压力容器结构ppt课件.ppt

压力容器结构,项目一 压力容器结构认识项目二 内压薄壁容器项目三 外压容器项目四 压力容器附件,项目一压力容器结构认识,【项目目标】知识目标：掌握压力容器的定义；掌握压力容器的结构及各部件名称、作用；掌握压力容器类型；掌握易燃介质概念及介质毒性程度划分等级。技能目标：能准确判断盛装不同化学物品的压力容器的类型，并能灵活运用于生产。,压力容器定义,压力容器大多都是能承受一定压力且具有一定容积的密闭容器。按照压力容器安全技术监察规程的有关规定，若密闭容器同时具备以下条件即可视为压力容器。最高工作压力大于或等于0.1MPa（不含液柱压力）；内直径（非圆形截面指断面最大尺寸）大于或等于0.15m，且容积大于或等于0.025m3。介质为气体、液化气体或最高工作温度等于标准沸点的液体。 压力容器的形状有圆筒形、球形和方形三种。圆筒形容器介于球形和方形容器之间，加工比较简单，承压能力较好，又易于安装内构件，所以应用广泛。,一、压力容器结构,圆筒形压力容器通常由筒体、封头、法兰、支座、人（手）孔、接管等构成。,人孔,补强圈,液面计,封头,支座,筒体,接管,管法兰,二、压力容器类型,1按承压性质分 内压容器和外压容器。当作用于器壁内部的压力高于容器外表面所承受的压力，这类压力容器称为内压容器，反之，称为外压容器。内压容器按其所能承受的工作压力可分四个等级低压：0.1MPaP1.6MPa中压：1.6MPaP10MPa高压：10MPaP100MPa超高压：P100MPa2按结构材料分 按照结构材料划分，可分为金属材料和非金属材料。,3按容器的壁厚分按容器厚度可分为薄壁容器 k1.2 k= D0 /Di D0是容器外径，Di是内径。厚壁容器 k1.2的容器。通常情况下，高压容器都视为厚壁容器。4按工作温度分类 按照容器工作温度的高低可分为四个等级低温容器 设计温度-20常温容器 设计温度-20200中温容器 设计温度200450高温容器 设计温度450,5按工艺用途分 反应压力容器 主要用于完成介质的物理、化学反应。如反应器、聚合釜、合成塔等。换热压力容器 主要用于完成介质的热量交换。如冷凝器、加热器、蒸发器等分离压力容器 主要用于完成介质的净化、分离。如分离器、过滤器、洗涤器等储存压力容器 主要用于完成介质的储存，盛装气体、液体、固体的各种储罐。,6按安全技术监察规程分类第一类压力容器除第二类压力容器、第三类压力容器外的所有低压容器。第二类压力容器除第三类压力容器外的所有中压容器；易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和储存容器；毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；低压管壳式余热锅炉；搪玻璃压力容器。第三类压力容器毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和p.v0.2MPa.m3的低压容器，p为设计压力，v为容积；易燃介质或毒性程度为中度危害介质且p.v0.5MPa.m3的中压反应容器或p.v10MPa.m3的中压储存容器；高压、中压管壳式余热锅炉；高压容器。,介质毒性程度的分类是参照GB5044职业毒性危害程度分级的规定，按介质毒性最高允许的浓度值划分四个等级极度危害介质(级) 最高允许浓度0.1mg/m3，如氟、氢氟酸、光气等介质；高度危害介质(级) 允许浓度0.11.0mg/m3，如氟化氢、氯、碳酰氟等介质；中度危害介质(级) 允许浓度1.010mg/m3;，二氧化硫、氨、一氧化碳、甲醇等介质；轻度危害介质(级） 允许浓度10mg/m3，氢氧化钠、四氟乙烯、丙酮等介质。 易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于10%或爆炸上限和下限之差值大于或等于20%的气体，如：一甲胺、乙烷、乙烯、环氧乙烷、环氧丙烷等。,【项目实训】,某钢瓶盛有氯气，压力在2MPa，温度-40+60，材料是碳钢，试说明该钢瓶的类型，并简要说明在储存、运输过程中应注意的问题。分析：氯气有强烈的刺激性气味，黄绿色气体，能使人窒息，有毒，属于高度危害介质(级)，所以盛装液氯的钢瓶，属于第三类压力容器，中压、低温、金属薄壁储存容器。储存、运输时应注意堆放整齐，装卸要轻取轻放，应放于通风遮阳、不易起火处，应随时观察钢瓶表面是否有腐蚀，瓶嘴是否漏气。,【项目练习】,1.针对压力容器实物说明各部件结构及作用。2.压力容器按不同的方法有哪些分类方法？