1、压力容器安全技术,Safety Technology of Pressure Vessels,说明,本多媒体课件是为配合压力容器安全技术（喻健良，闫兴清，伊军，忠华 编著）教材使用而编写。本课件内容仅基于教材内容而做。不同使用人员可基于本课件，适当增、减内容，以实现不同人员的需求。,教材性质、意义与目的,教材可作为高等院校过程装备与控制工程、安全工程、化工与制药类专业的教材；压力容器安全是实现预定加压工艺的先决条件和必要保证；压力容器安全技术进步与化工工艺水平提升紧密依存，相互促进。,因此，了解压力容器安全技术基本知识，掌握国内压力容器安全监察体系和相关标准、常用材料选用、典型压力容器设计等基
2、本内容，对于树立正确的安全工程概念，学会运用工程思想解决实际安全问题具有重要意义。,典型压力容器,球罐Spherical tank,加氢反应器Hydrogen Reactor,储罐,换热器,精馏塔Distillation Column,泡罩塔盘,浮阀塔盘,特种设备,锅炉压力容器（含气瓶）压力管道电梯起重机械客运索道大型游乐设施场（厂）内专用机动车辆,涉及生命安全、危险性较大,承压类特种设备,机电类特种设备,将要学习,压力容器安全监察与法规标准体系压力容器材料内压容器和外压容器安全设计压力容器零部件安全设计压力容器超压泄放技术 压力容器制造、使用、监督检验、安全评定,教材学习目标,方案论证，优中
3、选优严格标准化、规范化综合技术与非技术因素,树立压力容器安全相关工程概念与工程意识,学会用工程思维分析和解决压力容器安全问题,利用工程手段表达思想与传递信息,1 绪论,Chapter 1 Introduction,10,本章任务,掌握压力容器的范畴、分类及典型结构了解压力容器安全的重要性熟悉压力容器事故类型,11,1.1 压力容器概述,1.1.1 特种设备与压力容器,锅炉压力容器（含气瓶）压力管道电梯起重机械客运索道大型游乐设施场（厂）内专用机动车辆,涉及生命安全、危险性较大,承压类特种设备,机电类特种设备,广义地说，压力容器是指容器壁面承受流体介质压力（表压力）或压差的密闭设备。,13,常见
4、氨合成压力 15、26、32MPa尿素合成 24MPa聚乙烯生产 高压聚乙烯 100250MPa合成甲醇 30 MPa,典型压力容器承受压力数值：,从风险及灾害程度考虑，其指标：,压力：压力高，风险大；介质特性：毒性、可燃可爆介质风险大容器体积：体积大，风险大,必须对压力容器的范畴进行界定！,1.1 压力容器概述,1.1.1 特种设备与压力容器,压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1 MPa的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体、容积大于或者等于30 L且内直径（非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸）大于或者等于150
5、 mm 的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2 MPa，且压力与容积的乘积大于或者等于1.0 MPaL的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60 C液体的气瓶；氧舱。,14,压力容器定义：特种设备目录2014年修订版,容器是否归为压力容器的判定依据,1.1 压力容器概述,1.1.1 特种设备与压力容器,1.1 压力容器概述,1.1.2 压力容器分类,16,TSG21-2016固定式压力容器安全技术监察规程,指安装在固定位置使用的压力容器，包括为了某一特定用途，仅在装置或者场区内部搬动、使用的压力容器，以及可移动式空气压缩机的储气罐等。,1.1.2.1 固定式压力容器,1.
