全面详解压力容器.docx

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1、压力容器基本概念1.压力容器的基本法规标准1.1 法律、规程、条例特种设备安全法（升级、取代国务院 （2009）549号 特种设备安全监察条例 （2014 0101实施）；TSGR00042009固定式压力容器安全技术监察规程（20101201实施） （简称固容规；TSGR00052009移动式压力容器安全技术监察规程（20101201实施）；TSGR10012008压力容器压力管道设计许可规则（20030101实施）锅炉压力容器制造监督管理办法（国质监22号令-20030101实施）1.2 （强制性）技术标准GB150.14-2014 压力容器（取代GB150-1998)通用规定、材料、设计

2、、制造与检验 常规设计-弹性失效（20120301实施）简称GB150；GB151-1999管壳式换热器（ GB/T151-2014热交换器(20150401实施）；JB4732-1995钢制压力容器分析设计标准应力分析设计-弹塑性失效。2.压力容器的管辖(适用)范围2.1 TSGR0004-2009固容规）( 监检)PW50.1MPa；PV 2.5MPa.L；盛装介质为气体、液化气体以及最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。2.2 GB 150.14-2011压力容器P0.1MPa，且35MPa，或者真空度（外压）不低于0.02MPa ；设计温度：269900；内直径：不小于 150mm

3、。3.压力容器的分类3.1 按作用原理分类：反应、换热、分离、储存。3.2 按压力等级分类固容规，按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），0.1MPap1.6 MPa；2）中压（代号M），1.6MPap10.0 MPa；3）高压（代号H），10.0MPap100 MPa；4）超高压（代号U），p100.0 MPa。3.3 按危险性分类固容规，先把压力容器的介质按危害性分为以下两组。第一组介质：毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质；易燃介质；液化气体；第二组介质：由除第一组以外的介质组成，如水蒸汽、氮气等。然后，根据介质特性组别：设计压力p（单

4、位Mpa）容积V（单位为L）综合划分为、类。具体分类查表确定。3.4 按压力容器设计、制造许可证分类A、B、C、D、SAD五个大级别。A级（1）A1级：超高压容器、高压容器；（2）A2级：第类低、中压容器；（3）A3级：球形储罐；（4）A4级：非金属压力容器B级：气瓶C级：（1）C1级：铁路罐车；（2）C2级：汽车罐车、长管拖车；（3）C3级：罐式集装箱。D级（1）D1级：第类压力容器；（2）D2级：第类压力容器。SAD级。应力分析设计压力容器。3.5 按温度分类GB150规定，设计温度低于-20的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢制容器，以及设计温度低于-196的奥氏体不锈钢制容器，

5、属于低温容器。特殊要求: 材料、设计、结构、制造、检验3.6 其它分类方法按容器主体材料分有：钢制（碳素钢、低合金钢、高合金钢）、铝制、钛制、其它有色金属等。按结构形式分有：单层、锻焊、多层包扎、绕带、绕板、热套、无缝。按容器截面形状分有：圆形截面、非圆形截面。按主轴线方向分有：立式、卧式。按容器壁厚分有：薄壁、厚壁。压力容器的结构和主要零部件2. 封头也是压力容器最主要的组成部分；通常有椭圆封头、碟形封头、半球形封头、锥形封头、平盖封头、球冠封头等封头已标准化，最新标准为GB/T25198-2010压力容器用封头。2.1 椭圆形封头长短半径比例为2：1的标准椭圆的一半，带25或40mm直边。

6、2.2. 碟形封头由半径为 R 的球面，半径为 r 的连接球面与高度为h的直边三部分组成。2.3. 半球形封头一般为标准半球形状，一般不带直边。应力状态好，但加工制造困难，仅用于高压或直径大的容器。2.4. 锥形封头：角度可变，两端分别可带圆弧和直边。2.7 钢制封头冲压后的壁厚变化4 设备法兰是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。又称压力容器法兰，用于连接壳体与壳体、壳体与平盖、壳体与管板。标准：J B/T47004707-2000分甲型平焊法兰、乙型平焊法兰和长颈对焊法兰三种类型。密封面分突面（RF）、凹凸面（MFM）和榫槽面（TG）三种密封面。5 支座压力容器的支撑结

