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壓力容器

(承載一定壓力或者盛放易燃易爆品的設備)

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壓力容器(yā lì róng qì),英文:pressure vessel,是指盛裝氣體或者液體,承載一定壓力的密閉設備。為了更有效地實施科學管理和安全監檢,我國《壓力容器安全監察規程》中根據工作壓力、介質危害性及其在生產中的作用將壓力容器分為三類。
並對每個類別的壓力容器在設計、製造過程,以及檢驗項目、內容和方式做出了不同的規定。壓力容器已實施進口商品安全質量許可制度,未取得進口安全質量許可證書的商品不準進口。應該按照最新TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》中劃分,先按介質劃分為第一組介質和第二組介質,然後再按照壓力和容積劃分類別Ⅰ類,Ⅱ類,Ⅲ類,老容規的所謂第一類、第二類、第三類已經不適用了。
壓力容器是一種能夠承受壓力的密閉容器。壓力容器的用途極為廣泛,它在工業、民用、軍工等許多部門以及科學研究的許多領域都具有重要的地位和作用。其中以在化學工業石油化學工業中用最多,僅在石油化學工業中應用的壓力容器就佔全部壓力容器總數的50 %左右。壓力容器在化工與石油化工領域,主要用於傳熱、傳質、反應等工藝過程,以及貯存、運輸有壓力的氣體或液化氣體;在其他工業與民用領域亦有廣泛的應用,如空氣壓縮機。各類專用壓縮機及製冷壓縮機的輔機(冷卻器、緩衝器、油水分離器貯氣罐蒸發器、液體冷卻劑貯罐等)均屬壓力容器。 [1] 
中文名
壓力容器
外文名
pressure vessel
解    釋
承載一定壓力的密閉設備
行    業
工業
用    途
盛裝氣體或者液體

壓力容器製造工藝

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1、壓力容器製造工序一般可以分為:原材料驗收工序、劃線工序、切割工序、除鏽工序、機加工(含刨邊等)工序、滾制工序、組對工序、焊接工序(產品焊接試板)、無損檢測工序、開孔劃線工序、總檢工序、熱處理工序、壓力試驗工序、防腐工序。
2、不同的焊接方法有不同的焊接工藝。焊接工藝主要根據被焊工件的材質、牌號、化學成分,焊件結構類型,焊接性能要求來確定。首先要確定焊接方法,如手弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊熔化極氣體保護焊等等,焊接方法的種類非常多,只能根據具體情況選擇。確定焊接方法後,再製定焊接工藝參數,焊接工藝參數的種類各不相同,如手弧焊主要包括:焊條型號(或牌號)、直徑、電流、電壓、焊接電源種類、極性接法、焊接層數、道數、檢驗方法等等。

壓力容器行業發展

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(1)受到國家產業政策的鼓勵 金屬壓力容器行業受到相關產業政策所列的相關國家產業政策的鼓勵,良好的產業政策環境有利於本行業未來的持續發展。
(2)裝備製造業的升級是中國邁向製造業強國的必經之路 裝備製造業的技術水平和實力,直接影響和決定着其下游產業和產品的競爭力,是國家綜合國力的重要體現。縱觀世界各工業強國,無一例外都是裝備製造業的強國。受益於我國國民經濟的持續快速發展和國家的大力扶持,我國由製造業大國向製造業強國轉變已經成為必然趨勢。 在我國工業裝備升級的大背景下,金屬壓力容器的重要應用領域如清潔能源應用、新能源製造、海水淡化裝備製造等被列入《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南(2007年度)》和《產業結構調整指導目錄(2005 年本)》,下游產業的升級換代必將為金屬壓力容器製造行業帶來巨大的發展機遇和市場前景。
(3)裝備製造業的發展重心正逐步向亞太地區轉移
受經濟全球化和人工成本不斷增加的影響,世界製造業的重心正在逐步向亞太地區轉移。美國ASME認證作為國際上接受和應用最為廣泛的壓力容器標準,受到我國越來越多的企業的學習和推廣。根據中國化工裝備協會的統計,2007年我國的ASME持證廠商為260家,較上年增長33%;截至2009年6月,這一數量已增加至390家,位列全球第二。其中又以江蘇省的持證企業數量最多為126家。我國製造業經過多年的發展,已具備了相當的規模和實力基礎,為國外向我國轉移裝備製造業提供了現實的可能。
(4)在引進、吸收、消化、創新的基礎上發展出適合我國國情的新技術、新工藝,培養了一大批技術骨幹和經驗豐富的管理者,具備了開拓國內外市場的核心競爭力。

壓力容器容器分類

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壓力容器分類概述

壓力容器 壓力容器
壓力容器的分類方法很多,從使用、製造和監檢的角度分類,有以下幾種。
(1)按承受壓力的等級分為:低壓容器、中壓容器、高壓容器超高壓容器。
(2)按盛裝介質分為:非易燃、無毒;易燃或有毒;劇毒。
(3)按工藝過程中的作用不同分為:
反應容器:用於完成介質的物理、化學反應的容器。
換熱容器:用於完成介質的熱量交換的容器。
分離容器:用於完成介質的質量交換、氣體淨化、固、液、氣分離的容器。
④貯運容器:用於盛裝液體或氣體物料、貯運介質或對壓力起平衡緩衝作用的容器。