3.什么是压力容器？4.什么是易燃介质？5.按介质毒性最高允许的浓度值划分哪几个等级？,项目二 内压薄壁容器子项目2内压薄壁容器壁厚确定,【项目目标】知识目标：掌握内压薄壁容器的设计依据；掌握圆筒和球壳厚度计算公式；掌握内压圆筒封头的结构、特点及应用场合；掌握椭圆形封头厚度计算公式。技能目标：能校核压力容器的强度。,一、内压圆筒及球壳厚度确定,1.圆筒计算厚度确定第一强度理论（最大主应力理论）筒体上的最大应力小于或等于材料的许用应力，才能保证安全可靠。 maxt,公式：,根据GB150-1998的规定，确定筒体厚度的压力为计算压力，故计算壁厚 =pc Di/(2t - pc ）式中：筒体壁厚，mm pc计算压力，Mpa Di 筒体内径， mm t 设计温度下材料的许用应力Mpa 焊接接头系数。,2、球体的强度计算公式,=pc Di/(4t - pc ) 公式中字母的意义同前,圆筒和球体厚度公式比较,在相同内压和直径的情况下，球形容器的壁厚是圆筒形的一半，因此球形容器消耗的材料少。例如一个内压为0.5MPa，容积为5000m3的球形容器，比相同内压和容积的圆筒形容器可节省钢材45%，同时球形占地面积小，因此保温材料，防腐涂料等用量均少，维护保养等也比较简单。目前石油化工企业广泛采用球形容器来贮存氧气、石油液化气、乙烯、液氨、天然气等。但球形容器制造和安装比圆筒形容器复杂，技术要求比较高，所以目前球形容器主要用容积在50m3以上的中压贮罐。,二、内压容器封头壁厚确定,【项目实训】,某化工厂有一反应釜，已知釜体内径1400 mm，工作温度5150，工作压力1.5 Pa，釜体上装有安全阀，其开启压力1.6 MPa。釜体选用材料为0Cr18Ni10Ti，双面对接焊，全部无损检测。试确定釜体的厚度。若选用标准椭圆形封头，试确定釜体封头厚度。 已知Di =1400 mm，设计温度t=150+20=170，釜体上装有安全阀，设计压力取1.6MPa，双面对接焊全部无损探伤，=1.00，查许用应力表t=134.2 MPa（内插法），采用不锈钢材料， C2=0mm圆筒部分厚度 =8.40mm设计厚度确定 比较不锈钢的最小厚度min不小于2mm，所以取计算厚度8.40mm，d=+ C2=8.4+0=8.4mm假设名义厚度在825mm之间，查表C1=0.8mm，d+ C1=8.4+0.8=9.2mm，圆整为整数取10mm。即釜体的厚度为10mm。 封头部分厚度=8.37mm假设名义厚度在825mm之间，查表C1=0.8mm不锈钢的最小厚度min不小于2mm，所以取计算厚度8.40mm，d=+ C2=8.37+0=8.37mmd+ C1=8.37+0.8=9.17mm，圆整为整数取10mm。即釜体封头的厚度为10mm。,【项目练习】,内压薄壁筒体、球壳厚度计算公式，比较其特点。 简述内压薄壁封头结构、特点及适用范围。为了满足容器刚度要求，对容器最小厚度有哪些规定？有一长期闲置的压力容器，实测壁厚为8mm，内径为1000mm，材料是Q235-A，纵向焊缝为双面对接焊，是否做过无损探伤不清楚，现要求该容器承受1MPa的内压，工作温度为160，介质无腐蚀性，并装有安全阀，试判断该容器是否能用？,子项目3内压薄壁容器压力试验,【项目目标】知识目标 掌握压力容器压力试验的目的；掌握压力试验的方法；掌握压力试验的步骤。技能目标 能对压力容器进行压力试验；能校核压力容器强度。,一、压力试验目的及作用,新制造的容器或大检修后的容器，在交付使用前都必须进行压力试验。检验容器在超过工作压力条件下密封结构的可靠性、焊缝的致密性以及容器的宏观强度。同时观测压力试验后受压元件的母材及焊接接头的残余变形量，还可以及时发现材料和制造过程中存在的缺陷。,二、试验过程及装置,1.按下图安装试验装置。2.检查试验装置可靠性，注意禁锢螺栓，检查压力表量程。3. 试验过程：在容器的顶部先打开出气阀，关闭排水阀，打开进水阀；开启水泵，直至试验容器出气口液体溢出，关闭出气阀；压力缓慢上升至设计压力，确认无泄漏后，继续升压至试验压力，保压时间一般不少于30分钟。然后将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长的时间（一般不少于30分钟），对所有焊接接头和连接部位进行检查，试验中，不得带压紧固螺栓。如有渗漏，修补后重新试验。液压试验合格的标准无渗漏；无可见的异常变形；试验中无异常的响声。,常用的压力试验方法有液压试验和气压试验。一般用液压试验，因为其危险性小。