压力容器安全操作技术1.pptx

压力容器安全操作技术2012.03.16第一章第一章 压力容器基本知识压力容器基本知识第一节第一节 压力容器简介压力容器简介 一、压力一、压力 垂直作用在物体表面上的力叫做压力。垂直作用在物体表面上的力叫做压力。二、压力容器的定义二、压力容器的定义 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工作压力大于或者等于0.10.1P Pa a（表压），且压力与容积的乘积大于或者等（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于于2.52.5P Pa*La*L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固的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的固定式容器和移动式容器；盛装公称压力大于等于定式容器和移动式容器；盛装公称压力大于等于0.20.2P Pa a（表压），且压力（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于与容积的乘积大于或者等于1.01.0P Pa*La*L的气体、液化气体和最高工作温度等的气体、液化气体和最高工作温度等于或者低于于或者低于6060液体液体的气瓶；氧舱等的气瓶；氧舱等 。压力容器压力容器包括其附属的安全附件、安全保护装置和与安全保护装置相关包括其附属的安全附件、安全保护装置和与安全保护装置相关的设施。的设施。三、压力容器的压力源三、压力容器的压力源 分为二类：分为二类：一类是气体的压力在容器外产生或增大，另一类是气体的一类是气体的压力在容器外产生或增大，另一类是气体的压力在容器内产生或增大。压力在容器内产生或增大。（一）在容器外产生或增大的气体压力。其压力源一般为气体压缩机或蒸汽（一）在容器外产生或增大的气体压力。其压力源一般为气体压缩机或蒸汽锅炉。锅炉。（二）在容器内产生或增大的气体压力。其原因有：（二）在容器内产生或增大的气体压力。其原因有：1 1）容器内介质的聚集）容器内介质的聚集状态发生改变；状态发生改变；2)2)气体介质在容器内受热、温度急剧升高；气体介质在容器内受热、温度急剧升高；3 3）介质在容器）介质在容器内发生体积增大的化学反应等。内发生体积增大的化学反应等。第二节第二节 压力容器的工艺参数压力容器的工艺参数 压力容器的工艺参数是由生产的工艺要求确定的，是压力容器的工艺参数是由生产的工艺要求确定的，是进行压力容器设计和安全操作的主要依据。主要工艺参数进行压力容器设计和安全操作的主要依据。主要工艺参数是压力和温度。是压力和温度。一、压一、压一、压一、压 力力力力 1.1.工作压力工作压力工作压力工作压力也称操作压力也称操作压力,系指容器顶部在正常工艺操作时的压力系指容器顶部在正常工艺操作时的压力(即不即不包括液体静压力包括液体静压力).).2.2.最高工作压力最高工作压力最高工作压力最高工作压力：系指容器顶部在工艺操作过程中可能产生的最大表压：系指容器顶部在工艺操作过程中可能产生的最大表压力（即不包括液体静压力）压力超过此值时力（即不包括液体静压力）压力超过此值时,容器上的安全装置就要动容器上的安全装置就要动作作.容器最高工作压力的确定与工作介质有关容器最高工作压力的确定与工作介质有关,如容规对盛装液化气体容如容规对盛装液化气体容器的最高工作压力器的最高工作压力,根据不同情况作出以下三条具体规定根据不同情况作出以下三条具体规定:1)1)盛装临界温度高于盛装临界温度高于5050的液化气体的容器的液化气体的容器,如有可靠的保冷措施如有可靠的保冷措施,其其最高工作压力应为所盛装气体在可能达到的最高工作温度的饱和蒸气最高工作压力应为所盛装气体在可能达到的最高工作温度的饱和蒸气压力压力;无保冷措施无保冷措施,其最高工作压力不得低于其最高工作压力不得低于5050时的饱和蒸气压力时的饱和蒸气压力.2)2)盛装临界温度低于盛装临界温度低于5050的液化气体的容器的液化气体的容器,如有可靠的保冷措施并能如有