压力容器基本知识及结构

压力容器基本知识与结构

一、压力容器基本常识

压力容器，不是指所有承受压力的容器，而是指那些容易发生事故，危险性较大，需有专门机构进行监督，并按规定的技术管理规范进行制造和使用的压力容器。

压力容器安全监察规程规定，具备下列三个条件的容器作为特殊设备来管理：

一）最高工作压力≥0.1兆帕，

二）容积≥25升，且压力*容积≥200升•公斤力/平方厘米（19.6升•兆帕）。

三）介质为气体、液化气体和最高工作温度高于标准沸点的液体。压力容器是工业生产中的常用设备，它在各个工业领域中都得到广泛的应用，压力容器除了用于工业生产外还用于基本建设、医疗卫生、地质勘探、文教体育等国民经济各部门。

二、压力容器的分类

压力容器的形式很多，根据不同的要求，压力容器可以有许多种分类方法，常用的分类方法有以下几种。

一）按压力分类：

按所承受压力的高低，压力容器可分为低压、中压、高压、超高压四个等级。

最高工作压力小于1.6兆帕的为低压容器，这种低压容器大多用于基本化学工业、机器制造业以及冶金采矿等行业；

压力为1.6兆帕至小于10兆帕的为中压力容器，这种容器多用于石油化学工业；

压力为10兆帕至小于100兆帕的为高压容器，这种容器主要用于氮肥工业和一部分石油化学工业；

100兆帕以上的为超高压容器，这种容器目前使用的还不太多，除实验设备外用于工业生产的大部分是高分子聚合设备和人造

水晶设备等。

二）按壳体承压方式分类：

按壳体承压方式不同，压力容器可分为内压容器和外压容器两大类。

这两类是截然不同的，它的差别首先反映在设计原理上，内压容器的壁厚是根据强度计算确定的，而外压容器的壁厚设计则主要考虑稳定问题；其次反映在安全性上，外压容器一般较内压容器安全。

三）按设计温度分类：

压力容器按设计温度的高低，它可分为低温容器、常温容器和高温容器三种。

低温容器设计温度小于等于负20℃，常温容器设计温度大于20℃小于450℃，高温容器设计温度大于等于450℃。

四）从安全技术管理角度分类：

按安全技术管理分类，压力容器可以分为固定式容器、移动式容器两大类。

固定容器是指固定的安装地点、工艺条件和使用操作人员也比较固定。

容器一般不是单独装设，而是用管道与其它设备相连接的容器，如合成塔、蒸球、管壳式余热锅炉、热交换器、分离器等。

移动式容器，这种容器主要用途是盛装和运送气体或液化气体，容器在气体制造厂充气，然后运送到用气单位，这类容器没有固定的使用地点，一般也没有专门负责的操作人员，使用环境经常变动，管理比较复杂，因而也比较容易发生事故；

移动式容器按容积和结构形状，有气瓶、气筒、罐车等三种。五）按在生产工艺过程中的作用原理分类：

压力容器可分为反应容器、换热容器、分离容器和储运容器四种类型。

反应容器主要是用来完成介质的物理、化学反应的容器；

换热容器主要是用来完成介质的热量交换的容器，如管壳式废热锅炉；

分离容器主要是用来完成介质的液体压力平衡和气体净化分离

等的容器；

储运容器主要是用来盛装生产和生活用的原料气体、液体、液化气体等容器，如各种形式的储槽、槽车、铁路槽车、公路槽车。

六）容规对压力容器的分类：

为了有利于安全技术管理和监督检查，根据容器的压力高低，介质的危害程度以及生产过程中的重要作用，容规将其适用范围的容器划分三类。

一类容器包括非易燃和无毒介质的低压容器，易燃或有毒介质的低压分类容器和换热容器；

二类容器包括中压容器、剧毒介质的低压容器、易燃或有毒介质的低压反应容器和储运容器，内径小于1米的低压废热锅炉；

三类容器包括高压、超高压、剧毒介质且工作压力乘以容积大于等于190升兆帕的低压容器或剧毒介质的中压容器，易燃或有毒介质且工作压力乘以容积率大于等于490升兆帕的中压反应容器，或工作压力乘以容积大于等于4900升兆帕中央储运容器，中压废热锅炉和内径大于1米的低压废热锅炉。

七）其他分类方法：

按容器的壁厚分类可分为厚壁容器和薄壁容器两类；

按壳体的几何形状分类有球形容器、圆筒形容器、圆锥形容器等三种；

按制造方法分类有焊接容器，锻造容器、铆接容器、铸造容器及各式组合制造容器等；

按结构材料分类有钢制容器、铸铁容器、有色金属容器和非金属容器等等；

按容器的安放形式分类有立式容器、卧式容器等。

三、压力容器的基本结构

压力容器的结构形式是多种多样的，它是根据容器的作用、工艺要求、加工设备和制造方法等因素确定的。

这些压力容器是由承受压力的壳体、连接件、密封元件、接管与开孔及其补强、支座等组成的。

我们看到的这些都是壳体，是压力容器最主要的组成部分，它的作用是储存物料，完成化学反应所需用的反应空间，它的形状有圆筒形、球形、锥形和组合形等数种，但最常用的是圆筒形和球形两种。

圆筒形壳体，它是由一个圆柱形的筒体和两个封头或端盖组成的，它的特点是轴对称，圆筒体是一个平滑的曲面，应力分布比较均匀，承载能力较高，易制造，因而得到广泛的应用。

球形壳体，也就是这些壳体呈球形，通常又称为球罐，它的特点是受力均匀。在相同的壁厚条件下，它的承载能力高；在相同容积的条件下，它的表面积最小。从受力状态和节约材料来说，它是压力容器最理想的外形，但也存在制造比较困难，工时成本高等缺陷。

当压力容器在生产工艺、安装检修时，封头与筒体需采用可拆联接结构时，所用的部件称为连接件，容器的接管与外部管道连接，也需用连接件连接，这种连接件一般采用法兰螺栓结构。

在可拆连接结构的容器中，放在两个法兰或封头与筒体端部的接触面之间，借助螺栓等连接件的压力，而起密封作用的元件，叫作密封元件。

密封元件根据材料的不同分为非金属、金属、组合式密封元件三种。

如按截面形状的不同又可分为平垫片、三角形、八角形、透镜式垫片等。

压力容器与介质输送管道或仪表、安全附件、管道等进行连接的附件称为接管。