7、构。标准：J B/T4712-2007分鞍式支座、耳式支座、腿式支座和支撑式支座四种类型。还有非标的裙式支座，简称裙座。7 压力容器视镜简称视镜，最新标准：HG21619-1986视镜玻璃为钢化硼硅玻璃。根据结构分带颈和不带颈两种，用于特材容器时有衬里或衬垫结构。8 压力容器膨胀节简称膨胀节，最新标准： GB 16749-1997作用：用于压力容器、换热器、常压容器及管道，能实现短距离伸缩，缓解温度差和材料热膨胀系数不同等造成的轴向应力。类型主要分ZX、ZD、HF、HZ四种，常用的是HF型和ZD型：9 检查孔（人孔与手孔）最新标准： HG2151421535-95 和HG2159421604-

8、99。人孔规格：DN400-DN600,手孔规格：DN100-DN250.人孔结构、法兰型式、密封面类型、垫片类型和材料及标准件材料配套选用。常用的人孔结构有：回转盖式、水平吊盖式和垂直吊盖式。法兰型式包括PL型、SO型和WN型。密封面主要有RF，MFM和TG三种，高压下可能用到RJ型。垫片主要有石棉橡胶板，柔性石墨复合垫和聚四氟乙烯包覆垫三种，在压力较高的设备中,可用到缠绕垫和金属环垫。连接标准件是螺柱/螺母或螺栓/螺母，材料主要是8.8/8级和35CrMoa/30CrMo。10 补强圈最新标准：JB/T 4736-2002 。用于弥补开孔处壳体的强度.被补强圈覆盖的焊接接头，要打磨平齐，并

9、100%RT, 级别按壳体。安装补强圈时，应将螺孔放在壳体最低的位置。安装后由螺孔通入0.4-0.5MPa的空气进行检漏，检查焊缝质量。11 垫片相关标准：HG/T 2060620613-2009， HG/T 2062720633-2009，JB/T 47054706-2000， JB/T4718/4719/4720-1992 等。用于各种法兰之间的密封，根据介质、设计压力和设计温度可选择非金属平垫片、聚四氟乙烯包覆垫片、柔性石墨复合垫片、金属包垫片、金属缠绕垫片、齿形组合垫片、金属环垫片等各种类型。制造压力容器的主要材料1.钢材（1）机械性能1、材料的强度2、材料的塑性3、材料的韧性4、材料

10、的硬度5、温度对钢的机械性能的影响（2）钢材的耐蚀性能注意：耐蚀性不是材料的固有特性，它随材料的工作条件而改变。例如：铁、碳钢、不锈钢、铜不同条件下的耐蚀性。工程应用意义：选材硫酸碳钢；尿素S31603（3）钢材的化学成份与钢材牌号1、钢材的常用合金元素及其作用（铁、碳之外）元素名称作 用Mn抑制FeS生成，防止热脆；细化珠光体组织；提高淬透性。Si提高淬透性和抗回火性；增强在大气环境中的耐蚀性。Cr增加淬透性；提高高温抗氧化性；增加热强性。Ni细化铁素体提高塑性和韧性；改善耐蚀性；提高热强性。Mo提高淬透性；增加热强性；增强耐蚀性(有机酸及还原性介质)。Ti固溶强化；增加回火稳定性；提高抗晶

