壓力容器作業(yè)人員培訓一基礎知識PPT學習教案課件

1、會計學1壓力容器作業(yè)人員培訓一基礎知識 壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)過程中不可缺少的一種設備。它廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個部門，目前壓力容器不僅數(shù)量多，增長速度快，而且類型復雜，發(fā)生事故的可能性也較大。作為壓力容器操作人員，保證壓力容器安全運行是自己應盡的職責。 第一章 壓力容器基礎知識 第1頁/共53頁壓力容器爆炸圖片第2頁/共53頁第一節(jié) 壓力容器簡介一、壓力與壓強 1、壓力：垂直作用在物體表面上的力叫做壓力。 第3頁/共53頁2、壓強：單位面積上承受的力叫壓強(P)。在工 程上習慣稱為壓力。 式中：F表示力，單位是牛頓（N）， S表示面積單位是平方米（m2）和（ cm2 ） ， P表示壓強，單位是帕

2、斯卡（Pa）。第一節(jié) 壓力容器簡介第4頁/共53頁3. 1 壓力、壓強的傳遞固體第一節(jié) 壓力容器簡介第5頁/共53頁3.2、壓力、壓強的傳遞液體第一節(jié) 壓力容器簡介第6頁/共53頁 第一節(jié) 壓力容器簡介3.2、壓力、壓強的傳遞液體第7頁/共53頁 第一節(jié) 壓力容器簡介3.3 壓力、壓強的傳遞氣體第8頁/共53頁 第一節(jié) 壓力容器簡介4、壓強的單位 1、法定的計量單位：Pa,（帕） 2、工程上有時會用到：公斤力（公斤） 3、其他加強單位：mmHg（毫米汞柱） mmH2O（毫米水柱） 第9頁/共53頁 第一節(jié) 壓力容器簡介5、常見壓強單位的換算（1）標準大氣壓0.1MPa760 mmHg （2）工

3、程大氣壓第10頁/共53頁第一節(jié) 壓力容器簡介如果以水柱高度來計算壓力，其換算關系為： 1kgf /m2(9.8Pa) =1 mmH2O 1kgf /mm2(0.098MPa) =10000mmH2O =10mH2O第11頁/共53頁 第一節(jié) 壓力容器簡介 絕對壓力、表壓力、負壓力（1）絕對壓力：容器內(nèi)的實際壓力。（2）表壓力：壓力表上的讀數(shù)或液柱差H的壓力值就是容器內(nèi)介質(zhì)壓力超出大氣壓力的部分P絕=P表+P大氣壓（3）負壓力（真空度）：介質(zhì)的壓力低于大氣壓力的部分,稱為負壓力或真空,簡稱負壓。此時P表為負值，或表示為 P負= P大氣壓 -P絕。第12頁/共53頁 第一節(jié) 壓力容器簡介幾種壓力

4、的關系圖第13頁/共53頁 第一節(jié) 壓力容器簡介第14頁/共53頁 第一節(jié) 壓力容器簡介 P絕P大氣壓 P絕P大氣壓 P絕P大氣壓第15頁/共53頁第一節(jié) 壓力容器簡介二、壓力容器的定義1、容器：由曲面構成用于盛裝物料的空間構件。2、廣義的壓力容器：即所有承受壓力的密閉容器均稱為壓力容器，或者稱為受壓容器。（它包括內(nèi)壓和外壓容器）3、狹義的壓力容器：按照特種設備安全監(jiān)察條例第九十九條第一款第（二）項的定義。第16頁/共53頁第一節(jié) 壓力容器簡介 壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設備，其范圍規(guī)定為： 最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于2

5、.5MPaL的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體的固定式容器和移動式容器；盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPaL的氣體、液化氣體和標準沸點等于或者低于60液體的氣瓶；氧艙等。 第17頁/共53頁第一節(jié) 壓力容器簡介 按TSG21-2016固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程規(guī)定： 1.工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）； 2.容積大于或者等于0.03m3(30L)的氣體、并且內(nèi)直徑 (非圓形截面指截面內(nèi)邊界最大幾何尺寸）大于或者等于150mm; 3.盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體以及介質(zhì)最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體

