第六章第六章 压力容器压力容器 学习目标学习目标 1 1掌握压力容器的基本结构。掌握压力容器的基本结构。 2 2掌握压力容器的安全装置。掌握压力容器的安全装置。 3 3理解压力容器工作的特点。理解压力容器工作的特点。 4 4理解压力容器附件的特点。理解压力容器附件的特点。 5 5了解压力容器分类方法和压力容器力了解压力容器分类方法和压力容器力学基本知识。学基本知识。第一节 基本概念一、压力容器的基本结构 1. 1.法兰；法兰；2. 2.支座；支座；3-3-封头；封头；4. 4.人孔；人孔；5. 5.筒体；筒体； 6. 6.压力表；压力表；7. 7.安全阀；安全阀；8. 8.液面计液面计 二、压力容器的分类 （一）按承压方式分类 类类 别别分类标准分类标准内压容器内压容器 低压容器低压容器 0.1MPa0.1MPap p1.6MPa 1.6MPa 中压容器中压容器 1.6MPa1.6MPap p10.0MPa 10.0MPa 高压容器高压容器 10MPa10MPap p100MPa 100MPa 超高压容器超高压容器 p p100MPa 100MPa 外压容器外压容器 真空容器真空容器 p p 0.1MPa0.1MPa二、压力容器的分类 （二）按相对壁厚分类 薄壁容器薄壁容器 K K 1.2 1.2 厚壁容器厚壁容器 K K 1.2 1.2 K KD D。/ / D Di i D D。容器外径。容器外径 D Di i 容器内径容器内径二、压力容器的分类 （三）按应用情况分类（三）按应用情况分类分分 类类举举 例例反应压力容器反应压力容器 反应器、反应釜反应器、反应釜换热压力容器换热压力容器 热交换器、管壳式余热锅炉、热交换器、管壳式余热锅炉、冷却器、冷凝器、蒸发器热冷却器、冷凝器、蒸发器热分离压力容器分离压力容器 过滤器、缓冲器过滤器、缓冲器 储存压力容器储存压力容器 贮罐、贮槽、高位槽贮罐、贮槽、高位槽 二、压力容器的分类 （四）按安全技术管理分类（四）按安全技术管理分类 第三类压力容器：高压或超高压容器、剧毒介质的中压第三类压力容器：高压或超高压容器、剧毒介质的中压容器、易燃或有毒介质的中压贮运容器和反应容器容器、易燃或有毒介质的中压贮运容器和反应容器高压容器高压容器 中压搪玻璃压力容器中压搪玻璃压力容器 中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害的介质）害的介质） 使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于度规定值下限大于等于540MPa540MPa）的材料制）的材料制造的压力容器造的压力容器中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害的介质，且度危害的介质，且pVpV乘积大于等于乘积大于等于10MPa10MPam m3 3） 移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为移动式压力容器，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、低温液体）、罐式汽车液化液化气体运输（半挂）车、低温液体运输等气体运输（半挂）车、低温液体运输等 中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害的介质，且度危害的介质，且pVpV乘积大于等于乘积大于等于0.5 0.5 MPaMPam m3 3） 球形贮罐（容积大于等于球形贮罐（容积大于等于50m50m3 3）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害的介质，且害的介质，且pVpV乘积大于等于乘积大于等于0.2 MPa0.2 MPam m3 3） 低温液体贮存容器（容积大于低温液体贮存容器（容积大于5m5m3 3）高压、中压管壳式余热锅炉高压、中压管壳式余热锅炉 二、压力容器的分类 （四）按安全技术管理分类（四）按安全技术管理分类 第二类压力容器：非易燃或无毒的中压容器、剧第二类压力容器：非易燃或无毒的中压容器、剧毒介质的低压容器、易燃或有毒介质的低压反应毒介质的低压容器、易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器等容器和贮运容器等 中压容器。中压容器。 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）。低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）。 低压反应容器和低压贮存容器（仅限易燃介质或低压反应容器和低压贮存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）。毒性程度为中度危害介质）。 低压管壳式余热锅炉。低压管壳式余热锅炉。 低压搪玻璃压力容器。低压搪玻璃压力容器。 