11、间和应力腐蚀能力。V增加回火稳定性；细化晶粒提高韧性；提高n和D；抗氢腐蚀。Nb增加回火稳定性；细化晶粒提高韧性；改善焊接性。Al固溶强化；细化晶粒；改善抗高温氧化性和对H2S气体耐蚀性。2、钢材牌号1） 碳钢的编号A 以钢材的屈服点及质量等级进行编号，如：Q235A.F，各字符含义如下：Q 钢材屈服点“屈”字汉语拼音首位字母；235表示钢材的屈服强度为235MPa。A、B、C、D 分别为质量等级；F 沸腾钢“沸”字汉语首位字母；B 半镇静钢“半”字汉语拼音首位字母；Z 镇静钢“镇”字汉语拼音首位字母；TZ 特殊镇静钢“特镇”两字汉语拼音首位字母；在牌号组成表示方法中，“Z”与“TZ”符号予以

12、省略。B 碳钢编号除按屈服强度编号外，还有一种编号方法，以钢材的含碳量的万分之几表示：如10#钢、20#钢等，其碳含量分别为0.1%和0.2% 。（详见南社百科）2）合金钢的编号数字化学元素符号数字表示，第一个数字表示钢材的碳含量，以万分之几表示，后面的数字表示合金元素的含量，以百分之几表示，中间的化学元素符号表示合金元素的种类，当合金元素含量1.5%时，一般省略中间的数字。如：16Mn表示碳含量为0.16%，Mn含量1.5%3）特殊钢的编号A体不锈钢，含碳量0.1%(晶间腐蚀)-低碳、超低碳当含碳量0.08%及0.04%时分别用0(08)以及00(03)表示。如:0Cr18Ni9（S3040

13、8)、00Cr17Ni14Mo2(S31603)。3 压力容器用钢的一般要求1、 化学成分 （C、P、S限制）1）用于焊接的碳素钢和低合金钢C0.25 、P0.035、S0.035。2）压力容器专用钢中碳素钢和低合金钢（钢板、钢管和钢锻件）的磷、硫含量应当符合下列要求：a 碳素钢和低合金钢钢材基本要求， P0.030、S0.020；b Rm大于等于540MPa的钢材，P0.025、S0.015；c 用于设计温度低于-20，并且Rm小于540MPa的钢材，P0.025、S0.012。d 用于设计温度低于-20，且Rm大于等于540MPa的钢材，P0.020、S0.010。2、机械性能：足够高的强

14、度、良好的韧性和塑性、足够的断裂韧性、低的无塑性转变温度（NDT）。3、制造工艺性能：良好的塑性、可焊性（C、Ceq、Pcm、焊接接头硬度）。4、特殊性能：耐高温、耐低温和耐腐蚀性。二、钢板常用钢号：Q235-B，Q235-C，GB/T3274-2007碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带Q245R ，GB713-2014 锅炉和压力容器用钢板。2）化学成分与力学性能碳素结构钢钢板化学成分见下表3）使用限制：钢号标准钢板状态容器设计压力（MPa）钢板使用温度（）容器壳体用钢板厚度(mm)容器中的介质Q235-BGB/T3274-2007热轧1.62030016不得用于毒性为高度和极度介质Q

15、235-C热轧1.6030016同上Q245RGB713-2014热轧、正火3520475100无限制GB150，对Q235-B ，Q235-C 的使用，还做了特别限制A P0.035、S0.035B 厚度大于等于6要做冲击试验，C 钢板应进行冷弯试验。制造、供应麻烦，趋向淘汰。4）使用场合（1）机械性能：较高的强度和硬度，较好的塑性和韧性。（2）加工工艺性能：具有良好的加工性。可铸、锻、切削和各种冷热加工，低碳钢具有良好的焊接性能。（3）耐腐蚀性能：耐腐蚀性较差。但对农硫酸和温度不高的稀碱液具有耐蚀性。使用限制：与合金钢相比强度较低，只能用于压力不很高的中小型容器；耐腐蚀性差，不能用于腐蚀性

16、介质；使用温度范围较窄，不能用于高温或低温场合。1.3低温用钢钢板（同时具备高强度和良好的低温韧性。 适用于在-20低温工况下运行的压力容器）1）钢板牌号：16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR，GB3531-2014低温压力容器用低合金钢板；07MnNiVDR 、07MnNiMoVDR，GB19189-2011压力容器用调质高强度钢板；2）使用与限制：钢号标准钢板状态容器设计压力（MPa）钢板使用温度（）容器壳体用钢板厚度(mm)冲击试验温度（）16MnDRGB3531-2014正火、正火加回火通常35-403506100-4015MnNiDR通常35-45100660-4509M

