压力容器总结

1）高工作压力 Pw≥0.1MPa（不含液体静压）

2）内直径（非圆形截面指其最大尺寸）不小于0.15m，且容积V≥0.025m3 3）盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体。

工作压力：压力容器的工作压力是指容器在正常使用的过程中，（其顶部）所承受的最高压力载荷。

容器壁厚（薄壁容器和厚壁容器）

壳体承压的方式（内压容器和外压容器）

容器的工作壁温（高温容器、常温容器和低温容器）

壳体的几何形状（球形容器、圆筒形容器和其它特殊形状的容器） 按制造方法（焊接容器、锻造容器、铆接容器、铸造容器、有色金属容器和非金属容器） 按容器的安放方式（立式容器和卧式容器） 低压(L)容器 0.1 MPa≤p＜1.6 MPa 中压(M)容器 1.6 MPa≤p＜10.0 MPa 高压(H)容器 10 MPa≤p＜100 MPa 超高压(U)容器 p≥100MPa

介质危险程度：指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等，其中影响压力容器分类的主要是毒性和易燃性

第二章

压力容器设计 材料选用

壁温，压力，介质腐蚀性，介质对材料的脆化作用，是否易燃易爆有毒——》力学性能，物理性能，耐腐蚀性

强度：指金属材料在外力的作用下对变形或断裂的抗力。强度指标是设计中决定许用应力的重要依据，是材料抵抗外力作用能力的标志。 塑性：指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力 韧性：指金属材料抵抗冲击负荷的能力

硬度：衡量一个性能指标材料软硬程度的指标

硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性的综合性能指标 主要的材料的物理性能指标有：

密度ρ，热导率λ，比热容c，熔点tm，线涨系数α（1x10），电阻率ρr, 弹性模量E等 材料的腐蚀速度在工程上常用Ka(mm/a)来表示，材料腐蚀速率在1mm/a以下的，可以认为能用于化工容器

制造工艺性能：可焊性：金属含碳量的多少决定了它的可焊性 可煅性，切削加工，研磨，冲压性能，热处理性能

• 价格和来源：将碳素钢板Q235－A的价格定为1，其余的板材相对价格大致有如下

关系，16MnR为1.4，20R（20g）为1.8，铬钢（1Cr13，2Cr13）为5.1, 高合金钢0Cr18Ni10为14.1。

• 廉价的材料不一定在经济上就是合理的。

• 不光要看价格，同时要看国家的资源情况

影响材料性能的因素：冶炼方法：碱性平炉钢，碱性电炉钢 合金元素：锰、硅、铬、镍、钼、钛、铌、钒、铝 制造工艺：轧制，锻造 焊接 操作温度

介质的腐蚀性能（介质腐蚀，晶间腐蚀，应力腐蚀） 钢的氢破坏（氢脆） 三~材料的选用

一般原则：必须考虑设备的操作条件（如设计压力、设计温度、介质的特性）、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构。

碳素钢：压力容器用碳素钢一般是含磷少，硫杂质少，塑性好，焊接性能优异，抗冷脆性能好，时效倾向小的镇静钢。常用的普通碳素钢有Q235系列，20R、20HP

低合金钢：低合金钢具有较好的力学性能，强度高，塑性、韧性好，16MnR，15MnVR 高合金钢钢板：具有高度稳定性

复合钢板：耐腐蚀，传热效率高

低温容器与高温容器用钢：低温：镇静钢； 高温：蠕变极限，持久强度 有色金属 紧固件

第二节 结构设计

结构设计遵循的原则： 结构不连续处应平滑过渡

在引起应力集中或消弱强度的结构相互错开，避免高应力的叠加 避免采用刚性过大的焊接结构 受热系统及部件的涨缩不要受限制 结构设计一般要求

各受压部件应有足够的强度，并装有可靠的安全保护设施，防止超压；

受压元件、部件的结构形式、开孔和焊缝的布置应尽量避免或减小复合应力和应力集中； 承重结构在承受设计载荷时应具有足够的强度、刚度、稳定性及防腐蚀性；

容器的结构应便于安装、检修和清洗

（封头种类：凸形封头：半球形，椭圆形，碟形，球冠形 锥壳，变径段，平盖，紧缩口）

第三节

强度计算与校合

压力容器的设计参数：设计压力，设计温度，壁厚附加量，许用应力，焊缝系数等 设计压力：设计的容器顶部的最高压力，其值不低于工作压力（表压） 计算压力》设计压力》超压泄气装置的工作压力》工作压力

