《化工安全与环保》课程教学资源（课件讲稿）第9章 压力容器的设计与使用安全

化工安全与环保 第9章压力容器的设计与使用安全 第一节压力容器概述与分类 第二节压力容器的设计、制造与检验 第三节高压工艺管道的安全技术管理 第四节压力容器安全附属装置设计

化工安全与环保 第一节 压力容器概述与分类 第二节 压力容器的设计、制造与检验 第三节 高压工艺管道的安全技术管理 第四节 压力容器安全附属装置设计 第9章 压力容器的设计与使用安全

压力容器的概述 化工安全与环保 1、压力容器内容按GB19521.14-2004《压力容器检验安全规范》 和《压力容器安全技术监察规程》（简称容规)等进行。 2、本部分知识要点 压力容器定义分类、设计、制造安装、定期检验的内容、周期 压力容器的附件及其作用、安全使用。 一、压力容器的应用特点 1、种类繁多、应用面广：主要应用于石油、化学和治金工业。 如30万t/a乙烯装置，共有793台设备，压力容器281台，占35.4%。 2、操作条件复杂、安全要求高：温度：-196~1000℃；压力： 真空~高、超高压；介质：毒、燃、爆、腐、磨辐等数干品种。 压力容器安全事故特征 量大面广 2、事故率高 3、危害性大

压力容器的概述 化工安全与环保 1、压力容器内容按GB19521.14-2004《压力容器检验安全规范》 和《压力容器安全技术监察规程》（简称容规）等进行。 2、本部分知识要点 z 压力容器定义分类、设计、制造安装、定期检验的内容、周期 z 压力容器的附件及其作用、安全使用。 一、压力容器的应用特点 1、种类繁多、应用面广：主要应用于石油、化学和冶金工业。 如30万t/a乙烯装置, 共有793台设备, 压力容器281台, 占35.4%。 2、操作条件复杂、安全要求高：温度： -196~1000℃；压力： 真空~高、超高压；介质：毒、燃、爆、腐、磨、辐等数千品种。 二、压力容器安全事故特征 1、量大面广 2、事故率高 3、危害性大

压力容器的概述 化工安全与环保 1、压力容器规范化 >19世纪末出现对锅炉和压力容器规范化的要求；20世纪最初的十 年，发生了近一万起锅炉爆炸，造成了约10000人的死亡和约 15000人的伤残。这些血的教训使人们对压力容器制造和安装的规 范化有了更清醒的认识； 牛力画 JXI山U'I工W TTT2文二T7 2009又修订颁布了《固定式压力容器安全技术监察规程》等

化工安全与环保 1、压力容器规范化 Ø 19世纪末出现对锅炉和压力容器规范化的要求；20世纪最初的十 年，发生了近一万起锅炉爆炸，造成了约10000人的死亡和约 15000人的伤残。这些血的教训使人们对压力容器制造和安装的规 范化有了更清醒的认识； Ø 1907年，美国Massachusetts州提出了世界上第一部锅炉制造和 安装的法规。 1911年美国机械工程师协会成立了一个专门委员会， 后来被称为锅炉规范委员会。规范压力容器的设计、制造、检验和 鉴定。 Ø 我国，原国家劳动总局1979年颁布了《气瓶安全监察规程》； 1980年颁布了《蒸汽锅炉安全监察规程》；1981年颁布了《压力 容器安全监察规程》，1990、1999年修订并更名为《压力容器安 全技术监察规程》；2003年实施了《特种设备安全监察条例 》； 2009又修订颁布了《固定式压力容器安全技术监察规程》等。 压力容器的概述

压力容器的概述 化工安全与环保 管壳式换热器 机琴头部 我龙 如罐、产槽和槽车等

化工安全与环保 2、非燃火压力容器分类 压力容器可以粗分为蒸汽锅炉和非燃火压力容器两大类型。 非燃火压力容器有多种分类法。 ü 压力容器按照其工艺功能可以划分为四个类型。 (1)反应容器（R）：主要用来完成物料的化学转化，如反应器、 发生器、聚合釜、合成塔、变换炉等。 (2)换热容器（E）： 主要用来完成物料和介质间的热量交换，如 热交换器、冷却器、加热器、蒸发器、废热锅炉等。 (3)分离容器（S）： 主要用来完成物料基于热力学或流体力学的 组元或相的分离，如分离器、过滤器、蒸馏塔、吸收塔、干燥塔、 萃取器等。 (4)贮运容器（T）：主要用来完成流体物料的盛装、贮存或运输， 如贮罐、贮槽和槽车等。 压力容器的概述 管壳式换热器 卧式过滤分离器