壓力容器基本分類方法

壓力容器分類應當先按照介質特性,按照以下要求選擇分類圖,再根據設計壓力p(單位MPa)和容積V(單位L),標出座標點,確定容器類別:
(1)對於第一組介質,壓力容器的分類見圖A-1。
(2)對於第二組介質,壓力容器的分類見圖A-2。
圖A-1 壓力容器分類圖—第一組介質
圖A-2 壓力容器分類圖—第二組介質

壓力容器多腔壓力分類

多腔壓力容器(如換熱器管程殼程、夾套容器等)按照類別高的壓力腔作為該容器的類別並且按該類別進行使用管理。但應當按照每個壓力腔各自的類別分別提出設計、製造技術要求。對各壓力腔進行類別劃定時,設計壓力取本壓力腔的設計壓力,容積取本壓力腔的幾何容積。
1.同腔多種介質容器分類
一個壓力腔內有多種介質時,按組別高的介質分類。
2. 介質含量極小容器分類
當某一危害性物質在介質中含量極小時,應當按其危害程度及其含量綜合考慮,由壓力容器設計單位決定介質組別。

壓力容器特殊情況分類

(1)座標點位於圖A-1或者圖A-2的分類線上時,按較高的類別劃分其類別。
(2)對於GB 5044和HG 20660兩個標準中沒有明確規定的介質,應當按化學性質、危害程度及其含量綜合考慮,由壓力容器設計單位決定介質組別。(3)本規程1.4條範圍內的壓力容器統一劃分為第Ⅰ類壓力容器。

壓力容器壓力等級劃分

壓力容器的設計壓力(p)劃分為低壓、中壓、高壓和超高壓四個壓力等級:
(1)低壓(代號L) 0.1MPa≤p<1.6MPa
(2)中壓(代號M) 1.6MPa≤p<10.0MPa
(3)高壓(代號H) 10.0MPa≤p<100.0MPa
(4)超高壓(代號U) p≥100.0MPa。

壓力容器品種劃分

壓力容器按在生產工藝過程中的作用原理,分為反應壓力容器、換熱壓力容器、分離壓力容器、儲存壓力容器。具體劃分如下:
(1)反應壓力容器(代號R):主要是用於完成介質的物理、化學反應的壓力容器,如反應器反應釜、分解鍋、硫化罐、分解塔、聚合釜高壓釜、超高壓釜、合成塔變換爐、蒸煮鍋、蒸球蒸壓釜煤氣發生爐等。
(2)換熱壓力容器(代號E):主要是用於完成介質的熱量交換的壓力容器,如管殼式餘熱鍋爐、熱交換器冷卻器冷凝器加熱器、消毒鍋、染色器、烘缸、蒸炒鍋、預熱鍋、溶劑預熱器、蒸鍋、蒸脱機、電熱蒸汽發生器、煤氣發生爐水夾套等。
(3)分離壓力容器(代號S):主要是用於完成介質的流體壓力平衡緩衝和氣體淨化分離的壓力容器,如分離器過濾器集油器、緩衝器、洗滌器吸收塔、銅洗塔、乾燥塔、汽提塔分汽缸除氧器等。
(4)儲存壓力容器(代號C,其中球罐代號B):主要是用於儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質的壓力容器,如各種型式的儲罐。
在一種壓力容器中,如同時具備兩個以上的工藝作用原理時,應當按工藝過程中的主要作用來劃分品種。

