壓力容器的分類

壓力容器壓力容器，從廣義上講它包括所有承受壓力載荷的密閉容器。但此處所指的壓力容器只是其中的一部份，即為《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》所轄范圍內(nèi)的壓力容器。由于這部分壓力容器事故率高，事故的破壞性大，損失嚴(yán)重，所以我們應(yīng)對這部分壓力容器的設(shè)計、制造、使用、檢驗、修理、改造等環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督檢查，以確保安全。由于壓力容器的型式種類繁多，使用要求各不相同，因此壓力容器有許多不同的分類方法，下面我們僅對按壓力等級、工藝用途及管理進(jìn)行的分類作一介紹。

分類方法很多，主要有如下幾種：

1．按壓力、品種、介質(zhì)毒性及易燃介質(zhì)分類

1.1

按壓力分為低、中、高及超高壓，前三種在材料、失效判據(jù)（準(zhǔn)則）、計算方法、制造要求上基本一致，而超高壓則截然不同。

1.2

按介質(zhì)毒性及易燃性分類，主要出自安全考慮，即一旦發(fā)生事故（爆炸、泄漏等）的危害程度。

2．按制造許可級別分類

2.1按制造許可級別分類，一般考慮如下一些因素：

a)安全性及制造難易程度的不同，這里涉及P、P?V、介質(zhì)特性、材料強度級別等；

b)工作（安放）位置分為固定與移動，移動的安全要求高于固定，且應(yīng)對減輕自重、防沖擊、各類儀表的裝設(shè)做特殊考慮；

c)材料,金屬與非金屬制容器在制造與檢驗方法上有很大不同；

d)考慮制造特點，利于專業(yè)化生產(chǎn)，如球罐。

2.2對不同制造許可級別的企業(yè)，提出不同的資源條件與安全質(zhì)量要求

3．按生產(chǎn)工藝過程中作用原理分類

分為反應(yīng)、換熱、分離、儲存四類，其中反應(yīng)容器安全性要求最高，因其在進(jìn)行物理、化學(xué)反應(yīng)時，可能造成壓力、溫度的變化。

3．此外，尚有如下一些常見的分類方法：

4.1

按形狀分類，如圓筒形、球形、組合型（前者均為回轉(zhuǎn)殼體）以及方形、矩形等；

4.2

按筒體結(jié)構(gòu)分為整體式、組合式。

4.3

按制造方法分為焊接（最為普通）、鍛造（主要用于超高壓）、鑄造（主要優(yōu)點是方便制造，但因其質(zhì)量問題需加大安全系數(shù)，多用于小型、低壓）。

4.4

按材料分為金屬與非金屬兩大類，其中：

a)

金屬中分為鋼、鑄鐵、有色金屬與合金。其中有色金屬與合金主要用于腐蝕等特殊工況，在生產(chǎn)條件、生產(chǎn)裝備、原材料驗收與堆放、吊裝、運輸包裝，尤其是焊接等環(huán)節(jié)有一系列特殊要求。

b)

鋼中以其化學(xué)成份又分為碳素鋼、低合金鋼（前兩者主要是強度鋼）及高合金鋼（主要用于腐蝕、低溫、高溫等特殊工況）。我國以標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度下限＞540MPa作為高強鋼分界的理由。壓力容器到目前為止沒有一個嚴(yán)格的定義，單從設(shè)計制造角度出發(fā)，認(rèn)為單純以壓力高低來劃分壓力容器與常壓容器不夠完善合理，因為在殼體應(yīng)力水平相同的條件下，容器的直徑越大，其積蓄的能量就越多，一旦發(fā)生破壞所造成的損失和危害也就越大，因此要求也應(yīng)不同。壓力容器多屬薄壁容器（容器的外徑與內(nèi)徑的比值K<1.1~1.2）范疇，其器壁中的應(yīng)力可簡化為兩向受力狀態(tài)。

蒸汽鍋爐實質(zhì)上也是壓力容器，但它是一種直接用燃燒熱產(chǎn)生蒸汽的特種受壓容器，即受火焰直接加熱的容器，其設(shè)計、制造、選材、運行維護(hù)都有特殊要求，其不包括在一般壓力容器范圍之內(nèi)。

