什么是壓力容器？我們可以認(rèn)為承受液體介質(zhì)壓力的密封設(shè)備叫做壓力容器。一般來說，壓力容器是指在石油化工等工業(yè)生產(chǎn)中，用于完成反應(yīng)、傳熱、傳質(zhì)、分離、儲(chǔ)存和運(yùn)輸，并承擔(dān)特定功能的一定壓力的設(shè)備。主要用于石油化工、能源工業(yè)、科學(xué)研究和軍事工業(yè)。同時(shí)，它已廣泛應(yīng)用于民用工業(yè)，如煤氣或液化石油氣儲(chǔ)罐、各種蓄能器、換熱器、分離器和大型管道工程。

一個(gè)

壓力容器的定義

根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，壓力容器必須有三項(xiàng)規(guī)定:最大工作壓力≥0.1兆帕，容器容積≥25L，工作介質(zhì):氣體、液化氣和最高工作溫度高于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)(指一個(gè)大氣壓的沸點(diǎn))的液體。否則屬于常壓容器。

壓力容器主要為圓柱形，少數(shù)為球形或其他形狀。圓筒形壓力容器通常由圓筒、封頭、噴嘴、法蘭等零部件組成。壓力容器的工作壓力越高，筒壁就應(yīng)該越厚。

2

壓力容器的分類

壓力容器的分類方法有很多，可以根據(jù)不同的方法進(jìn)行不同的分類。

2.1制造分類:可分為五種:焊接容器、鍛造容器、鉚接容器、鑄造容器和組合容器。

2.2按材料分類:有鋼制容器、有色金屬容器和非金屬容器。

2.3按壁厚分類:可分為薄壁容器和厚壁容器。

2.4按形狀分類:球形容器、圓柱形容器、圓錐形容器、

2.5承壓方式分類:有內(nèi)壓力容器和外壓力容器。

2.6根據(jù)設(shè)計(jì)壓力

低壓容器(代碼l) 0.1mpa ≤ p < 1.6mpa。

中壓容器(規(guī)范m) 1.6mpa ≤ p < 10mpa

高壓容器10 MpA≤p 100 MpA(規(guī)范h)

超高壓容器(代號(hào)U) p≥100MPa

2.7根據(jù)綜合因素(如壓力容器的高度、體積的大小、介質(zhì)的危害程度及其在生產(chǎn)過程中的重要作用)

一類容器是指盛裝不易燃或無毒介質(zhì)的低壓容器，或者盛裝易燃或有毒介質(zhì)的低壓分離容器和換熱容器

二類容器:指下列容器之一

1.中壓容器

2.裝有劇毒介質(zhì)的低壓容器

3.裝有易燃或有毒介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和儲(chǔ)罐

4.內(nèi)徑小于1m的低壓余熱鍋爐

第三類容器:指下列容器之一

1.高壓和超高壓容器

2.裝有易燃或有毒介質(zhì)的中壓反應(yīng)容器、中壓儲(chǔ)罐或油輪

3.含有劇毒介質(zhì)的大型低壓容器和中壓容器

4.內(nèi)徑大于1m的中壓余熱鍋爐或低壓余熱鍋爐

2.8根據(jù)容器的工作溫度

高溫容器200 ~ 500℃

常溫容器的自然環(huán)境溫度

低溫容器-20 ~-253℃

2.9按壓力容器功能劃分

反應(yīng)壓力容器主要用于完成介質(zhì)的物理化學(xué)反應(yīng)。如反應(yīng)器、發(fā)電機(jī)、分解鍋、烹飪爐等。

換熱壓力容器主要用于介質(zhì)的換熱。如廢熱鍋爐、換熱器、冷卻器、蒸發(fā)器等。

分離壓力容器主要用于完成介質(zhì)和氣體凈化分離的流體壓力平衡，如分離器、過濾器、集油器、膨脹節(jié)、補(bǔ)償器等。

儲(chǔ)存壓力容器主要用于盛裝生產(chǎn)和生活所需的原料、液體和液化氣。比如儲(chǔ)油罐和油罐車。

2.10按安裝方法分類:

固定式壓力容器:安裝和使用場(chǎng)所固定、工藝條件和操作人員固定的壓力容器。

移動(dòng)式壓力容器:它在使用時(shí)不僅承受內(nèi)壓或外壓載荷，還承受運(yùn)輸過程中內(nèi)部介質(zhì)晃動(dòng)引起的沖擊力和外部沖擊振動(dòng)載荷，因此在結(jié)構(gòu)、使用和安全方面有特殊要求。

三

壓力容器的特性

3.1惡劣的工作條件

主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:負(fù)荷、溫度和介質(zhì)

