压力容器——高压容器设计
压力容器
压力等级划分压力容器的设计压力(p)划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级:(1)低压(代号L)0.1MPa≤p<1.6MPa(2)中压(代号M)1.6MPa≤p<10.0MPa(3)高压(代号H)10.0MPa≤p<100.0MPa(4)超高压(代号U)p≥100.0MPa。
品种划分压力容器按在生产工艺过程中的作用原理,分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。
具体划分如下:(1)反应压力容器(代号R):主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器,如反应器、反应釜、分解锅、硫化罐、分解塔、聚合釜、高压釜、超高压釜、合成塔、变换炉、蒸煮锅、蒸球、蒸压釜、煤气发生炉等。
(2)换热压力容器(代号E):主要是用于完成介质的热量交换的压力容器,如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、加热器、消毒锅、染色器、烘缸、蒸炒锅、预热锅、溶剂预热器、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等。
(3)分离压力容器(代号S):主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器,如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等。
(4)储存压力容器(代号C,其中球罐代号B):主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器,如各种型式的储罐。
在一种压力容器中,如同时具备两个以上的工艺作用原理时,应当按工艺过程中的主要作用来划分品种。
相关规定标准与其他技术标准,与其他管理规定的关系:本规程是固定式压力容器的基本安全性能保证,也是必须满足和达到的安全要求,其他标准不得低于本规程的各项规定不符合本规定时,如何处理:指“三新”试验、研究数据报告报国家质检总局委托技术机构评审、处理,并将结果经总局批准后进行试制相关标准(1)国标GB150-2011压力容器GB151-1999钢制管壳式换热器GB18442-2001低温绝热压力容器GB50094-98球形储罐施工及验收规范GB50128-2005立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范3(2)机械部JB4700--2000压力容器法兰JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定JB/T4709-2000钢制压力容器焊接规程JB4710-2005钢制塔式容器JB4726-2000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4727-2000低温压力容器用低合金钢锻件JB4728-2000压力容器用不锈钢锻件JB4731-2005钢制卧式容器JB4732-95钢制压力容器-分析设计标准及标准释义JB/T4734-2002铝制焊接容器JB/T4735-1997钢制焊接常压容器JB4736-2002补强圈JB/T4745-2002钛制焊接容器JB/T5104-91焊接接头脆性破坏的评定JB6917-1998制冷装置用压力容器JB/T6920-1993管壳式油冷器用换热管JB/T8930-1999冲压工艺质量控制规范(3)石油部SY/T0404-98加热炉工程施工及验收规范SY/T0419-97油田专用水套加热炉制造、安装及验收规范SY/T0448-97油田油气处理用钢制压力容器施工及验收规范SY/T0449-97油气田用钢制常压容器施工及验收规范SY/T0469-98石油建设工程质量检验评定标准(油田钢制容器及加热炉制作)SY/T0538-2004管式回热炉规范SY/T4004-90管式加热炉工程施工及验收规范SY4024-93石油建设工程质量检验评定标准(通则)SY4026-93石油建设工程质量检验评定标准(储罐工程)SY/T4041-95油田专用湿蒸汽发生器安装及验收规范SY/T4069-93石油建设工程质量检验评定标准(油田钢制容器制作)SY4081-95钢质球形储罐抗震鉴定技术标准SY6279-1997大型塔类设备吊装安全规程SY6444-2000石油工程建设施工安全规定SY6457-2000含硫天然气管道安全规程SY/T10006-2000结构钢管制造规范化工HG20517-92钢制低压湿式气柜HG20536-93聚四氟乙烯衬里设备HG20545-92化学工业炉受压元件制造技术条件HG/T20589-96化学工业炉受压元件强度计算规定HG21502.1-92钢制立式圆筒形固定顶储罐系列HG21502.2-92钢制立式圆筒形内浮顶储罐系列HG21503-92钢制固定式薄管板列管换热器HG21504.1~2-92玻璃钢储槽标准系列HG21504.1-92玻璃钢储槽标准系列VN0.5-100立方米HG21504.2-92拼装式玻璃钢储罐标准系列(VN100-500立方米)HG21505-92组合式社镜HG21506-92补强圈HG/T3112-1998浮头列管式石墨换热器HG/T3113-1998YKA型圆块孔式石墨换热器HG/T3114