属于以下情况不能做液压试验，应做气压试验。容器内不允许残留微量液体；寒冷冬季容器内液体结冰可能胀破容器；液压试验时因液体重量超过基础承受能力，如高大的塔。,三、常用的压力试验方法,四、试验介质及要求,1.液压试验介质及要求凡在压力试验时不会导致发生危险的液体，在低于其沸点温度下都可作为液压试验的介质，一般采用水。液压试验应注意问题：液压试验应采用清洁水。对于奥氏体不锈钢制造的容器，用水进行试验后，应采取措施将水渍去除干净，防止氯离子腐蚀。当无法达到这一要求时，就应当控制水的氯离子含量不超过25mg/L。当采用不会导致危险的其他液体作试验介质时，液体的温度应低于其闪点或沸点。对于碳钢或16MnR和正火15MnVR钢制造的容器,在液压试验时温度不低于5。低合金钢容器液体温度不得低于15。由于板厚等因素造成材料脆性转变温度升高时，还要相应提高试验液体的温度。其他钢种的容器液压试验温度按图样规定。铁素体钢制低温压力容器，液体温度不得低于受压元件及焊接接头进行夏比（V形缺口）冲击试验的温度再加上20。新制造的容器液压试验后，应及时将试验介质排净，并用压缩空气或其他惰性气体将容器内表面吹干，以免腐蚀。,2.气压试验介质气压试验时通常选用干燥洁净的空气、氮气或其他无毒的惰性气体。若容器内残留易燃气体存在，会导致爆炸，则不得使用空气作为试验介质。气压试验有一定危险性，必须做好防护措施，在有关安全部门监督下进行。在进行气压试验前，必须对容器主要焊缝进行100%无损探伤检查。,五、应力校核,压力试验时的试验压力大于设计压力，故试验时容器壁内的应力值也必然相应增大，因此在对容器或设备进行压力试验都要进行应力校核，满足要求时才能进行压力试验的实际操作。1.试验压力 试验压力时进行压力试验时规定容器应达到的压力，其值反映在容器顶部的压力表上。液压试验时试验压力 PT=1.25 气压试验时试验压力 PT=1.15 在确定试验压力时应注意以下几点：容器铭牌上规定有最大允许工作压力时，公式中应以最大允许工作压力代替设计压力；容器各元件所用材料不同时，应取各元件材料的/t 比值中最小者。立式容器（如塔器）卧置进行液压试验时，其试验压力值应为试验压力加立置时圆筒所承受的最大液柱静压力。容器的试验压力（液压时为立置和卧置两个压力值）应标在设计图样上。,2.压力试验前容器的应力校核液压试验时（无论容器立置或卧置）圆筒的应力应满足的条件 0.9s 式中 T试验压力下圆筒的应力 ，MPa PT试验压力 ，MPa； PL液柱静压力 ，MPa； Di -圆筒内径, mm； e圆筒的有效厚度,mm； 焊接接头系数； s圆筒材料在常温下的屈服点，MPa。 气压试验时圆筒的应力应满足的条件 0.8s 式中字母含义同前。,六、致密性试验,致密性试验是为了检查容器可拆连接部位的密封性。致密性试验包括气密性试验和煤油渗漏试验两种方法。1.气密性试验 对剧毒介质和设计要求不允许有微量介质泄漏的容器，在压力试验合格后，还要作气密性试验。试验压力为设计压力的1.05倍，试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后保持10分钟，然后降到设计压力，对所有焊接接头和连接部位进行泄漏检查。小型容器可浸入水中检查。如有泄漏，修补后重新进行液压试验和气密性试验。已经做过气压试验，经检查合格的容器，可免做致密性试验。2.煤油渗漏试验将焊缝能够检查的一面清理干净，涂以白粉浆，晾干后在焊缝的另一面涂以煤油，使表面得到足够的浸润，经半小时后白粉上没有油渍下出现为合格。否则说明有渗漏或微裂纹，应进行修补。,【项目实例】,某化工厂有一立式设备，罐体直径2000mm，材料为Q235-A，正常操作时罐内液面高度不超过2500mm，灌顶至罐底高度3200mm，罐内工作温度为50，液面上方气体压力不超过0.15MPa，液体密度1160kg/m3，随温度变化小，罐体实测厚度为6mm，试问该罐体是否满足水压试验要求。已知P=0.15MPa，t=50, =0.85，C2=2mm，Di=2000mm，n =6mm罐体正常工作时承受的最大液柱静压力PL=gH=11609.812.510-6=0.0284 MPa，5%P=0.050.15=0.0075 MPa PL5%P Pc=P+ PL=0.15+0.0284=0.1784 MPa查许用应力表，Q235-A在50时许用应力值t =113 MPa 在20时许用应力值t =113 MPa查钢板负偏差表，钢板6mm时，C1=0.6mm，C1+ C2=2.6mm，e =n- C=3.4mm试验压力PT=1.25=1.25=0.1875 MPa液柱静压力PL=gH1=11609.813.210-6=0.0364 MPa =65.96 MPa查表，Q235-A在20时屈服点s =235 MPa0.9s=0.90.85235=179.78 MPa65.96 MPa179.78 MPa 故水压试验时满足强度要求。