壓力容器相關規定標準

與其他技術標準,與其他管理規定的關係:
本規程是固定式壓力容器的基本安全性能保證,也是必須滿足和達到的安全要求,其他標準不得低於本規程的各項規定
不符合本規定時,如何處理
指“三新”試驗、研究數據報告報國家質檢總局委託技術機構評審、處理,並將結果經總局批准後進行試製
相關標準
(1)國 標
GB 150-2011 壓力容器
GB/T 151-2014熱交換器
GB18442-2001 低温絕熱壓力容器
GB50094-98 球形儲罐施工及驗收規範
GB50128-2005 立式圓筒形鋼製焊接儲罐施工及驗收規範
3
(2)機 械 部
JB4700--2000 壓力容器法蘭
JB4708-2000 鋼製壓力容器焊接工藝評定
JB/T4709-2000 鋼製壓力容器焊接規程
JB4710-2005 鋼製塔式容器
NB/T 47008-2017 壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件
NB/T 47009-2017 低温壓力容器用低合金鋼鍛件
NB/T 47010-2017壓力容器用不鏽鋼鍛件
JB4731-2005 鋼製卧式容器
JB4732-95 鋼製壓力容器-分析設計標準及標準釋義
JB/T4734-2002 鋁製焊接容器
JB/T4735-1997 鋼製焊接常壓容器
JB4736-2002 補強圈
JB/T4745-2002 鈦制焊接容器
JB/T5104-91 焊接接頭脆性破壞的評定
JB6917-1998 製冷裝置用壓力容器
JB/T6920-1993 管殼式油冷器用換熱管
JB/T8930-1999 衝壓工藝質量控制規範
(3)石 油 部
SY/T0404-98 加熱爐工程施工及驗收規範
SY/T0419-97 油田專用水套加熱爐製造、安裝及驗收規範
SY/T0448-97 油田油氣處理用鋼製壓力容器施工及驗收規範
SY/T0449-97 油氣田用鋼製常壓容器施工及驗收規範
SY/T0469-98 石油建設工程質量檢驗評定標準(油田鋼製容器及加熱爐製作)
SY/T0538-2004 管式回熱爐規範
SY/T4004-90 管式加熱爐工程施工及驗收規範
SY4024-93 石油建設工程質量檢驗評定標準(通則)
SY4026-93 石油建設工程質量檢驗評定標準(儲罐工程)
SY/T4041-95油田專用濕蒸汽發生器安裝及驗收規範
SY/T4069-93 石油建設工程質量檢驗評定標準(油田鋼製容器製作)
SY4081-95 鋼質球形儲罐抗震鑑定技術標準
SY6279-1997 大型塔類設備吊裝安全規程
SY6444-2000 石油工程建設施工安全規定
SY6457-2000 含硫天然氣管道安全規程
SY/T10006-2000 結構鋼管制造規範
化工
HG20517-92 鋼製低壓濕式氣櫃
HG20536-93 聚四氟乙烯襯裏設備
HG20545-92 化學工業爐受壓元件製造技術條件
HG/T20589-96 化學工業爐受壓元件強度計算規定
HG21502.1-92 鋼製立式圓筒形固定頂儲罐系列
HG21502.2-92 鋼製立式圓筒形內浮頂儲罐系列
HG21503-92 鋼製固定式薄管板列管換熱器
HG21504.1~2-92 玻璃鋼儲槽標準系列
HG21504.1-92 玻璃鋼儲槽標準系列VN0.5-100立方米
HG21504.2-92 拼裝式玻璃鋼儲罐標準系列(VN100-500立方米)
HG21505-92 組合式社鏡
HG21506-92 補強圈
HG/T3112-1998 浮頭列管式石墨換熱器
HG/T3113-1998 YKA型圓塊孔式石墨換熱器
HG/T3114-1998 聚丙烯海爾環填料
HG/T3116-1998 玻璃設備、管道和配件檢驗、安裝和使用的一般規則
HG/T3117-1998 耐酸陶瓷容器
HG/T3124-1998 焊接金屬波紋管釜用機械密封技術條件
HG/T3126-1998 搪玻璃蒸餾容器
HG3129-98 整體多層加緊式高壓容器
HGJ208-83 高壓化工設備施工及驗收規範
HGJ209-83 中低壓化工設備施工及驗收規範
HGJ210-83 圓桶形鋼製焊接貯罐施工及驗收規範
HGJ211-85 化工塔類設備施工及驗收規範
HGJ212-83 金屬焊接結構濕式氣櫃施工及驗收規範
10
HGJ226-87 管式爐安裝工程施工及驗收規範
HGJ230-88 乙烯裝置裂解爐施工及技術規程
(4)中 石 化
SH3074-95 石油化工鋼製壓力容器
SH3075-95 石油化工鋼製壓力容器材料選用標準
SH3512-2002 球形儲罐工程施工工藝標準
SH3513-2000 石油化工鋁製料倉施工及驗收規範
SH3524-99 石油化工鋼製塔、容器現場組焊施工工藝標準
15
SH3065-94 石油化工管式爐急彎彎管技術標準
SH3074-95 石油化工鋼製壓力容器
SH3075-95 石油化工鋼製壓力容器材料選用標準
SH3086-1998 石油化工管式爐鋼結構工程及部件安裝技術條件
SH3087-1997 石油化工管式爐耐熱鋼鑄件技術標準
SH/T3112-2000 石油化工管式爐爐管脹接工程技術條件
SH/T3113-2000 石油化工管式爐燃燒器工程技術條件
SH/T3114-2000 石油化工管式爐耐熱鑄鐵件工程技術條件
SH/T3414-1999 鋼製立式輕質油罐罐下采樣器選用、檢驗及驗收
SH3504-2000 催化裂化裝置反應再生系統設備施工及驗收規範
SH3506-2000 管式爐安裝工程施工及驗收規範
SH3512-2002 球形儲罐工程施工工藝標準
16
SH3513-2000 石油化工鋁製料倉施工及驗收規範
SH3529-93 石油化工企業廠區豎向佈置工程施工及驗收規範
SH3530-2001 石油化工立式圓筒形鋼製儲罐施工工藝標準
SH3532-95 石油化工換熱設備施工及驗收規範
SH3534-2001 石油化工築爐工程施工及驗收規範
SH/T3537-2002 立式圓筒形低温儲罐施工技術規程

壓力容器其他介紹

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壓力容器 壓力容器
內部或外部承受氣體或液體壓力,並對安全性有較高要求的密封容器。早期的化學工業,反應壓力多在10兆帕以下。但合成氨和高壓聚乙烯等高壓生產工藝出現後,要求壓力容器的壓力達100兆帕以上。隨着化工和石油化工等工業的發展,壓力容器的工作温度範圍越來越寬,容量不斷增大,有些還要求耐介質腐蝕。20世紀60年代開始,核電站的發展對反應堆壓力容器提出了更高的安全和技術要求,從而促進了壓力容器的進一步發展,廣泛應用於各工業部門。壓力容器主要為圓柱形,也有球形或其他形狀。根據結構形式,可分為多層式壓力容器,繞板式壓力容器、型槽繞帶式壓力容器、熱套式壓力容器、鍛焊式壓力容器和厚板卷焊式壓力容器等。大多數壓力容器由鋼製成,也有的用鋁、鈦等有色金屬和玻璃鋼、預應力混凝土非金屬材料製成。壓力容器在使用中如發生爆炸,會造成災難性事故。為了使壓力容器在確保安全的前提下達到設計先進、結構合理、易於製造、使用可靠和造價經濟等目的,各國都根據本國具體情況制定了有關壓力容器的標準、規範和技術條件,對壓力容器的設計、製造、檢驗和使用等提出具體和必須遵守的規定。