可靠的保冷措施并能确保低温贮存的确保低温贮存的,其最高工作压力不得低于试验实测的最高工作温度下其最高工作压力不得低于试验实测的最高工作温度下的饱和蒸气压力的饱和蒸气压力;没有试验实测数据或没有保冷措施的容器没有试验实测数据或没有保冷措施的容器,其最高工作其最高工作压力不得低于所装介质在规定的最大充装量和压力不得低于所装介质在规定的最大充装量和5050时的气体压力时的气体压力.3)3)盛装混合液化石油气的容器盛装混合液化石油气的容器,其其5050时的饱和蒸气压力低于异丁烷在时的饱和蒸气压力低于异丁烷在5050时的饱和蒸时的饱和蒸气压时气压时,取取5050时异丁烷的饱和蒸气压力为最高工作压力时异丁烷的饱和蒸气压力为最高工作压力;如高于如高于5050时异丁烷的饱时异丁烷的饱和蒸汽压时和蒸汽压时,取取5050时丙烷的饱和蒸气压为最高工作压力时丙烷的饱和蒸气压为最高工作压力;如高于如高于5050时丙烷的饱和时丙烷的饱和蒸汽压时蒸汽压时,取取5050时丙烯的饱和蒸气压为最高工作压力时丙烯的饱和蒸气压为最高工作压力.3.3.设计压力设计压力设计压力设计压力 系指在相应设计温度下用以确定容器计算壁厚及其元件尺寸的压力。一系指在相应设计温度下用以确定容器计算壁厚及其元件尺寸的压力。一般设计压力等于或略高于最高工作压力。般设计压力等于或略高于最高工作压力。钢制石油化工压力容器设计规定钢制石油化工压力容器设计规定提出了以下几种确定设计压力的方法：提出了以下几种确定设计压力的方法：1)1)当容器上装有安全泄放装置时，取安全泄放装置的开启压力作为设计压力。当容器上装有安全泄放装置时，取安全泄放装置的开启压力作为设计压力。2 2）当单个容器上无安全泄放装置，而在工艺系统中装有安全泄放装置时，可根据容）当单个容器上无安全泄放装置，而在工艺系统中装有安全泄放装置时，可根据容器在系统中的工作情况，以最高工作压力增加适当裕度作为设计压力。裕度取值器在系统中的工作情况，以最高工作压力增加适当裕度作为设计压力。裕度取值并无明文规定，但多数设计者往往取最高工作压力的并无明文规定，但多数设计者往往取最高工作压力的1.051.051.11.1倍为设计压力。倍为设计压力。3 3）当容器为爆炸性介质时，容器的设计压力根据介质特性、爆炸前的瞬时压力，爆当容器为爆炸性介质时，容器的设计压力根据介质特性、爆炸前的瞬时压力，爆破膜的破坏压力以及爆破膜的排放面积与容器中气相容积之比等因素作特殊考虑。破膜的破坏压力以及爆破膜的排放面积与容器中气相容积之比等因素作特殊考虑。爆破膜的实际爆破压力与额定爆破压力之差，应在爆破膜的实际爆破压力与额定爆破压力之差，应在55范围之内。实际上，对于范围之内。实际上，对于这种工况，国内设计多取最高工作压力的这种工况，国内设计多取最高工作压力的1.151.151.31.3倍作为设计压力。倍作为设计压力。4 4）对装有液化气体的容器，应根据充装系数和可能达到的最高温度确定设计压力。）对装有液化气体的容器，应根据充装系数和可能达到的最高温度确定设计压力。5 5）外压容器，应取不小于在正常工作过程中任何时间内可能产生的最大内外）外压容器，应取不小于在正常工作过程中任何时间内可能产生的最大内外压力差为设计压力。压力差为设计压力。6 6）真空容器，按外压容器设计，当装有安全控制装置时，取最大内外压力差）真空容器，按外压容器设计，当装有安全控制装置时，取最大内外压力差的的1.251.25倍或倍或0.1Mpa0.1Mpa两者中较小者为设计压力。两者中较小者为设计压力。固定式压力容器安全技术监察规程固定式压力容器安全技术监察规程中的设计压力定义系指设定的容器顶部中的设计压力定义系指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。压力。超压泄放装置动作压力：超压泄放装置动作压力：超压泄放装置动作压力：超压泄放装置动作压力：1 1）装有超压泄放装置的压力容器，超压泄放装置的动作压力不得高于压力容）装有超压泄放装置的压力容器，超压泄放装置的动作压力不得高于压力容器的设计压力。器的设计压力。