,【项目练习】,1.为什么要对压力容器进行压力试验？为什么一般容器的压力试验都应首先考虑液压试验？在什么情况下才进行气压试验？2.说明水压试验的大致过程。3.练习水压试验的过程。,项目三 外压容器,【项目目标】知识目标 掌握外压容器的稳定性概念；掌握提高外压容器稳定性方法；掌握加强圈的结构要求；掌握设置加强圈要求；技能目标能为外压容器设置正确的加强圈。,一、外压容器的稳定性概念,外压容器压力低，壁厚薄，大部分容器壁厚能满足强度要求，但因为壁薄直径大，呈现出刚度不足，导致失效。刚性不好的容器在压应力低于屈服极限时，圆筒突然被压瘪，导致破坏，使筒体失去了原来的形状，这种现象类似于压杆失稳现象，称为外压容器的失稳。实践证明，失稳是外压容器破坏的主要形式，因此对外压容器，在保证其壳体强度的同时，也保证其壳体的稳定性，是外压容器能够正常操作的必要条件。,二、提高外压容器稳定性方法,缩短刚性构件之间的距离，圆筒的刚度增强，临界压力 Pcr值就会提高，虽然增加圆筒壁厚也能使Pcr值增大，但从钢材消耗来看，增大壁厚，不如在圆筒的外边或里边设置加强圈更为有效。圆筒用不锈钢或其它有色金属制造时，常在圆筒外壁设置一定数量碳钢材料制造的加强圈，可节省大量昂贵的金属，其经济价值更大。,三、加强圈设置,1.加强圈结构加强圈是指为增加外压容器的稳定性而设置在圆筒内侧或外侧，具有足够刚性的环状构件。加强圈常用扁钢、角钢、工字钢或其它型钢制成。,加强圈的要求,1）有足够的刚性2）加强圈与筒体的连接，大多采用焊接。可以是连续焊，也可以是间断焊，但必须保证加强圈与筒体紧密贴合和焊牢，否则起不到加强作用。3）加强圈可以设置在筒体内部或外部，为确保其对筒体的加强作用，加强圈应围绕在圆筒的圆周上。其布置见下图。,加强圈在筒外壁时，加强圈每侧间断焊接的总长，不少于圆筒外周长的二分之一；在筒内壁时，间断焊接的总长，应不少于圆筒内周长的三分之一。,间断焊缝的间距t，对外加强圈为8n，对内加强圈为12n。,2、设置加强圈的最大间距,如果筒体的e/D0已经确定，为使筒体能安全承受所规定的外压Pc，允许加强圈的最大间距可以通过下式计算： Lmax=,当加强圈的实际间距L Lmax时，则圆筒能够安全承受设计外压力。,【项目练习】,1.简述提高外压容器稳定性的方法。 2.在外压容器上设置加强圈对结构有什么要求？如何确定加强圈数量？3. 观察附近化工厂外压容器加强圈的结构。4. 为子项目1【项目练习】5题中塔设置两个加强圈，试计算设置加强圈后塔筒体的壁厚。,项目四 压力容器附件子项目1压力容器密封装置选择,【项目目标】知识目标 掌握密封装置的密封原理；掌握压力容器法兰的结构；掌握法兰密封面形式；掌握法兰垫片类型。技能目标 能为压力容器选择正确的密封装置。,一、法兰连接结构与密封原理,由于生产工艺或制造、安装、运输、检修等的需要，常常将化工容器或管道做成可拆的连接结构。常用的可拆连接有法兰连接、螺纹连接和插套连接。法兰连接是最常用的连接结构，可分为压力容器法兰和管法兰连接。,法兰的密封原理：法兰在螺栓预紧力的作用下，把处于法兰密封之间的垫片压紧，垫片发生变形后，填满法兰面上的不平间隙，从而阻止流体泄漏。施加于垫片单位面积上的压力，必须达到一定的数值，才能使垫片发生变形。,螺母,螺栓,垫圈,法兰,垫片,二、法兰的结构与类型,1.按法兰与设备或管道的连接方式划分,法兰不同类型结构图,整体法兰,松套法兰,任意法兰,（a） (b) (c) (d) （e） （f）,2、法兰密封面形式:平面型、凹凸型、榫槽型,法兰密封面型式性能比较,3、法兰垫片有非金属垫片、缠绕式垫片、金属包垫片,三、法兰标准及选用,1.压力容器法兰标准 压力容器法兰分类,公称直径和公称压力,公称直径和公称压力是选择法兰的主要参数。公称直径 公称直径是为了设计、制造、使用方便而规定的一种标准直径。压力容器法兰的公称直径与压力容器的直径取同一系列数值。常用DN表示。DN是将容器及管子直径加以标准化以后的标准直径。压力容器的公称直径DN是容器的内直径。 管子公称直径既不等于其内径，也不等于其外径，而是与两者相近的某一数值，为一名义直径。 相同公称直径的容器法兰与管法兰两者不能相互代替。