-1998聚丙烯海尔环填料HG/T3116-1998玻璃设备、管道和配件检验、安装和使用的一般规则HG/T3117-1998耐酸陶瓷容器HG/T3124-1998焊接金属波纹管釜用机械密封技术条件HG/T3126-1998搪玻璃蒸馏容器HG3129-98整体多层加紧式高压容器HGJ208-83高压化工设备施工及验收规范HGJ209-83中低压化工设备施工及验收规范HGJ210-83圆桶形钢制焊接贮罐施工及验收规范HGJ211-85化工塔类设备施工及验收规范HGJ212-83金属焊接结构湿式气柜施工及验收规范10HGJ226-87管式炉安装工程施工及验收规范HGJ230-88乙烯装置裂解炉施工及技术规程(4)中石化SH3074-95石油化工钢制压力容器SH3075-95石油化工钢制压力容器材料选用标准SH3512-2002球形储罐工程施工工艺标准SH3513-2000石油化工铝制料仓施工及验收规范SH3524-99石油化工钢制塔、容器现场组焊施工工艺标准15SH3065-94石油化工管式炉急弯弯管技术标准SH3074-95石油化工钢制压力容器SH3075-95石油化工钢制压力容器材料选用标准SH3086-1998石油化工管式炉钢结构工程及部件安装技术条件SH3087-1997石油化工管式炉耐热钢铸件技术标准SH/T3112-2000石油化工管式炉炉管胀接工程技术条件SH/T3113-2000石油化工管式炉燃烧器工程技术条件SH/T3114-2000石油化工管式炉耐热铸铁件工程技术条件SH/T3414-1999钢制立式轻质油罐罐下采样器选用、检验及验收SH3504-2000催化裂化装置反应再生系统设备施工及验收规范SH3506-2000管式炉安装工程施工及验收规范SH3512-2002球形储罐工程施工工艺标准16SH3513-2000石油化工铝制料仓施工及验收规范SH3529-93石油化工企业厂区竖向布置工程施工及验收规范SH3530-2001石油化工立式圆筒形钢制储罐施工工艺标准SH3532-95石油化工换热设备施工及验收规范SH3534-2001石油化工筑炉工程施工及验收规范SH/T3537-2002立式圆筒形低温储罐施工技术规程压力压力容器的压力可以来自两个方面,一是压力是容器外产生(增大)的,二是压力是容器内产生(增大)的。
压力容器设计有哪些要求
压力容器设计有哪些要求安全可靠为保证过程设备安全可靠地运行,压力容器应具有足够的能力来承受设计寿命内可能遇到的各种载荷。
因此要求用于制作压力容器的材料强度高、韧性好,材料与介质相容,压力容器的结构有足够的刚度和抗失稳能力,密封性能好。
强度、刚度、韧性和密封性是影响过程设备安全可靠性的主要因素。
强度是压力容器在载荷作用下抵抗永久变形和断裂的能力。
压力容器设计时,一般根据不同的强度破坏方式,将应力或与应力有关的参量限制在许用值以内,以满足强度要求。
例如,气体储罐不应在介质压力下鼓胀变形或破裂。
屈服强度和抗拉强度是钢材常用的强度判据。
在相同设计条件下,提高材料强度,就可以增大许用应力,减薄过程设备的壁厚,减轻重量,简化制造、安装、运输和安装,从而降低成本,提高综合经济性。
对于大型压力容器,采用高强度材料的效果尤为显著。
但也不能过分强调材料的高强度,因为高强度材料往往制造加工困难。
刚度是压力容器在载荷作用下保持原有形状的能力。
刚度不足是压力容器过度变形、失稳和泄漏的主要原因之一。
例如,螺栓、法兰和垫片组成的连接结构,若法兰因刚度不足而发生过度变形,将导致密封失效而泄漏;在真空下工作和承受外压的容器,若壳体刚度不够,将引起失稳破坏。
因此,容器设备应有足够的刚度。
韧性是指材料断裂前吸收变形能量的能力。
由于原材料、制造(特别是焊接)和使用(如疲劳、应力腐蚀)等方面的原因,容器常带有各种各样的缺陷,如裂纹、气孔、夹渣等。
研究表明,并不是所有缺陷都会危及容器设备的安全运行,只有当缺陷尺寸达到某一临界尺寸时,才会发生快速扩展而导致容器破坏。
临界尺寸与缺陷所在处的应力水平、材料韧性以及缺陷的大小、形状和方向有关,它随着材料韧性的提高面增大。
材料韧性越好,临界尺寸越大,容器设备对缺陷就越不敏感;反之,在载荷作用下,很小的缺陷就有可能快速扩展而导致容器设备失效。
密封性是指压力容器防止介质泄漏的能力。
压力容器的泄漏可分为内泄漏和外泄漏。
压力容器的设计步骤
储气罐——压力容器的设计步骤1. 确定压力容器设备的各项参数:压力,介质,温度最高工作压力为1.5MPa,工作温度为常温20℃,工作介质为压缩空气,容积为2m3确定压力容器的类型容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》(以下简称容规)第一章中有详细的规定,主要是根据工作压力的大小、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分。
储气罐为低压(<1.6MPa)且介质无毒不易燃,应为第I类容器。
2. 确定设计参数(1)确定设计压力容器的最高工作压力为1.5MPa,设计压力取值为最高工作压力的1.05〜1.10倍。
取1.05还是取1.10,取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。
介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05,否则上限1.10。
