压力容器

第一章1.安全设备工程学的定义：安全设备工程学是研究关于各种设备（包括各类工具、机械、装置和设施等）安全化和无害化以及保障安全为目的的各类专用安全设备和装置的学问，是在设备的安全设计、选材、制造、安装、养修、使用、评价、认证等一系列工程领域中，使设备从根本上实现安全化、无害化以及研制各类专用安全设备或安全装置所采用的普遍适用的科学理论、方法、工程技术、控制策略等的总称。

2.代号标记法：第一个代号表示容器的类别（第一类第二类第三类压力容器）。

第二个代号表示容器的压力等级，（I低压、M中压、H高压）。

第三个代号表示压力容器的用途（R反应容器、E换热容器、C储存容器、B球形储罐、LA液化气体汽车罐车、LT液化气体铁路罐车）例：Ⅱ（第二类）M（中压）S（分离容器）3.按压力分类：低压（L）0.1MPa ≤P＜1.6 MPa. 中压（M）1.6MPa ≤P＜10 MPa. 高压（H）10 MPa ≤P＜100 MPa. 超高压（U ）P ≥100 MPa.4.事故造成的危害：压力容器发生事故不及时设备本身遭到破坏，而且还会波及周围的设备及建筑物，甚至酿成灾难性事故。

压力容器内的介质都是有较高压力的气体或液化气体。

容易爆破时，这些介质即泄压膨胀、瞬间释放出很大的能量。

这些能量能产生较强的空气冲击波，使周围的厂房、设备等遭到严重破坏。

如果是脆性破裂，或者是由于化学反应而产生的爆炸，还会产生爆破碎片，特别是化学反应爆炸，常使容器发生粉碎性破裂，大量的碎片击伤周围的人员设备。

5.技术标准与法规的关系：第一，属性不同，对标准直接定义为自愿性文件，对技术法规，则定义为强制性文件，这是标准和技术法规的本质差别。

标准不包括技术法规中的行政（管理）规定。

第二，制定目的不同。

制定标准仅仅是“为了通用或反复使用的目的”，制定技术法规主要是为了“国家安全，防止欺诈行为，保护人身健康或安全，保护动物植物的生命和健康，保护环境”等正当目标的实现。