公称压力 公称压力是为了设计、制造、使用方便而规定的若干个标准压力等级。常用PN表示。 目前我国规定的公称压力等级为：常压、0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4MPa。法兰公称压力与法兰的最大操作压力和操作温度以及法兰材料三个因素有关。,甲型平焊法兰,乙型平焊法兰,长颈对焊法兰,压力容器法兰的选用步骤,确定公称压力 由法兰标准中的公称压力等级和容器设计压力，按设计压力小于等于公称压力的原则，就近靠一公称压力，若设计压力非常接近这一公称压力且设计温度高于200C时，则可就近提高一个公称压力等级，这样初步确定一公称压力。初步确定法兰的类型 由公称直径、设计温度和以上初定的公称压力查表3-5，并考虑不同类型法兰的适用温度，初步确定法兰的类型。确定密封面形式 由工作介质特性，确定密封面形式。确定法兰的材料 由介质特性、设计温度， 结合容器材料对照标准中规定的法兰常用材料确定法兰的材料。确定允许的最大工作压力 由法兰类型、材料、工作温度和初定的公称压力查表3-7，得其允许的最大工作压力。,比较 若所得最大允许工作压力大于等于设计压力，则原初定的公称压力就是所选法兰的公称压力；若所得最大允许工作压力小于设计压力，则调换优质材料或提高公称压力等级，使得最大允许工作压力大于等于设计压力， 从而最后确定出法兰的公称压力和类型；确定垫片、螺栓、螺母材料 由法兰的类型及工作温度，确定垫片、螺栓、螺母材料；确定法兰的具体尺寸 由法兰类型、公称直径、公称压力查阅JB/T4701 47032000，确定法兰的具体尺寸。,法兰标记压力容器法兰标记在编制材料表时非常有用，其标记由五部分组成。法兰类型代号；密封面型式代号；公称直径；公称压力；标准号。,【项目实训】,为一精馏塔设计塔节与封头的连接法兰，并写出法兰标记。已知条件：塔体内径800mm，设计压力0.6MPa，设计温度300，介质有轻微腐蚀，但无毒非易燃，塔体材料16MnR。分析：确定公称压力设计压力0.6MPa，就近靠一个压力，公称压力为0.6MPa，因为温度已超过200，所以应提高一个等级，暂定公称压力PN=1.0MPa；容器的内径即压力容器的公称直径，所以DN=800mm；经查表3-6，得法兰类型为甲型平焊法兰；由于介质有轻微腐蚀，但无毒非易燃，所以选用平面型密封面；根据塔体材料，确定法兰材料也为16MnR，从而查表得300下，最大允许工作压力为0.86MPa；比较0.86MPa0.6MPa，即法兰最大允许工作压力大于设计压力，所以公称压力PN=1.0MPa合适；查相关标准，确定法兰类型，螺柱、螺母材料及法兰尺寸；法兰标记 法兰-P800-1.0JB/T4701-2000。,【项目练习】,1.说明法兰连接密封的工作原理。2. 法兰连接的密封面有哪几种形式？各有什么特点？3. 法兰连接的密封垫片有哪几种形式？各有什么特点？4. 法兰标准化的参数有哪些？管子的公称直径与内径是否相等？5.已知某反应器内径900mm，最高操作压力0.25MPa，最高操作温度250 ，筒体材料Q235-A，试为该反应器设计筒体与封头的法兰，并写出法兰标记。,子项目2压力容器补强装置选择,【项目目标】知识目标 掌握容器开孔补强方法、特点及结构；掌握开孔不补强的情形；掌握容器开孔补强的限制；技能目标 能为容器开孔设置补强结构。,一、问题的提出,由于工艺操作和安装检修的需要，在压力容器上开孔是不可避免的。如工艺操作所需的物料进出口、安装安全泄放装置、压力表、液面计、视镜的开孔，为容器内部安装检修方便所开的人孔、手孔等。容器开孔后， 一方面由于承载面积减小使总体强度削弱，另一方面由于开孔使结构的连续性被破坏，在开孔处产生较大的附加应力，结果使开孔附近的局部区域应力达到很大的数值。对容器的安全操作带来安全隐患，因此，需要考虑容器的开孔与补强。,二、开孔附近的应力集中,1.壳体开小孔的应力集中2.壳体开孔接管后的应力集中,三、补强方法及结构,1、容器开孔常用补强方法,2、补强结构：补强圈补强,厚壁管补强和整锻件补强,四、开孔不补强的条件,设计压力p2.5MPa两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍；接管公称外径小于或等于89mm；接管不另行补强的最小壁厚，见下表,五、对压力容器开孔的限制（GB150）,开孔还应满足下列要求,开孔尽量避开焊缝 如果必须在焊缝上开孔时，则在以开孔中心为圆心，以1.5倍开孔直径为半径的圆中所包围的焊缝，必须进行100%的无损探伤。