介质为压缩空气,管路中有泄压装置,符合取下限的条件,则得到设计压力为Pc=1.05x1.4(2)确定设计温度一般是在用户提供的工作温度的基础上,再考虑容器环境温度而得。
如在室外在工作,无保温,容器工作温度为30℃,冬季环境温度最低可到-20℃,则设计温度就应该按容器可能达到的最恶劣的温度确定为-20℃。
《容规》提供了一些设计所需的气象资料供参考。
假定在容器在室内工作,取常温为设计温度。
(3)确定几何容积按结构设计完成后的实际容积填写。
(4)确定腐蚀裕量根据受压元件的材质、介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和容器的使用寿命来确定。
先选定受压元件的材质,再确定腐蚀裕量。
《容规》对一些常见介质的腐蚀裕量进行了一些规定。
工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定,受使用环境影响很大,变数很多,目前无现成的数据。
介质无腐蚀的容器,其腐蚀裕量取1〜2mm即可满足使用寿命的要求。
取腐蚀裕量为2mm。
(5)确定焊缝系数焊缝系数的标准叫法叫焊接接头系数,GB150对其取值与焊缝检测百分比进行了规定。
具体取值,可以按《容规》所规定的种情况选择:其焊缝系数取1,即焊接接头应进行100%的无损检测,其他情况一般选焊缝系数为0.85。
《压力容器设计》课程教学大纲
《压力容器设计》课程教学大纲课程名称:压力容器设计课程编号:1010540020 课程类别:必修英文名称:Pressure Vessel Design学分/学时:2学分/32学时开课学期:春季学期适用专业:过程装备与控制工程、安全工程及相关专业先修课程:理论力学、材料力学、机械工程材料后续课程:弹性力学与有限元、压力容器分析设计开课单位:化工机械与安全学院任课教师:王泽武一、课程说明《压力容器设计》是过程装备与控制工程专业一门重要的专业基础课,也是专业必修的核心主干课程。
《压力容器设计》是讲授压力容器薄壳结构应力分析与强度计算的课程,旨在让学生掌握失效形式、设计准则和规范设计方法,学会立足于材料的物理化学行为、过程与制造工艺、质量保证与安全等方面对压力容器进行强度、刚度、稳定性计算和结构设计,理解相关标准对压力容器不同部位结构设计的基本要求,具有综合运用所学知识解决复杂结构压力容器工程设计的能力。
二、课程目标1. 本课程支撑的毕业要求本课程主要支撑的毕业要求为:1.4利用过程装备、流体机械、控制工程等专业知识,掌握解决工程问题的基本思路和方法,具备综合应用所学知识解决复杂工程问题的能力。
2.3具备综合应用数学、自然科学和工程科学基本原理分析复杂工程问题,并获取有效结论的能力。
3.1理解过程装备设计、制造、检验与监管领域国际和国内相关的技术规范、标准以及管理条例,具备依照标准与规范设计元件、系统或流程以满足需求的能力。
5.1利用CAD、CFD、CAE等现代工程工具和信息技术分析、模拟及设计元件、系统及流程,对过程装备与控制系统进行模拟和预测,并能够理解其局限性。
2. 本课程拟达到的特定教学目标(1)要求学生能够通过课程学习,具备综合应用所学的筒体、封头、法兰、开孔补强等计算方法,解决压力容器复杂结构的工程计算和设计问题;(2)要求学生能够辨识压力容器结构力学行为的核心特征,掌握薄膜应力基本理论和工程计算方法;(3)要求学生了解当前国内外压力容器发展状况、未来趋势和关键科学问题,具有国际化视野的竞争和合作能力;(4)要求学生熟悉国内外压力容器主流设计规范和关键标准,能够在法规和标准的框架下开展压力容器设计工作;(5)要求学生能够通过CAD、CAE及“资源共享课”、“慕课”等网络教学内容,进行计算机与信息技术学习,提升终身学习能力的培养。
压力容器
其他介绍
压力容器内部或外部承受气体或液体压力,并对安全性有较高要求的密封容器。早期的化学工业,反应压力 多在10兆帕以下。但合成氨和高压聚乙烯等高压生产工艺出现后,要求压力容器的压力达100兆帕以上。随着化 工和石油化工等工业的发展,压力容器的工作温度范围越来越宽,容量不断增大,有些还要求耐介质腐蚀。20世 纪60年代开始,核电站的发展对反应堆压力容器提出了更高的安全和技术要求,从而促进了压力容器的进一步发 展,广泛应用于各工业部门。压力容器主要为圆柱形,也有球形或其他形状。根据结构形式,可分为多层式压力 容器,绕板式压力容器、型槽绕带式压力容器、热套式压力容器、锻焊式压力容器和厚板卷焊式压力容器等。大 多数压力容器由钢制成,也有的用铝、钛等有色金属和玻璃钢、预应力混凝土等非金属材料制成。压力容器在使 用中如发生爆炸,会造成灾难性事故。为了使压力容器在确保安全的前提下达到设计先进、结构合理、易于制造、 使用可靠和造价经济等目的,各国都根据本国具体情况制定了有关压力容器的标准、规范和技术条件,对压力容 器的设计、制造、检验和使用等提出具体和必须遵守的规定。
3)局部应力比较复杂。例如,在容器开孔周围及其他结构不连续处,常会因过高的局部应力和反复的加载卸 载而造成疲劳破裂。
4)常隐藏有严重缺陷。
反应釜
反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品,用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、 缩合等工艺过程的压力容器,例如反应器、反应锅、分解锅、聚合釜等;材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基 (哈氏、蒙乃尔、因康镍)合金及其它复合材料。
