11.1 压力容器总体结构

1. 11.1 压力容器总体结构

2. 11.1压力容器基本组成 图11-1压力容器的整体结构 1-法兰； 2-支座； 3-封头拼接焊缝； 4-封头； 5-环焊缝； 6-补强圈； 7-人孔；8-纵焊缝； 9-筒体； 10-压力表； 11-安全阀；12-液面计

3. 筒体 封头 密封装置 基本组成 开孔与接管 支座 安全附件

4. （1）筒体 形式：圆柱筒体、球形筒体。 无缝钢管（无纵焊缝） 直径较小 卷焊（有纵环焊缝） 直径较大 圆筒体制造方法 整体锻造（可能有环焊缝） 高压容器 整体铸造（无纵环焊缝） 高压容器 单层式 圆筒体结构 多层式 组合式 缠绕式 储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。

5. （2）封头 与筒体等部件形成封闭空间 凸形封头：球形、椭圆形、蝶形和球冠形封头 封头形式 锥壳 平盖 不可拆式（焊接） 封头与筒体的连接 可拆式（螺栓连接）

6. （3）密封装置： 其可靠性关系到压力容器能否正常、安全地运行。 螺栓法兰连接（简称法兰连接） 最常见的密封装置： 容器法兰：用于筒体与封头或两筒体间的连接 法兰连接 管道法兰：用于管道连接 筒体端部：高压容器中，用于顶盖和筒体连接 并与筒体焊接在一起的容器法兰

7. （4）开孔与接管 开孔类型： 人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。 手孔≥150 mm 人孔 ≥400 mm （椭圆人孔一般350x450） 开孔大小 物料进出口 根据工艺计算确定 仪表接口 根据仪表确定 开孔对壳体的影响： 开孔部位的强度被削弱，故应少开孔并考虑作开孔补强设计。

8. 卧式容器支座（鞍座） 圆筒形容器支座类型： 腿式支座 支承式支座 立式容器支座 耳式支座 裙式支座 球形容器：柱式或裙式支座 （5）支座

9. （6）安全附件 主要有： 安全阀 爆破片装置 紧急切断阀 安全联锁装置 压力表 液面计 测温仪表等

10. 筒体 ╬ 封头 ╬ 密封装置 ╬ 开孔接管 ╬ 支座 ╬ 安全附件 压力容器的外壳 储运容器 ╬ 内件 反应、传热、传质、分离等容器

11. 接头的形式（如对接、搭接、角接） 坡口形式和尺寸 焊接结构设计 焊接方法（如手工焊、自动焊等） 检验要求（表面探伤、透射探伤等） 11.1.2 压力容器零部件间的焊接

12. 本章重点 11.2 压力容器分类 教学重点： 压力容器分类。 教学难点： 按安全技术管理分类。

13. 11.2.1 介质危害性 介质危害性： 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

14. 是指某种化学毒物引起机体损伤的能力，用来表示是指某种化学毒物引起机体损伤的能力，用来表示 毒物计量与毒性反应之间的关系。 （1）毒 性 毒性大小：以化学物质引起实验动物某种毒性反应所需的 剂量来表示 （1）极度危害（Ⅰ级）：最高容许浓度＜0.1 mg/m3； （2）高度危害（Ⅱ级）：最高容许浓度0.1～＜1.0 mg/m3； （3）中度危害（Ⅲ级）： 最高容许浓度1.0～＜10 mg/m3； （4）轻度危害（Ⅳ级）：最高容许浓度≥10 mg/m3。 ※介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害 愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。

15. Q235-B 不能使用 例： 碳钢、低合金钢板应逐张超声检测 介质危害性 （Ⅰ、Ⅱ级毒性） A、B类焊缝100%射线或超声检测 气密性试验 法兰带颈，且PN≥1.6MPa

16. （2）易燃性 爆炸下限＜10%， 或爆炸下限和上限之差≥20%的介质。 易燃介质： 甲烷、乙烷、乙烯、氢气、 丙烷、丁烷等 压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体和液化气体。 易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等 提出了较高的要求 易燃介质容器 全焊透结构 采用

