压力容器知识详解

一、压力容器基础知识

1、压力容器的基本概念
  所有化工设备的壳体都是一种容器，它要承担化学工艺过程的压力、温度和化学介质的作用，要保证长期安全工作，同时要考虑经济性。压力容器技术就是综合了应用力学、材料学、冶金工艺、机械制造工艺、以及技术物理学等的内容，专门用于化工生产压力操作的容器。
  压力容器的结构特点是通常由壳体、封头、接管、密封件、支座等部件组成。材料主要由：最多为钢材，制造方法主要为压力加工和焊接。管理规范《压力容器安全技术监察规程》。

2、压力容器的范围
  最高工作压力(pw)大于等于0.1MPa(不含液体静压力，下同)；内直径(非圆形截面指其最大尺寸)大于等于0.15m，且容积(V)大于等于O.03m³；盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。

3、压力容器的分类
  压力容器划分为三类：

A 下列情况之一的．为第三类压力容器：
  (a) 高压容器；
  (b) 中压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质)；
(c) 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10 MPa•m3)；
(d) 中压反应容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于0.5MPa•m3)；
(e) 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；            
(f) 高压、中压管壳式余热锅炉；
(g) 中压搪玻璃压力容器；
(h) 使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540 MPa)的材料制造的压力容器；
(i) 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、低温液体)等；
(j) 球形储罐(容积大于等于50m3)；
(k) 低温液体储存容器(容积大于5m3)。

B. 下列情况之一的，为第二类压力容器：
  (a) 中压容器；
  (b) 低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质)；
  (c) 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)；
  (d) 低压管壳式余热锅护；
  (e) 低压搪玻璃压力容器。
C. 低压容器为第一类压力容器(本条第1款、第2款规定的除外)。
  压力容器选材除应考虑力学性能和弯曲性能外，还应考虑与介质的相容性。压力容器专用钢材的磷含量(熔炼分析，下同)不应大于0.030％，硫含量不应大于0.020％。压力容器的设计压力不得低于最高工作压力，装有安全泄放装置的压力容器，其设计压力不得低于安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力。
4、压力容器的压力等级、品种、介质毒性程度和易燃介质的划分：
A、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：
  (a) 低压(代号L)0．1MPa＜p＜1．6MPa；
  (b) 中压(代号M)1．6MPa＜p＜10 MPa；
  (c) 高压(代号H)10MPa＜p＜100 MPa；
  (d) 超高压(代号U) p＞100 MPa。

B、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：
  (a) 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；
  (b) 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、溶剂预热器、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等；
  (c) 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、机油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、钢洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等；
  (d) 储体压力容器(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，如各种型式的储罐。
  在—种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用流程，顺按工艺过程中的主要作用来划分品种。

C、介质形性程度的分级和易燃介质的划分如下：
  (a)风力容器中化举介质碌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：
  极度危害(Ⅰ级)最感容许浓度＜0.1mg/m3；
  高度危害(Ⅱ级)最高容许浓度0.1~＜1.0mg/m3；
  中度危害(Ⅲ级)最高容许浓度1.0~<10mg/m3
  轻度危害(Ⅳ级)最高容许浓度≥10mg/m3。
  (b) 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，出设汁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。

二、压力容器无损检测

  压力容器的焊接接头，应先进行形状尺寸和外观质量的检查，合格后，才能进行无损检测。有延迟裂纹倾向的材料应在焊接完成24小时后进行无损检测；有再热裂纹倾向的材料应在热处理后再增加一次无损检测。

  压力容器的无损检测方法包括射线、超声、磁粉、渗透和涡流检测等。压力容器制造单位应根据设计图样和有关标准的规定选择检测方法和检测长度。

  压力容器的对接焊接接头的无损检测比例，一般分为全部(100％)和局部(大于等于20％)两种。对铁素体钢制低温容器，局部无损检测的比例应大于等于50％。

  压力容器的无损检测按JB4730《压力容器无损检测》执行。

  对压力容器对接接头进行全部(100％)或局部(20％)无损检测：当采用射线检测时，其透照质量不应低于AB级，其合格级别为Ⅲ级，且不允许有未焊透；当采用超声检测时，其合格级别为Ⅱ级。

  对GBl50、GBl5l等标准中规定进行全部(100％)无损检测的压力容器、第三类压力容器、焊缝系数取1.0的压力容器以及无法进行内外部检验或耐压试验的压力容器，其对接接头进行全部(100％)无损检测：当采用射线检测时，其透照质量不应低于AB级，其合格级别为Ⅱ级；当采用超声检测时，其合格级别为I级。