行业情况
维护
化工行业大量使用的压力容器,由于介质的腐蚀性、反应条件忽冷忽热、运输、使用、人为等问题,总会出 现这样那样的搪瓷层损坏,造成不必要的生产停止,如大面积脱落,建议只能返厂重新搪瓷。压力容器价格较高, 微小损坏时没有必要整台设备更新,这就需要选用合适的修补法,用(劲素成)JS916马上进行修补,否则,就 会使压力容器被容器里溶剂腐蚀,搪瓷面的损坏会迅速扩大,并由此造成停产、安全事故及环境污染等不可预计 的损失。
压力容器设计
六、封头
按构造形状分为: 半球形封头
凸形封头 椭圆形封头 碟形封头
锥形封头 平盖封头:
1、凸形封头
(1)半球形封头
是半个球壳。 从受力来看,
球形封头是最理想旳构造。 但整体冲压困难,加工工作 量大。
其厚度计算公式:
p c
Di
4[ ]t
p
c
(2)碟形封头
由球面、过渡段及圆柱 直边段三段构成。成型加 工以便,但在三部分连接 处,因为经线曲率发生突 变,受力情况不佳。
2、锥形封头
有两种,一种是无折边锥 形封头,另一种是与筒体连接 处有一过圆弧和一圆柱直边段 旳折边锥形封头。在厚度较薄 时,制造比较以便。
3、平板封头
是最简朴,制造 最轻易旳一种封头。 但相同直径和压力旳 容器,平板封头厚度 过大,材料花费过多 而且十分笨重。
第四节 压力容器附件
设备旳壳体能够采用铸造、铸造或焊接成一种整体, 但大多数化工设备是做成可拆旳几种部件,然后把它们 连接起来。这一方面是设备旳工艺操作需要开多种孔, 并使之与工艺管道或其他附件相连接;另一方面也是为 了便于设备制造、安装和检修。化工设备中旳可拆连接 应该满足下列基本要求:
在设计或选用压力容器零部件时需要将操作温 度下旳最高操作压力(或设计压力)调整为所要 求旳公称压力等级,然后再根据DN与PN选定零 部件旳尺寸。
练一练: P27,1-2,1-3 拟定计算压力、许用应力 P61,6,7 P62,2-3 拟定计算压力、许用应力
四、压力容器旳校核: 1、圆筒容器旳校核
筒体旳强度计算公式:
pD t
2
公式旳应用: 拟定承压容器旳厚度 对压力容器进行校核计算 拟定设计温度下圆筒旳最大允许工作压力 在指定压力下旳计算应力
压力容器设计手册
中国寰球工程公司设备室压力容器设计手册中国寰球工程公司设备室2006年目录1 目的 (4)2 适用范围 (4)3 设计人职责 (4)4 施工图设计程序及设计文件 (6)4.1 施工图设计程序 (6)4.2 设计文件 (9)5 设计人必备的设计标准和规范及工程统一规定 (9)5.1 个人必备标准规范 (9)5.2 班组保存标准规范 (11)6 设计条件阅读及研究要点 (12)6.1 设计条件基本内容 (12)6.1.1 设备设计条件 (12)6.1.2 梯子平台条件和管架预焊件条件 (13)6.1.3 塔内件支撑件条件 (13)6.1.4 其他外购件连接条件 (13)6.2 容器类设计条件阅读及研究要点 (13)6.3 换热器类设计条件阅读及研究要点 (15)6.4 塔设备类设计条件阅读及研究要点 (17)6.5 球罐设计条件阅读及研究要点 (19)6.6 梯子平台、管架预焊件条件阅读及研究要点 (20)6.7 塔内件支撑件条件阅读及研究要点 (21)6.8 其他构件连接件条件阅读及研究要点 (21)7 工程统一规定阅读要点 (21)8 需要校核人或审核人确认的设计要点 (23)8.1 容器类 (24)8.2 换热器类 (24)8.3 塔设备类 (25)8.4 球罐 (26)8.5 高压设备 (27)9 施工图各阶段设计要点 (28)9.1 初版施工图(一次条件)设计要点 (28)9.1.1 初版施工图(一次条件)的内容 (28)9.1.2 初版施工图(一次条件)的设计 (28)9.2 施工图设计要点 (31)10 计算书内容 (31)10.1 容器类设备计算书 (31)10.1.1 卧式容器计算书 (31)10.1.2 立式容器计算书 (32)10.2 换热器类计算书 (32)10.3 塔设备计算书 (33)10.4 球罐 (34)10.5 高压设备计算书 (34)10.6 需要计算的非标准零件 (35)10.7 需要计算的特殊结构零件和需要特殊考虑的计算 (35)11 设备结构设计及图形绘制 (36)11.1 设备结构设计 (36)11.1.1 标准件的选型 (36)11.1.2 非标准件的设计 (37)11.2 设备图纸绘制 (37)11.2.1 图纸绘制的原则和要求 (38)11.2.2 各类设备图纸绘制原则和图纸组成 (46)12 图面技术要求 (49)13 设计手段及设计文件制备 (50)13.1 设计手段 (50)13.2 设计文件制备 (50)14 专业关系简介 (51)压力容器设计工作是一种严谨的工作,经过几十年的积累已经形成一种比较固定的程序。
压力容器-高压容器设计课件
热处理过程中应严格控制加热速度、保温时间、冷却速度等参数,以确保热处理效果和效率。
热处理工艺
无损检测工艺是高压容器制造中的必要环节,用于检测容器的缺陷和损伤。
无损检测前应对容器进行预处理,如清洁、干燥等,以确保检测质量和效率。
焊接前应对材料进行预处理,如清洁、除锈、切割等,以确保焊接质量。
焊接过程中应严格控制焊接参数,如电流、电压、焊接速度等,以确保焊接质量和效率。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
焊接工艺
热处理工艺是高压容器制造中的重要环节,涉及到材料的性能和容器的稳定性。