6、。第18頁/共53頁第一節(jié) 壓力容器簡介三、壓力容器中的壓力源 工作介質(zhì)：容器所盛裝的或在容器內(nèi)參加反應的物質(zhì)。1、來自容器外部：蒸汽鍋爐或壓縮機2、來自容器內(nèi)部：受熱、介質(zhì)化學反 應、聚集狀態(tài)發(fā)生改變等第19頁/共53頁 第二節(jié) 壓力容器的工藝參數(shù)一、壓力（一）工作壓力：容器頂部在正常工藝操作時的壓力。（二）最高工作壓力：容器頂部在工藝操作過程中可能產(chǎn)生的最高壓力。（三）設計壓力：在設計過程中，在相應設計溫度下用以確定容器壁厚及其元件尺寸的壓力。第20頁/共53頁第二節(jié) 壓力容器的工藝參數(shù)（四）相關壓力之間的關系 *設計壓力最高工作壓力工作壓力 設計壓力超壓泄放裝置動作壓力 超壓泄放裝置動作

7、壓力設計圖樣注明的最高允許工作壓力二、溫度（一）介質(zhì)溫度：容器內(nèi)工作介質(zhì)的溫度。第21頁/共53頁第二節(jié) 壓力容器的工藝參數(shù) （二）設計溫度：容器在正常工作過程中，在相應的設計壓力下，表壁或元件金屬可能達到的最高或最低溫度。 這里值得注意的是，只有當殼壁或元件金屬的溫度低于-20 時，才按最低溫度確定沒計溫度。除此而外，設計溫度一律按最高溫度選取。第22頁/共53頁第三節(jié) 壓力容器的分類依照固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程附件A的規(guī)定， 主要有以下幾種分類方法：一、按設計壓力分：（1）低壓（代號L）： 0.1MPaP1.6MPa（2）中壓（代號M）：1.6MPaP10MPa（3）高壓（代號H）：

8、10MPaP100MPa （4）超高壓（代號U）：100MPaP第23頁/共53頁第三節(jié) 壓力容器的分類二、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， 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計原理上，內(nèi)壓容器壁厚是根據(jù)強度指標確定的，而外壓容器設計則主要考慮穩(wěn)定性。 第24頁/共53頁第三節(jié) 壓力容器的分類三、按設計溫度 壓力容器按設計溫度（t）的高低可分為： 低溫容器（t-20）、 常溫容器（-20t450）、 高溫容器（t450）。第25頁/共53頁四、從安全技術管理分類 壓力容器可分為固定式容器和

9、移動式容器兩大類。 （一）固定式容器：指有固定的安裝和使用地點，工藝條件和使用操作人員也比較固定，一般不是單獨裝設，而是用管道與其他設備相連接的容器。如合成塔、蒸球、管殼式余熱鍋爐、熱交換器、分離器等。 （二）移動式容器：指一種儲裝容器，如氣瓶、汽車槽車等。其主要用途是裝運有壓力的氣體。這類容器無固定使用地點，一般也沒有專職的使用操作人員，使用環(huán)境經(jīng)常變遷，管理比較復雜，較易發(fā)生事故。 第三節(jié) 壓力容器的分類第26頁/共53頁第三節(jié) 壓力容器的分類五、按生產(chǎn)工藝原理分類（1）反應容器（R）（2）換熱容器（E）（3）分離容器（S）（4）儲存容器（C）品種劃分詳見固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程P5