壓力容器檢驗

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壓力容器外部檢查

亦稱運行中檢查,檢查的主要內容有:壓力容器外表面有無裂紋、變形、泄漏、局部過熱等不正常現象;安全附件是否齊全、靈敏、可靠;緊固螺栓是否完好、全部旋緊;基礎有無下沉、傾斜以及防腐層有無損壞等異常現象。外部檢查既是檢驗人員的工作,也是操作人員日常巡迴檢查項目。發現危及安全現象(如受壓元件產生裂紋、變形、嚴重泄滲等)應予停運並及時報告有關人員。

壓力容器內外部檢驗

壓力容器 壓力容器
壓力容器內外部檢驗這種檢驗必須在停車和容器內部清洗乾淨後才能進行。檢驗的主要內容除包括外部檢查的全部內容外,還要檢驗內外表面的腐蝕磨損現象;用肉眼和放大鏡對所有焊縫、封頭過渡區及其他應力集中部位檢查有無裂紋,必要時採用超聲波或射線探傷檢查焊縫內部質量;測量壁厚。若測得壁厚小於容器最小壁厚時,應重新進行強度校核,提出降壓使用或修理措施;對可能引起金屬材料的金相組織變化的容器,必要時應進行金相檢驗;高壓、超高壓容器的主要螺栓應利用磁粉或着色進行有無裂紋的檢查等。通過內外部檢驗,對檢驗出的缺陷要分析原因並提出處理意見。修理後要進行復驗。壓力容器內外部檢驗週期為每三年一次,但對強烈腐蝕性介質、劇毒介質的容器檢驗週期應予縮短。運行中發現有嚴重缺陷的容器和焊接質量差、材質對介質抗腐蝕能力不明的容器也均應縮短檢驗週期。

壓力容器全面檢驗

壓力容器全面檢驗除了上述檢驗項目外,還要進行耐壓試驗(一般進行水壓試驗)。對主要焊縫進行無損探傷抽查或全部焊縫檢查。但對壓力很低、非易燃或無毒、無腐蝕性介質的容器,若沒有發現缺陷,取得一定使用經驗後,可不作無損探傷檢查。容器的全面檢驗週期,一般為每六年至少進行一次。對盛裝空氣和惰性氣體的製造合格容器,在取得使用經驗和一兩次內外檢驗確認無腐蝕後,全面檢驗週期可適當延長。

壓力容器材料代用

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需注意以下事項

壓力容器材料代用規定

在設備的設計和製造過程中,常常受到材料的採購和選擇困難或者是處於在經濟上的不足考慮和分析,材料代用在壓力容器的設計中廣泛應用。《固定式壓力容器安全技術監督規程》在壓力容器材料代用中做了明確的規定,在其設計和製造中,主要要求是通過壓力容器的承壓部件材料的選擇中要和被代用的材料不僅外形質量相似,而且要充分考慮材料的化學成分、尺寸標準、性能指標和監測方式進行合理的代用。材料代用最基本的原則是:在代用中要杜絕各種指標不達標材料的應用,嚴格確保材料質量和達到絕對保證,在技術上代用材料的技術要求不能夠低於被代用材料,可以通過多種材料選擇方式對材料進行檢測和測試。
材料代用的手續要求為:
(1)容器承壓部件的代用要嚴格進行,須經由代用單位技術部門的批准並上報代用材料的複檢報告或質量證明,由主管負責人核准批覆;
(2)必須在獲得原設計單位的允許並拿到證明文件後,才可以在壓力容器製造時進行材料代用;
(3)壓力容器的設計圖、施工圖以及出廠時的質量證明書中要細緻標註代用材料的規格部位、材質和規格。