热处理前应对材料进行预处理,如切割、矫形等,以确保热处理质量和效率。
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一旦发生高压容器事故,应迅速启动应急预案,采取有效措施控制事故扩大,并按照相关规定及时报告。
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案例分析
某化工厂高压容器在生产过程中发生爆炸,造成严重的人员伤亡和财产损失。
事故描述
容器超压运行,安全阀失效;设备维护不当,存在严重腐蚀和损伤;操作人员失误,未及时发现异常。
原因分析
加强设备维护和检查,确保安全附件完好;严格控制工艺参数,防止超压;加强员工培训,提高操作技能和安全意识。
要点一
要点二
详细描述
压力容器是一种用于存储液体或气体的密闭设备,其设计必须能够承受内部压力,并保证安全可靠地运行。根据不同的压力和用途,压力容器有多种分类方式。按照压力等级,可以分为低压容器(0.1MPa≤p<1.6MPa)、中压容器(1.6MPa≤p<10MPa)、高压容器(10MPa≤p<100MPa)和超高压容器(p≥100MPa)等。此外,根据用途和结构特点,压力容器还可以分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器和储存压力容器等。
压力容器结构
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(2)椭圆形封头——椭圆形封头是个半椭球体。它的纵剖 面是条半椭圆曲线。曲线的曲率半径连续变化,没有形状 突变处。直边段高度为h。因而封头的应力分布比较匀称, 受力状况比碟形封头优越。我国规定的标准椭圆形封头, 长径与高度之比为2.0。这样,封头和与它相连接的圆筒体 就可以采用相同的材料和相等的壁厚,组焊比较方便。近 期制造的锅炉与压力容器,大部分都采用椭圆形封头。
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裙座上须开孔: ① 排气孔 裙座顶部须开设Φ80~Φ100的排气孔,以排放 可能聚结在裙座与封头死区的有害气体。对于有人孔的矮 裙座或者顶部在封头拼接焊缝处开有缺口的可以不开设排 气孔。 ② 排液孔 裙座底部须开设80~100的排液孔,一般孔径 Φ50,中心高50mm的长圆孔。 ③ 人孔 裙座上须开设人孔,以方便检修;人孔一般为圆 形,当截面削弱受到限制或为方便拆卸塔底附件(如接管 等),可开长圆孔。 ④ 引出管通道孔 考虑到管子热膨胀,在支承筋与引出管 之间应保留一定间隙。
压力容器结构
压力容器定义
《特种设备安全监察条例》定义:
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),且压力与容积的乘积大于或者等于 2.5MPa· L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;氧舱等。
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压力容器零部件
(4)球冠形封头——球冠形封头可用作 端封头,也可以用作容器中两独立受 压室的中间封头,由于封头为一球面 且无过渡区,在连接边缘有较大边缘 应力,要求封头与筒体联接处的T形 接头采用全焊透结构。 任何情况下,与球罐型封头连接 的圆筒厚度应不小于封头厚度。否则, 应在两者之间设加强段过渡连接。加 强段的厚度应与封头等厚。 (5)平盖——弯曲应力较大,在等厚度、同直径条件下, 平板内产生的最大弯曲应力是圆筒壁薄膜应力的20~30倍。 但结构简单,制造方便。压力容器上的人孔 、手孔,或者直 径较小的高压容器,一般采用平盖。
压力容器设计规范
压力容器的安全附件
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安全附件的种类和作用
压力表:用于监测容器内的 压力,保证容器在正常压力 范围内运行
安全阀:用于控制容器内的 压力,防止容器超压
温度计:用于监测容器内的 温度,保证容器内的温度在
规定范围内
安全泄放装置:用于在容器 超压时自动泄放压力,保护
安全附件的种类: 包括安全阀、爆破 片、压力表等
安装要求:按照设 计规范进行安装, 确保附件与容器连 接牢固、密封良好
使用要求:定期检 查附件的工作状态 ,确保其正常工作 ;在使用过程中应 避免超压操作
维护保养:按照规 定进行维护保养, 及时更换损坏的附 件
压力容器的制造和检验
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制造工艺要求和质量控制
按使用介质分: 液化气体类、易 燃易爆气体类、 毒性介质类、腐 蚀性介质类等
按用途分:反应 压力容器、换热 压力容器、分离 压力容器、储存 压力容器等
按结构分:立式 、卧式、球形等
压力容器的使用条件
工作压力:容 器在正常工作
时的压力
工作温度:容 器在正常工作 时所承受的温
度
介质:容器内 所盛装的物质
材料的焊接性能和热处理要求
焊接性能:压力容器材料应具有良好的焊接性能,以确保容器的 制造质量和安全性。
热处理要求:对于某些特殊材料,需要进行热处理以改善其力学 性能和焊接性能,进一步提高压力容器的可靠性和安全性。
压力容器的设计计算
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强度计算的基本原理和方法