在椭圆形或碟形封头过渡部分开孔时，其开孔的中心线应垂直于封头表面。,六、开孔补强设计的准则,设计准则：等面积补强准则：由补强圈提供的金属面积必须大于等于因开孔而减少的金属面积。根据内侧焊接坡口的不同有A、B、C、D、E、F六种结构。焊接要求：补强圈和器壁要求很好地贴合，使其与器壁一起受力，否则起不到补强作用。为检验焊缝的密封性，在补强圈上，设置一个M10的螺纹孔。当补强圈焊接后，可以由此通入0.40.5MPa的压缩空气，并通过在补强圈焊缝周围涂上肥皂液的方法检查焊接质量。,七、标准补强圈及其选用方法,确定补强圈的厚度：根据GB150确定补强圈的尺寸：根据表3-11 、图3-25 确定结构：由设备工艺参数。简易选法：材质、厚度与筒体相同，满足A4A-Ae，查表3-11 、图3-25 ，确定内、外径。表3-11是常用的补强圈尺寸，标准补强圈尺寸选定后，还应写出其标记，标记示例为 DNc HG21506-1992式中 DN接管公称直径，mm； c 补强圈厚度，mm。,【项目实训】,容器内径1000mm，壁厚12mm，筒体上焊有一个763.5的齐平式接管，开孔没有与筒体焊缝相交，200mm范围内没有其他开孔。已知该容器的设计压力为p=1.6MPa，设计温度120，试确定此开孔是否需要补强？若焊的接管外径为108mm，是否需要补强？试为接管选择标准补强圈。由已知条件可知：该容器设计压力p=1.6MPa2.5MPa；接管外径76mm89mm，壁厚3.5mm6mm，满足表3-10中要求。所以该容器开孔不需要补强。若焊的接管外径为108mm，则需要补强。查表3-11，补强圈外径是200mm，内径是128mm（按C型焊接坡口）。,【项目练习】,1.简述容器开孔补强的方法与结构。 2.GB150对容器开孔有哪些限制？3.容器开孔不补强有哪些条件？4.容器开孔补强设计准则是什么？5.到附近化工厂观察补强结构，说明补强结构及其特点。,子项目3压力容器安全装置选择,【项目目标】知识目标 掌握安全阀、爆破片的类型及结构；掌握安全装置的工作原理。技能目标 能拆装安全阀。,一、安全装置作用与种类,压力容器或设备在使用过程中，由于各种原因，可能出现压力超过容器许用压力的情况。安全泄压装置的作用是当容器在正常工作压力下运行时，保持严密不漏。若容器内的压力超过许用值，则能自动、迅速地排泄出容器内介质，使容器内的压力始终保持在许用压力范围以内，并且由于高压流体的喷出或爆破元件破裂发出较大的响声而起到报警的作用。常用安全阀、爆破片。,二、安全阀,1、安全阀工作原理 下图是常用的弹簧式安全阀。压力正常时，弹簧力将阀头与阀座压紧，当容器内压力升高时，作用在阀头上的力超过弹簧力时，则阀头上移使安全阀自动开启，泄放超压气体使器内压力降低，从而保护化工容器。当器内压力降低到安全值时，弹簧力又使安全阀自动关闭。拧动安全阀上的调节螺栓，可以改变弹簧力的大小，从而控制安全阀的开启压力。为了避免安全阀不必要的泄放，通常预定的安全阀开启压力应略高于化工容器的工作压力。,调节螺栓,弹簧,顶杆,阀头,阀座,2.安全阀的结构类型,安全阀的种类有很多，按其加载机构有重锤杠杆式和弹簧式两种。 按阀瓣开启高度的不同，可分为微启式和全启式。微启式是指阀瓣的开启高度为阀座喉径的1/401/20；全启式是指阀瓣的开启高度为阀座喉径的1/4。 按气体排放方式的不同，可分为全封闭式、半封闭式和开放式等，封闭式安全阀是指排除的介质不外泄，全部沿着出口排泄到指定地点，一般用在有毒和腐蚀性介质中；不封闭式安全阀多用于空气和蒸汽用安全阀。,杠杆式安全阀,杠杆式安全阀主要依靠杠杆重锤的作用力而工作，但由于杠杆式安全阀体积庞大往往限制了选用范围。,温度较高时常选用带散热套的安全阀。,安全阀的优点是可以避免因容器超压而造成浪费和生产中断。缺点是安全阀的密封不好有时会引起泄漏。弹簧式安全阀的弹簧有惯性作用，使阀的开启和闭合有滞后现象，难以适应急剧化学反应迅速升压所需要的快速泄放要求，所以弹簧式安全阀不适用于黏性较大、液体不允许有微量结晶的场合。,3.安全阀的选用原则,安全阀的选用，应综合考虑压力容器的工作压力、工作介质特性、载荷特点、允许超压限度、防止超压的必需排放量、防超压动作的要求(动作特点、灵敏性、可靠性、密闭性)、生产运行特点、安全技术要求等因素。一般应掌握以下基本原则 对于易燃、易爆、有毒性和污染大气的介质，必须选用封闭式安全阀，对空气或其他不会污染环境的非易燃和易爆的气体，可选用敞开式安全阀。 