壓力容器以優代劣

壓力容器所用的全部金屬材料要具有優良的性能,包括材料的力學性能、耐腐蝕性、耐高温性和製作工藝等。每一種材料的性能都是固定不變的從性能比較的角度出發,常常會出現材料間的“優”和“劣”的問題。但每種壓力容器對對材料性能的要求在不同情況下也是不一樣的,所以,材料代用中的“優”與“劣”判斷從實際出發,具體問題具體分析。下面,筆者基於自身工作經驗,主要探討了幾種典型的“以優代劣”問題。
2.1 壓力容器製作中,在強度、力學特徵等機械能方面,其常用到的低合金鋼儘管明顯優於碳素鋼,但其冷加工性能與可焊性都比不過碳素鋼。一般來説,強度級別高的,其冷加工性能與可焊性就較差,二者負相關。所以在進行這方面的代用時,應相應調整焊接工藝,在熱處理時也可能會有相應變化,應給予充分重視。
2.2材料代用時進行細緻、周全的考慮,否則壓力容器實際使用中可能會出現各種安全隱患。比如處於濕硫化氫環境下及存在應力腐蝕開裂風險的設備中,容器對應力腐蝕開裂地敏感性隨容器使用的鋼材的強度級別的提高而增大,二者正相關。此時若將20R和Q235和20R系列的鋼材用16MnR等低合金鋼待用就極易產生問題,因此,此類“以優代劣”行徑在原則是行不通的,應當被禁止。鎮靜鋼在許多性能方面上,鎮靜鋼都比沸騰鋼要更佔優勢,但在搪玻璃容器製造時,鎮靜鋼的搪瓷效果反而不如沸騰鋼好。
2.3 一般來説, 不鏽鋼的耐腐蝕性較出色但在含有氯離子的環境下,其耐腐蝕性卻不如低合金鋼和碳素鋼。
2.4 和普通不鏽鋼相比,超低碳不鏽鋼雖然具有價格優勢和良好的耐腐蝕性,但前者的高温熱強性卻更為出色。一般情況下,為了提高耐腐蝕性,需降低炭含量,而為了提高高温性,則要提高炭的含量。故而,此種情況下的“以優代劣”,要尤其精確設計設備温度,如有必要,應當重新計算。

壓力容器以厚代薄

“以厚代薄”常常使從平面應力狀殼體的受力態轉變為平面應變狀態,這對容器受力狀態來説,是有百害而無一利的,通常情況下,厚壁容器比薄壁容器更容易產生三向拉應力,進而產生平面應變脆性斷裂。
3.1 對原設計中封頭和筒體間等厚焊接的容器,若對容器殼體的個別部件進以厚代薄,很容易增加殼體的幾何不連續情況,從而使封頭和簡體間的連接部位受到的局部應力增加,此時,對於有應力腐蝕傾向的容器來説,會造成很大的損害。可能會導致疲勞裂紋,嚴重的可能造成疲勞斷裂。
3.2 在厚板替代薄板時,常常導致連接結構發生相應改變,例如,簡體與加厚的封頭連接時,通常需要對封頭進行削邊處理。對以管道為主要簡體構成的設備,若增加筒壁厚度,在封頭與簡體的連接部位也須對簡體側實施內削邊處理。在厚度增加較大時,往往也關係到焊接工藝的變化。
3.3 容器殼體整體層面上的“以厚代薄”,雖然並不會造成簡體連接處和封頭的局部應力增加,但不了避免地,仍會導致不良影響。(1)厚度增加後,原來的殼體設計中的探傷方式和焊接工藝也要進行相應的改變,增加難度;(2)殼體厚度的增加必然使容器的重量加大,當容器重量增加過大時,必然會對容器的基礎和支座產生不利影響;(3)對殼體同時具有傳熱作用的容器,殼體厚度的增加肯定會影響其傳熱效果。

壓力容器其他注意事項

進行材料代用時, 應根據實際用材情況對焊接工藝進行適當的調整,一般調整原則為:用高級材料替代低級材料時,實驗和驗收仍可採用低級材料的標準,不用提高標準;不同材料的耐高温性、韌度等性能不同時, 進行最低水壓實驗時, 其相應的温度也可能發生改變,此時,要嚴格按 GB150 的相關規定執行;當板厚增加超過 GB150所規定的冷卷厚度時,一定要對筒體進行消除應力的熱處理;鋼板的厚度達到一定水平時,還需要進行超聲探傷,必要時,提高水試驗的壓力。
5結論通過剛才為主要的材料主體進行壓力容器設計和製造是當前容器應用的基礎,更是在壓力容器的材料代用中性能要求合理和中要難點。在材料的機械性能要求上,在考兩次材料強度的同時,也應考慮其韌性,在韌性滿足的條件下,則應儘可能提高其強度。從這個角度上來説,在壓力容器材料選擇上要正確界定“優”和“劣”,不要單純的從材料的厚度和強度來考慮,而要進行綜合辨析和考慮。

壓力容器行業情況

編輯

壓力容器維護

化工行業大量使用的壓力容器,由於介質的腐蝕性、反應條件忽冷忽熱、運輸、使用、人為等問題,總會出現這樣那樣的搪瓷層損壞,造成不必要的生產停止,如大面積脱落,建議只能返廠重新搪瓷。壓力容器價格較高,微小損壞時沒有必要整台設備更新,這就需要選用合適的修補法,用(勁素成)JS916馬上進行修補,否則,就會使壓力容器被容器裏溶劑腐蝕,搪瓷面的損壞會迅速擴大,並由此造成停產、安全事故及環境污染等不可預計的損失。

壓力容器實際應用

壓力容器是一個涉及多行業、多學科的綜合性產品,其建造技術涉及到冶金、機械加工、腐蝕與防腐、無損檢測、安全防護等眾多行業。壓力容器廣泛應用於化工、石油、機械、動力、冶金、核能、航空、航天、海洋等部門。它是生產過程中必不可少的核心設備,是一個國家裝備製造水平的重要標誌。如化工生產中的反應裝置、換熱裝置、分離裝置的外殼、氣液貯罐、核動力反應堆的壓力殼、電廠鍋爐系統中的汽包等都是壓力容器。隨着冶金、機械加工、焊接和無損檢測等技術的不斷進步。