6、1 压力容器概述,1.1.2 压力容器分类,17,按承压性质分：内压容器、外压容器按压力等级分类（内压）：,低压容器（代号L）：0.1 MPa P 1.6 MPa；中压容器（代号M）：1.6 MPa P 10 MPa；高压容器（代号H）：10 MPaP 100 MPa；超高压容器（代号U）：P 100 MPa。,1.1.2.1 固定式压力容器,1.1 压力容器概述,1.1.2 压力容器分类,18,设计温度分类：,低温容器：T-20 C；常温容器：-20 C T200 C；中温容器：200 C T高温容器对应的初始温度；高温容器：T达到或超过钢材的蠕变温度（对碳素钢或低合金钢，蠕变温度超过420
7、 C；对合金钢，蠕变温度超过450 C；对奥氏体不锈钢，蠕变温度超过550 C）。,1.1.2.1 固定式压力容器,1.1 压力容器概述,1.1.2 压力容器分类,19,按介质特性分类：,极度危害（级）：MAC0.1 mg/m3；高度危害（级）：0.1 mg/m3 MAC 1.0 mg/m3；中度危害（级）：1.0 mg/m3 MAC 10 mg/m3；轻度危害（级）：MAC10 mg/m3。,1.1 压力容器概述,1.1.2 压力容器分类,1.1.2.1 固定式压力容器,20,按工艺作用原理分类：,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）储存压力容器（代号C）,1.
8、1.2.1 固定式压力容器,1.1 压力容器概述,1.1.2 压力容器分类,21,按监察管理分类：,单一因素无法全面评价压力容器的风险特征，需要综合介质特性、设计压力P、容器全容积V三项指标，将压力容器分为I类、II类、III类。,1.1.2.1 固定式压力容器,毒性程度为极度、高度危害的化学介质、易爆介质及液化气体(第一组介质),除第一组介质外的介质,22,TSG R0005-2011移动式压力容器安全技术监察规程,指由罐体（铁路罐车、汽车罐车、罐式集装箱中用于充装介质的压力容器）或者大容积钢质无缝瓶式压力容器与走行装置或者框架采用永久性连接组成的运输设备，包括铁路罐车、汽车罐车、长管拖车、
9、罐式集装箱和管束式集装箱等。,1.1.2.2 移动式压力容器,23,分类：,1.1.2.2 移动式压力容器,罐（槽）车长管拖车罐式集装箱管束式集装箱,24,TSG R0006-2014气瓶安全技术监察规程,适用于正常环境温度（-4060）下使用、公称容积为0.4L3000L、公称工作压力为0.2MPa35MPa且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPaL，盛装压缩气体、高（低）压液化气体、低温液化气体、溶解气体、吸附气体、标准沸点等于或者低于60的液体以及混合气体（两种或者两种以上气体）的无缝气瓶、焊接气瓶、焊接绝热气瓶、缠绕气瓶、内部装有填料的气瓶以及气瓶附件。,1.1.2.3 气瓶,25,
10、气瓶常见分类：,压缩气体气瓶液化气体气瓶溶解气体气瓶其他气瓶。,1.1.2.3 气瓶,1.1 压力容器概述,1.1.3 压力容器典型结构,1、法兰；2、支座；3、封头拼焊焊缝；4、封头；5、封头与筒体环焊缝；6、补强圈；7、人孔；8、纵焊缝；9、筒体；10、压力表；11、安全阀；12、液位计,1.2 压力容器安全重要性,（1）压力容器应用的广泛性,（2）压力容器事故的易发性,（3）压力容器事故后果的严重性,超压灾害,碎片灾害介质灾害二次事故及连锁事故,1.3 压力容器事故类型,（1）特别重大事故，是指造成30人以上死亡，或者100人以上重伤（包括急性工业中毒，下同），或者1亿元以上直接经济损失
11、，或者压力容器、压力管道有毒介质泄漏，造成15万人以上转移的特种设备事故；（2）重大事故，是指造成10人以上30人以下死亡，或者50人以上100人以下重伤，或者5000万元以上1亿元以下直接经济损失，或者压力容器、压力管道有毒介质泄漏，造成5万人以上15万人以下转移的特种设备事故；,特种设备安全监察条例：,1.3 压力容器事故类型,（3）较大事故，是指造成3人以上10人以下死亡，或者10人以上50人以下重伤，或者1000万元以上5000万元以下直接经济损失，或者压力容器、压力管道爆炸，或者压力容器、压力管道有毒介质泄漏，造成1万人以上5万人以下转移的特种设备事故；（4）一般事故，是指造成3人以