高压容器及安全泄放量较大而壳体的强度裕度又不太大的中、低压容器，应选用全启式安全阀，以减少容器的开孔面积，微启式安全阀宜用于排量不大、要求不高的场合。 高温容器宜选用重锤杠杆式安全阀或带散热器的安全阀，不宜选用弹簧式安全阀。,4、安全阀的阀体材料,安全阀的阀体材料若无特殊要求，当阀的公称压力小于等于1.6 MPa时，选灰铸铁；公称压力小于等于2.5 MPa时选碳素钢；对腐蚀性介质，选不锈钢，温度较高时宜选铬钼钢。,三、爆破片,1、爆破片作用及特点爆破片是一种断裂型安全泄放装置，是通过爆破片的破裂来达到泄压目的，泄压后爆破片不能继续有效使用，容器也被迫停止运行。虽然爆破片是一种爆破后不重新闭合的泄放装置，但与安全阀相比，它有两个特点：一是密闭性能好，能做到完全密封；二是动作迅速，泄放量大。所以爆破片装置一般适用于泄压要求灵敏，介质密封要求严或不宜装设安全阀的压力容器。,2、爆破片的结构类型,爆破片由爆破元件和夹持器等组成。爆破元件起控制爆破压力的作用，它是关键的压力敏感元件；夹持器的作用是固定爆破元件，装在容器的接口管法兰上，也可以不设夹持器，直接利用接管法兰夹紧爆破元件。爆破片分类方法较多，按其破坏形式有拉伸破坏型、剪切破坏型、弯曲破坏型及失稳破坏型；按产品外观分正拱型、反拱型和平板型；按破坏动作分爆破型、触破性及脱落性等。,平板型和正拱型,综合性能较差，主要用于低压和超低压工况，尤其是大型料仓,爆破时，爆破片碎片会进入泄放管道；由于爆破片的中心厚度被有意减弱，易于因疲劳而提前爆破；操作压力不能超过爆破片最小爆破压力的65%,平板型和正拱型不能与安全阀串联使用,膜片,膜片,法兰,夹持环,正拱带槽型爆破片（LC）,在爆破片的拱面（通常在凹面侧）上，加工有“十”字形或环形减弱槽，当压力达到爆破压力时，爆破片沿减弱槽破裂，将压力泄放出去。,反拱叉型带刀爆破片（YDV）,由三瓣叉形支架外罩耐蚀密封膜构成。爆破片安装时凸面受压，当所受压力达到产品的爆破压力时，迅速翻转，被设置在上夹持器内的刀刃割破泄压。爆破压力为0.001-0.1Mpa，适用于超低压容器或真空容器。,反拱型,抗疲劳性能优良、爆破时不产生碎片且操作压力可达其最小爆破压力90%以上的优点，还能与安全阀串联使用,法兰,支撑圈,膜片,3、爆破片的选用,绝大多数压力容器都使用安全阀作为泄放装置，然而安全阀一直潜在“关不严、扣不开”的隐患，因而在以下场合应优先选用爆破片作为安全泄放装置工作介质不清洁，这些介质易发生粘结或堵塞阀口，致使安全阀失效；压力容器内由于介质化学反应或其他原因，容易引起压力突然骤增，而安全阀动作滞后，不能有效地起到安全泄放作用；工作介质毒性程度为极度、高度危害的气体介质或盛装贵重介质的压力容器，使用安全阀难免会有微量泄漏，宜选用爆破片：介质为强腐蚀性气体的压力容器，腐蚀性大的介质，用耐腐蚀的贵重材料制造安全阀成本高，而用其制造爆破片，成本非常低廉。,【项目实训】,为盛装以下介质的压力容器选择合适的安全装置。热水锅炉；高温容器，介质清洁；悬浮性物料，低压；有毒介质； 分析：热水锅炉一般选不封闭微启式安全阀，因为无毒、压力不大；高温容器，介质清洁，一般用带散热器的安全阀；悬浮性物料，低压，可以选平板型爆破片；有毒介质，可以选反拱型爆破片。,【项目练习】,1. 简述安全阀的工作原理。2. 如何为容器选择安全阀？3简述爆破片的工作原理。4. 为容器选择安全装置时，哪些场合应优先考虑爆破片？,子项目4压力容器固定装置选择,【项目目标】知识目标 掌握容器支座的类型；掌握鞍座的结构；掌握悬挂式支座的结构。技能目标 能为容器选择合适的支座。,一、卧式容器支座,(a)鞍式支座,(b)圈式支座,(c)支承式支座,小型设备,用于大直径薄壁容器和真空容器，可以避免因容器壁厚小，支撑处局部应力大而引起的破坏,最常用,鞍座边角,补强垫板,圈座,1、鞍座的结构,鞍座有底板、横向直立腹板、轴向直立腹板、垫板组成。圆筒直径较小，DN900mm可以不设垫板。横向直立腹板通常只有一块，厚度不同；轴向直立腹板可以多块，厚度也不同，鞍座允许载荷不同。,螺栓,S型,F型,焊制,排气孔,同一直径的容器长度和质量不同，同直径的鞍座按其允许承受的最大载荷分轻型（代号为A)和重型（代号为B)。DN900mm无轻重之分。鞍座已经标准化，其尺寸和质量可以从相应的标准中查到。鞍座数目 通常采用双支座。因为采用多个支座，表面上增加了支座数目对容器的支撑有利，可是由于地基凹陷不均匀，导致支座支撑处局部应力过高；另外，支座数目多，还增加制作支座费用。双支座通常是F型（固定支座）和S型（滑动支座）搭配使用，受热变形时，鞍座可以随设备一起滑动，防止对容器产生附加应力。