2 2）对于设计图样中注明最高允许工作压力的压力容器，允许超压泄放装置的）对于设计图样中注明最高允许工作压力的压力容器，允许超压泄放装置的动作压力不高于该压力容器的最高允许工作压力。动作压力不高于该压力容器的最高允许工作压力。二、温二、温 度度1.1.介质温度介质温度 系指容器内工作介质的温度，可以用测温仪表测得。系指容器内工作介质的温度，可以用测温仪表测得。2.2.设计温度设计温度 压力容器的设计温度不同于其内部介质可能达到的温度，系容器压力容器的设计温度不同于其内部介质可能达到的温度，系容器在正常工作过程中，在相应设计压力下，表壁或元件金属可能达到的最高在正常工作过程中，在相应设计压力下，表壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。或最低温度。钢制石油化工压力容器设计规定钢制石油化工压力容器设计规定中对设计温度的选取有如下规定：中对设计温度的选取有如下规定：）当容器的各个部位在工作过程中可能产生不同温度时，可取预计的不同温）当容器的各个部位在工作过程中可能产生不同温度时，可取预计的不同温度作为各相应部位的设计温度。度作为各相应部位的设计温度。2 2）对有内保温的容器，应作壁温计算或以工作条件相似容器的实测壁温作为）对有内保温的容器，应作壁温计算或以工作条件相似容器的实测壁温作为设计温度，并需在容器壁上设置测温点或涂以超温显示剂。设计温度，并需在容器壁上设置测温点或涂以超温显示剂。这里值得注意的是，只有当壳壁或元件金属的温度低于这里值得注意的是，只有当壳壁或元件金属的温度低于-20-20时，才按最低温时，才按最低温度确定设计温度。除此之外，设计温度一律按最高温度选取。度确定设计温度。除此之外，设计温度一律按最高温度选取。固定式压力容器安全技术监察规程固定式压力容器安全技术监察规程中设计温度是指压力容器在正常工作情中设计温度是指压力容器在正常工作情况下，设定的元件金属温度（沿元件金属截面的温度平均值况下，设定的元件金属温度（沿元件金属截面的温度平均值 ），设计温度），设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。与设计压力一起作为设计载荷条件。第三节第三节 压力容器的分类压力容器的分类固定式压力容器安全技术监察规程固定式压力容器安全技术监察规程中新分类方法的原则：中新分类方法的原则：针对针对19991999版容规分类方法的不足，根据国内压力容器设计、制造和检验版容规分类方法的不足，根据国内压力容器设计、制造和检验检测的现状，拟在新容规中提出新的压力容器分类方法，其检测的现状，拟在新容规中提出新的压力容器分类方法，其分类原则分类原则为：为：1 1）与原分类相衔接）与原分类相衔接 根据危险程度的不同，仍将压力容器划分为三类。考虑到第根据危险程度的不同，仍将压力容器划分为三类。考虑到第类压力容类压力容器设计、制造及监管与第器设计、制造及监管与第类、第类、第类压力容器的差别较大，为降低因分类压力容器的差别较大，为降低因分类方法改变而增加的管理成本，按新容规和类方法改变而增加的管理成本，按新容规和9999版容规分类方法得到版容规分类方法得到 的第的第类容器比例不应当有太大的差异。类容器比例不应当有太大的差异。2 2）分类简单唯一）分类简单唯一 与欧盟承压调备分类的指导思想接轨，由设计压力、容积和介质危害性与欧盟承压调备分类的指导思想接轨，由设计压力、容积和介质危害性三个因素决定压力容器分类，不再考虑容器在生产过程中的作用、材料强三个因素决定压力容器分类，不再考虑容器在生产过程中的作用、材料强度等级、结构形式等因素，简化分类方法，强化按危险分类原则，从单一度等级、结构形式等因素，简化分类方法，强化按危险分类原则，从单一理念上对压力容器进行分类监管，突出本质安全思想。根据危险程度的不理念上对压力容器进行分类监管，突出本质安全思想。根据危险程度的不同，利用设计压力和容积在不同介质分组坐标图上查明取相相应的类别，同，利用设计压力和容积在不同介质分组坐标图上查明取相相应的类别，简单易行、科学合理、准确唯一。简单易行、科学合理、准确唯一。