①負(fù)載。除承受靜載荷外，還承受低周疲勞載荷。

②環(huán)境溫度。高溫工作，有時(shí)低溫工作。

③中等。有空氣、水蒸氣、硫化氫、液化石油氣、液氨、液氯、各種酸、堿。

3.2容易發(fā)生事故

①與其他設(shè)備相比，容易過載。由于誤操作或異常反應(yīng)，容器內(nèi)的壓力會(huì)迅速上升。通常，容器在被發(fā)現(xiàn)之前就已經(jīng)被銷毀了。

②局部應(yīng)力復(fù)雜。比如集裝箱開口周圍等結(jié)構(gòu)不連續(xù)處，損壞事故往往是由于局部應(yīng)力過大，反復(fù)增壓卸壓造成的。

③難以發(fā)現(xiàn)的隱藏缺陷。比如制造過程中留下的微小裂紋，如果沒有發(fā)現(xiàn)，裂紋會(huì)在使用過程中擴(kuò)大，或者在合適的條件下(使用溫度、工作介質(zhì)等)突然破壞。).

④使用條件苛刻。

3.3應(yīng)用廣泛，需要持續(xù)使用

壓力容器一般要求連續(xù)運(yùn)行，不能像其他設(shè)備一樣隨時(shí)停機(jī)維修。如果突然停止運(yùn)行，雞尾酒會(huì)對(duì)一條生產(chǎn)線、一個(gè)工廠甚至一個(gè)地區(qū)的生產(chǎn)生活都會(huì)產(chǎn)生很大的影響，間接和直接的經(jīng)濟(jì)損失會(huì)非常大。

四

壓力容器的組成

壓力容器有多種形式，其中最常見的結(jié)構(gòu)有圓柱形、球形和圓錐形。壓力容器的工作壓力越高，氣缸壁就應(yīng)該越厚?，F(xiàn)在以最常見的圓柱形壓力容器為代表做一個(gè)說明。這種容器主要由筒體、封頭、法蘭、密封件、開孔和噴嘴、支架等組成。

4.1氣缸

氣缸是壓力容器的主要部件之一。儲(chǔ)存物料或完成化學(xué)反應(yīng)所需的大部分壓力空都是由它來完成的，所以筒體的尺寸往往是根據(jù)工藝要求來確定的。形狀有圓柱形、圓錐形和球形。

4.2頭部

根據(jù)不同的幾何形狀，頭部可分為球形頭部、橢圓形頭部、碟形頭部和扁平頭部。在壓力容器中，當(dāng)封頭與筒體連接時(shí)，只能使用球形或橢圓形封頭，不允許使用平蓋封頭。

4.3法蘭

法蘭是容器與管道連接中的重要部件，其作用是用螺栓連接，通過擰緊螺栓擰緊墊片來保證密封。

4.4密封件

密封元件被放置在兩個(gè)凸緣或頭部的接觸表面和氣缸的端部之間，并且通過螺栓和其他連接器被壓縮，使得氣缸中的液體或氣體介質(zhì)不會(huì)泄漏。根據(jù)容器的工作壓力、介質(zhì)和溫度。密封件包括金屬(銅、鋁、低碳鋼)密封件、非金屬(石棉、橡膠等)。)密封件和組合密封件(鐵包石棉、鋼絲包石棉等。).

4.5開口和連接管

由于工藝和維護(hù)的需要，各種或安裝噴嘴，如人孔、視鏡孔、進(jìn)出料孔、安裝壓力表、液位計(jì)、熱電偶、安全閥等的噴嘴口。，都是在鋼瓶或容器頭上打開的。

4.6支持

軸承是支撐壓力容器和固定基礎(chǔ)的壓力部件。支架根據(jù)容器的安裝形式確定。常見的支撐形式有鞍式、支撐式、懸掛式、裙式等。球形容器常用柱式和裙式。

五

壓力容器用鋼的選擇原則

壓力容器用途廣泛，工作條件千差萬別。因此，在容器的設(shè)計(jì)過程中，正確選擇材料是極其復(fù)雜和特別重要的。很多壓力容器造成事故的重要原因之一是選材不當(dāng)。比如焊接可焊性差的鋼材的壓力容器時(shí)，焊接接頭容易產(chǎn)生裂紋；一些鎳鉻不銹鋼制造的壓力容器，由于鋼的牌號(hào)或成分選擇不當(dāng)，常因晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕而損壞。用鐵素體鋼制造低溫壓力容器時(shí)，如果鋼的轉(zhuǎn)變溫度高于容器的工作溫度，容器工作時(shí)容易發(fā)生脆性破壞。因此，在選擇壓力容器用鋼時(shí)，必須根據(jù)容器的工作條件(如壁溫、壓力、介質(zhì)腐蝕性、介質(zhì)對(duì)材料的脆化以及是否易燃、易爆、有毒等)選擇具有合適力學(xué)性能、物理性能和耐腐蝕性能的材料。)，還必須考慮加工工藝(可焊性、加工方便性)、經(jīng)濟(jì)合理性和來源的影響。需要指出的是，壓力容器用鋼除少數(shù)鑄件外，大部分是經(jīng)過軋制、鍛造、成型、焊接、熱處理后投入使用的。