鞍座包角 通常120，也有150的。鞍座的安装位置尽量靠近封头，通常鞍座中心截面至凸形封头切线的直线距离A0.5Rm(Rm为筒体的平均直径)；当筒体的长径比（L/D）较小，壁厚与直径之比（/D）较大时，或在鞍座所在平面内有加强圈时，取A0.2L(L为筒体两端封头切线之间距离)。,2、鞍座的选用及标记,鞍座的选用遵循以下原则容器总重量Q=Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5Q1筒体质量；Q2封头质量；Q3容器内物料的质量或水压试验时水的质量；Q4人孔等附件的质量；Q5容器外保温层质量。鞍座实际承受的最大载荷QmaxQ/2。鞍座的允许载荷QQmax。鞍座的标记鞍座的标记有以下几部分组成JB/T4712-1992鞍座A(或B)公称直径F(或S)如重型带垫板的滑动式马鞍式支座，公称直径为900mm，120包角，其标记为：JB/T47121992 鞍座 B DN900S,二、立式容器支座,高度不大的中小型设备，一般采用支承式支座。支承式支座可以用钢管、角钢或槽钢制成，也可以用数块钢板焊成。钢管和钢板焊的支承式支座常焊在容器的底盖上。角钢或槽钢制成的支座则焊在筒体的下端。支承式支座不但本身结构简单、轻便，而且不需要专门框架、钢架来支承设备，可直接搁在较低的基础上。腿式支座一般是将角钢或钢管直接焊在容器筒体的外圆柱上，在筒体与支腿之间可以设置加强垫板，也可以不设置加强垫板。与支承式相比，腿式支座可以使容器下面保持较大空间，便于维修操作。裙式支座常用于高大的塔设备，由裙座体、引出孔、检查孔、基础环及螺栓座等组成。耳式支座（悬挂式支座）应用最广泛。,1、悬挂式支座结构,悬挂式支座亦称耳式支座，由底板、垫板和筋板组成。可以用几块钢板焊接而成，亦可用钢板直接弯制而成。结构简单，轻便。常用于中小型立式反应釜上。悬挂式支座通常直接搁置在钢梁、砖柱或楼板上。底板的尺寸不宜过小，以免产生过大的压应力，筋板的厚度也应足够大，否则支座将因筋板受压失稳而破坏。悬挂式支座有A型和B型两种。其中B型悬挂式支座有较大的安装尺寸L，故又称长脚支座。当设备外面包有保温层或者将设备直接搁置在楼板上时，选用B型悬挂式支座较为适宜。耳式支座尺寸查阅标准JB/T4725-1992。每台设备可配置24个支座。在确定支座尺寸时，不论安装了几个支座均按两个进行计算，这是因为设备受力时四个支座不一定同时受力。,垫板,筋板,底板,2、悬挂式支座的选用及标记,悬挂式支座的选用原则根据设备重量，算出支座承担的载荷Q；Q=Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5符号意义同前。按两个支座计算每个支座承担的负荷为Q/2。确定支座型式，并查JB4725-92按允Q/2的原则选择合适的支座尺寸。悬挂式支座的标记悬挂式支座的标记有以下几部分组成JB/T47251992 耳座 公称直径A(或B)如A型带垫板的耳式支座，公称直径为1000mm，其标记为 JB/T47251992 耳座 DN1000A,三、球形容器支座,球形容器支座有柱式、裙式、半埋式和高架式四种。柱式支座又分为赤道正切式、V形柱式、三柱合一式三种，其中赤道正切式是常用的方式。,(a)柱式支座 (b)裙式支座 (c)半埋式式支座 （d）高架式,【项目实训】,一盛水储槽，筒体内径1600mm，筒体长5米，每米1030kg/m，椭圆形封头重1100kg，水的密度1000kg/m3，容积30m3，人孔和接管总重500kg，无保温层。试为储槽选择合适的鞍座。分析：容器总重量Q= Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5Q1=10305=5150kg；Q2=11002=2200kg；Q3=301000=30000kg；Q4=500kg；Q5=0Q= Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5 =5150+2200+30000+500+0=37850kg3.8t每个支座的承重Q/2=378509.8/2=185KN。按允Q/2的原则，查表3-12，选轻型、包角120、带垫板的鞍座比较合适，公称直径1600mm，鞍座尺寸查表。,【项目练习】,1. 简述鞍座的结构、选用原则、标记；2. 简述悬挂式支座的结构、选用原则、标记。,子项目5压力容器其他附件选择,【项目目标】知识目标 掌握压力容器各种附件的类型、结构、应用；技能目标