17、nNiDR通常35-703506100-7007MnNiMoVDRGB19189-2011调质通常35-403501660-451.4 中温抗氢钢（耐热钢）钢板（具有较高的高温强度（400600）和良好的抗氢腐蚀性能（200 ）。1）钢板牌号：15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVR，GB 713-2014锅炉和压力容器用钢板。2）使用与限制：钢号标准钢板状态钢板使用温度（）容器壳体用钢板厚度(mm)10万小时断裂强度()/MPa15CrMoRGB713-2008正火加回火2055061005614Cr1MoR2055061205612Cr2Mo1R205756

18、1206912Cr1Mo1VR205756120691.5 高合金钢钢板不锈耐酸（热）钢钢板（合金10）(优质低合金钢加入1214铬即称为不锈钢，能耐弱腐蚀性介质； 加入1618及更多铬称为耐酸不锈钢；统称不锈钢）具有较高的高温强度（400700）、低温韧性和良好的耐腐蚀性。）。1）钢板牌号代表(25个)：F: 06Cr13Al(S11348)、06Cr13(S11306)、A: 06Cr19Ni10(S30408) 、06Cr18Ni11Ti(S32168)、 06Cr17Ni12Mo2(S31608)、06Cr17Ni12Mo2Ti(S31668)、06Cr19Ni13Mo3(S31708

19、)、022Cr19Ni10(S30403) 、022Cr17Ni12Mo2(S31603)、022Cr19Ni13Mo3(S31708)A+F: 022Cr19Ni5Mo3Si2N (S21953)、022Cr22Ni5Mo3N (S2253)GB 24511-2009 承压设备用不锈钢钢板及钢带2）使用与限制：(优质低合金钢加入1214铬即称为不锈钢，能耐弱腐蚀性介质；加入1618及更多铬称为耐酸不锈钢；统称不锈钢）钢号标准钢板状态固态相含碳量%强度耐蚀性06Cr13AlGB 24511-2009退火铁素体0.08好差06Cr13铁素体0.08好差06Cr19Ni10固溶奥氏体0.07一般一

20、般06Cr17Ni12Mo20.08一般一般022Cr19NI100.03一般良好022Cr17Ni12Mo20.03一般良好022Cr19NI5Mo3Si2N铁素体+奥氏体（双相钢）0.03良好良好钢管碳素结构钢管1）钢管牌号： 10、 20GB/T 8163-2008输送流体用无缝钢管GB 9948-2013石油裂化用无缝钢管GB 6479-2013化肥设备用高压无缝钢管2）使用及限制钢号标准钢管状态适用壁厚（mm）适用温度（）其它限制10GB/T8163热轧10-10475P4.0MPa，不用于换热管，不用毒性极度、高度正火300475GB994820GB/T8163热轧10-20475

21、P4.0MPa，不用于换热管，不用毒性极度、高度GB9948正火30-20475GB 6479正火40-20475低合金高强度钢管1）钢管牌号： Q345D 、16MnGB/T 8163-2008输送流体用无缝钢管GB 6479-2013化肥设备用高压无缝钢管2）使用及限制钢号标准钢管状态适用壁厚（mm）适用温度（）其它限制Q345DGB/T8163正火10-20475P4.0MPa，不用于换热管，不用毒性极度、高度16MnGB 6479正火40-20475低温钢管1）钢管牌号： 16Mn、09MnD、09MnNiDGB 6479-2013化肥设备用高压无缝钢管GB150.2附录A2）使用及限