设计温度：1. 对于不加热或冷却的壳体壁，取介质的最高温度或最低温度为设计温度 2. 用蒸汽，热水或其他液体介质加热或冷却的壳体壁，取较热介质的最高温度或冷却介质的最低温度作为设计温度

3. 用可燃气体或电加热的壳体壁，设计温度应不低于250摄氏度

4. 对于内保温容器，应进行温度计算，或者以工作条件相类似的容器的壁温作为设计温度

安全系数n和许用应力 一般设计方法

第三章 制造与检验

焊接：选用可焊性好的材料——低碳钢或低合金钢，尽量选用镇静钢，尽量采用工字钢，槽钢，角钢和钢管等型材

焊接：是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或 不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。

焊缝的布置：

1. 焊缝应尽可能分散，以便减小焊接热影响区，防止粗大组织的出现 2. 焊缝的位置应尽可能对称分布，以抵消焊接变形。 3. 焊缝应尽可能避开最大应力和应力集中的位置 4. 焊缝应尽量避开机械加工表面，以防止破坏已加工面 5. 应便于焊接操作。

焊接缺陷

1. 表面缺陷：咬边（根部应力集中比较严重，仅次于裂纹的一种脆裂根源），弧坑和擦伤，

焊缝尺寸不符合要求 2. 气孔和夹渣：气孔：氢气，一氧化碳，氮气气孔，减少焊缝的承载截面积，疲劳强度下

降 3. 未焊透（较为明显的应力集中，脆性破坏和疲劳破坏的根源）和未熔合 4. 裂纹：脆裂根源，加剧疲劳破坏的应力腐蚀破坏，最危险的一种缺陷 热裂纹：晶间存在液态薄膜。接头中存在拉应力。

限制钢材和焊条、焊剂的低熔点杂质 缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒。减少焊接应力的工艺措施。

冷裂纹（延迟裂纹）：焊接接头的淬火倾向重，焊接接头的含氢量高，存在较大的拉应力。选用碱性焊条和焊剂，焊条焊剂要烘干，工件焊前预热，采取减少焊接应力的工艺措施，焊后立即去氢（后热）处理。憨厚进行消除应力的退火处理 5. 组织缺陷

过热，过烧和疏松 淬硬性马氏体组织

奥氏体不锈钢的晶间腐蚀 对安全性能的影响

缺口：1. 削弱了焊缝的静力抗拉强度，导致壳体的延性破坏

2. 易于产生裂纹和使裂纹扩展，导致壳体的脆性破裂，疲劳破裂或应力腐蚀破裂 几何形状不连续：形成附加弯曲应力和切应力，导致局部应力过高

第四章 破坏形式

第一节 延性破裂

特征：1. 器壁上有明显的伸长变形

2. 端口呈暗灰色纤维状 3. 容器一般不是碎裂

4. 容器实际爆破压力接近计算爆破压力

原因：韧性破坏只有在器壁整个截面上的材料都处于屈服状态下才会发生

1. 盛装液化气体介质的容器充装过量，应留有一定的气相空间 2. 使用中的压力容器超温超压运行

3. 容器壳体选材不当或容器安装不符合安全要求 4. 维护保养不当，器壁发生大面积服饰，壁厚减薄

预防：1. 在设计制造压力容器是，要选用有足够强度和厚度的材料

2. 压力容器应按规定的工艺参数运行，安全附件安装齐全，正确，并保证灵敏可靠 3. 使用中加强巡回检查，严格按照工艺参数进行操作 4. 加强维护保养工作 第二节 脆性破裂

