求助压力容器基础知识

【专家解说】：一、压力容器的分类：

压力容器的使用极其普遍，型式也很多。根据不同的需要，压力容器有若干种分类方法。
　　按容器的壁厚分为薄壁容器（壁厚不大于容器内径的十分之一）和厚壁容器。
　　按壳体承受压力的方式分内压容器（壳体内部受压）和外压容器。
　　按容器的工作壁温分为：高温容器、常温容器、低温容器。
　　按壳体的几何形状分为：球形容器、圆筒形容器、圆锥形容器、轮胎形容器等。
　　按容器的制造方法分为：焊接容器、铸造容器、锻造容器、铆接容器和组合式容器。
　　按容器的放置方式分为立式容器和卧式容器。
　　总之，各种不同的分类方法都是从各个不同需要的角度来考虑的。但从使用的角度考虑，常把压力容器分为两大类，即固定式容器和移动式容器。这两类容器由于使用情况不同，对它们的技术管理要求也不一样。我国和其它许多国家对这两类容器都分别制订有不同的管理章程和技术标准、规范等。为便于技术管理，每类容器还可以按它的压力或用途再予以细分。
　　固定式压力容器是指除了用作运输贮存气体的盛装容器以外的所有容器。这类容器有固定的安装地点和使用地点，工艺条件和操作人员比较固定，容器一般是用管道与其它设备相连。根据我国《压力容器安全技术监察规程》可将这类容器分为低压（设计压力为0.1MPa~1.6MPa，代号L）、中压（设计压力为1.6MPa~10MPa，代号M）、高压（设计压力为10MPa~100MPa，代号H）、超高压（设计压力大于100MPa，代号U）四个压力等级。此外，按照压力容器的工艺用途可将固定式压力容器分为：反应压力容器（代号R）、换热压力容器（代号E）、分离压力容器（代号S）及储存压力容器（代号C）。
　　移动式压力容器的主要作用是贮装和运输有压力的气体或液化气体，容器在气体制造厂充装气体，然后运送到使用单位使用。这类容器没有固定的使用地点，一般也没有专职的使用操作人员，使用环境经常更换，管理比较复杂，因而也比较容易发生事故。按照容积的大小和结构形式，移动式压力容器以可分为气瓶和槽（罐）车两大类。
　　为了有区别地对待安全要求不同的压力容器的技术管理和监督检查，包括设计图样的备案和审批、容器制造厂条件的审查、日常使用中的定期检验与上报，以及某些技术条件的要求差别，我国《压力容器安全技术监察规程》将其适用范围内的压力容器分为三类：
低压容器（第2、3款规定的除外）为第一类压力容器。
　　下列情况之一为第二类压力容器。
　　中压容器（除第3款规定的）；
　　易燃介质或毒性程度为中等危害介质的低压反应容器和储存容器；
　　毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；
　　低压管壳式余热锅炉；
　　搪玻璃压力容器。
　　下列情况之一为第三类压力容器。
　　毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器或设计压力与容积的乘积大于等于0.2MPam3的低压容器。
　　易燃介质或毒性程度为中等危害介质且设计压力与容积的乘积大于等于0.5MPam3的中压反应容器或设计压力与容积的乘积大于等于10MPam3的中压储存容器。
　　高压、中压管壳式余热锅炉。
　　高压容器。

1、按压力等级划分：

按压力容器的设计压力（P）分为低压、中压、高压、超高压四个压力等级，具体划分如下：
（一）低压（低号L）0.1MPa≤P<1.6MPa

（二）中压（代号M）1.6MPa≤P<10MPa

（三）高压（代号H）10MPa≤P<100MPa

（四）超高压（代号U）P≥100Mpa

2、按压力容器在生产工艺过程中的作用原理划分：

按压力容器在生产工艺过程中的作用原理，分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。

具体划分如下：

（一）反应压力容器（代号R）：主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，如反应器、反应釜、分解锅、硫化罐、分解塔、聚合釜、高压釜、超高压釜、合成塔、变换炉、蒸煮锅、蒸球、蒸压釜、煤气发生炉等；

（二）换热压力容器（代号E）：主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、消毒锅、染色器、烘缸、蒸炒锅、预热锅、溶剂预热锅、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等；

（三）分离压力容器（代号S）：主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等；

（四）储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）：主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，如各种形式的储罐。

在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的主要作用来划分品种。

3、按介质毒性程度的分级和易燃介质划分：

介质毒性程度的分级和易燃介质的划分如下：

（一）压力容器中化学介质毒性程度和易燃介质的划分参照HG20660《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》的规定。无规定时，按下述原则确定毒性程度：