12、下死亡，或者10人以下重伤，或者1000万元以下直接经济损失，或者压力容器、压力管道有毒介质泄漏，造成500人以上1万人以下转移的特种设备事故。,特种设备安全监察条例：,1.4 本章总结,重点：压力容器范畴判定及三类容器判定（第三题）。事故分类,30,2 压力容器安全监督与法规标准体系,Chapter 2 Safety Supervision and Regulation Standard of Pressure Vessels,31,本章任务,理解压力容器安全监察的概念及作用了解压力容器法规标准体系,32,2.1 压力容器安全监察,事故易发性,事故灾害严重性,压力容器重要性,强制性监督管理,
13、控制事故发生率,压力容器安全监察,2.1 压力容器安全监察,1.1.1 压力容器安全监察概念,国家质检总局特种设备安全监察局,安全监察是负责特种设备安全的政府行政机关为实现安全目的而从事的决策、组织、管理、控制和监督检查等活动的总和。,我国对境内使用的压力容器实行全过程安全监察。所谓全过程监察，是对压力容器从设计、制造、安装、使用、检验、维修、改造直至进出口等全部环节实现安全监察。,2.1 压力容器安全监察,1.1.1 压力容器安全监察作用,(1)提高压力容器安全水平，降低事故率。,(2)提高对压力容器事故原因的理解和分析。,2.2 压力容器法规标准体系,体系框架,第一层：法律第二层：行政法规
14、第三层：部门规章第四层：安全技术规范第五层：技术标准,2.2 压力容器法规标准体系,2.2.1 法律,全国人民代表大会或其常务委员会通过,2.2 压力容器法规标准体系,2.2.2 行政法规,国务院颁布的条例，不得同宪法相抵触,2.2 压力容器法规标准体系,2.2.3 部分规章,国务院各部、委员会等具有行政管理智能的直属机构制定,2.2 压力容器法规标准体系,2.2.4 安全技术规范,国务院特种设备安全监督管理部门制定并公布,2.2 压力容器法规标准体系,2.2.5 标准,标准分类,国际标准：ISO、IEC等国外标准：ASTM、ASME、API等国家标准：国务院标准化行政主管部门制定行业标准：行
15、业制定地方标准：地方制定企业标准：企业标准必须严于国家、行业标准,2.2 压力容器法规标准体系,2.2.5 标准,标准性质,强制性标准推荐性标准,2.2 压力容器法规标准体系,2.2.5 标准,标准代号,强制性标准：GB 推荐性标准：GB/T,2.2 压力容器法规标准体系,2.2.5 标准,压力容器常用标准,2.3 本章总结,重点：理解压力容器安全监察概念。掌握法规标准体系框架,45,3 压力容器材料,Chapter 3 Materials of Pressure Vessels,46,本章任务,掌握材料的基本特性了解压力容器对材料的基本要求为特定工艺条件和过程容器选用合适材料,47,3.1
16、金属材料性能,3.1.1 机械性能3.1.2 物理性能3.1.3 化学性能 3.1.4 机加工性能,48,3.1.1 机械性能,强度：金属在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力，称为强度。,49,材料应力应变曲线,50,i.比例极限/弹性极限:,ii.屈服极限:出现明显塑性变形时的强度值,条件屈服：对于没有明显屈服平台的材料，工程上规定以产生永久变形为0.2%时应力为条件屈服点，,iv.强度极限:材料最终断裂时的应力，,蠕变极限,高温时，在一定的（不变的）应力下，应变随时间增加的现象，或金属在高温和应力作用下，逐渐产生塑性变形的现象。,51,蠕变可以分为三个阶段：1)蠕变速率 随时间而减缓；2)蠕变速率 基本稳定；3)蠕变速率 随时间而加剧;,52,蠕变极限的定义：,材料在某一温度下经10万小时，发生1%变形量时的最大应力值称为该温度下的蠕变强度，MPa,材料在某一温度下，引起规定变形速度()的应力值称为蠕变强度，MPa,表征材料在高温和应力下抵抗发生缓慢塑性变形的能力。,蠕变极限的物理意义：,温度t,蠕变极限,在工程上：,53,持久强度,在给定温度下，促使试件或工件经过10万小时发生