3 3）小容积容器统一划入第）小容积容器统一划入第类类 容积小于容积小于25L25L或者内直径（对非圆形截面，指宽度、高度或者对角线，如或者内直径（对非圆形截面，指宽度、高度或者对角线，如矩形为对角线，椭圆为长轴）小于矩形为对角线，椭圆为长轴）小于150mm150mm的小容积压力容器，特别是容积的小容积压力容器，特别是容积小于或者等于小于或者等于1L1L的压力容器，主要用于实验室工艺试验研究和测试分析。的压力容器，主要用于实验室工艺试验研究和测试分析。这类小容积的容器统一划分为第这类小容积的容器统一划分为第类压力容器。类压力容器。新的压力容器分类方法新的压力容器分类方法影响因素影响因素1 1、设计压力：指设定的容器顶部最高压力，与相应的设计温度一起作为设计、设计压力：指设定的容器顶部最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷载荷 条件，其值不低于工作压力。条件，其值不低于工作压力。2 2、容积：指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制、容积：指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并且圆整。一般应当扣除永久连接在容器内部的内件的体积。造公差）并且圆整。一般应当扣除永久连接在容器内部的内件的体积。3 3、介质分组：压力容器的介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于、介质分组：压力容器的介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体，按其毒性危害程度和爆炸危险程度分为两组。或者等于其标准沸点的液体，按其毒性危害程度和爆炸危险程度分为两组。1 1）第一组介质）第一组介质 ：毒性危害程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，毒性危害程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。液化气体。2 2）第二组介质：）第二组介质：除第一组介质以外的介质。除第一组介质以外的介质。介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触，发介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触，发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度和爆炸危害程度表示。和爆炸危害程度表示。易爆介质易爆介质:指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于并且其爆炸下限小于1010，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于2020的介质。的介质。具体介质毒性危害程度和爆炸危险程度按具体介质毒性危害程度和爆炸危险程度按HG20660-2000HG20660-2000压力容器中化压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类学介质毒性危害和爆炸危险程度分类确定；确定；HG20660HG20660没有规定的，参照没有规定的，参照GB5044-1985 GB5044-1985 职业性接触毒物危害程度分级职业性接触毒物危害程度分级的原则，由压力容器设计的原则，由压力容器设计者决定介质组别。者决定介质组别。基本分类：基本分类：压力容器分类应当先按照介质特性，按照以下要求选择分类图，再根据压力容器分类应当先按照介质特性，按照以下要求选择分类图，再根据设计压力和容积，标出坐标点，确定容器类别。设计压力和容积，标出坐标点，确定容器类别。1 1）第一组介质，压力容器分类见图）第一组介质，压力容器分类见图1-11-1 2 2）第二组介质，压力容器分类见图）第二组介质，压力容器分类见图1-21-2第四节第四节 压力容器常用的钢材压力容器常用的钢材 制造压力容器种类较多，有金属材料和非金属材料，黑色金属和有色金制造压力容器种类较多，有金属材料和非金属材料，黑色金属和有色金属等，但目前绝大多数的压力容器是钢制的。