二、压力容器的分类 （四）按安全技术管理分类 第一类压力容器：非易燃或无毒介质的低压容器、易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器等 除上述第二、三类压力容器以外的低压容器为第一类压力容器 三、压力容器零部件的标准化 表表表表6-3 6-3 压力容器的标准代号压力容器的标准代号压力容器的标准代号压力容器的标准代号 序号序号 标准代号标准代号 标准所属部门标准所属部门 1 1GBGB国家标准国家标准2 2JBJB机械部标准机械部标准3 3JB/ZJB/Z机械部指导性技术文件机械部指导性技术文件4 4THTH机械部化工通用机械专业标准机械部化工通用机械专业标准 5 5YBYB冶金部标准冶金部标准6 6HGHG化工部标准化工部标准7 7SYSY石油部标准石油部标准 三、压力容器零部件的标准化 （一）公称直径 指标准化以后的标准直径，以Dg表示，单位为mm 。 （二）公称压力 容器及管道的操作压力经标准化以后的标准压力称为公称压力，以Pg表示，单位为MPa 。第二节 内压薄壁容器一、内压圆筒形薄壁容器的应力计算 （一）轴向应力一、内压圆筒形薄壁容器的应力计算 （二）环向应力二、内压圆筒形薄壁容器筒体壁厚计算与强度校核 （一）内压圆筒形薄壁容器筒体强度条件与 壁厚计算 筒体强度条件 （一）内压圆筒形薄壁容器筒体强度条件与壁厚计算 筒体的壁厚（二）压力容器的厚度 计算厚度 设计厚度 名义厚度 有效厚度 最小厚度 （三）内压圆筒形薄壁容器筒体的强度校核三、常用设计参数 （一）设计压力（一）设计压力p p 在相应的设计温度下用以确定容器壁厚在相应的设计温度下用以确定容器壁厚的压力的压力 （二）设计温度（二）设计温度t t 在设计公式中没有直接反映，但它与容在设计公式中没有直接反映，但它与容器材料的选择和许用应力的确定直接有关，它与设计压力一器材料的选择和许用应力的确定直接有关，它与设计压力一起作为设计的前提条件起作为设计的前提条件 （三）许用应力（三）许用应力 根据材料各项强度指标分别除以相应的根据材料各项强度指标分别除以相应的安全系数，取其中最小值，即为许用应力安全系数，取其中最小值，即为许用应力 （四）焊缝系数（四）焊缝系数 考虑到焊接对强度的削弱，而用以降考虑到焊接对强度的削弱，而用以降低设计许用应力的一种系数低设计许用应力的一种系数 （五）厚度附加量（五）厚度附加量 在设计容器时预先给壁厚一个增量，在设计容器时预先给壁厚一个增量，这就是厚度附加量这就是厚度附加量 四、容器压力试验 （一）液压试验 供液压试验用的液体一般为洁净的供液压试验用的液体一般为洁净的水，故液压试验又称为水压试验水，故液压试验又称为水压试验 (二)气压试验 一般情况下，容器的试压都应首先考虑液压试验，只有不一般情况下，容器的试压都应首先考虑液压试验，只有不宜液压试验的容器才进行气压试验宜液压试验的容器才进行气压试验 第三节 内压容器封头一、常用封头的形式 凸形封头 椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头和半椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头和半球形封头球形封头 锥形封头 无折边封头与带折边封头无折边封头与带折边封头 平板形封头 二、标准椭圆形封头的选用与校核 标准椭圆形封头 理论分析证明，当理论分析证明，当D Di/2i/2h hi=2i=2时，时，椭圆形封头的应力分布较好，且封头的壁厚与相连接的筒椭圆形封头的应力分布较好，且封头的壁厚与相连接的筒体壁厚大致相等，便于焊接，经济合理。体壁厚大致相等，便于焊接，经济合理。 所以我国将这种所以我国将这种椭圆形封头规定为椭圆形封头规定为标准椭圆形封头标准椭圆形封头标准椭圆形封头标准椭圆形封头 壁厚 校核内压容器封头 椭圆形封头 锥形封头 碟形封头 半球形封头 平板形封头 球冠形封头第四节 容器附件一、法兰连接 （一）法兰连接的结构（一）法兰连接的结构 法兰连接是组合件，由法兰法兰连接是组合件，由法兰2 2、垫片、垫片4 4、螺栓、螺栓3 3和螺和螺母母1 1所组成所组成 （二）法兰连接的类型 整体法兰 松式法兰 任意式法兰（三）法兰连接的密封 法兰的密封面结构 平面 凹凸面 榫槽面 梯形槽 锥面 垫片 非金属垫片 金属垫片 非金属与金属的组合垫片（四）法兰标准 压力容器法兰标准（JB 47004707-92） 管法兰标准（HGJ 4476-91） 二、容器支座 （一）卧式容器支座 鞍座 圈座 支承式支座 二、容器支座 （二）立式容器支座 耳式支座 腿式支座 裙式支座 （二）立式容器支座 支 承 式 支 座 三、容器的开孔与补强结构 （一）开孔补强的原因 器壁材料被削弱 孔口边缘应力值显著增加 开孔焊上接管后，有时还有接管上其他外载荷以及容器材质、制造缺陷等各种因素的综合作用 容器的破坏往往就是从开孔边缘开始 三、容器的开孔与补强结构 （二）开孔补强方式 整体加强 补强圈补强 局部补强 厚壁接管补强 整锻件补强 四、容器安全装置 压力表 弹簧管式压力表 四、容器安全装置 安全阀 弹簧式安全阀 四、容器安全装置 爆破膜（爆破片 ）五、其他附件 接管与凸缘 人孔和手孔 视镜 液面计