强度计算的目的: 确定压力容器能够 承受的压力和保证 安全运行
安全附件设计要求
安全阀:能够自动泄压,防止容器超压 压力表:能够实时显示容器内压力,便于操作人员监控 爆破片:能够在容器超压时破裂,泄放压力,保护容器安全 紧急切断装置:能够在紧急情况下迅速切断气源,防止事故扩大
压力容器设计
压力容器设计压力容器的设计必须考虑以下问题:安全、满足使用要求、经济、有可制造性。
一、适用范围考虑容器的使用条件(如设计温度、设计压力、介质特性和操作特点)确定该设备应遵循的标准。
若同时需要满足几个标准时,应按较严格的执行。
《GB150-1998》适用1.设计压力≤35 Mpa的压力容器;(应力分析、验证性实验分析、用可比的已投入使用的结构进行进行对比经验设计)2.设计温度范围按钢材允许的使用温度确定;不适用1.直接用火焰加热的容器;2.核能装置中的容器;3.旋转或往复运动的机械设备(如泵、压缩机、涡轮机、液压缸等)中自成整体或作为部件的受压器室;4.经常搬运的容器;5.设计压力低于0.1 Mpa的容器;6.真空度低于0.02 Mpa的容器;7.内直径小于150 mm的容器;8.要求作疲劳分析的容器;已有其他行业标准的容器。
如制冷、制糖、造纸、饮料等行业中的某些专用容器和搪玻璃容器。
《固定式压力容器安全技术监察规程》适用1.工作压力大于等于0.1Mpa(不含液柱静压力);2.工作压力与容积的乘积大于或等于2.5 Mpa.L(内直径大于等于150mm,且容积大于等于0.025m3;)3.盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度大于或者等于其标准沸点的液体。
(其中,超高压容器应当符合《超高压容器安全技术监察规程》的规定,非金属压力容器应当符合《非金属压力容器安全技术监察规》的规定,简单压力容器应当符合《简单压力容器安全技术监察规》的规定。
注:1.容积,是指压力容器的几何容积,即由设计图样的尺寸计算并且圆整。
一般应当扣除永久连接在压力容器内部的内件的体积。
2.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与工作压力的乘积大于或等于 2.5Mpa.L时,也属于本规程的适用范围。
不适用范围1.移动式压力容器、气瓶、氧舱;2.锅炉安全技术监察规程适用范围内的余热锅炉;3.正常运行工作压力小于0.1 Mpa的容器(包括在进料或者出料过程中需要瞬时承受压力大于或者等于0.1 Mpa的容器)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气室(如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等)可拆卸垫片式板式热交换器(包括半焊式板式热交换器)、空冷式热交换器、冷却排管。
压力容器设计类别、级别划分
压力容器设计类别、级别的划分第一章总则第一条为了加强对压力容器压力管道设计单位的质量监督和安全监察,确保压力容器压力管道的设计质量,根据《锅炉压力容器安全监察暂行条例》及《压力管道安全管理与监察规定》的有关规定和国务院赋予国家质量监督检验检疫总局(以下简称国家质检总局)的职能,特制定本规则。
第二条从事压力容器压力管道设计的单位(以下简称设计单位),必须具有相应级别的设计资格,取得《压力容器压力管道设计许可证》(以下简称《设计许可证》,见附一)。
第三条设计类别、级别的划分:一、压力容器设计类别、级别的划分:(一) A 类:1、A1 级系指超高压容器、高压容器(结构形式主要包括单层、无缝、锻焊、多层包扎、绕带、热套、绕板等);2、A2 级系指第三类低、中压容器;3、A3 级系指球形储罐;4、A4 级系指非金属压力容器。
(二) C 类:1、C1 级系指铁路罐车;2、C2 级系指汽车罐车或长管拖车;3、C3 级系指罐式集装箱。
(三)D 类:1、D1 级系指第一类压力容器;2、D2 级系指第二类低、中压容器。
(四)SAD 类系指压力容器分析设计。
压力容器设计类别、级别、品种范围划分详见附二。
二、压力管道设计类别、级别的划分:(一)长输管道为GA 类,级别划分为:(1)输送有毒、可燃、易爆气体介质,设计压力P 〉1.6Mpa 的管道;(2)输送有毒、可燃、易爆液体介质,输送距离(指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质管道的直接距离) >200km且管道公称直径DN >300mm的管道;(3)输送桨体介质,输送距离 > 50km且管道公称直径DN> 150mm的管道;2、符合下列条件之一的长输管道为GA2 级:(1)输送有毒、可燃、易爆气体介质,设计压力PW 1.6Mpa的管道;( 2) GA1 ( 2)范围以外的管道;( 3) GA1 ( 3)范围以外的管道。
(二)公用管道为GB 类,级别划分为:1 、GB1 :燃气管道;2、GB2 :热力管道。
压力容器设计技术规定
名目编制讲明为了贯彻压力容器的有关、平安技术标准、标准要求,标准本公司的压力容器设计技术工作,结合公司压力容器设计实际制订本。
本是对国家和部颁有关化工容器设计、标准、标准的补充。
化工容器设计必须遵守的设计、制造、检验的标准、较多,本只提出了GB150?钢制压力容器?和化工设计标准所列的现行标准。
本在使用过程中,当引用的各项标准有修改或有新标准公布时,应采纳相应的最新标准。