三、压力容器的耐压试验和气密性试验

  压力容器的耐压试验分为液压试验和气压试验两种。压力容器各元件(圆筒、封头、接管、法兰及紧固件等)所用材料不同时，计算耐压试验应取各元件材料[σ]／[σ]t比值中最小者。

  耐压试验前，压力容器各连接部位的紧固螺栓，必须装配齐全，紧固妥当。试验用压力表应符合第七章的有关规定，至少采用两个量程相同且经校验的压力表，并应安装在被试验容器顶部便于观察的位置。

  耐压试验场地应有可靠的安全防护设施，并应经单位技术负责人和安全部门检查认可。耐压试验过程中，不得进行与试验无关的工作，无关人员不得在试验现场停留。

  压力容器液压试验的要求如下：
（1）凡在试验时，不会导致发生危险的液体，在低于其沸点的温度下，都可用作液压试验介质。一般应采用水。当采用可燃性液体进行液压试验时，试验温度必须低于可燃性液体的闪点，试验场地附近不得有火源，且应配备适用的消防器材。
（2）以水为介质进行液压试验，其所用的水必须是洁净的。奥氏体不锈钢压力容器用水进行液压试验时，应严格控制水中的氯离子含量不超过25mg/L。试验合格后，应立即将水渍去除干净。
（3）压力容器中应充满液体，滞留在压力容器内的气体必须排净。压力容器外表面应保持干燥，当压力容器壁温与液体温度接近时，才能缓慢升压至设计压力；确认无泄漏后继续升压到规定的试验压力，保压30分钟，然后，降至规定试验压力的80％，保压足够时间进行检查。检查期间压力应保持不变，不得采用连续加压来维持试验压力不变。压力容器液压试验过程中不得带压紧固螺栓或向受压元件施加外力。
（4）液压试验后的压力容器，符合下列条件为合格：
  （a）无渗漏。
  （b）无可见的变形。
  （c）试验过程中无异常的响声。
  （d）对抗拉强度规定值下限大于等于540 MPa的材料，表面经无损检测抽查未发现裂纹。

  压力容器气压试验的要求如下：
（5）由于结构或支承原因，不能向压力容器内充灌液体，以及运行条件不允许残留试验液体的压力容器，可按设计图样规定采用气压试验。
（6）试验所用气体应为干燥洁净的空气，氮气或其他惰性气体。
（7）碳素钢和低合金钢制压力容器的试验用气体温度不得低于15℃。其他材料制压力容器，其试验用气体温度应符合设计图样规定。
（8）气压试验时，试验单位的安全部门应进行现场监督。
（9）应先缓慢升压至规定试验压力的l0％，保压5~10 分钟，并对所有焊缝和连接部位进行初次检查。如无泄漏可几继续升压到规定试验压力的50％。如无异常现象，其后按规定试验压力的10％逐级升压，直到试验压力，保压30分钟。然后降到规定试验压力的87％，保压足够时间进行检查，检查期间压力应保持不变。不得采用连续加压来维持试验压力不变。气压试验过程中严禁带压紧固螺栓。
（10）气压试验过程中，压力容器无异常响声，经肥皂液或其他检漏液检查无漏气，无可见的变形即为合格。
（11）压力容器气密性试验压力为压力容器的设计压力。
（12）压力容器气密性试验的要求如下：
  （a）介质毒性程度为极度、高度危害或设计上不允许有微量泄漏的压力容器，必须进行气密性试验。
  （b）气密性试验应在液压试验合格后进行。对设计图样要求做气压试验的压力容器，是否需再做气密性试验，应在设计图样上规定。
  （c）碳素钢和低合金钢制压力容器，其试验用气体的温度应不低于50℃，其他材料制压力容器按设计图样规定。
  （d）气密性试验所用气体，应符合本规程第100条第2款的规定。
  （e）压力容器进行气密性试验时，一般应将安全附件装配齐全。如需投用前在现场装配安全附件，应在压力容器质量证明书的气密性试验报告中注明装配安全附件后需再次进行现场气密性试验。
  （f）经检查无泄漏，保压不少于30分钟即为合格。
  压力容器的使用单位，在压力容器投入使用前，应按《压力容器使用登记管理规则》的要求，到安全监察机构或授权的部门逐台办理使用登记手续。
(13) 压力容器定期检验
  压力容器定期检验单位及检验人员应取得省级或国家安全监察机构的资格认可和经资格鉴定考核合格并接受当地安全监察机构监督，严格按照批准与授权的检验范围从事检验工作。检验单位及检验人员应对压力容器定期检验的结果负责。
(14) 压力容器的定期检验分为：
(a) 外部检查：是指在用压力容器运行中的定期在线检查，每年至少一次。外部检查可由检验单位有资格的压力容器检验员进行，也可由经安全监察机构认可的使用单位压力容器专业人员进行。
(b) 内外部检验：是指在用压力容器停机时的检验。内外部检验应由检验单位有资格的压力容器检验员进行。其检验周期分为：
(15) 安全状况等级为l、2级的，每6年至少一次；
  (a) 耐压试验：是指压力容器停机检验时，所进行的超过最高工作压力的液压试验或气压试验。对固定式压力容器，每两次内外部检验期间内，至少进行一次耐压试验，对移动式压力容器，每6年至少进行一次耐压试验。外部检查和内外部检验内容及安全状况等级的规定，按在用压力容器检验规程》执行。
  (b) 投用后首次内外部检验周期一般为3年。以后的内外部检验周期，由检验单位根据前次内外部检验情况与使用单位协商确定后报当地安全监察机构备案。
  (c) 设计压力容器时，应有足够的腐蚀裕量。腐蚀裕量应根据预期的压力容器使用寿命和介质对材料的腐蚀速率确定，还应考虑介质流动时对压力容器或受压元件的冲蚀量和磨损量。
（16）对压力容器检查孔的要求如下：
  (a) 为检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷，压力容器应开设检查孔。检查孔包括人孔、手孔。
  (b) 检查孔的最少数量与最小尺寸应符合要求。
(17) 检查孔的开设位置要求如下：
  (a) 检查孔的开设应合理、恰当，便于观察或清理内部；
  (b) 手孔应开设在封头上或封头附近的筒体上。
(18) 球形储罐应在上、下极板上各开设一个人孔(或制造工艺孔)。