從安全技術(shù)角度出發(fā)，壓力容器又分為固定式和移動式兩大類。移動式容器有氣瓶、氣桶、槽車、船舶上的專用容器等，是專門運輸氣體（或液化氣體）的壓力容器，其結(jié)構(gòu)、使用和安全方面均有特殊要求，往往也不屬于一般壓力容器的范疇。

近三十年來，在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，核能容器獲得了迅速發(fā)展。核能容器的出現(xiàn)，標(biāo)志著壓力容器的設(shè)計、制造技術(shù)達(dá)到一個新的更高水平。核能容器不僅是承受高溫超壓的超厚壁容器（壓水堆容器其工作壓力一般為140~160KG，溫度250~330度，壁厚達(dá)400~500MM），而且容器本身還要承受堆芯核裂變時產(chǎn)生的強烈中子流和γ射線輻射，導(dǎo)致材料沖擊韌性與延塑的顯著下降，使容器發(fā)生脆性破壞的可能性增加。此外，為防止容器內(nèi)放射性物質(zhì)污染環(huán)境，對密封結(jié)構(gòu)的安全可靠性也提出了更嚴(yán)格的要求。所以國內(nèi)現(xiàn)行的壓力容器規(guī)范均明確規(guī)定不包括核能容器。

壓力容器，顧名思義是在有壓力的條件下工作的容器，如合成氨成套裝置中的壓力容器，一般在150~320KG壓力下操作。不少壓力容器工作時，不僅要承受較高的壓力，同時還經(jīng)常處于高溫或低溫的狀態(tài)，在如此嚴(yán)峻的工況條件下，要保證長期安全運行，就必須在設(shè)計、選材、制造、檢驗及使用管理上有一整套嚴(yán)格的要求，否則容器一旦發(fā)生爆炸將在瞬時猛烈地釋放出巨大的能量，其摧毀力之大是驚人的。

內(nèi)部介質(zhì)的特性對容器的運行安全和使用壽命影響較大。尤其是石油化工容器，其內(nèi)部介質(zhì)往往不僅具有強烈的腐蝕性，從而對容器用材的選擇提出苛刻的要求外，而且很多介質(zhì)本身還是易燃、易爆或有毒的氣體，如果容器在運行中一旦損壞或泄漏，除了由于容器本身爆炸所造成的損失外，還可能發(fā)生由于內(nèi)部介質(zhì)向外擴散而引起的化學(xué)爆炸、著火燃燒，有毒氣體將會污染環(huán)境使人中毒。

進(jìn)年來，隨著石油化工生產(chǎn)向高效、低耗及單機處理能力大型化發(fā)展，壓力容器的規(guī)格越來越大，操作條件日趨苛刻，以氨合成塔為例：在六十年代初，氨合成塔的日處理量只有120噸，內(nèi)徑900，壁厚120，空塔重70噸；到七十年代，氨合成塔日處理量高達(dá)910~1360噸，內(nèi)徑3200~3400，空塔重270~353噸。容器的規(guī)格增大，不僅給制造、運輸、安裝帶來一系列困難，更重要的是由于厚鋼板的質(zhì)量和深厚焊縫的存在，增加了容器發(fā)生脆性破壞的危險性。

影響壓力容器安全運行的因素是多方面的，它涉及到強度設(shè)計、材料選擇、制造工藝、無損檢測以及破壞機理等多個技術(shù)領(lǐng)域。

1、按介質(zhì)毒性程度的分級和易燃介質(zhì)劃

①凡同時具備下列條件的容器為壓力容器：

。

a．最高工作壓力(Pw)大于等于0.1Mpa(不含液體靜壓力)(下同)。

b．內(nèi)直徑(非圓形截面，指其最大尺寸)大于等于0.15m且容積(V)大于等于0.025m3；

c，盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體。壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設(shè)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２．５ＭＰａＬ的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)沸點等于或者低于６０℃液體的氣瓶；氧艙等。

