有效地防止墊片被擠出密封面，密封效果優(yōu)安裝時易于對中，能有效地防止墊片被擠出密封面，密封效果優(yōu)于平面密封。于平面密封。 榫槽面法蘭密封面相配的兩個法蘭結(jié)合面是一個榫面和一個槽面。榫槽面法蘭密封面相配的兩個法蘭結(jié)合

24、面是一個榫面和一個槽面。密封面更窄。由于受槽面的阻擋，墊片不會被擠出壓緊面，且少密封面更窄。由于受槽面的阻擋，墊片不會被擠出壓緊面，且少受介質(zhì)的沖刷和腐蝕。安裝時易于對中，墊片受力均勻，密封可受介質(zhì)的沖刷和腐蝕。安裝時易于對中，墊片受力均勻，密封可靠，適用于易燃、易爆和有毒介質(zhì)的運用。只是由于墊片很窄，靠，適用于易燃、易爆和有毒介質(zhì)的運用。只是由于墊片很窄，更換時較為困難。更換時較為困難。壓力容器法蘭壓力容器法蘭 壓力容器法蘭標準為壓力容器法蘭標準為JB4701 4707-2000壓力容器法蘭壓力容器法蘭。它。它包括法蘭、墊片及等長雙頭螺柱等包括法蘭、墊片及等長雙頭螺柱等8個標準。其中法蘭分三

25、種：個標準。其中法蘭分三種：甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭及長頸法蘭。其中長頸法蘭受力情甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭及長頸法蘭。其中長頸法蘭受力情況最好，甲型平焊法蘭受力最差，故長頸法蘭使用范圍最寬。況最好，甲型平焊法蘭受力最差，故長頸法蘭使用范圍最寬。 甲型平焊法蘭一般采用鋼板制作，由于其最大厚度有限，所以只甲型平焊法蘭一般采用鋼板制作，由于其最大厚度有限，所以只能適用于低壓情況，為此只宜配用軟墊片，如石棉橡膠板，匹配能適用于低壓情況，為此只宜配用軟墊片，如石棉橡膠板，匹配螺柱、螺母材料可選用螺柱、螺母材料可選用Q235-A。對于乙型平焊法蘭和長頸對焊。對于乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭，對法蘭，對P

26、N1.5），內(nèi)、外壁應(yīng)力水平相差大，），內(nèi)、外壁應(yīng)力水平相差大， 不可能簡化。不可能簡化。C.采用鍛造方法制造，對材料（鍛件）要求高強度，優(yōu)良的采用鍛造方法制造，對材料（鍛件）要求高強度，優(yōu)良的 塑性、韌性，無可焊性要求。塑性、韌性，無可焊性要求。D.內(nèi)、外壁要求精加工，零、部件間多采用法蘭、螺紋連內(nèi)、外壁要求精加工，零、部件間多采用法蘭、螺紋連 接，機加工量大，要求高。接，機加工量大，要求高。E.尚無統(tǒng)一的標準，許多問題尚待研討。尚無統(tǒng)一的標準，許多問題尚待研討。2. 設(shè)計要求設(shè)計要求: 對開孔、形狀過渡區(qū)等應(yīng)力集中部位應(yīng)進行應(yīng)力分析計算校核。對開孔、形狀過渡區(qū)等應(yīng)力集中部位應(yīng)進行應(yīng)力分析計

27、算校核。3制造要求制造要求: : 原材料（鍛件）質(zhì)量是關(guān)鍵，要求采用真空脫氣噴粉、爐外精煉、原材料（鍛件）質(zhì)量是關(guān)鍵，要求采用真空脫氣噴粉、爐外精煉、電渣重熔等先進冶煉技術(shù)，保證鋼的純凈度，保證優(yōu)良力學(xué)性能（強度、塑電渣重熔等先進冶煉技術(shù)，保證鋼的純凈度，保證優(yōu)良力學(xué)性能（強度、塑性、韌性、斷裂韌性等）。鍛造比一般應(yīng)大于性、韌性、斷裂韌性等）。鍛造比一般應(yīng)大于3, 3, 制造期間至少做二次（熱處制造期間至少做二次（熱處理前后各一次）理前后各一次）100%100%超聲（探母材），筒體表面應(yīng)做超聲（探母材），筒體表面應(yīng)做100%100%磁粉或滲透磁粉或滲透, , 內(nèi)、外內(nèi)、外表面均需精加工，對表面