属等，但目前绝大多数的压力容器是钢制的。选材的原因：选材的原因：压力容器是在承压状态下工作的，有些同时还要承受高温或腐蚀介质压力容器是在承压状态下工作的，有些同时还要承受高温或腐蚀介质 的的作用，因此工作条件较差，易产生变形、腐蚀和疲劳。此外，在制造压力作用，因此工作条件较差，易产生变形、腐蚀和疲劳。此外，在制造压力容器时，为了获得所需的几何形状，钢材还需弯卷、冲压、焊接等冷热成容器时，为了获得所需的几何形状，钢材还需弯卷、冲压、焊接等冷热成形加工，将产生加工残余应力及缺陷。由于这些原因，压力容器要比其他形加工，将产生加工残余应力及缺陷。由于这些原因，压力容器要比其他一般的机械设备容易损坏。为了保证压力容器安全运行，正确选用钢材是一般的机械设备容易损坏。为了保证压力容器安全运行，正确选用钢材是一个重要的因素一个重要的因素 。一、对选用钢材的要求：一、对选用钢材的要求：用来制造压力容器的钢材应能适应钢材应能适应容器的操作条件（如温用来制造压力容器的钢材应能适应钢材应能适应容器的操作条件（如温度、压力、介质特性等），并有利于容器的加工制造和质量保证。具体选度、压力、介质特性等），并有利于容器的加工制造和质量保证。具体选用时，重点应考虑钢材的力学性能、工艺性能和耐腐蚀性。用时，重点应考虑钢材的力学性能、工艺性能和耐腐蚀性。（一）力学性能（一）力学性能 用于压力容器的钢材主要强调其用于压力容器的钢材主要强调其强度强度、塑性塑性、韧性韧性三个性能指标。三个性能指标。1 1、强度、强度 对于某一种材料，所能承受的应力有一定的限度，超过了这个限度，物对于某一种材料，所能承受的应力有一定的限度，超过了这个限度，物体就会破坏，这一限度就称为强度。在此，我们也可以将物体的强度简单体就会破坏，这一限度就称为强度。在此，我们也可以将物体的强度简单说成能承受外力和内力作用而不破坏的能力。说成能承受外力和内力作用而不破坏的能力。1 1）抗拉强度）抗拉强度 ：指钢材试样在拉伸试验中，拉断前所能承受的最大应力。：指钢材试样在拉伸试验中，拉断前所能承受的最大应力。2 2）屈服极限（屈服强度）：指试样在拉伸过程中，拉力不增加（甚至有所下）屈服极限（屈服强度）：指试样在拉伸过程中，拉力不增加（甚至有所下降），还继续显著变形时的最小应力。降），还继续显著变形时的最小应力。3 3）蠕变极限）蠕变极限:系指在一定温度和恒定拉力负荷下，试样在规定的时间间隔内的系指在一定温度和恒定拉力负荷下，试样在规定的时间间隔内的蠕变变形量或蠕变速度不超过某规定值时的最大应力。例如：蠕变变形量或蠕变速度不超过某规定值时的最大应力。例如：t tn n是指在是指在t t温度条件下，经过温度条件下，经过1010万小时后总变形量为万小时后总变形量为1 1的蠕变极限。的蠕变极限。4 4）持久强度：对于压力容器来讲，失效的形式主要是破坏而不是变形，所以）持久强度：对于压力容器来讲，失效的形式主要是破坏而不是变形，所以要有一个能更好地反映高温元件失效的强度指标要有一个能更好地反映高温元件失效的强度指标持久强度。持久强度是持久强度。持久强度是指试样在给定温度下，经过规定时间发生断裂的应力。在指试样在给定温度下，经过规定时间发生断裂的应力。在设计规定设计规定中中用用 t tD D表示，即表示，即t t温度下同，经过温度下同，经过1010万小时而断裂的应力。万小时而断裂的应力。2 2、塑性、塑性 系指金属材料发生塑性变形的性能。压力容器在制造过程中要经受弯卷、系指金属材料发生塑性变形的性能。压力容器在制造过程中要经受弯卷、冲压等成形加工，要求用于制造压力容器的钢材具有较好的塑性。以防止冲压等成形加工，要求用于制造压力容器的钢材具有较好的塑性。以防止压力容器在使用过程中因意外超载而导致破坏，也便于加工。这些压力容器在使用过程中因意外超载而导致破坏，也便于加工。这些 因为塑性好的钢材在破坏以前一般都会产生较明显的塑性变形，不但易于发因为塑性好的钢材在破坏以前一般都会产生较明显的塑性变形，不但易于发现，且可松驰局部超应力而避免断裂。