四、压力容器的安全附件
  压力容器的安全附件包括安全阀、爆破片装置、紧急切断装置、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等安全附件。

1、安全阀的参数：
  (1) 开启压力：安全阀阀瓣在运行条件下(或在校验装置上进行校验时)开始升起时的进口压力。在该压力下，开始有可测量的开启高度，介质可呈观由视觉或听觉感知的连续排出状态。
  (2) 整定压力(或始启压力)：按国家有关规程、标准规定或根据实际需要，对安全阀应调整的开启压力．安全阀在枚验装置上所调整的整定压力，实际上是调整到安全阀刚开启时进口处的静压力(也称冷态试验差压力)，该压力应包括对于背压力和测试温度的修正值．
  (3) 排放压力：阀瓣达到规定开启高度时的进口压力。排放压力的上限需服从国家有关标准成规范的要求，这个上限值也称为额定排放压力。
  (4) 回座压力：排放后阀瓣重新与阀座接触，即开启高度变为零时的进口压力。
  (5) 启闭压差：整定压力与回座压力之差，通常用整定压力的百分数来表示，只有当压力很低时才用MPa表示。
  (6) 背压力：安全阀出口处压力。
  (7) 排放背压力：由于介质通过安全阀流入排放系统而在阀出口处形成的压力。
  (8) 附加背压力：安全阀动作前在阀出口处存在的压力，该压力是由其它压力源在排放系统中引起的。
  (9) 密封试验压力：进行密封试验时的进口压力，在该压力下测量通过关闭件密封面的泄漏率。
  (10) 开启高度：阀瓣离开关闭位置的实际升程。安全阀校验时，所需要的开启高度，是指在排放压力条件下的开启高度。

2、固定式压力容器上只安装一个安全阀时，安全阀的开启压力加不应大于压力容器的设计压力p，且安全阀的密封试验压力A应大于压力容器的最高工作压力pw，即：
                 pz≤p          pt>pw
3、固定式压力容器上装有爆破片装置时，爆破片的设计爆破压力加不得大于压力容器的设计压力，且爆破片的最小设计爆破压力不应小于压力容器最高工作压力入的1．05倍、即：
        pB≤p         pBmin≥1.05pw