28、粗糙度有較嚴要求（防應(yīng)力集中）。表面均需精加工，對表面粗糙度有較嚴要求（防應(yīng)力集中）。超高壓容器基本知識超高壓容器基本知識 4提高耐壓強度（承載能力）的途徑提高耐壓強度（承載能力）的途徑: :A.采用多層熱套結(jié)構(gòu)采用多層熱套結(jié)構(gòu): : 利用層間過盈，使外筒對內(nèi)筒材料造成預(yù)壓利用層間過盈，使外筒對內(nèi)筒材料造成預(yù)壓應(yīng)力，在承受內(nèi)壓時使各層的應(yīng)力水平趨于均勻，提高了外層材應(yīng)力，在承受內(nèi)壓時使各層的應(yīng)力水平趨于均勻，提高了外層材料的利用率。料的利用率。超高壓熱套與高壓熱套容器的三大區(qū)別：超高壓熱套與高壓熱套容器的三大區(qū)別： 層間過盈量的選?。呵罢邔娱g過盈量的選取：前者經(jīng)精確力學(xué)計算；后者按套合工藝選取

29、。套合表面：前者需經(jīng)精經(jīng)精確力學(xué)計算；后者按套合工藝選取。套合表面：前者需經(jīng)精加工（以確保過盈量準確）；后者無需加工或只需粗加工。后者加工（以確保過盈量準確）；后者無需加工或只需粗加工。后者需通過熱處理消除套合應(yīng)力；前者不允許。需通過熱處理消除套合應(yīng)力；前者不允許。B.B.自增強處理自增強處理: :通過壓力使內(nèi)壁材料屈服，外壁仍屬彈性，造成內(nèi)通過壓力使內(nèi)壁材料屈服，外壁仍屬彈性，造成內(nèi)壁材料承受預(yù)壓應(yīng)力，從而提高其初始屈服壓力。自增強壓力應(yīng)壁材料承受預(yù)壓應(yīng)力，從而提高其初始屈服壓力。自增強壓力應(yīng)經(jīng)慎重計算與控制，并關(guān)注材料本身的屈服比。經(jīng)慎重計算與控制，并關(guān)注材料本身的屈服比。C. 采用繞絲結(jié)

30、構(gòu)采用繞絲結(jié)構(gòu): : 在內(nèi)筒外纏繞高強度不銹鋼絲，在纏繞時可通過在內(nèi)筒外纏繞高強度不銹鋼絲，在纏繞時可通過加熱等辦法精確控制纏繞預(yù)應(yīng)力，使內(nèi)筒材料呈預(yù)壓縮狀態(tài)。加熱等辦法精確控制纏繞預(yù)應(yīng)力，使內(nèi)筒材料呈預(yù)壓縮狀態(tài)。壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求1. 結(jié)構(gòu)的重要性結(jié)構(gòu)的重要性-設(shè)計計算的基礎(chǔ)，對安全與經(jīng)濟性設(shè)計計算的基礎(chǔ)，對安全與經(jīng)濟性影響極大。影響極大。結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求是安全、方便制造與檢結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求是安全、方便制造與檢驗。任何結(jié)構(gòu)都不是萬能的，需合理設(shè)計與選擇。驗。任何結(jié)構(gòu)都不是萬能的，需合理設(shè)計與選擇。 2. 筒體結(jié)構(gòu)：筒體結(jié)構(gòu)：筒體結(jié)構(gòu)分為筒體結(jié)構(gòu)分為整體式

31、整體式與與組合式組合式兩大類兩大類A.A.整體式：整體式：整體式結(jié)構(gòu)即滿足強度、剛度與穩(wěn)定性需要的整體式結(jié)構(gòu)即滿足強度、剛度與穩(wěn)定性需要的厚度（不含耐蝕層）是由一整塊連續(xù)鋼材構(gòu)成。常見整厚度（不含耐蝕層）是由一整塊連續(xù)鋼材構(gòu)成。常見整體式結(jié)構(gòu)有：單層焊接（應(yīng)用最廣）、鍛造（主要用于體式結(jié)構(gòu)有：單層焊接（應(yīng)用最廣）、鍛造（主要用于超高壓）、鍛焊（用于大型重要工況）、無縫管（小容超高壓）、鍛焊（用于大型重要工況）、無縫管（小容器）。器）。B.B.組合式：組合式：滿足滿足強度、剛度與穩(wěn)定性需要的厚度（不含耐強度、剛度與穩(wěn)定性需要的厚度（不含耐蝕層）由板蝕層）由板- -板、板板、板- -帶、板帶、板-