特征：1. 容器壁没有明显伸长变形

2. 裂口齐平，断口呈金属光泽的结晶状 3. 容器常破裂成碎块

4.事故多在温度较低的情况下发生

原因：1. 温度。钢在低温下其冲击韧性将急剧下降

2. 裂纹性缺陷

预防：1. 提高容器制造质量，特别是焊接质量，尺寸突变，不连续以及焊缝中裂纹性缺陷

的存在，易形成脆性断裂源

2. 容器材料在使用条件下仍应有较好的韧性

3. 加强压力容器的维护保养和定期检验工作，及时消除简阳中发现的裂纹性缺陷 第三节 疲劳破裂

特征：1. 容器破坏时没有明显的塑性变形

2. 疲劳断裂与脆性破坏的断口形貌不同，疲劳断口存在两个明显的区域：疲劳裂纹

产生及扩展区，最终断裂区 3. 容器的疲劳破坏一般是疲劳裂纹穿透器壁而泄漏失效 4. 疲劳破裂总是在经过多次的反复加压和泄压以后发生

原因：1. 内部因素：压力容器存在着局部高应力区

2. 外部因素：压力容器存在着反复交变载荷，变化幅度大的非对称循环载荷 预防：1. 压力容器的制造质量应符合要求，避免先天缺陷，以减少过高的局部压力 2. 压力容器安装中应注意防止外来载荷源影响

3. 在运行中要注意操作的正确性，尽量减少外压，卸压的次数，操作中要防止温度压力波动过大

4. 对无法避免的外来载荷，无法减少开停次数的压力容器，制造前应作疲劳设计 第四节 腐蚀破裂

均匀腐蚀，局部腐蚀（电偶腐蚀，孔蚀，选择性腐蚀，磨损腐蚀，缝隙腐蚀），晶间腐蚀，断裂腐蚀（应力腐蚀，疲劳腐蚀），氢损伤（氢鼓包，氢脆，脱碳，氢腐蚀） 原因：1. 压力容器维护保养不当

2. 选材不当或未采取有效防腐措施

3. 结构不合理，或焊接部符合规范要求

4. 介质中杂质的影响

预防：1. 根据介质选用合适厚度的防腐蚀材料的容器 2. 对奥氏体不锈钢容器应严格控制氯离子含量

3. 选择有腐蚀隔离措施的容器以避免腐蚀介质对容器壳体产生腐蚀 4. 选用结构合理，设计制造质量符合国家标准和要求的容器 5. 使用中采取适当的工艺措施降低腐蚀速度(阴极保护法)

第五节 压力冲击破裂

特征：原因类似于延性破裂，从压力冲击断裂壳体的形貌来看，颇似因部件存在缺陷而产生

的脆性断裂 1. 壳体破裂

2. 壳体内壁附有化学反应产物和痕迹 3. 断裂时常伴有高温产生 4. 断口形貌类似脆性断裂

5. 容器释放的能量较大

原因：1.可燃气体与助燃气体（氧，空气）反应爆炸 2.聚合釜的爆炸

3.压力容器内的反应失控 4.液化气体的“爆沸”

预防：1.完善规程和管理制度

2.加强现场的管理和作业人员的培训

第六节 蠕变破裂

特征：1.蠕变破坏是高温及拉应力长期作用的结果，通常有明显的塑性变形，变形量大小取决于材料的塑性

原因：1.容器长期在某一高温下运行，缓慢塑性形变 2.选材不当，结构不合理

3.结垢，结炭，结疤等影响传热，造成局部过热

预防：1.选择满足高温力学性能要求的合金钢材材料制造压力容器 2.选用结构合理制造质量符合标准的压力容器

3.在使用中防止容器局部过热，经常维护保养，消除积垢，结炭

第五章 安全附件

一， 分类 联锁装置：依照设定的工艺参数自动调节，保证该工艺参数稳定在一定的范围内的控制机构。 警报装置：压力容器运行过程中出现异常时能自动音响或其它明显报警信号的仪器。 计量显示装置：用以显示容器运行时内部介质的实际状况的装置。