10、9頁第27頁/共53頁第三節(jié) 壓力容器的分類具體劃分如下：（1）反應壓力容器（代號R），主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學反應的壓力容器，例如各種反應器、反應釜、聚合釜、合成塔、變換爐、煤氣發(fā)生爐等；反應釜第28頁/共53頁（2）換熱壓力容器（代號E），主要是用于完成介質(zhì)的熱量交換的壓力容器，例如各種熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器等；管殼式換熱器第三節(jié) 壓力容器的分類烘干機第29頁/共53頁第三節(jié) 壓力容器的分類（3）分離壓力容器（代號S），主要是用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的壓力容器。 例如各種分離器、過濾器、集油器、 洗滌器、吸收塔、銅洗塔、干燥塔、汽提塔、 分汽缸、 除氧器

11、等；第30頁/共53頁（4）儲存壓力容器（代號C ，其中球罐代號B），主要是用于儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器，例如各種型式的儲罐、緩沖罐、消毒鍋、印染機、烘缸、蒸鍋等。第三節(jié) 壓力容器的分類第31頁/共53頁六、壓力容器的分類（根據(jù)新容規(guī)劃分） (一）介質(zhì)分組 壓力容器的介質(zhì)分為以下兩組（包括氣體、液化氣體以及最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體）（1）第一組介質(zhì)，毒性程度為極度危害、高度危害的化學介質(zhì)，易爆介質(zhì)，液化氣體。（2）第二組介質(zhì)，除第一組以外的介質(zhì)。第三節(jié) 壓力容器的分類第32頁/共53頁第三節(jié) 壓力容器的分類（二）介質(zhì)危害性 介質(zhì)危害性指壓力容器在生產(chǎn)過程中因

12、事故致使介質(zhì)與人體大量接觸，發(fā)生爆炸或者因經(jīng)常泄漏引起職業(yè)性慢性危害的嚴重程度，用介質(zhì)毒性程度和爆炸危害程度表示。 1. 毒性程度： 綜合考慮急性毒性、最高容許濃度和職業(yè)性慢性危害等因素， 極度危害最高容許濃度小于0.1mg/m3； 高度危害最高容許濃度0.1mg/m3-1.0mg/m3時； 中度危害最高容許濃度1.0mg/m3-10mg/m3； 輕度危害最高容許濃度大于或者等于10mg/m3。第33頁/共53頁第三節(jié) 壓力容器的分類（二）介質(zhì)危害性 2.易爆介質(zhì)： 指氣體或者液體的蒸汽、薄霧與空氣混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的

13、介質(zhì)。 3.介質(zhì)毒性危害程度和爆炸危險程度的確定 按照HG 20660-2000壓力容器中化學介質(zhì)毒性危害和爆炸危險程度分類確定。HG 20660沒有規(guī)定的，由壓力容器設計單位參照GB 5044-85職業(yè)性接觸毒物危害程度分級的原則，決定介質(zhì)組別。第34頁/共53頁第三節(jié) 壓力容器的分類（三）壓力容器類別劃分方法1.基本劃分：壓力容器類別劃分應當根據(jù)介質(zhì)特性、設計壓力、容積，標出坐標點，確定壓力容器類別。（1）第一組介質(zhì)設備的分類（見下圖）第35頁/共53頁第三節(jié) 壓力容器的分類（2）第二組介質(zhì)設備的分類（見下圖）第36頁/共53頁第三節(jié) 壓力容器的分類2. 多腔壓力容器類別劃分： 多腔壓力容

14、器（如換熱器的管程、殼程，夾套容器）按類別高的壓力腔作為該容器的類別并且按照該容器類別進行使用和管理。3. 同腔多種介質(zhì)壓力容器類別劃分：一個壓力腔內(nèi)有多種介質(zhì)時，按照組別高的介質(zhì)劃分類別。4. 介質(zhì)含量極小的壓力容器類別劃分：當某一危害性物質(zhì)在介質(zhì)中含量極小時，應當根據(jù)其危害程度及其含量綜合考慮，按照壓力容器設計單位決定的介質(zhì)組別劃分類別。第37頁/共53頁第三節(jié) 壓力容器的分類七、其他分類方式 1、按壁厚與內(nèi)徑比：薄壁、厚壁。 2、按幾何形狀：球形、筒形、圓錐形。 3、按制造方法：焊接、鍛造、鉚接、鑄造。 4、按結構材料：鋼制、鑄鐵、有色金屬、非金屬。 5、按安放形式：立式容器、臥式容器。