1、极度危害（I极）最高容许浓度<0.1mg/m3

2、高度危害（II极）最高容许浓度0.1-<1.0mg/m3

3、中度危害（III极）最高容许浓度1.0-<10mg/m3

4、轻度危害（IV极）最高容许浓度≥10mg/m3

（二）压力容器中的介质为混合物质时，应以介质的组分并按上述毒性程度或易燃介质的划分原则，由设计单位的工艺设计或使用单位的生产技术部门提供介质毒性程度或是否属于易燃介质的依据，无法提供依据时，按毒性危害程度或爆炸危险程度最高的介质确定。

4、什么是第三类压力容器

符合下列情况之一的，为第三类压力容器：

（1）高压容器；

（2）中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；

（3）中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于零10MPa·m3）；

（4）中压反应器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于0.5MPa·m3）
（5）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积大于等于0.2MPa·m3）
（6）高压、中压管壳式余热锅炉；

（7）中压搪玻璃压力容器；

（8）使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下线大于等于540MPa）的材料制造的压力容器；

（9）移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车、[液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车]和罐式集装箱（介质为液化气体、体温液体）等；

（10）球形储罐（容积大于等于50m3）；

（11）低温液体储存容器（容积大于5m3）。

5、什么是第二类压力容器

符合下列情况之一的，为第二类压力容器（第三类压力容器规定的除外）：

（1）中压容器；

（2）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；

（3）低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；

（4）低压管壳式余热锅炉；

（5）低压搪玻璃压力容器。

二、压力容器的技术参数：
常用参数有设计压力、设计温度、公称直径等。
　　设计压力系指在相应的设计温度下用以确定容器壳体壁厚的压力，也是标注在铭牌上的压力。在确定容器的设计压力时，一般应遵循下列原则：
　　设计压力应略高于容器顶部可能出现的最高压力。
　　装有安全泄压装置的压力容器，设计压力应不低于安全阀的开启压力和爆破片装置的爆破压力。
　　盛装液化气体的容器，无保温装置的，设计压力不低于所装液化气体在50度时的饱和蒸汽压力；有可靠保温设施的，设计压力不低于其在试验实测的最高温度下的饱和蒸汽压力。
　　设计温度系指容器在正常操作情况下设定的壳体的金属温度。确定时应注意以下几点：
　　对常温和高温操作的容器，设计温度不得高于壳体金属可能达到的最高金属温度。
　　对零度以下操作的容器，设计温度不得低于壳体金属可能达到的最低温度。
　　在任何情况下，容器壳体或其它受压元件金属的表面温度不得超过材料的允许使用温度。
　　安装在室外且器壁无保温装置的容器，壁温受环境温度的影响可能小于或等于20度时，设计温度应按容器使用地区月平均最低温度设计。
　　公称直径是按容器零部件标准化系列而选定的壳体直径，焊接的圆筒形容器，公称直径是指它的内径，而用无缝钢管制作的圆筒形容器，公称直径是指它的外径。
三、压力容器的安全卸压装置：
压力容器的安全装置是指为了使压力容器能够安全运行装设在设备上的一种附属机构，又常称为安全附件。其中最常用且最关键的是安全泄压装置。
　　为了确保压力容器安全运行，防止设备由于过量超压而发生事故，除了从根本上采取措施消除或减少可能引起压力容器超压的各种因素以外，装设安全泄压装置是一个关键措施。
　　安全泄压装置是为保证压力容器安全运行，防止它超压的一种器具。它具有如下功能：当容器在正常工作压力下运行时，保持严密不漏，若容器内压力一旦超过规定，则能自动地、迅速地排泄出器内的介质，使设备的压力始终保持在许用压力范围以内。一般情况下，安全泄压装置除了具有自动泄压这一主要功能外，还有自动报警的作用。因为当它启动排放气体时，由于介质以高速喷出，常常发出较大的响声，这就相当于发出了设备压力过高的报警音响讯号。
　　安全泄压装置按其工作原理和结构形式可以分为阀型、断裂型、熔化型和组合型等几种。