安全泄压装置：当容器或系统内介质压力超过额定压力时，能自动地泄放部分或全部气体，以防压力持续升高而威胁容器的使用安全。

安全泄放量：指当压力容器出现超压时，为了保证其压力不再继续升高而在单位时间内所必须泄放的气量，以确保压力容器安全运行。

安全阀

开启压力： 一般来说，安全阀起跳（开启动作）时容器的内压记为安全阀的开启压力，但它不是安全阀开始泄放（泄漏）时的压力。 回座压力：安全阀的回座压力是泄放动作完成后阀瓣由起跳状态复位时的压力。它也不是泄放彻底完成之后，安全阀无气泄出时的压力

选用要求：压力容器的安全附件的设计、制造应符合《压力容器安全技术监察规程》和相应国家标准或行业标准的规定。

对易燃介质或毒性强度为极度、高度或中度危害介质的压力容器，应在安全阀或爆破片的派出口装设导管，将排放介质引至安全地点，并进行妥善处理，不得直接排入大气。 安全阀、爆破片的排放能力不得小于压力容器的安全泄放量。

如果压力容器在设计时采用最大允许工作压力作为安全阀、爆破片的调整依据，则应在设计图样上和压力容器铭牌上注明。

压力容器的压力表、液面计等应更具压力容器的介质、最高工作压力和温度、黏度等正确选用

爆破片：按照爆破片的断裂特征，可以将爆破片分为剪切型、弯曲型、正拱普通拉伸型、正拱开缝型、反拱型等几种。金属平板型，石墨爆破片

正供普通型：无碎片飞出、阻力也不大；膜片的动作压力较前种稳定；膜片在高的拉伸应力长期作用下，尤其是承受脉动载荷时，寿命较短；由于受成型箔材厚度规格的限制，往往难以取得所需要的动作压力。

正供开缝型：特点是膜片可以采用较大的厚度，以增加刚性；调整小孔的孔带宽度可以获得任意的动作压力；开列的程度较大，有利于气体的排放；加工精度要求高，制造较困难；内衬的密封薄膜易破裂而使爆破片过早失效

反拱形：特点：膜片的动作压力较易控制，有利于交工制造；对疲劳、蠕变不敏感，因而膜片的寿命较长，可以通过调整膜片的相对高度而获得所需的动作压力；

缺点：由于要装设切破工具等，排放面积受到影响排量系数小；加工组装精度要求高。

选用爆破片

对容器上容易产生腐蚀的部位进行重点检查，重点部位如下：

（1）容易积存水分、湿气或腐蚀性沉淀物的地方，包括内壁排液管周围，容器底部及“死角”、外壁支座附近； （2）防腐层损坏处，包括涂层脱落，镀层磨损，衬里开列或凸起的地方。 （3）焊缝及热影响区，开孔及结构不连续部位。

（4）气流速度局部过大的部位，如弯管的外弯部。

（5）有可能产生应力腐蚀的部位，如焊缝渗漏、稀液有可能浓缩的部位等。 检查裂纹的主要方法是直观检查和无损探伤。往往是先通过直观检查发现裂纹迹象或可

疑线索时，再借助无损探伤手段以确定。检查裂纹的重点部位包括：

• （1）焊缝及焊缝热影响区，这些部位常常即存在焊接裂纹，又容易产生疲劳裂纹； • （2）局部应力较高的部位，主要是压力容器上结构不连续的地方，如容器的开孔周

围、管板的桥带、封头的过渡部分及其附近、壳体与管板的连接处等； • （3）判断估计的部位，

变形检查：变形一般也通过直观检查发现。不大严重的变形可以通过平直尺、样板等进行检查。

组织缺陷检查：当怀疑操作条件有可能造成组织缺陷时，可通过化学成分、金相分析及机械性能试验检查确定。 检查方法：

1. 直观检查（肉眼检查，灯光检查法，锤击检查） 2. 量具检查

3. 无损探伤（射线探伤。磁粉探伤，着色探伤）