压力容器的慨述 化工安全与环保 压力容器的界定：《固定式压力容器安全技术监察规程》 中明确 界定，只有同时具备下列条件的容器： 1)工作压力大于等于0.1MPa（不含静压力，下同)； 2)工作压力与容积的乘积大于等于2.5MPaL； 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等 于其标准沸点的液体。 √ 压力容器按照其设计压力P的大小，可以划分为低压容器、中 压容器、高压容器和超高压容器四个类型。 (1)低压容器（代号L):0.1MPa≤p100MPa

压力容器的概述 化工安全与环保 压力容器的界定： 《固定式压力容器安全技术监察规程》中明确 界定，只有同时具备下列条件的容器： 1）工作压力大于等于0.1 MPa（不含静压力，下同）； 2）工作压力与容积的乘积大于等于2.5 MPa·L； 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等 于其标准沸点的液体。 ü 压力容器按照其设计压力P的大小，可以划分为低压容器、中 压容器、高压容器和超高压容器四个类型。 (1)低压容器（代号L）：0.1MPa≤p＜1.6MPa； (2)中压容器（代号M）： 1.6MPa ≤p＜10 MPa (3)高压容器（代号H）： 10 MPa ≤p＜100 MPa， (4)超高压容器（代号U）： p＞100MPa

压力容器的概述与分类 化工安全与环保 压力容器按照其工艺功能可分为反应、换热、分离、贮运四类 √压力容器按照设计压力可分为低压、中压、高压、超高压四类 √压力容器按照设计压力和容积V,结合容器的工艺功能和其 中物料的危险性，划分为以下三类：（见教材206页) 10 10 p 0=16 5 0.1 01 0.1 0.01 0.1 10102 103 104 10° 10101 0.01 0. 1010 10 10” 105101010 压力容器类别划分组第组介质) 压力容器类别划分组（第二组介质）

化工安全与环保 ü 压力容器按照其工艺功能可分为反应、换热、分离、贮运四类； ü 压力容器按照设计压力可分为低压、中压、高压、超高压四类； ü 压力容器按照设计压力p和容积V，结合容器的工艺功能和其 中物料的危险性，划分为以下三类：（见教材206页） 压力容器的概述与分类 压力容器类别划分组（第一组介质） 压力容器类别划分组（第二组介质）

压力容器的设计、制造和检验 化工安全与环保 3、结构材料的机械性能 结构材料在受到外力作用时，会有抵抗变形和断裂的能力，称为结 构材料的机械性能。主要包括强度、塑性、韧性、硬度等。 (1)强度：常用的强度指标有抗拉强度、屈服强度、疲劳极限和屈强比。 √抗拉强度：材料在拉伸试验中所能承受的最大表观应力。其数值等于 拉断前试样所承受的最大拉力与试样原始横截面面积的比。 √屈服强度（屈服极限）：材料在拉伸实验中出现屈服现象时的应力值。 所谓屈服是指材料在拉伸实验中，载荷不再增加甚至有所减少时仍继续 塑性变形的现象。 √疲劳极限：材料经一干万次循环而不发生破坏的最大应力值。一般作 校核数据。 屈强比：屈服强度与抗拉强度的比值。屈强比是表征材料机械性能的 特征参数：屈强比越小，发生脆性破坏的可能性越小。但屈强比太小， 材料的强度水平就不能充分发挥；屈强比越大，承载能力越强，但塑性 下降，容器易发生脆性破坏

化工安全与环保 3、结构材料的机械性能 结构材料在受到外力作用时，会有抵抗变形和断裂的能力，称为结 构材料的机械性能。主要包括强度、塑性、韧性、硬度等。 (1) 强度：常用的强度指标有抗拉强度、屈服强度、疲劳极限和屈强比。 ü 抗拉强度：材料在拉伸试验中所能承受的最大表观应力。其数值等于 拉断前试样所承受的最大拉力与试样原始横截面面积的比。 ü 屈服强度（屈服极限）：材料在拉伸实验中出现屈服现象时的应力值。 所谓屈服是指材料在拉伸实验中，载荷不再增加甚至有所减少时仍继续 塑性变形的现象。 ü 疲劳极限：材料经一千万次循环而不发生破坏的最大应力值。一般作 校核数据。 ü 屈强比：屈服强度与抗拉强度的比值。屈强比是表征材料机械性能的 特征参数：屈强比越小，发生脆性破坏的可能性越小。但屈强比太小， 材料的强度水平就不能充分发挥；屈强比越大，承载能力越强，但塑性 下降，容器易发生脆性破坏。 压力容器的设计、制造和检验