本在有的条文中提出了应遵守国家、部颁标准、、标准等具体条款名称或编号,多数没有写出具体条款名称或编号。
因此不管是列进的或未列进的,都应按国家、部颁标准相应的条款执行。
1、总那么容器分为常压容器和压力容器两种:1.1凡设计压力低于MPa,其真空度低于的容器为常压容器,其设计、制造、检验与验收要求按照JB/T4735-1997?钢制焊接常压容器?的。
1.2凡设计压力等于或大于MPa,真空度等于或大于MPa的容器按压力容器设计。
但当容器的工作压力P小于0.1MPa时,该容器不划分容器类不。
w1.3对其它专用容器按各专业标准设计。
压力容器按GB150-1998?钢制压力容器?〔以下简称GB150〕、?压力容器平安技术监察规程?〔以下简称?容规?〕及HG20580~HG20585-1998进行设计。
2、本的适用范围本的适用范围与GB150相同。
当执行的技术标准、技术高于本时,那么按高的要求执行。
如欲采纳国外标准,应征得本公司技术负责人同意。
3、标准、标准容器设计时,必须遵守的设计、材料、容器制造和检验标准或技术条件按?容规?、GB150及HG20580~HG20585-1998执行。
4、设计条件编制与审核设计条件编制与审查按照设计治理制度中QI-07-03?设计条件编制与审查 ?进行。
5、设计文件的编(绘)制5.1设计文件编(绘)制后一律导进公司的PDM数据库治理系统中,一般文档和表格采纳office2000以上的版本,图纸绘制采纳AutoCAD+InteCAD软件,强度计算采纳sw6最新版本。
高压容器的结构特点及设计制造注意事项
- 57 -第3期高压容器的结构特点及设计制造注意事项薛显坤1,韩岁平1,韩宝虎1,张学刚2,刘晓丽2,马文斗3,王影4(1.大连全德重工装备有限公司, 辽宁 大连 116045)(2.神华神东煤炭集团布尔台洗煤厂, 内蒙古 鄂尔多斯 017200)(3.华创重工工业(大连)有限公司, 辽宁 大连 116000)(4.嘉兴市美克斯机械制造有限公司, 浙江 嘉兴 314312)[摘 要] 本文介绍了高压容器的结构特点,高压密封的分类及特点,高压容器的设计和制造的注意事项,及标准和法规对高压容器的要求。
[关键词] 高压容器结构特点;密封;设计注意事项;制造注意事项作者简介:薛显坤(1982—),男,内蒙古赤峰人,学士,工程师,从事压力容器质保、设计、工艺工作。
随着现代化学工业的飞速发展及装置的大型化和国产化的趋势,高温、高压和各种介质腐蚀等工况的高压容器逐渐增多。
例如合成氨装置中,高压设备压力为15~60MPa ;合成甲醇15~30MPa ;合成尿素:20MPa ;石油加氢装置:8~70MPa ,都是利用高压条件下化学平衡向有利于合成产品的方向进行这一原理进行的,它可提高化学反应速度并大大缩小反应设备的容积。
1 高压容器的结构特点压力容器压力等级划分中将10MPa <P 设计压力<100MPa 划分为高压(代号H ),一般属于第Ⅲ类容器,也可以按照内外径之比K 来划分,通常K >1.1,操作压力超过10MPa 时,称为高压容器,对K >1.1的又称为厚壁容器。
高压容器承受高压,应力水平较高,考虑到轴对称受力情况好以及制造的方便,一般设计为圆筒形壳体,其结构有如下特点:1.1 结构细长。
由于应力水平高,容器直径越大,壁厚也越大。
这就需要大型的机加工设备,同时还给焊接缺陷的控制、残余应力的消除、热处理等方面带来了困难,增加了制造成本。
另外直径越大密封越困难,但工艺要求有一定的容积,所以其长度往往较大,长径比可达12~15,甚至高达28。
压力容器设计类别及级别的划分
压力容器设计类别及级别的划分第一章总则第一条为了加强对压力容器压力管道设计单位的质量监督和安全监察,确保压力容器压力管道的设计质量,根据《锅炉压力容器安全监察暂行条例》及《压力管道安全管理与监察规定》的有关规定和国务院赋予国家质量监督检验检疫总局(以下简称国家质检总局)的职能,特制定本规则。
第二条从事压力容器压力管道设计的单位(以下简称设计单位),必须具有相应级别的设计资格,取得《压力容器压力管道设计许可证》(以下简称《设计许可证》,见附一)。
第三条设计类别、级别的划分:一、压力容器设计类别、级别的划分:(一)A类:1、A1级系指超高压容器、高压容器(结构形式主要包括单层、无缝、锻焊、多层包扎、绕带、热套、绕板等);2、A2级系指第三类低、中压容器;3、A3级系指球形储罐;4、A4级系指非金属压力容器。
(二)C类:1、C1级系指铁路罐车;2、C2级系指汽车罐车或长管拖车;3、C3级系指罐式集装箱。
(三)D类:1、D1级系指第一类压力容器;2、D2级系指第二类低、中压容器。
(四)SAD类系指压力容器分析设计。
压力容器设计类别、级别、品种范围划分详见附二。
二、压力管道设计类别、级别的划分:(一)长输管道为GA类,级别划分为:1、符合下列条件之一的长输管道为GA1级:(1)输送有毒、可燃、易爆气体介质,设计压力P 〉1.6Mpa的管道;(2)输送有毒、可燃、易爆液体介质,输送距离(指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质管道的直接距离)≥200km且管道公称直径DN ≥300 mm 的管道;(3)输送桨体介质,输送距离≥50km且管道公称直径DN≥150mm的管道;2、符合下列条件之一的长输管道为GA2级:(1)输送有毒、可燃、易爆气体介质,设计压力P≤1.6Mpa的管道;(2)GA1(2)范围以外的管道;(3)GA1(3)范围以外的管道。