4、安全阀安装的要求如下：
  （1）安全阀应垂宜安装，并应装设在压力容器液面以上气相空间部分，或装设在与压力容器气相空间相连的管道上。
  （2）压力容器与安全阀之间的连接管和管件的通孔，其截面积不得小于安全阀的进口截面积，其接管应尽量短而直。
  （3）压力容器一个连接口上装设两个或两个以上的安全阀时，则该连接口人口的截面积，应至少等于这些安全阀的进口截面积总和。
  （4）安全阀与压力容器之间一般不宜装设截止阀门。为实现安全阀的在线校验，可在安全阀与压力容器之间装设爆破片装置。对于盛装毒性程度为极度、高度、中度危害介质，易燃介质，腐蚀、粘性介质或贵重介质的压力容器，为便于安全阀的清洗与更换，经使用单位主管压力容器安全的技术负责人批准，并制定可靠的防范措施，方可在安全阀(爆破片装置)与压力容器之间装设截止阀门。压力容器正常运行期间截止阀必须保证全开(加铅封或锁定)，截止阀的结构和通径应不妨碍安全阀的安全泄放。
  （5）安全阀装设位置，应便于检查和维修。
  安全阀一般每年至少应校验一次，拆卸进行校验有困难时应采用现场校验(在线校验)。爆破片装置应进行定期更换，对于超过最大设计爆破压力而未爆破的爆破片应立即更换；在苛刻条件下使用的爆破片装置应每年更换；一般爆破片装置应在2—3年内更换(制造单位明确可延长使用寿命的除外)。压力表和测温仪表应按使用单位规定的期限进行校验。

5、安全阀有下列情况之一时，应停止使用并更换：
  （1）安全阀的阀芯和阀座密封不严且无法修复。
  （2）安全阀的阀芯与阀座粘死或弹簧严重腐蚀、生锈。
  (3) 安全阀选型错误。

6、压力表选用的要求如下：
  (1) 选用的压力表，必须与压力容器内的介质相适应。
  (2) 低压容器使用的压力表精度不应低于2.5级；中压及高压容器使用的压力表精度不应低于1.5级。
  (3) 压力表盘刻度极限值应为最高工作压力的1.5~3.0，表盘直径不应小于100mm。

7、压力表的校验和维护应符合国家计量部门的有关规定。压力表安装前应进行校验，在刻度盘上应划出指示最高工作压力的红线，注明下次校验日期。压力表校验后应加铅封。
8、压力表的安装要求如下：
  (1) 装设位置应便于操作人员观察和清洗，且应避免受到辐射热、冻结或震动的不利影响。
  (2) 压力表与压力容器之间，应装设三通旋塞或针形阀；三通旋塞或针形阀上应有开启标记和锁紧装置；压力表与压力容器之间，不得连接其他用途的任何配件或接管。
  (3) 用于水蒸气介质的压力表，在压力表与压力容器之间庇装有存水弯管。
  (4) 用于具有腐蚀性或高粘度介质的压力表。在压力表与压力容器之间应装设能隔离介质的缓冲装置。
9、压力表有下列情况之一时，应停止使用并更换：
  （1）有限止钉的压力丧，在无压力时，指针不能回到限止订处；无限止钉的压力表，在无压力时，指针距零位的数值超过压力表的允许误差。
  （2）表盘封面玻璃破裂或表盘刻度模糊不清。
  （3）封印损坏或超过校验有效期限。
  （4）表内弹簧管泄漏或压力表指针松动。
  （5）指针断裂或外壳腐蚀严重。
  （6）其他影响压力表准确指示的缺陷。

10、压力容器用液面计应符合有关标准的规定，并应符合下列要求：
  （1）应根据压力容器的介质、最高工作压力和温度正确选用。
  （2）在安装使用前，低、中压容器用液面计，应进行1.5倍液面计公称压力的液压试验；高压容器的液面计，应进行1.25倍液面计公称压力的液压试验。
  （3）盛装0℃以下介质的压力容器，应选用防霜液面计。
  （4）寒冷地区室外使用的液面计，应选用夹套型或保温型结构的液面计。
  （5）用于易燃、毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体压力容器上，应有防止泄漏的保护装置。
  （6）要求液面指示乎稳的，不应采用浮子(标)式液面计。
  （7）移动式压力容器不得使用玻璃板式液面计。

11、液面计有下列情况之一的，应停止使用并更换：
  （1）超过检修周期。
  （2）玻璃板(管)有裂纹、破碎。
  （3）阀件固死。
  （4）出现假液位。
  （5）液面计指示模糊不清。

写的好详细

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TSG21-2016 中2.2.1.2.2规定压力容器专用钢中P，S元素要求，那GB8163-2018钢管算压力容器专用钢吗？是否不符合了？