②壓力容器分為三類：

a．下列情況之一的為第三類壓力容器(代號3)

1）高壓容器；

2)中壓容器(僅對毒性程度為極度和高度危害的介質(zhì))；

3)中壓儲存容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且PV乘積大于等于10Mpa*m3)；

4}中壓反應(yīng)容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且PV乘積大于等于0.5Mpa*m3)；

5)中壓反應(yīng)容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且PV乘積大于等于0.2Mpa*m3)；

6）高壓＼中壓管殼式余熱鍋爐；

7}中壓搪玻璃壓力容器；

8）使用強度級別較高(指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強度規(guī)定值下限大于等于540Mpa)的材料制造的壓力容器；

9）移動式壓力容器，包括鐵路罐車、罐式汽車、低溫液體運輸、永久氣體運輸車和罐式集裝箱等；

10）球形儲罐（體積大于等于50m3）

11）低溫液體儲存容器(體積大于等于5m3)；

b下列情況之一的為第二類壓力容器(代號2)；

1)

中壓容器

2）低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì))；

3）低壓反應(yīng)容器和低壓儲存容器(僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì))；

4）低壓管殼式余熱鍋爐；

5）低壓搪瓷壓力容器；

c低壓容器為第一類壓力容器（代號1）

②“容規(guī)“監(jiān)察范圍之外的壓力容器簡介

A、《超高壓壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》適用于設(shè)計壓力大于等于100Mpa的超高壓容器的監(jiān)察與管理。

B、《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》適用與各類無縫氣瓶，焊接氣瓶的監(jiān)察與管理。

C、《溶解乙炔氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》適用于溶解乙炔氣瓶的監(jiān)察與管理。

D、《液化石油氣汽車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》適用于盛裝液化石油氣的汽車罐車的監(jiān)察與管理。

壓力等級分類

按承壓方式分類，壓力容器可分為內(nèi)壓容器與外壓容器。內(nèi)壓容器又可按設(shè)計壓力大小分為四個壓力等級，具體劃分如下：

a．低壓(代號L)容器0.1MPa≤P<1.6MPa；

b．中壓(代號M)容器1.6MPa≤P<10.0MPa；

c

．超高壓(代號U)容器P≥100MPa。

外壓容器中，當(dāng)容器的內(nèi)壓力小于一個絕對大氣壓(約0．1MPa)時又稱為真空容器。

按容器在生產(chǎn)中的作用分類

根據(jù)壓力容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用，可分為反應(yīng)壓力容器、換熱壓力容器、分離壓力容器、儲存壓力容器4種。具體劃分如下。

a．反應(yīng)壓力容器(代號R)主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的壓力容器，如反應(yīng)器、反應(yīng)釜、聚合釜、高壓釜、合成塔、蒸壓翠、煤氣發(fā)生爐等。

b．換熱壓力容器(代號E)主要是用于完成介質(zhì)熱量交換的壓力容器。如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等。

c．分離壓力容器(代號S)主要是用于完成介質(zhì)流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的壓力容器。如分離器、過濾器、集油器、緩沖器、干燥塔等。

d．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。如液氨儲罐、液化石油氣儲罐等。容規(guī)》第6條本規(guī)程第2條適用范圍內(nèi)的壓力容器劃分為三類（壓力容器的壓力等級、品種、介質(zhì)毒性程度和易燃介質(zhì)的劃分見附件一）：

1．下列情況之一的，為第三類壓力容器：

（1）高壓容器；

（2）中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；

（3）中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且PV乘積大于10Mpa.m3）;

（4）中壓反應(yīng)容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且PV乘各大于等于0。5Mpa.m3）;

（5）低壓容器（公限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且PV乘積大于等于0.2Mpam3）；

（6）高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；（注4）

（7）中壓搪玻璃壓力容器；

（8）使用強度級別較高（指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中搞拉強度規(guī)定值下限大于等于540Mpa）的材料制造的壓力容器；

（9）移動式壓力容器，包括鐵路罐車（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）、罐式汽車[液化氣體運輸（半掛）車、低溫液體運輸（半掛）車、水久氣體運輸（半掛）車]和罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）等；