15、第38頁/共53頁第四節(jié) 壓力容器常用鋼材 制造壓力容器的材料種類較多,有金屬材料和非金屬材料,黑色金屬和有色金屬等,但目前絕大多數(shù)的壓力容器是鋼制的.一、對選用鋼材的要求 具體選用壓力容器用鋼材時,應重點考慮鋼材的機械性能、工藝性能和耐腐蝕性能（物理及化學性能）。 第39頁/共53頁（一）鋼材的機械性能（強度、塑性、韌性）1.強度：1.1 抗拉強度：抗拉強度:鋼材試樣在拉伸試驗中,拉斷前所能承受的最大應力。 1.2 屈服強度：試樣在拉伸過程中,拉力不斷增加(甚至有所下降),還繼續(xù)顯著變形時的最小應力. 1.3 蠕變極限：在一定溫度和恒定拉力負荷下,試樣在規(guī)定的時間間隔內(nèi)的蠕變變形量或蠕變速度

16、不超過某規(guī)定值時的最大應力.1.4 持久強度:鋼材試樣在給定的溫度下,經(jīng)過規(guī)定時間發(fā)生斷裂的應力.第四節(jié) 壓力容器常用鋼材第40頁/共53頁2.塑 性：表征金屬材料發(fā)生塑性變形的能力. 伸長率:試樣拉斷后總伸長與原來比值的百分數(shù). =(L1-L0)/L0100% 斷面收縮率:試樣拉斷后,斷口面積縮減值與原截面積比值的百分數(shù) =(F0-F1)/F0100% 伸長率和斷面收縮率越大,則鋼材的塑性愈好. 3.韌性：(沖擊韌性)表征材料抵抗沖擊功的性能. ak=Ak/F第四節(jié) 壓力容器常用鋼材第41頁/共53頁 (二）鋼材的工藝性能 工藝性能是材料的冷塑性與焊接性能的統(tǒng)稱.冷塑性一般從塑性指標得到保證

17、,焊接性能是工藝性能中控制的主要指標。鋼的焊接性能或稱可焊性,是指鋼材是否具有在規(guī)定的焊接工藝條件下獲得質(zhì)量優(yōu)良的焊接接頭的性能。鋼的可焊性主要決定于它的化學成分,其中含碳量影響最大。一般認為碳當量不超過0.45%的合金鋼具有良好的可焊性。為了保證焊接質(zhì)量，壓力容器用鋼需選用不發(fā)生裂紋、可焊性好的鋼材。第四節(jié) 壓力容器常用鋼材第42頁/共53頁（三）鋼材的耐腐蝕性能 是指材料在使用條件下抵抗工作介質(zhì)腐蝕的能力。壓力容器在使用過程中接觸腐蝕性介質(zhì)時會受到腐蝕，其用鋼要求具有良好的耐蝕性。金屬的耐蝕性（一般腐蝕，或稱連續(xù)腐蝕）通常按腐蝕速率（mm/a）評定。 第四節(jié) 壓力容器常用鋼材第43頁/共5

18、3頁 二、壓力容器常用鋼材及其使用范圍 （一）碳素鋼： 1. 低碳鋼：wc 0.25% 2.中碳鋼：wc =0.25%0.6% 3.高碳鋼：wc 0.6 用于焊接結構壓力容器主要受壓元件的碳素鋼其含碳量不應大于0.25%。在特殊條件下，如選用含碳量超過0.25%的鋼材，應限定碳當量不大于0.45%。它雖然含較多雜質(zhì),但生產(chǎn)方便、成本低、性能良好,故得以廣泛使用,如Q235B、Q245R等. GB150(壓力容器）標準對Q235B系列鋼板的使用規(guī)定：設計壓力小于1.6MPa使用,溫度200C 3000C，厚度 16mm,不得用于毒性程度為級為極毒或高度危害的介質(zhì) 。第四節(jié) 壓力容器常用鋼材第44