化工安全与环保 9.2.1压力容器的设计 (2)塑性：塑性是指材料在外力作用下产生塑性形变的能 力。代表塑性指标的是延伸率和断面收缩率。 √延伸率：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度 的百分比。 √断面收缩率：材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积 与原断面积百分比。 (3)韧性：又称冲击韧性，是指材料抵抗冲击载荷的能力。 从能量观点认为材料在变形过程中，当吸收的能量达 到某一数值时便发生断裂，利用断裂前吸收的能量的大 小来衡量材料的韧性

化工安全与环保 (2) 塑性：塑性是指材料在外力作用下产生塑性形变的能 力。代表塑性指标的是延伸率和断面收缩率。 ü 延伸率：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度 的百分比。 ü 断面收缩率：材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积 与原断面积百分比。 (3) 韧性：又称冲击韧性，是指材料抵抗冲击载荷的能力。 从能量观点认为材料在变形过程中，当吸收的能量达 到某一数值时便发生断裂，利用断裂前吸收的能量的大 小来衡量材料的韧性。 9.2.1 压力容器的设计

化工安全与环保 9.2.1压力容器的设计 (4)硬度：是指材料抵抗硬物侵入的能力。 由于测定方法不同，表示硬度指标的方法有多种 如用金刚石压入法，称为洛氏硬度；用钢球压入法， 称为布氏硬度。 (5)安全系数：安全系数是承压设备设计中的一项基 本因素，是为了在设备使用期间对可能损害设备安全 的各种因素提供适当的安全裕度。等于极限应力与许 用应力的比值，≥1

化工安全与环保 (4) 硬度：是指材料抵抗硬物侵入的能力。 由于测定方法不同，表示硬度指标的方法有多种， 如用金刚石压入法，称为洛氏硬度；用钢球压入法， 称为布氏硬度。 (5) 安全系数：安全系数是承压设备设计中的一项基 本因素，是为了在设备使用期间对可能损害设备安全 的各种因素提供适当的安全裕度。等于极限应力与许 用应力的比值，≥1。 9.2.1 压力容器的设计

化工安全与环保 二、 压力容器 中华人民共和国 特种设备设计许可证 1、设计的一般 Design License of Special Equipment People's Republic of China (1)设计单位 (压力容器) √为确保压力 编号：TS1262011-2014 压力容器的专 业单位，须经主 单位名称：兰州桃海石化机械有限责任公司 设计许可证书， 方可承担设计仔 单位地址：甘肃省兰州市安宁区安宁西路473号 压力容器设 经审查，获准从事下列压力容器的设计： 图纸上应该有 纸别 品种范国 备注 设计、校对和库 第一类压力容器 外，还必须有 单位技术负责人 02 第二类低、中压容器 编号和批准日 期。没有设计 在社会上流通 制造单位可以拒 √全国性锅炉员 动人事部门审 批。非全国性钜 审批机关：甘常省质量技术监餐局 有效期至：2014年1月10日 市主管部门和 发证日期2010年1月09日 同级劳动部门库 力容器安全监 察机构的审批标

化工安全与环保 二、压力容器设计 1、设计的一般要求 （1）设计单位资格 ü 为确保压力容器的设计质量，国家规定凡设计锅炉、压力容器的专 业单位，须经主管部门和劳动部门的审查、批准，发给设计许可证书， 方可承担设计任务。无证单位不得自行设计压力容器。 ü 压力容器设计，应由设计单位技术负责人批准。设计图纸上应该有 设计、校对和审批人员三级签字。设计总图除上述要求外，还必须有 单位技术负责人签字和《压力容器设计单位批准书》的编号和批准日 期。没有设计单位批准书的编号和批准日期的图纸不得在社会上流通， 制造单位可以拒绝加工。 ü 全国性锅炉定型设计，须经国务院主管部门和国家劳动人事部门审 批。非全国性锅炉定型设计则要经过省、自治区、直辖市主管部门和 同级劳动部门审批。锅炉总图上应该有劳动部门锅炉压力容器安全监 察机构的审批标记，无审批标记的总图不得流通。 压力容器的设计、制造和检验