17. 世界各国规范对压力容器分类的方法各不相同，本节着重介绍我国《压力容器安全技术监察规程》中的分类方法。世界各国规范对压力容器分类的方法各不相同，本节着重介绍我国《压力容器安全技术监察规程》中的分类方法。 按压力等级 按容器在生产中的作用 分类 按安装方式 按安全技术管理

18. （1）按压力等级分类 [当容器的内压力小于一个绝对大气压（约0.1MPa）时又称为真空容器] 外压容器 承压方式 低压(L)容器 0.1 MPa≤p＜1.6 MPa 中压(M)容器 1.6 MPa≤p＜10.0 MPa 内压容器 高压(H)容器 10 MPa≤p＜100 MPa 按照设计压力P 超高压(U)容器 p≥100MPa

19. （2）按容器在生产中的作用分类 反应压力容器 (代号R）：完成物理、化学反应 换热压力容器（代号E）：完成介质热量交换 生产过程中的作用 分离压力容器（代号S）：主要完成介质流体压力 平衡缓冲和气体净化分离 储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）：主要用 于储存、盛装气体、液体 和液化气体等介质

20. （3）按安装方式分类 固定式压力容器：固定安装和使用地点，工艺条 件和操作人员也较固定 安装方式 ：该安装方式的压力容器在结构、 使用和安全方面均有其特殊的 要求。 移动式压力容器

21. （4）按安全技术管理分类 《压力容器安全技术监察规程》将容器分为三类： （1）压力（ P ） （2）压力与容积的乘积（PV） （3）介质危害程度 （4）容器的作用 分类依据 第一类压力容器 三类容器 第二类压力容器 第三类压力容器

22. 按安全技术管理分类（续1） 第三类压力容器： 具有下列情况之一的，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10MPa·m3）；

23. 按安全技术管理分类（续1） 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；

24. 按安全技术管理分类（续1） g．中压搪玻璃压力容器； h．使用强度级别较高的材料制造的压力容器； （指相应标准中抗拉强度规定值下限≥540MPa）

25. 按安全技术管理分类（续1） i．移动式压力容器 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] 包括 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）

26. 按安全技术管理分类（续2） 第二类压力容器： 具有下列情况之一的，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）；

27. 按安全技术管理分类（续2） 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．低压管壳式余热锅炉； e．低压搪玻璃压力容器。

28. 按安全技术管理分类（续3） 第一类压力容器： 除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。

30. 11.3压力容器规范标准 目的： 确保压力容器在设计寿命内安全运行 内容： 材料、设计、制造、检验、合格评估等 注意： 新版本标准实施后，老版本标准自动作废。

31. 锅炉 压力容器 特种设备—— 涉及生命安全、危险性较大 压力管道 电梯 起重机械 全过程 安全监察 客运索道 大型游乐设施 法规 行政规章 法规体系结构 安全技术规范 标准 11.3.1 国内主要规范标准简介

32. 全过程安全监察 全过程 安全监察 包括特种设备的设计、制造、安装、使用、检验、修理、改造等涉及安全的各个环节。 定义——负责特种设备安全的政府行政机关为实现安全目标而从事的决策、组织、管理、控制和监督检查等活动的总称。 特点——是为了公共安全从国家整体利益出发以政府名义并利用行政权力进行的，不受部门或行业的限制，行为比较超脱、客观。

33. 1982年2月 《锅炉压力容器安全监察暂行条例》 2003年3月 《特种设备安全监察条例》 国务院特种设备安全监察管理部门 （国家质量监督检验检疫总局 特种设备安全监察局） 负责全国特种设备的安全监察工作 授权 1 法规

34. 《特种设备安全监察条例》适用范围 最高工作压力≥0.1MPa（表压） P×V ≥2.5MPa•L 盛装介质为气体、液化气体或者最高工作温度≥标准沸点的液体

35. 2 行政规章 本书所述行政规章泛指—— 以国家质量监督检验检疫总局局长“令”形式颁布的、行政管理性内容突出的文件 如： 2001年9月：国家质量监督检验检疫总局第2号令《锅炉压力容器压力管道特种设备事故处理规定》等

36. 3 安全技术规范 定义—— 政府对特种设备安全性能和相应的设计、制造、安装、修理、改造、使用和检验检测等环节所提出的一系列安全基本要求，许可、考核条件、程序的一系列具有行政强制力的规范性文件 作用—— 把法规和行政规章的原则规定具体化 《压力容器 安全技术监察规程》 《超高压容器 安全技术监察规程》 2个