19、頁/共53頁(二) 低合金鋼 普通碳鋼添加少量合金元素即成,其機械性能和工藝性能都較好。如Q345R (16MnR)等。用這種鋼板制造的容器比一般碳素鋼（Q235）減輕重量30%-40%，使用溫度為-20475。 (三)特殊條件下使用的容器用鋼 (1) 低溫(20)容器用鋼要求在最低使用溫度下仍具有較好的韌性,以防止容器在運行過程中產(chǎn)生脆性破裂。深冷容器常采用高合金鋼制造，其使用溫度下限為-196。一般低溫容器常用錳鋼及錳釩鋼制造，其下限使用溫度分別為-40和-70。Q345DR (16MnDR)鋼板用于低溫時，需要做低溫沖擊試驗。第四節(jié) 壓力容器常用鋼材第45頁/共53頁 （2) 高溫容器用

20、鋼 使用溫度在400-500范圍內(nèi)的容器一般可選用錳釩鋼、錳錮釩鋼等低合金鋼，使用溫度為500-600時，可選用鉻鉑低合金鋼，如15CrMo；使用溫度為600-700 時，則可選用鎳鉻高合金鋼。 (3)抗氫腐蝕用鋼 根據(jù)國內(nèi)外的使用經(jīng)驗，工作壓力為300個大氣壓、介質(zhì)含氫的壓力容器，可以根據(jù)不同的使用溫度選用下列一些鋼材：低于200時可用優(yōu)質(zhì)碳鋼，如10號鋼； 低于350時可用鉻鉬低合金鋼； 低于450時可用鉻鉬合金鋼； 在更高溫度下使用時可選用含釩量0.5的鉻鉬合金鋼。第四節(jié) 壓力容器常用鋼材第46頁/共53頁（4）不銹鋼：（主要是含有鉻Cr鉬Mo等元素）如 0Cr18Ni9、1Cr18Ni

21、9Ti等注: 新GB713-2008對命名方法的修改將碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和低合金高強鋼的命名作了統(tǒng)一，均用原碳素鋼的命名方法表示， 如：原20g、20R均改為Q245R， 原16MnR改為 Q345R。 而原鉻鉬鋼、鉬鋼的命名方法基本不變。第四節(jié) 壓力容器常用鋼材第47頁/共53頁第五節(jié)壓力容器的應力及其對安全的影響 壓力容器承受的常見載荷有壓力載荷、重力載荷、溫度載荷、風載荷和地震載荷。這些載荷都會使容器產(chǎn)生整體的或局部的變形，并相應地產(chǎn)生各種應力.一、各種載荷所產(chǎn)生的應力(一)由壓力所產(chǎn)生的應力 壓力是壓力容器最主要的載荷，受內(nèi)壓的容器，由于殼體在壓力作用下要向外擴張，所以在器壁上總是要產(chǎn)生拉伸應力，這一應力又稱為薄膜應力。由壓力而產(chǎn)生的應力則是確定容器壁厚的主要因素，對大多數(shù)容器來說往往是唯一的因素。 第48頁/共53頁(二)由重量所產(chǎn)生的應力 壓力容器本體就具有一定的重量，此外，容器內(nèi)的工作介質(zhì)、工藝裝置附件以及容器外的其他附加裝置，如保溫裝置、 、扶梯、平臺等也有較大的重量。所有這些重量作用在器壁上也會使器壁產(chǎn)生應力。(三)由溫度所引起的應力 壓力