壓力容器行業產值增長

金屬壓力容器廣泛應用於化工、石油、機械、冶金、核能、航空、航天等部門,是生產過程中必不可少的核心設備。冶金、機械加工、焊接和無損檢測等技術的不斷進步,特別是以計算機技術為代表的信息技術的飛速發展,帶動了相關產業的發展,在世界各國投入了大量人力物力進行深入的研究的基礎上,金屬壓力容器技術領域也取得了相應的進展。
金屬壓力容器製造行業作為石油和石油化工設備的子行業,在原油價格增長的帶動下其發展呈穩定增長態勢。《2013-2017年中國金屬壓力容器行業市場前瞻與投資機會分析報告》顯示,2010年規模以上金屬壓力容器生產企業共計588家,資產總計413.91億元;實現銷售收入488.19億元,同比增長21.47%;獲得利潤總額24.83億元,同比增長37.24%。
隨着金屬壓力容器行業競爭的不斷加劇,大型金屬壓力容器企業間併購整合與資本運作日趨頻繁,國內優秀的金屬壓力容器生產企業愈來愈重視對行業市場的研究,特別是對企業發展環境和客户需求趨勢變化的深入研究。正因為如此,一大批國內優秀的金屬壓力容器品牌迅速崛起,逐漸成為金屬壓力容器行業中的翹楚!
2003-2007年間,我國金屬壓力容器行業產值保持高速增長態勢,年均複合增長率(CAGR)為26.4%,2008年全年金屬壓力容器企業的總產值估計達264億元,同比增長13.90%。2010年金屬壓力容器行業產值達到350億元左右的產業規模。2011年385億左右的規模。2011年12月份,我國生產工業鍋爐3.5萬蒸發量噸,同比增長32.74 %。數據顯示:2011年1-12月,全國工業鍋爐的產量達41.3萬蒸發量噸,同比增長28.86 %。

壓力容器操作條件

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壓力容器壓力

壓力容器的壓力可以來自兩個方面,一是壓力是容器外產生(增大)的,二是壓力是容器內產生(增大)的。
最高工作壓力,多指在正常操作情況下,容器頂部可能出現的最高壓力。
設計壓力,系是指在相應設計温度下用以確定容器殼體厚度的壓力,亦即標註在銘牌上的容器設計壓力,壓力容器的設計壓力值不得低於最高工作壓力;當容器各部位或受壓元件所承受的液柱靜壓力達到5%設計壓力時,則應取設計壓力和液柱靜壓力之和進行該部位或元件的設計計算;裝有安全閥的壓力容器,其設計壓力不得低於安全閥的開啓壓力或爆破壓力。容器的設計壓力確定應按GB 150的相應規定。

壓力容器温度

金屬温度,係指容器受壓元件沿截面厚度的平均温度。任何情況下,元件金屬的表面温度不得超過鋼材的允許使用温度。
設計温度,係指容器在正常操作情況下,在相應設計壓力下,殼壁或元件金屬可能達到的最高或最低温度。當殼壁或元件金屬的温度低於—20℃,按最低温度確定設計温度;除此之外,設計温度一律按最高温度選取。設計温度值不得低於元件金屬可能達到的最高金屬温度;對於0℃以下的金屬温度,則設計温度不得高於元件金屬可能達到的最低金屬温度。容器設計温度(即標註在容器銘牌上的設計介質温度)是指殼體的設計温度。

壓力容器介質

生產過程所涉及的介質品種繁多,分類方法也有多種。按物質狀態分類,有氣體、液體、液化氣體、單質和混合物等;按化學特性分類,則有可燃、易燃、惰性和助燃四種;按它們對人類毒害程度,又可分為極度危害(I)、高度危害(Ⅱ)、中度危害(Ⅲ)、輕度危害(Ⅳ)四級。
易燃介質:是指與空氣混合的爆炸下限小於10%,或爆炸上限和下限之差值大於等於20%的氣體,如一甲胺、乙烷、乙烯等。
毒性介質:《壓力容器安全技術監察規程》(以下簡稱《容規》)對介質毒性程度的劃分參照GB 5044《職業性接觸毒物危害程度分級》分為四級。其最高容許濃度分別為:極度危害(I級)<0.1 mg/m3;高度危害(Ⅱ級)0. 1 ~<1.0 mg/m3;中度危害(Ⅲ級)1.0 ~<10 mg/m3;輕度危害(1V級)≥10 mg/m3。
壓力容器中的介質為混合物質時,應以介質的組成並按毒性程度或易燃介質的劃分原則,由設計單位的工藝設計部門或使用單位的生產技術部門決定介質毒性程度或是否屬於易燃介質。
腐蝕性介質,石油化工介質對壓力容器用材具有耐腐蝕性要求。有時是因介質中有雜質,使腐蝕性加劇。腐蝕介質的種類和性質各不相同,加上工藝條件不同,介質的腐蝕性也不相同。這就要求壓力容器在選用材料時,除了應滿足使用條件下的力學性能要求外,還要具備足夠的耐腐蝕性,必要時還要採取一定的防腐措施。

