压力容器基础知识

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第3部分
承压类特种设备—压力容器
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压力容器基础知识
主要内容：
1 压力容器的含义、参数、级别、介质
2 压力容器的基本结构
3 运行与维护保养及异常情况处理
4 定期检查与定期检验
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1 压力容器的含义、参数、级别、介质
1.1压力容器的含义（种类）
《特种设备目录》中所定义的压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体、容积大于或者等于30L且内直径(非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸)大于或者等于150mm的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa?L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶；氧舱。

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压力容器的压力来源
（1）来自容器外部
①由各类气体、液化气体压缩机泵供给压力，工作压力取决于压缩机出口和泵出口的压力。

②由蒸汽锅炉、废热锅炉供给的压力。

工作压力取决于锅炉出口的蒸汽压力或经减压后的蒸汽压力。

（2）来自容器内部
①气态介质由于温度升高，导致体积膨胀受限，产生压力或使压力增大。

②液体介质受热汽化，压力即为该温度下的饱和蒸汽压。

以水为例，当工作温度为120℃时，饱和蒸汽压约为0.20MPa，当工作温度为200℃时，饱和蒸汽压约为1.56MPa。

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③液化气体介质，以气液两相共存，压力就是随温度变化的饱和蒸汽压。

各种不同液体在不同温度下有不同饱和蒸汽压，例如液氨20℃时的饱和蒸气压是0.75MPa,50℃时的饱和蒸气压是1.93MPa;丙烷50℃时的饱和蒸气压是1.704MPa。

④充满液态介质，由于温度升高导致液体体积膨胀，容器的压力取决于液体的体积膨胀系数。

例如液化石油气的体积膨胀系数是水的10～16倍，当液化石油气以液态充满整个容器时，压力随温度上升十分迅速。

温度每上升1℃，压力将上升2.18～3.18MPa，因此在容器内过量充装液化石油气是十分危险的。

⑤由于化学反应产生压力或压力增大。

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1.2 压力容器的含义（类别）
固定式压力容器（2100）——是指安装在固定位置使用的压力容器。

移动式压力容器（2200）——是指由罐体或者大容积钢质无缝气瓶与走行装置或者框架采用永久性连接组成的运输装备。

气瓶（2300）——用于储存和运输压缩气体、液化气体、溶解气体或吸附气体的瓶式密闭容器。

氧舱（2400）——氧舱是指采用空气、氧气或者混合气体等可呼吸气体为压力介质，用于人员在舱内进行治疗、适应性训练的载人压力容器。

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1.3 压力容器的含义（品种）
固定式压力容器：超高压容器（2110）、第三类压力容器（2130）、第二类压力容器（2150）、第一类压力容器（2170）移动式压力容器：铁路罐车（2210）、汽车罐车（2220）、长管拖车（2230）、罐式集装箱（2240）、管束式集装箱（2250）气瓶：无缝气瓶（2310）、焊接气瓶（2320）、特种气瓶（内装填料气瓶、纤维缠绕气瓶、低温绝热气瓶）（23T0）氧舱：医用氧舱（2410）、高气压舱（2420）
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1.4压力容器的参数
1.4.1TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》
适用于特种设备目录所定义的、同时具备以下条件的压力容器：
(1)工作压力大于或者等于0.1MPa；（注1）
(2)容积大于或者等于0.03m3并且内直径(非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸)大于或者等于150mm；（注2）
(3)盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。

（注3）
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注1：工作压力，是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力(表压力)。

注2：容积，是指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算(不考虑制造公差)并且圆整。

一般应当扣除永久连接在压力容器内部的内件的体积。

注3：容器内介质为最高工作温度低于其标准沸点的液体时，如果气相空间的容积大于或者等于30L时，也属于本规程的适用范围。

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TSG21不适用于以下容器：
(1)移动式压力容器、气瓶、氧舱；
(2)军事装备、核设施、航空航天器、铁路机车、海上设施和船舶
以及矿山井下使用的压力容器；
(3)正常运行工作压力小于0.1MPa的容器(包括与大气连通的在进料或者出料过程中需要瞬时承受压力大于或者等于0.1MPa的容器)；
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(4)旋转或者往复运动的机械设备中自成整体或者作为部件的受压器室(如泵壳、压缩机外壳﹑涡轮机外壳﹑液压缸、造纸轧辊等)；
(5)板式热交换器、螺旋板热交换器、空冷式热交换器、冷却排管；
(6)常压容器的蒸汽加热盘管、过程装置中的管式加热炉；
(7)电力行业专用的全封闭式组合电器(如电容压力容器)；
(8)橡胶行业使用的轮胎硫化机以及承压的橡胶模具；
(9)无增强的塑料制压力容器。