(二)公用管道为GB类,级别划分为:1、GB1:燃气管道;2、GB2:热力管道。
压力容器-高压容器设计课件
无损检测质量控制
对无损检测过程进行严格监控,确保 检测质量稳定可控。
05 压力容器设计的优化与创 新
压力容器设计的轻量化优化
总结词
在压力容器设计中,轻量化优化是一种重要的趋势,旨在降低容器的重量,提高运输和 操作的便利性。
详细描述
轻量化优化主要通过采用先进的材料和结构优化设计来实现。例如,使用高强度钢、铝 合金等轻质材料替代传统钢材,采用先进的焊接技术提高结构强度,同时减少不必要的
压力容器设计的新材料应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
新材料的应用是压力容器设计创新的重要方向之一,能够 提高容器的性能和寿命,满足更广泛的应用需求。
新材料如钛合金、镍基合金、陶瓷等具有优良的耐腐蚀、 耐高温、耐高压等性能,能够提高容器的使用范围和寿命 。同时,新材料的引入也需要考虑其加工难度、成本等因 素,并进行充分的技术和经济评估。
高压容器的焊接工艺
01
02
03
04
焊接材料选择
根据容器材料和设计要求,选 择合适的焊接材料,确保焊接
质量和容器的耐压性能。
焊接工艺评定
进行焊接工艺评定,确保焊接 工艺的可靠性和可行性,保证
焊接接头的质量和性能。
焊接操作要求Βιβλιοθήκη 制定焊接操作规程,规范焊接 操作过程,确保焊接质量稳定
可控。
焊接检验与验收
对焊接接头进行无损检测和压 力试验,确保焊接接头无缺陷
高压容器的结构设计
总结词
高压容器的结构设计需遵循一定的原 则和规范,以确保其结构稳定性和安 全性。
详细描述
高压容器的结构设计需要考虑压力分 布、受力分析、结构优化等多个因素。 同时,还需考虑容器的制造工艺和维 修保养要求,以确保其在使用过程中 的可靠性和经济性。
压力容器设计基础
压力容器设计基础一、基本概念压力容器的设计,就是根据给定的性能要求、工艺参数和操作条件,确定容器的结构型式,选择合适的材料,计算容器主要受压元件的尺寸,最后给出容器及其零部件的图纸,并提出相应的技术条件。
正确完整的设计应达到保证完成工艺生产。
正确完整的设计应达到保证完成工艺生产,运行安全可靠,保证使用寿命、制造、检验、安装、操作及维修方便易行,经济合理等要求。
压力容器设计中的关键问题是力学问题,即强度、刚度及稳定性问题。
在本节中,主要讨论压力容器设计中的有关强度问题。
所谓强度,就是结构在外载荷作用下,会不会因应力过大而发生破裂或由于过度性变形而丧失其功用。
具体来讲,就是在外载荷作用下,容器结构内产生的应力不大于材料的许用应力值,即:ζ≤K〔ζ〕t (1)这个式子就是强度问题的基本表达式。
压力容器的设计计算就是围绕这一关系式而进行的。
公式(1)中的左端项是结构内的应力,它是人们最为关心的问题。
求解结构的应力状态,它们的大小,是一个十分复杂的问题,常用的方法有解法(如弹性力学法、弹型性分析法等)、试验法(如电阻应变计测量法、光弹法、云纹法等)及数值解法(如有限元法、边界元法等)。
应用这些方法可以精确或近似地求出结构的应力,然而,每一种结构的应力都有其特殊性,目前可求解的只是问题的绝大部分,仍有许多复杂结构的应力分析有等人们进一步探讨。
求出结构内任一点的应力后,所遇到的问题就是怎样处理这些应力。
一点的应力状态最多可含有6个应力分量,哪个应力起主要作用,这些应力对失效起什么作用,对它们如何控制才不致发生破坏,解决这一问题,就要选择相应的强度理论计算当量应力,以便与单向拉伸试验得到的许用应力相比较,将应力控制在许可的范围内。
公式(1)中的右端项是强度控制指标,即材料的许用应力。
它涉及到材料强度指标(如抗拉强度ζb、屈服强度ζs 等)的确定及安全系数的选用等问题。
当采用常规设计法,且只考虑静载问题时,系数K=1.0;如果考虑动载荷,或采用应力分析设计法,K≥1.0,此时设计计算将更加复杂。
压力容器——高压容器设计
压力容器——高压容器设计
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2024/2/9
压力容器——高压容器设计
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压力容器——高压容器设计
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压力容器——高压容器设计
• 了解厚壁圆筒容器应力、变形的特点;掌 握拉美公式的应用;清楚厚壁圆筒弹塑性 应力概念和自增强原理。
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压力容器——高压容器设计
•超高压容器的自增强原理
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思考
• 1、高压容器就是厚壁容器。对不对? • 2、高压容器结构细长就是为了减小壁厚。对不 对? • 3、厚壁容器的温差应力与内壁厚外壁的温度本身 有关。对不对? • 4、薄壁容器和厚壁容器的主要区别是什么? • 5、薄壁容器和厚壁容器的壁厚计算公式相同,但 是推导所采用的强度理论是不同的。薄壁容器用 的是第一强度理论,厚壁容器用的是第三强度理 论。 • 6、厚壁圆筒的拉美公式就是薄壁圆筒的精确解, 而薄膜解就是拉美公式的近似解。薄膜解忽略了 径向应力,并且认为周向应力沿壁厚均匀分布。