壓力容器設備事故

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壓力容器 壓力容器
設備事故率的大小,影響因素較多,也十分複雜。它不但與整個工業領域的各項技術水平有關,而且還與社會文化和人的素質有關。
在相同的條件下,壓力容器的事故率要比其他機械設備高得多。本來壓力容器大多數是承受靜止而比較穩定的載荷,並不像一般轉動機械那樣容易因過度磨損而失效,也不像高速發動機那樣因承受高週期反覆載荷而容易發生疲勞失效。究其原因,主要有以下幾方面。

壓力容器技術條件

1)使用條件比較苛刻。壓力容器不但承受着大小不同的壓力載荷(在一般情況下還是脈動載荷)和其他載荷,而且有的還是在高温或深冷的條件下運行,工作介質又往往具有腐蝕性,工況環境比較惡劣。
2)容易超負荷。容器內的壓力常常會因操作失誤或發生異常反應而迅速升高,而且往往在尚未發現的情況下,容器即已破裂。
3)局部應力比較複雜。例如,在容器開孔周圍及其他結構不連續處,常會因過高的局部應力和反覆的加載卸載而造成疲勞破裂。
4)常隱藏有嚴重缺陷。焊接或鍛制的容器,常會在製造時留下微小裂紋等嚴重缺陷,這些缺陷若在運行中不斷擴大,或在適當的條件(如使用温度、工作介質性質等)下都會使容器突然破裂。

壓力容器使用管理

1)使用不合法。購買一些沒有壓力容器製造資質的工廠生產的設備作為承壓設備,並非法當壓力容器使用,以避開報裝、使用註冊登記和檢驗等安全監察管理,留下無窮後患。
2)容器雖合法而管理操作不符合要求。企業不配備或缺乏懂得壓力容器專業知識和了解國家對壓力容器的有關法規、標準的技術管理人員。壓力容器操作人員未經必要的專業培訓和考核,無證上崗,極易造成操作事故。
3)壓力容器管理處於“四無”狀態。即一無安全操作規程,二無建立壓力容器技術檔案,三無壓力容器持證上崗人員和相關管理人員,四無定期檢驗管理。使壓力容器和安全附件處於盲目使用、盲目管理的失控狀態。
4)擅自改變使用條件,擅自修理改造。經營者無視壓力容器安全,為了適應某種工藝的需要而隨意改變壓力容器的用途和使用條件,甚至帶“病”操作,違規超負荷超壓生產等造成嚴重後果。
5)地方政府的安全監察管理部門和相關行政執法部門管理不到位。安全監察管理部門和相關行政執法部門的工作未能使用社會主義市場經濟的發展,特別是規模小、分佈廣的民營和私營企業的激增,使壓力容器的安全監察管理存在盲區和管理不到位的現象,助長了壓力容器的違規使用和違規管理。

壓力容器反應釜

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反應釜廣泛應用於石油、化工、橡膠、農藥、染料、醫藥、食品,用來完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器,例如反應器、反應鍋、分解鍋、聚合釜等;材質一般有碳錳鋼、不鏽鋼、鋯、鎳基(哈氏、蒙乃爾、因康鎳)合金及其它複合材料
反應釜分類
根據反應釜的製造結構可分為開式平蓋式反應釜、開式對焊法蘭式反應釜和閉式反應釜三大類,每一種結構都有他的適用範圍和優缺點。反應釜按材質及用途可有以下幾種:

壓力容器不鏽鋼反應釜

不鏽鋼反應釜由釜體、釜蓋、夾套、攪拌器、傳動裝置、軸封裝置、支承等組成。材質一般有碳錳鋼、不鏽鋼、鋯、鎳基(哈氏、蒙乃爾)合金及其它複合材料。
不鏽鋼反應釜攪拌形式一般有錨式、槳式、渦輪式、推進式或框式等,攪拌裝置在高徑比較大時,可用多層攪拌槳葉,也可根據用户的要求任意選配.
不鏽鋼反應釜的密封型式不同可分為:填料密封機械密封和磁力密封。加熱方式有電加熱、熱水加熱、導熱油循環加熱、外(內)盤管加熱等,冷卻方式為夾套冷卻和釜內盤管冷卻。

壓力容器搪玻璃反應釜

搪玻璃反應釜是將含高二氧化硅的玻璃,襯在鋼製容器的內表面,經高温灼燒而牢固地密着於金屬表面上成為複合材料製品。因此搪玻璃反應釜具有玻璃的穩定性和金屬強度的雙重優點,是一種優良的耐腐蝕設備。

壓力容器磁力攪拌反應釜

採用靜密封結構,攪拌器與電機傳動間採用磁力偶合器聯接,由於其無接觸的傳遞力矩,以靜密封取代動密封,能徹底解決以前機械密封與填料密封無法解決的泄漏問題,使整個介質各攪拌部件完全處於絕對密封的狀態中進行工作,因此,更適合用於各種易燃易爆、劇毒、貴重介質及其它滲透力極強的化學介質進行反應,是石油、化工、有機合成、高分子材料聚合、食品等工藝中進行硫化、氟化、氫化、氧化等反應最理想的無泄漏反應設備。