（10）球形儲罐（容積大于等于50m3）；

（11）低溫液體儲存容順（容積大于5m3。

2．下列情況之一的，為第二類壓力容器（本條第1款規(guī)定的除外）：

（1）中壓容器；

（2）低壓容器（公限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；

（3）低壓反應(yīng)容器和低壓儲存容器（公限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)）；

（4）低壓管殼式余熱鍋爐；

（5）低壓搪玻璃壓力

（6）壓力容器。

3．低壓容器為第一類壓力容器（本條第1款、第2款規(guī)定的09版的《新容規(guī)》還沒有正式出臺，里面的容器劃類有了新的說法，更為細(xì)致了。引入危害性、失效模式的概念，從單一因素、單一理念上對壓力容器進(jìn)行分類監(jiān)管，突出本質(zhì)安全思想；根據(jù)危險程度的不同，劃分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類，實行分類監(jiān)督管理。

壓力容器的分類

A1

壓力容器分類時考慮的因素

A1.1

介質(zhì)分組

壓力容器的介質(zhì)分為兩組，包括氣體、液化氣體或者最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體。

A1.1.1

第一組介質(zhì)：毒性程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)；易燃介質(zhì)；液化氣體。

A1.1.2

第二組介質(zhì)：由除第一組以外的介質(zhì)組成，如水蒸汽、氮氣等。

A1.2

介質(zhì)危害性

介質(zhì)危害性指設(shè)備在生產(chǎn)過程中因事故致使介質(zhì)與人體大量接觸、發(fā)生爆炸或因泄漏引起職業(yè)性慢性危害的嚴(yán)重程度，用介質(zhì)毒性危害程度和爆炸危害程度表示。

A1.2.1

毒性程度：綜合考慮急性毒性和最高容許濃度。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0.1～1.0mg/m3;中度危害最高容許濃度1.0～10.0mg/m3;輕度危害最高容許濃度大于等于10.0mg/m3。

A1.2.2

易燃介質(zhì)：指氣體或液體的蒸汽、薄霧與空氣混合形成的爆炸混合物，其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于等于20%。

A1.2.3

介質(zhì)毒性危害程度和爆炸危害程度采用GB5044—1985《職業(yè)接觸性毒物危險程度分級》、HG20660—2000《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危害程度分類》標(biāo)準(zhǔn)。

A1.2

壓力

指設(shè)計壓力，即設(shè)定的壓力容器頂部壓力（表壓），與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷的條件，并作為超壓釋放裝置調(diào)定壓力的基礎(chǔ)，其值不得小于壓力容器的最高工作壓力。

A1.3

容積

容積是指壓力腔的幾何容積，即由設(shè)計圖樣標(biāo)注的尺寸計算（不考慮制造公差），且不扣除內(nèi)件體積（但應(yīng)扣除與壓力容器永久性連接的內(nèi)件體積），并經(jīng)圓整后的容積。

永久性連接是指只有通過破壞方式才能分開的連接。

A2

壓力容器分類

A2.1

壓力容器應(yīng)當(dāng)先按照介質(zhì)組別，選擇分類圖，再根據(jù)設(shè)計壓力P（單位MPa）和容積V（單位為L），標(biāo)出坐標(biāo)點，確定壓力容器類別。

(1)對于第一組介質(zhì)，壓力容器的分類見圖A－1。

圖A－1第一組介質(zhì)的壓力容器分類圖

(2)對于第二組介質(zhì)，壓力容器的分類見圖A－2。

圖A－2第二組介質(zhì)的壓力容器分類圖

A2.2

多腔壓力容器（如換熱器的管程和殼程、夾套壓力容器等）按照類別高的壓力腔作為該壓力容器的類別并按該類別進(jìn)行使用管理。但應(yīng)按照每個壓力腔各自的類別分別提出設(shè)計、制造技術(shù)要求。對各壓力腔進(jìn)行類別劃定時，設(shè)計壓力取本壓力腔的設(shè)計壓力，容積取本壓力腔的幾何容積。

A2.3

一