　　阀型泄压装置
　　阀型泄压装置就是常用的安全阀。它是通过阀的自动开启排出气体来降低器内的过高压力的。这种安全泄压装置的优点是：仅仅排放压力容器内高于规定的部分压力，而当容器内的压力降至正常操作压力时，它即自动关闭，所以能避免一旦容器超压就得把全部气体排出而造成的浪费和生产中断。装置本身可重复使用多次，安装调整也比较容易。它的缺点是：密封性能较差，即使是合乎规定的安全阀，在正常工作压力下也难免有轻微的泄露；由于弹簧等的惯性作用，阀的开启有滞后现象，因而泄压反应较慢。另外，安全阀若用于介质为一些不洁净的气体时，阀中有被堵塞和阀瓣有被粘住的可能。
　　阀型安全泄压装置适用于介质比较洁净的气体，如空气、水蒸气等的设备，不宜用于介质具有毒性的设备；更不能用于器内有可能产生剧烈化学反应而使压力急剧升高的设备。
　　压力容器的安全泄放量是指压力容器在超压时为保证它的压力不再升高，在单位时间内所必须泄放的气量。安全阀的排量是指安全阀处于全开状态时在排放压力下单位时间内的排放量。选用安全阀时其排放量必须大于设备的安全泄放量。并根据设备的工艺条件和工作介质特性选用安全阀的结构形式，按最大允许工作压力选用合适的安全阀。

　　断裂型泄压装置
　　这类泄压装置，常用的有爆破片和爆破帽。爆破片多用于中低压容器，爆破帽多用于超高压容器。断裂型安全泄压装置是利用爆破元件在较高的压力下即发生断裂而排放气体的。它的优点是：密封性能好，在容器正常工作时不会泄露；爆破片的破裂速度高，故卸压反应较快；介质中若含有油污等杂物也不会对装置元件的动作压力产生影响。它的缺点是：在完成泄压动作以后，爆破元件即不能继续使用，容器一旦超压就得被迫停止运行；爆破元件长期处于高应力状态，容易因疲劳而过早失效，因而元件寿命较短，需定期更换。此外爆破元件的动作压力也不易准确预测和严格控制。
　　断裂型泄压装置宜用于器内可能发生压力急剧升高的化学反应，或介质具有剧毒性的容器，不易用于液化气体贮罐。对于压力波动较大，即超压机会较多的容器也不易采用。

　　熔化型泄压装置
　　熔化型泄压装置就是常用的易熔塞。它是利用装置内的低熔点合金在较高的温度下熔化，打开通路，使器内的气体从原来填充有易熔合金的孔中排放出来而泄放压力的。它的优点是：结构简单，容易更换；由合金的熔化温度对动作压力较易控制。它的缺点是：装置动作后元件即不能继续工作，容器被迫停止运行；因受易熔合金强度的限制，装置的泄放面积较小；有时因易熔合金受压或其它原因可能脱落或熔化，出现动作失误以至发生意外事故。

　　组合型泄压装置
　　这类泄压装置是由两种型式的泄压装置组合而成。常用的是安全阀和爆破片的组合结构或安全阀和易熔塞的组合结构。安全阀和爆破片组合而成的组合型泄压装置同时具有阀型和断裂型的优点，它即可防止单独用安全阀的泄漏，又可以在完成排放过高压力的动作后恢复容器的继续使用。组合装置的爆破片可根据不同的需要，设置在安全阀的入口或出口侧。前者可利用爆破片把安全阀与器内的气体隔离，以防安全阀受腐蚀或被气体中的污物堵塞或粘住，当容器超压时，爆破片断裂，安全阀也开启，容器降压后，安全阀再关闭，容器可以继续暂运行，等设备停机检修时再装上爆破片。这种结构要求爆破片的断裂不妨碍后面安全阀的正常动作，而且要求在爆破片与安全阀之间设置检查器具，防止它们之间存有压力，影响爆破片的正常动作。当爆破片装在安全阀的出口侧时，可以使爆破片免受气体压力与温度的长期作用而疲劳破坏，爆破片则用以补救安全阀的泄漏。这种结构要求将爆破片与安全阀之间的气体及时排出，否则安全阀即失去作用。
　　组合型结构安全泄压装置一般用于介质具有腐蚀性的液化气体，或剧毒、稀有气体的容器。由于装置中的安全阀有滞后作用，不能用于器内升压速度极高的肥应容器。
　　除了安全泄压装置外，压力容器的安全装置还有连锁装置、报警装置和计量装置。连锁装置是为了防止操作失误而设置的控制机构，如连锁开关、联动阀等。报警装置是指容器在运行过程中出现不安全因素致使容器处于危险状态时能自动音响或其它明显报警讯号的仪器。如压力报警器、温度监测仪等。计量装置是指能自动显示容器运行过程中与安全有关的工艺参数的器具，如压力表、温度计、液面计等。