5.1質(zhì)量選擇的原則

①選擇壓力容器用鋼時(shí)，必須考慮設(shè)備的運(yùn)行條件(如設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)特性)、可焊性、冷熱加工性、熱處理和容器結(jié)構(gòu)。

②壓力容器用鋼的選擇，必須在滿足第①條的前提下，考慮經(jīng)濟(jì)合理性。一般情況下，以下規(guī)定是經(jīng)濟(jì)合理的。

A.當(dāng)所需鋼板厚度小于8毫米時(shí)，碳鋼和低合金高強(qiáng)度鋼之間應(yīng)盡量使用碳鋼板(多層容器材料除外)。

b .剛度或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)先時(shí)，盡量選用普通碳鋼。在強(qiáng)度設(shè)計(jì)的場(chǎng)合，應(yīng)根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)的使用限制，依次選用Q235A、Q235B、20R(20R供應(yīng)困難時(shí)可使用20g)、16MnR等鋼板。

C.當(dāng)要求的不銹鋼厚度大于12毫米時(shí)，應(yīng)盡可能采用內(nèi)襯、復(fù)合和堆焊等結(jié)構(gòu)形式。

設(shè)計(jì)溫度低于或等于500℃的耐熱鋼不應(yīng)使用不銹鋼。

E.設(shè)計(jì)溫度小于或等于350℃的耐熱鋼不應(yīng)使用珠光體耐熱鋼。當(dāng)必須使用珠光體耐熱鋼進(jìn)行耐熱或耐氫時(shí)，應(yīng)盡量減少和組合鋼材的品種和規(guī)格。

③本文所列各種鋼材均為設(shè)計(jì)導(dǎo)則，一般情況下應(yīng)執(zhí)行。

A.碳鋼用于弱介質(zhì)腐蝕性的常壓和低壓容器、壁厚較小的中壓容器、鍛件、承壓鋼管、非承壓部件以及壁厚由剛度或結(jié)構(gòu)因素決定的其他場(chǎng)合。

B.低合金高強(qiáng)度鋼用于介質(zhì)腐蝕較弱、壁厚較大(不小于8毫米)的壓力容器。

c .珠光體耐熱鋼用于耐高溫氫或硫化氫腐蝕或設(shè)計(jì)溫度為350 ~ 650℃的壓力容器的耐熱鋼。

d不銹鋼用于高介質(zhì)腐蝕(電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕)、防止鐵離子污染、設(shè)計(jì)溫度大于500℃或設(shè)計(jì)溫度小于~ 100℃的耐熱或低溫鋼。

E.當(dāng)需要在400℃以上進(jìn)行焊接或熱處理時(shí)，不含穩(wěn)定元素且含碳量超過0.03%的奧氏體不銹鋼不應(yīng)用于可能導(dǎo)致不銹鋼晶間腐蝕的環(huán)境中。

(4)鋼材應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

⑤用作化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)件的鋼材，如設(shè)備法蘭、管道法蘭、管件、手孔、液位計(jì)等。，應(yīng)符合鋼材國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

5.2經(jīng)濟(jì)選擇原則

設(shè)備成本很大一部分取決于材料的價(jià)格。所以在選擇材料的時(shí)候，要知道它們的價(jià)格。在用于壓力容器的鋼材中，各種鋼材的價(jià)格差異相當(dāng)大。如果將碳鋼板材Q235-A的價(jià)格定為1，其他板材的相對(duì)價(jià)格大致如下:16MnR為1.4，20R(20g)為1.8，鉻鋼(1Cr13，2Cr13)為5.1，高合金鋼0Cr18Ni10為14.1。

當(dāng)然，用便宜的材料不一定經(jīng)濟(jì)合理，因?yàn)橘F的材料可能性能更好，可以用來制作壁薄、壁輕的容器，使用壽命更長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效果更好。

分析材料的經(jīng)濟(jì)性不僅取決于其價(jià)格，還取決于國(guó)家資源。應(yīng)使用更普遍可用的材料，應(yīng)使用不太昂貴和稀缺的材料；國(guó)產(chǎn)料多，進(jìn)口料少或者沒有。