37. 材料 1 《压力容器安全技术监察规程》 设计 制造 使用 7个方面 检验 修理 改造 1981版 1991版 1999版 《压力容器安全技术监察规程》 《压力容器安全技术监察规程》 《压力容器安全监察规程》

38. 《压力容器安全技术监察规程》——适用条件 ①最高工作压力≥0.1MPa（不含液体静压力） ② 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）≥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≥标准沸点 的液体

39. 材料 2 《超高压容器安全技术监察规程》 设计 制造 使用 7个方面 检验 修理 改造 1994实施 2005实施 原劳动部 国家质量监察检验检疫总局

40. 说明： 为加强《特种设备安全监察条例》适用范围内、《压力容器安全技术监察规程》适用范围外的压力容器安全监察，中国正在制定相应的规程。 《特种设备安全 监察条例》 《压力容器安全 技术监察规程》

41. 4 标准 标准由标准委员会组织制定，政府代表参与。 标准是法规标准体系的技术基础，是法规得以实施的重要保证。 无相应的标准，不得进行压力容器产品的设计和制造。

42. 历史 2002年，成立“全国锅炉压力容器标准化技术委员会”，同时撤消“全国压力容器标准化技术委员会”和“全国锅炉标准化技术委员会”。

43. 基础标准 产品标准 零部件标准 中国已经颁布并实施了以GB150《钢制压力容器》为核心的一系列标准

44. （1）GB150 《钢制压力容器》 第 1 部压力容器国家标准 常规设计标准 设计压力：0.1MPa≤P ≤ 35MPa 特点 设计温度：-196℃ ≤ t ＜蠕变限用温度 适用于：钢制压力容器设计、制造、检验及验收

45. 直接用火焰加热的容器 核能装置中的容器 旋转或往复运动的机械设备中自成整体或作为部件的受压气室 经常搬运的容器 设计压力低于0.1MPa的容器 真空度低于0.02MPa的容器 内直径小于150mm的容器 要求做疲劳分析的容器等 （1）GB150 《钢制压力容器》 不适用8种 适用于：固定的承受恒定载荷的压力容器

46. 管道焊接连接的第一道环向接头坡口端面 螺纹连接的第一个螺纹接头端面 法兰连接的第一个法兰密封面 专用连接件或管件连接的第一个密封面 4个第一 （1）GB150 《钢制压力容器》（续） ◆GB150管辖的范围除壳体本体外，还包括： ◇其它如接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧固件，以 及非受压元件与受压元件的焊接接头，直接连在容器上的超 压泄放装置均应符合GB150的有关规定。

47. 圆柱形筒体和球壳的设计计算 零部件结构和尺寸的具体规定 密封设计 技术内容 超压泄放装置的设置 、检验与验收要求等 容器的制造 （1）GB150 《钢制压力容器》（续） 在中国具有法律效用 强制性标准

48. 中国第 1 部压力容器分析设计行业标准 基本思路与ASME Ⅷ－2相同 特点 该标准与GB 150 同时使用 在满足各自要求的前提下， 设计者可选择其中之一使用，但不得混用 （2） JB 4732《钢制压力容器－分析设计标准》

49. 采用较高的设计应力强度 在相同设计条件下，厚度减薄，重量减轻 设计计算工作量大 特点 选材、制造、检验及验收等方面的要求严格 有时综合经济效益不一定高 重量大、结构复杂、操作参数较高 应用场合 疲劳分析的压力容器 （2） JB 4732《钢制压力容器－分析设计标准》（续）

50. 外直径与内直径的比值 (Do/Di)max≤1.2 薄壁圆柱壳或薄壁圆筒 厚壁圆柱壳或厚壁圆筒 外直径与内直径的比值 (Do/Di)max＞ 1.2 11.4 回转薄壳应力分析 概念 以两个曲面为界，且曲面之间的距离远比其它方向 尺寸小得多的构件。 壳体 壳体中面 与壳体两个曲面等距离的点所组成的曲面。 薄壳 壳体厚度t与其中面曲率半径R的比值（t/R）max≤1/10。