32、 -絲組合而成，主要用于高絲組合而成，主要用于高壓容器。板壓容器。板- -板有多層包扎、整體包扎、熱套、繞板等板有多層包扎、整體包扎、熱套、繞板等板板- -帶有型槽繞帶、扁平綱帶帶有型槽繞帶、扁平綱帶 、板板- -絲有繞絲（主要用絲有繞絲（主要用于超高壓）于超高壓）壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求整體式與組合式之比較整體式與組合式之比較p在安全性方面組合式優(yōu)于整體式，理由如下：在安全性方面組合式優(yōu)于整體式，理由如下： 以薄攻厚，中厚板、薄板性能優(yōu)于厚板以薄攻厚，中厚板、薄板性能優(yōu)于厚板; ;缺陷只缺陷只能在本層內(nèi)擴展；危險的縱縫（整體包扎含環(huán)縫）能在本層內(nèi)擴展；危險的縱縫（

33、整體包扎含環(huán)縫）化整為零，各層均布；安全泄放孔，利于報警；化整為零，各層均布；安全泄放孔，利于報警；預(yù)應(yīng)力增加安全裕度。預(yù)應(yīng)力增加安全裕度。 p組合組合式工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，且不適于做熱容式工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，且不適于做熱容器器壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求3.3.封頭結(jié)構(gòu)：封頭結(jié)構(gòu)：分為凸形封頭、錐形封頭、平蓋等三大類分為凸形封頭、錐形封頭、平蓋等三大類 A.凸形封頭凸形封頭: :p 依形狀（受力）分為半球、橢圓、碟形、球冠。受力前優(yōu)于后，制造方便后依形狀（受力）分為半球、橢圓、碟形、球冠。受力前優(yōu)于后，制造方便后優(yōu)于前。優(yōu)于前。p 制造方法主要為沖壓（適于批量）、

34、旋壓（適于單件）。制造方法主要為沖壓（適于批量）、旋壓（適于單件）。 p 制造方式主要有整板成形（小封頭）；先拼板后成形（大、中型封頭）；分制造方式主要有整板成形（小封頭）；先拼板后成形（大、中型封頭）；分辨成形后組焊（特大型封頭）。辨成形后組焊（特大型封頭）。B.B.錐形封頭錐形封頭p 主要主要用于變速或方便卸料；用于變速或方便卸料；p 依半頂角分為依半頂角分為3030（無折邊）、（無折邊）、4545（大端折邊）、（大端折邊）、6060（大、小端折邊）；（大、小端折邊）；p 主要制造方法卷焊主要制造方法卷焊C.平蓋平蓋p 包括平蓋和鍛造平底封頭等，與筒體連接分為可拆與固接。包括平蓋和鍛造平底

35、封頭等，與筒體連接分為可拆與固接。 p 制造方法多為鍛造制造方法多為鍛造壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求4. 開孔補強結(jié)構(gòu)開孔補強結(jié)構(gòu) 補強圈補強圈: :加工方便加工方便, ,但補強效果有限但補強效果有限, ,使用范圍有一定限制厚壁管補使用范圍有一定限制厚壁管補強；另加補強元件強；另加補強元件( (鍛件鍛件) )補強補強: :受力好受力好, ,將角度改為對接易保證焊將角度改為對接易保證焊接質(zhì)量接質(zhì)量, ,但加工復(fù)雜但加工復(fù)雜. .5. 法蘭：法蘭：法蘭與密封墊、緊固件合為一個結(jié)構(gòu)整體，屬可拆結(jié)構(gòu)，法蘭與密封墊、緊固件合為一個結(jié)構(gòu)整體，屬可拆結(jié)構(gòu)，其基本功能是連接與密封，法蘭結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算應(yīng)三位一體綜合其基本功能是連接與密封，法蘭結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算應(yīng)三位一體綜合考慮?？紤]。法蘭與密封墊、緊固件合為一個結(jié)構(gòu)整體，屬可拆結(jié)構(gòu)，法蘭與密封墊、緊固件合為一個結(jié)構(gòu)整體，屬可拆結(jié)構(gòu)，其基本功能是連接與密封，法蘭結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算應(yīng)三位一體綜合其基本