22、制钢号标准钢管状态适用壁厚（mm）适用温度（）其它限制16MnGB 6479正火40-40475P0.025、S0.012,低冲-4009MnDGB150.2附录A正火8-50400低冲-5009MnNiDGB150.2附录A正火8-70400低冲-70中温抗氢钢管1）钢管牌号： 12CrMo、 15CrMo、12Cr2Mo1、1Cr5Mo、12Cr1MoVGGB 9948-2013石油裂化用无缝钢管GB 5310-2008 高压锅炉用无缝钢管GB150.2附录A2）使用及限制钢号标准钢管状态适用壁厚（mm）适用温度（）其它限制12CrMoGB 9948正火+回火30052515CrMoGB

23、9948正火+回火50052512Cr2Mo1GB150附录A正火+回火3005751Cr5MoGB 9948退火30060012Cr1MoVGGB 5310正火+回火300575不锈钢管1）钢管牌号代表(36个)：F: 06Cr13Al(S11348)、06Cr13(S11306)、A: 06Cr19Ni10(S30408) 、06Cr18Ni11Ti(S32168)、 06Cr17Ni12Mo2(S31608)、06Cr17Ni12Mo2Ti(S31668)、06Cr19Ni13Mo3(S31708)、022Cr19Ni10(S30403) 、022Cr17Ni12Mo2(S31603)、

24、022Cr19Ni13Mo3(S31708)A+F: 022Cr19Ni5Mo3Si2N (S21953)、022Cr22Ni5Mo3N (S2253)GB/T 14976-2012 流体输送用不锈钢无缝钢管GB 13296-2013 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管2）使用及限制钢号标准钢管状态适用壁厚（mm）适用温度（）其它限制06Cr18Ni906Cr18Ni10Ti,06Cr17Ni12Mo2,022Cr19Ni10,022Cr17Ni14Mo2GB/T 14976-2012固溶28-196525或700或800其中超低碳为：-196450不用于换热管GB 13296-2013固溶14锻

25、件锻件的定义与级别锻件的定义（与锻件级别选择有关）锻件的级别 (“高工况”时选用)锻件级别检验项目检验数量I硬度（HB）逐件检查II拉伸（b、 0.2、 5）同冶炼炉号、同炉热处理的锻件组成一批，每批抽检一件III拉伸（b、 0.2、 5）超声检测逐件检查IV拉伸（b、 0.2、 5）逐件检查超声检测逐件检查NB/T 47008-2010 承压设备用碳素钢和合金钢锻件1)锻件牌号：20、35、16Mn、20MnMo、20MnMoNb、15CrMo、35CrMo、12Cr1MoV、 12Cr2MoV 、12Cr3Mo1V 14Cr1Mo、12Cr2Mo1、1Cr5Mo使用温度t20，设计压力p3

26、5Mpa。2)常用钢号及限制钢号公称厚度热处理状态冲击试验温度（）硬度(HB)20200正火010615916Mn300正火，正火+回火012117815CrMo300正火+回火淬火+回火201181803005001151781Cr5Mo500正火+回火淬火+回火20174229低温合金钢锻件1）锻件标准：NB/T 47009-2010 低温承压设备用低合金钢锻件2）常用钢号及限制钢号公称厚度热处理状态冲击试验温度（）延伸率5,16MnD300淬火+回火-402020MnMoD300淬火+回火-4018300500-3010Ni3MoVD300淬火+回火-501709MnNiD300淬火+回

27、火-7023低温合金钢锻件1）锻件标准：NB/T 47009-2010 低温承压设备用低合金钢锻件2）常用钢号及限制钢号公称厚度热处理状态冲击试验温度（）延伸率5,16MnD300淬火+回火-402020MnMoD300淬火+回火-4018300500-3010Ni3MoVD300淬火+回火-501709MnNiD300淬火+回火-7023高合金钢锻件1）锻件标准：NB/T 47010-2010 承压设备用不锈钢耐热钢锻件2）常用钢号及限制钢号公称厚度热处理状态延伸率5,硬度(HB)06Cr13100退火2011018306Cr18Ni9100固溶3513918710020013118706C