第三，制定者不同。

第四，制定批准程序完全不同。

标准制定的基本原则是广泛参与和协商一致，最后投票表决通过，通过以后，仍然可以不执行。

技术法规的制定必须通过一定的立法程序，一旦通过，即成为法律文件，应无条件执行。

第五，侧重点不同。

技术法规着重制定与实现正当目标有关的条款，没有标准仅靠技术法规一般是不能生产的，标准才是组织生产的基本依据。

产品按标准组织生产，但应符合技术法规的要求.6.力学性能（p28）：是指金属材料在外力作用下对变形和断裂的抗力。

常用的强度指标有屈服强度σs或σ0.2和抗拉强度σb。

另外，材料的屈强比（σs/σb）也是反映材料承载能力的一个指标，其随着材料热处理情况及工作温度的不同而有所变化，也是衡量压力容器用钢安全可靠性的参考指标。

材料的屈强比较小，则由它制造的受压元件能承受较大的起载，安全可靠性较高。

但材料的利用率较低，经济性也就较差。

因此，即要使受压元件有足够的安全可靠性，又要尽量做到经济合理，一般希望屈强比稍高一些。

常用的碳素钢屈强比为0.6左右，低合金高强度钢一般为0.65 ～0.75 。

7.国家标准GB150-1998《钢制压力容器》（GB150规定设计温度等于或低于-20℃的容器属于低温容器。

）；国家标准GB151-1999《钢制管壳式换热器》8.资格审批：压力容器制造和现场组焊单位，必须持有省级以上（）含省级）质量技术监督部门颁发的制造许可证。

9.合金元素（p30）：最主要有锰、硅、铬、钼、镍、钛、铌、钒、铝、铜。

可以产生下述三种情况：强度与碳钢性同时，韧性大大提高；强度提高，韧性仍不低于碳钢；强度和韧性都提高。

10.一次应力（p51）：一次应力是由外载引起的正应力和切应力，又成为基本应力。

一次应力的特征是能满足外力，内力和弯矩的平衡要求，即容器在载荷作用下，为保持容器各部分平衡所需要的力。

11.二次应力（p53）：σf二次应力是指由于相邻部件的约束和结构本身引起的应力。

12.峰值应力：σp扣除薄膜应力和弯曲应力（包括一次应力和二次应力）后，沿壁厚成非线性分布的应力。

13.设计压力：是指设定容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。

p=pi（工作压力kgf /cm2）+γ（介质密度kg/cm3）H（介质静液柱高度cm）14.设计温度：是指容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度，当容器的各部分在工作过程中可能产生不同的温度时，可取预计的不同温度作为各相应部分的设计温度。

判断依据用蒸汽、热水或其他液体介质加热或冷却的壳体壁，取加热介质的最高温度或冷却介质的最低温度作为设计温度，即T=Tij（Tij为加热介质最高温度）或T=Til（Til 为冷却介质的最低温度）（）P5615.腐蚀余量：腐蚀余量取决于介质的腐蚀性能、材料的化学稳定性和容器的使用时间。

16.C1=Ka（腐蚀速度，mm/a）·t（容器使用时间，a）P5617.最小壁厚：奥氏体不锈钢制的容器δmin≥2mm；率植物加强措施的容器δmin≥3mm，若采取加强措施δmin≥2mm18.关于厚度的定义:计算厚度（δ）:是按有关公式采用计算压力得到的厚度。

必要时还应计入其他载荷对厚度的影响。

设计厚度（δd）:系计算厚度与腐蚀裕量之和：δd=δ+ C2名义厚度（δn）:指设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度：δn= δd + C1有效厚度（δe）:为名义厚度减去腐蚀裕量和钢材负偏差：δe= δn- C2 -C119.常用的设计计算公式P6020.压力试验：目的是检验压力容器承压部分的强度和严密性。

在实验过程中通过观察承压部分有无变形或破裂，来验证压力容器是否具有设计压力下安全运行所必需的承压能力。

同时，通过观察焊缝，法兰等连接处有无渗漏，检验压力容器的严密性。

第三章21.封头成型：一种是水压机或油压机上利用胎膜压制成型，另一种是在旋压机上旋压成型。

压制成型的优点是被压制的风头直径一般不受限制，而且只要水压机的承载能力足够，封头的壁厚也可不受限制，其缺点是封头壁厚较薄时，封头成型质量难于保证，易产生褶皱和鼓包。

旋压成型的优点是能较好地控制尺寸，对薄壁大尺寸封头的加工可保证其旋压质量，旋压的不足之处是无法旋压壁厚尺寸较大的封头。

22.焊接：焊接是利用加热加压或加热又加压，使用（或不用）填充材料将工件连接在一起的工艺方法。

可分为熔化焊（如气焊、电弧焊、电渣焊、等离子焊）、加压焊（如电阻焊、摩擦焊、冷压焊）和钎焊三大类。

23.埋弧自动焊的特点：（1）生产效率高（2）焊接质量好（3）劳动条件好。

24.焊后热处理：目的是消除焊接残余应力、防止冷裂纹和改善焊接接头性能。

焊件越厚，焊接残余应力就越大，所以壁厚比较厚的容器，必须进行焊后热处理。

25.焊接缺陷：咬边，弧坑和擦伤，焊接尺寸不符合要求。

P7326.焊接缺口对安全的影响：一方面由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截面积，另一方面，就是由于缺口的存在改变了缺口周围的受力条件，不利于材料的塑性变形，使之趋于或处于脆性状态，同时还引起缺口根部的应力集中。

27.残余应力对安全的影响p7928.疲劳破裂的特征：送气·容器破坏时没有明显的塑性变形；疲劳断裂与脆性破坏的断口形貌不同；容器的疲劳破坏一般是疲劳裂纹穿透器壁而泄露失效；疲劳破裂总是在经过多次反复加压和泄压以后发生29.同素异构转变：金属在固态下随温度的变化，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为金属的同素异构转变。