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TSG21-2016中对参数的规定：
●固定式压力容器主要参数有：容器容积、容器内径及高（长）度和厚度、容器自重、材料、设计压力、设计温度、最高允许工作压力、介质及介质重量等。

●固定式压力容器操作参数包括工作压力、工作温度范围、液位高度、接管载荷等。

●固定式压力容器的主要特性参数如压力容器容积、热交换器换热面积与程数等。

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1.4压力容器的参数
1.4.2TSG R0005-2011《移动式压力容器安全技术监察规程》适用于同时具备以下条件的移动式压力容器：
(1)罐体或者气瓶具有装卸介质功能，并且参与铁路、公路或者水路运输的；
(2)罐体工作压力大于或者等于0.1MPa，气瓶公称工作压力大于或者等于0.2MPa；
(3)罐体容积大于或者等于450L，气瓶容积大于或者等于150L且气瓶容积之和不小于3000L；
(4)罐体充装介质为气体（注）以及最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。

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注：气体，是指在50℃时，蒸汽压力大于0.3MPa（绝压）的物质或者20℃时在0.1013MPa（绝压）标准压力下完全是气态的物质。

按照运输时介质物理状态的不同，气体可以分为压缩气体、高（低）压液化气体、冷冻液化气体等。

TSG R0005不适用于下列移动式压力容器：
(1)罐体或者气瓶为非金属材料制造的；
(2)正常运输使用过程中罐体工作压力小于0.1MPa(包括在装卸介质过程中需要瞬时承受压力大于或者等于0.1MPa)的。

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TSG R0005-2011中对参数的规定：
●移动式压力容器主要特性参数包括：移动式压力容器的总重、自重、罐体容积或者气瓶总容积、最大允许充装量等。

●移动式压力容器罐体主要设计参数包括：设计温度、设计压力、最低设计金属温度、腐蚀裕量、最大允许充装量、充装介质及介质的危害性、容积、焊接接头系数等，对有应力腐蚀倾向的还需要注明腐蚀介质的限定含量。

●铁路罐车、汽车罐车、罐式集装箱的罐体性能参数包括：容积、内径及罐体外总长和厚度、重量、单位容积充装量、材料、最高允许工作压力、腐蚀裕量、焊接接头系数、设计使用年限等。

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1.4压力容器的参数
1.4.3TSG R0006-2015《气瓶安全技术监察规程》的适用范围：适用于正常环境温度(-40℃～60℃)下使用、公称容积为0.4L～3000L、公称工作压力为0.2MPa～35MPa(表压),并且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa·L，盛装压缩气体、高(低)压液化气体、低温液化气体、溶解气体、吸附气体、标准沸点等于或者低于60℃的液体以及混合气体(两种或者两种以上气体)的无缝气瓶、焊接气瓶、焊接绝热气瓶、
缠绕气瓶、内部装有填料的气瓶以及气瓶附件。

消防灭火器用气瓶以及长管拖车、管束式集装箱用或者盛装电子气体用大容积气瓶的材料、设计、制造执行本规程。

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●气瓶附件还应符合《气瓶附件安全技术监察规程》（TSG RF001)的规定。

●车用气瓶（指用于盛装车辆燃料（如压缩天然气、液化天然气、氢气、液化石油气、液化二甲醚等）的气瓶）还应当符合《车用气瓶安全技术监察规程》（TSG R0009)的规定。

●TSG R0006不适用于仅在灭火时承受瞬时压力而储存时不承受压力的消防灭火器用气瓶、固定使用的瓶式压力容器以及军事装备、核设施、航空航天器、铁路机车、海上设施和船舶、民用机场专用设备使用的气瓶。

●公称容积：气瓶容积系列中的容积等级。

●水容积：气瓶内腔的实际容积。

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公称工作压力：
（1）盛装压缩气体的气瓶，系指在基准温度(20℃)下，瓶内气体达到完全均匀状态时的限定（充）压力；
（2）盛装液化气体的气瓶，系指温度为60℃时瓶内气体压力的上限值；
（3）充装溶解气体的气瓶，系指瓶内介质达到化学、热量以及扩散平衡条件下的静置压力（15℃）；
（4）焊接绝热气瓶，系指在气瓶正常工作状态下，内胆顶部气相空间可能达到的最高压力；
（5）盛装标准沸点等于或者低于60℃的液体以及混合气体的气瓶，按照相应标准规定。