《化工安全与环保》课程教学资源（PPT课件）09 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

化工安全与环保压力容器的概述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、另定期检验的内容、周期安全使用。压力容器的附件及其作用、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、辐等数干品种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

化工安全与环保压力容器的概述1、压力容器规范化>19世纪未出现对锅炉和压力容器规范化的要求：20世纪最初的+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；风图片网ota牛力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 ➢ 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； ➢ 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。 ➢ 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

化工安全与环保压力容器的概述老体管壳式换热器爆#头年能度如罐贮槽和槽车等

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。 ✓ 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

化工安全与环保压力容器的概述压力容器的界定：《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2.5MPa·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。 ✓ 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

化工安全与环保压力容器的概述与分类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）1010°82m10edwd10Dm10BdWd日p=1.61p=1.60.10.10.01+1050.01+101041001021010110.1101010510*1010100.1101第一组介质）压力容器类别划分组（压力容器类别划分组（第二组介质）

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）

化工安全与环保制造和检验压力容器的设计、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：材料经一于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。 ✓ 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：材料经一千万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。 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、断面最大缩宿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。 ✓ 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。 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 EquipmentPeople'sRepublicof China（1）设计单位（压力容器）编号：TS1262011-2014为确保压力容压力容器的专业单位，须经主设计许可证书单位名称：兰州桃海石化机械有限责任公司单位地址：甘肃省兰州市安宁区安宁西路473号方可承担设计任经审查，获准从事下列压力容器的设计图纸上应该有压力容器设计级品种范围务注设计、校对和审外，还必须有D1第一类压力容器单位技术负责人D2编号和批准日第二类佐、中压容器在社会上流通期。没有设计单制造单位可以拒造技动人事部门审全国性锅炉定3h审批机关：甘前省质量技术监餐局市主管部门和批。非全国性锅文有效期至：2014年1月10日发证日期：2010年1月09日力容器安全监同级劳动部门审察机构的审批标国家质量监健检验检授总基制

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 ✓ 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。 ✓ 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。 ✓ 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