30.奥氏体的特点：奥氏体是碳和其它合金元素在γ-Fe中的固溶体。

在一般钢材中，只有在高温时存在。

奥氏体为面心立方晶格。

奥氏体的强度和硬度不高，塑性和韧性很好，奥氏体的另一特点是没有磁性。

31.钢的热处理基础知识：将金属加热到一定温度，并保持一定时间，然后以一定的冷却速度冷却到室温，这个过程称为热处理。

常用的热处理工艺方法有淬火，回火，退火，正火四种。

32.正火。

将钢加热到奥氏体化后在空气中冷却的热处理方法。

正火可以细化晶粒，提高钢的综合力学性能，所以许多碳素钢和低合金钢常用正火作为最终热处理。

对于焊接结构，经正火后，能改善焊接接头性能，消除粗晶组织及组织不均匀等。

33.可焊性，是指金属材料在一定的焊接工艺条件下能否获得优良焊接接头的性能。

一种金属如果能用较普通又简便的焊接工艺获得优质接头，则认为这种金属具有良好的可焊性；反之，如果要用很复杂或特殊的焊接工艺才能获得优质接头，则认为它的可焊性差。

34.结构设计应遵循的原则：（1）结构不连续处应平滑过渡。

受压壳体存在几何形状突变或其他结构不连续，都会产生较高的不连续应力。

因此，设计时应尽量避应。

对于难以避免的结构不连续，应采用平滑过渡的形式，防止突变。

(2)引起应力集中或削弱强度的结构应相互错开，避免高应力叠加（high stress area,highly stressed zone ）。

在压力容器中，不可避免地存在一些局部应力较高或对部件强度有所削弱的结构，如开孔，转角，焊缝等部位，设计时应将这些结构相互错开，以防止局部应力叠加。

(3)避免采用刚性过大的焊接结构。

刚性大的焊接结构不仅使焊接构件因施焊时的膨胀和收缩受到约束而产生较大的焊接应力，而且使壳体在操作条件波动时的变形受到约束而产生附加的弯曲应力。

(4) 受热系统及部件的胀缩不要受限制，受热部件的热膨胀如果受到外部或自身的限制，在部件内部就会产生热应力，设计时应使受热部件不受外部约束，减小自身约束。

最理想的状态是容器的各部分在运行时，能按设计预定方向自由膨胀。

35.渗透泄露：通过垫片材料本体毛细管的渗透泄漏，除了受介质压力、温度、粘度、分子结构等流体状态性质影响外，主要与垫片的结构与材料性质有关，可通过对渗透性垫片材料添加某些填充剂进行改良，或与不透性材料组合成型来避免“渗透泄漏”36.界面泄露：沿着垫片与压紧面之间的泄漏，泄漏量大小主要与界面间隙尺寸有关。

压紧面就是指上、下法兰与垫片的接触面。

加工时压紧面上凹凸不平的间隙及压紧力不足是造成“界面泄漏”的直接原因。

“界面泄漏”是密封失效的主要途径。

37.影响密封性能的主要因素a螺栓预紧力垫片性能b垫片性能c压紧面的质量d法兰刚度e操作条件38.无损探伤检测，Non-destructive testing; 就是利用声、光、电、磁等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称。

39.有延迟裂纹倾向的材料应在焊接完成后24小时，才能进行无损探伤检验。

40.超声波检测的限制与缺点：缺点：1）对缺陷的定性、定量仍需要作进一步研究，定性及定量仍然存在困难；2）对具有复杂形状或不规则外型的工件进行超声波检测有困难；3）缺陷的取向、位置和形状对检测结果有影响；4）工件材质、晶粒度对检测有较大影响，影响超声波的衰减；5）A型脉冲反射法检测结果是波形显示，不直观，模拟超声波探伤仪对检测结果无直接见证记录。