壓力容器變形與預防

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一、應力變形及預防
1.火焰切割變形
(1)筒節:大直徑殼體短筒節下料(料較長且較窄)時,其端口的火焰切割加工邊易發生變形。因切割高温冷卻後,加工邊產生收縮,直線邊變為“弧線”邊,筒節輥圓後,其端口就不在一個水平面上,誤差較大時,滿足不了組對和焊接的要求。應採取對稱切割或機械加工等方法避免產生變形。
(2)封頭:成型封頭火焰淨料切割後,其端口周邊會產生收縮,使封頭口徑變小。嚴重時,收縮後的封頭口徑滿足不了尺寸要求。對整體成型的封頭端口加工,如採取火焰切割,則其成型模具設計時要考慮切割後的收縮量;對瓣片式組合封頭的端口加工,如採取火焰切割,則封頭組裝時口徑要適當放大,以彌補切割後的收縮量。也可採取機械加工的方法避免產生變形。
(3)機加工件坯料(主要是鋼板坯料):這種坯料多用於壓力容器上的大型法蘭或密封圈等。火焰切割後,由於鋼板脹縮不均,致使坯料板面不平,嚴重時造成坯料面的加工量不夠。應在坯料板切割後進行平整矯形,對難以矯形的坯料板,可適當增大其加工餘量。
2.加工失穩變形
加工失穩變形往往是在已成型的封頭或筒節上開大型孔(如容器的裝卸孔)、由於開孔區及其附近穩定性減弱,造成殼體局部或部件的變形。儘量避免在單獨筒節或單獨封頭上直接開大孔,可視情況將殼體組裝成大段或整體後再開大孔;開大孔前將開孔區用緊貼殼體的筋板進行加強,組焊接管後殼體處於整體穩定狀態時,再把加強板撤掉。
3.焊接變形
焊接工藝是容器焊接的技術要求和操作規定,包括:採用的焊接方法、焊接坡口、焊條種類及直徑,焊接工藝參數、焊接順序、焊道層數、焊前和焊後的處理、焊接環境要求以及防變形、反變形措施等。焊接工藝必須經過工藝評定達到合格,而且在焊接操作過程中必須嚴格執行工藝要求。
根據壓力容器和大型部件的焊接條件和焊接量,預先分析焊接將要產生的變形大小和形態,有針對性地制定的控制措施
(1)對多焊道的大型壓力容器,例如球形容器,應先組裝聯結成整體後再進行焊接,焊接應對稱進行,並要遵守規定的焊接順序。
(2)對多焊道的大型部件,如瓜瓣式組合封頭和由瓣片組合的殼體過渡段,除執行上述要求外,還應在施焊場地設口形固定卡具。
(3)較長且分多節組焊的壓力容器,其筒節下料時尺寸要適當放出焊接收縮量,以避免出現焊後殼體縮短現象。
(4)對壓力容器,特別對結構複雜的壓力容器的組焊,要採取合理的組裝順序和焊接防變形措施,確保其製造中不變形。
(5)反變形措施:根據實踐經驗或推算,預先在焊接件上向焊接變形相反的方向給以變形,焊接後這個預變形量剛好得到抵消,具體做法是:壓力容器筒節的縱縫對接處兩端頭壓弧時,在發生焊接變形方向的相反向留出反變形量;組合式瓣形封頭和過渡段模具尺寸考慮抵消焊接變形的反變形量。
4.熱處理變形的預防措施
(1)熱處理爐必須符合規範要求,爐內温度均勻準確,爐壁火焰噴嘴處應設擋火牆,嚴禁火焰直接接觸或接近熱處理件。
(2)長度較大的壓力容器進爐後,要加臨時支座支墊,所用數量視容器具體尺度而定。
(3)直徑較大、厚度較薄的殼體,一般應進行內部加強。
(4)分段預製的壓力容器,分段端口處應設加強支撐。
(5)對受高温易失去穩定的壓力容器部件,也應根據具體情況進行加固加強。
二、加工誤差變形
1.下料誤差變形
由於下料尺寸不準,使成型後的部件形狀超出了標準規定。下料尺寸不準主要是由於計算或放大樣有誤,除了提高下料人員的技術水平,還應施行下料尺寸校對制,並儘可能採取下料尺寸計算機軟件管理。
2.成型誤差變形
壓力容器部件在加工成型中,由於操作不當或模具不標準而產生變形:熱成型封頭脱模温度有一定要求,如温度尚高就過早脱模會導致封頭收縮較大,嚴重時可使其幾何尺寸超標;機械輥制或壓制的容器部件,因操作不當使之產生變形;模具設計考慮不周或有誤,使成型後壓力容器部件的幾何尺寸不符合要求。主要預防措施有:
(1)成型操作嚴格按工藝技術要求進行。
(2)用檢查樣板嚴格控制加工件的形狀。
(3)模具設計在依照加工件的理論尺寸形狀的基礎上,充分考慮壓力容器部件加工成型中和成型後發生的變化,冷成型模具要考慮成型件的回彈量,熱成型模具要考慮成型件冷卻後的收縮量。
3.組裝誤差變形
壓力容器殼體組裝時由於錯口或不直度誤差等超標所產生的變形,稱組裝變形。其預防措施:
(1)殼體組裝應使用定位卡具,直徑較大、厚度較薄的殼體,組裝時筒節還要加支撐,嚴格限制殼體對接邊的錯口。
(2)殼體卧式組裝應在託輥上進行,並用直線檢查其不直度。
(3)分段預製的壓力容器,安裝時要設定位卡具,並用經緯儀檢查其不直度。
參考資料
  • 1.    俞健良 .化工設備機械基礎:大連理工大學出版社,2013年