28、r17Ni12Mo2100固溶35139187100200131187022Cr19Ni10100固溶35128187100200121187022Cr17Ni14Mo2100固溶35128187100200121187钢棒螺柱用碳素钢低合金钢钢棒标准：GB/T 699-1999 优质碳素结构钢，GB/T 700-2006 碳素结构钢，GB/T 3077-1999 合金结构钢，常用钢号及限制：钢号标准使用状态规格使用温度（）Q235-AGB700热轧M20030035GB699正火M22-20350M24M2740MnBGB3077-1999调质M22-20400M24M3640CrGB307

29、7-1999M22-20400M24M362 螺柱用低温合金钢钢棒标准：GB/T 3077-1999 合金结构钢钢号及限制：钢号使用状态规格最低冲击试验温度（）Akv ( J )30CrMoA调质M56-1004135CrMoAM60M80-704140CrNiMoAM52M80-5047螺柱用高合金钢钢棒标准：GB/T 1220-2007 不锈钢棒常用钢号及限制：钢号使用状态规格最低冲击试验温度（）2Cr13调质M27-2040006Cr18Ni9固溶M48-25370006Cr18Ni10TiM48-19670006Cr17Ni12Mo2M48-253700压力容器的图纸1. 分类1.1按

30、设计阶段分：条件图、报价图、备料图、白图、蓝图、竣工图；1.2按图纸内容分：装配图、零件图、标准图、管口方位图、排版图、焊缝布置图、切割图PFC图（制造流程图）；2. 图纸结构：标题栏、参数栏、明细表、管口表、技术要求、节点图、三视图；1 标题栏内容包括：设备名称、位号、容积或换热面积，设备图号，图纸比例、页次；设计单位，资质等级、编号和资格印章，用户单位，项目名称图纸版次及设计校审签字，设备基本重量，包括净重、操作重量、特材重量等。2.参数栏内容包括：（多腔容器应分别说明）设备制造标准，容器类别、介质设备设计参数：工作温度/压力，设计温度/压力，试验压力，防震/防风等级主材及腐蚀余量，焊接接

31、头系数，管与管板连接方式焊接规范、焊材，焊接结构、尺寸焊缝探伤标准及比例、级别设备基本规格如全容积或换热面积、装量系数热处理、保温及防腐蚀要求，管口方位要求。其它如搅拌器型式、转速，电机功率防爆等级等参数3 明细表内容包括：组成容器及其部件的每个零件的件号零部件的标准或图号零部件的名称和规格零部件的数量零部件的材料零部件的质量备注4 管口表内容包括：管口代号: 一般用A、B、C、D或N1、N2、N3、N4表示公称尺寸：DN15、DN20、DN25公称压力：PN10、PN15；150#、300#。连接标准：HG20592-2009,HG20615-2009,ASMEB16.5, ASME B16

32、.47，SH3406法兰型式：WN，PL，SO，PJ/SE，PJ/RJ，SW，IF，TH密封面型式：FF，RF，M/FM，T/G，RJ管口用途或名称：进料口、蒸汽出口，温度计口，放空口、备用口等外伸长度：两种情况-密封面到设备中心线或切线；密封面到接管中心线与壳体外壁的焦点。5 技术要求针对所设计设备一些特殊要求，内容可能包括：对材料的要求；对焊接材料和焊接结构的要求；对检查和试验的要求等等。6 节点图节点图是对三视图上表达不清楚的某种特殊结构、通用结构和细节尺寸进行的放大图形表示。常见的节点图有：壳体对接焊缝焊接节点图；接管与壳体焊接节点图；管板与壳体连接节点图；换热管与管板连接节点图；拉杆与管板连接节点图；等等。7 三视图设备及其零部件的基本视图，包括设备轮廓线、中心线，结构尺寸及管口标记、零部件件号等。因设备主体的对称关系，通常只用两视图即可表达清楚。立式设备一般用主视图和俯视图表示；卧式设备一般用主视图和左视图表示。主视图主要表达设备主体的结构、尺寸及管口、附件位置；俯视图和左视图主要表达管口和附件的方向。