塑性指标包括伸长率和断面收缩率现，且可松驰局部超应力而避免断裂。塑性指标包括伸长率和断面收缩率 3 3、韧、韧 性性 为了防止或减少压力容器发生脆性破坏（在较低的应力状态下发生无显为了防止或减少压力容器发生脆性破坏（在较低的应力状态下发生无显著塑性变形的破坏），要求压力容器用钢材在使用温度下有较好的韧性著塑性变形的破坏），要求压力容器用钢材在使用温度下有较好的韧性（a aK K:一定尺寸和形状的试样在规定类型的试验机上受冲击负荷折断时，试一定尺寸和形状的试样在规定类型的试验机上受冲击负荷折断时，试样槽口处单位面积上所消耗的冲击功），表征材料抵抗冲击功的性能（用样槽口处单位面积上所消耗的冲击功），表征材料抵抗冲击功的性能（用以缺口的冲击试样作冲击试验测得）。以缺口的冲击试样作冲击试验测得）。（二）工艺性能（二）工艺性能 压力容器大多数是用钢板滚卷和冲压后焊接制成的，所以要求压力容器压力容器大多数是用钢板滚卷和冲压后焊接制成的，所以要求压力容器要具有良好的工艺性能，即具有冷塑性变形能力和可焊性。前者可以通过要具有良好的工艺性能，即具有冷塑性变形能力和可焊性。前者可以通过控制塑性指标得到保证；而可焊性是取决于钢材的含碳量（对碳钢）和碳控制塑性指标得到保证；而可焊性是取决于钢材的含碳量（对碳钢）和碳当量（合金钢）。可焊性指钢材在规定的焊接工艺条件下，能否得到质量当量（合金钢）。可焊性指钢材在规定的焊接工艺条件下，能否得到质量优良的焊接接头的性能。在焊接中或焊接后易发生裂纹的钢材可焊性差。优良的焊接接头的性能。在焊接中或焊接后易发生裂纹的钢材可焊性差。为了保证焊接质量，压力容器用钢需选用可焊性好的钢材。为了保证焊接质量，压力容器用钢需选用可焊性好的钢材。碳钢和普通低合金钢其含碳量分别小于碳钢和普通低合金钢其含碳量分别小于0.30.3和和0.25 0.25 时，一般都具有时，一般都具有良好的可焊性。良好的可焊性。合金钢，特别是高强度合金钢由于加入了较多的合金元素，其可焊性与合金钢，特别是高强度合金钢由于加入了较多的合金元素，其可焊性与含碳量和合金元素的会计师有关，目前常用碳当量含碳量和合金元素的会计师有关，目前常用碳当量C Cd d（将钢中的碳含量与（将钢中的碳含量与合金元素含量折算成相当的碳含量的总和）作为评价指标。合金元素含量折算成相当的碳含量的总和）作为评价指标。C Cd d=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15()式中：式中：C Cd d碳当量，碳当量，；C C、MnMn、CrCr、MoMo、V V、NiNi、CuCu等成分的含量，等成分的含量，。经验表明：当经验表明：当C Cd d0.4 0.4 时，可焊性良好，焊接时不预热；时，可焊性良好，焊接时不预热；当当C Cd d=0.4=0.4 0.6 0.6 时，钢材的淬硬倾向增大，焊接时需采用预时，钢材的淬硬倾向增大，焊接时需采用预 热等技术措施；热等技术措施；当当C Cd d0.6 0.6 时，属于可焊性差或较难焊的钢材，焊接时需采用较高时，属于可焊性差或较难焊的钢材，焊接时需采用较高的预热温度和严格的工艺措施。的预热温度和严格的工艺措施。之所以要特别注意材料的可焊性之所以要特别注意材料的可焊性（特别是对合金钢），主要是（特别是对合金钢），主要是防止产生防止产生焊接裂纹焊接裂纹。因为一直到目前为止，裂纹仍然被认为是压力容器中不允许存。因为一直到目前为止，裂纹仍然被认为是压力容器中不允许存在的最危险的缺陷。不地，焊接裂纹产生的因素很多，除了碳当量这个主在的最危险的缺陷。不地，焊接裂纹产生的因素很多，除了碳当量这个主要因素外，焊缝金属中氢的含量、钢板厚度等也有较大的影响。要因素外，焊缝金属中氢的含量、钢板厚度等也有较大的影响。选用钢材时，不但要考虑使用要求和加工工艺要求，注意到安全可靠性选用钢材时，不但要考虑使用要求和加工工艺要求，注意到安全可靠性和工艺性，还要考虑我国的资源条件和钢材冶制特点，从我国国情出发，和工艺性，还要考虑我国的资源条件和钢材冶制特点，从我国国情出发，注意到经济性。注意到经济性。（三）耐腐蚀性（三）耐腐蚀性 金属材料的耐蚀性（一般腐蚀，或称连续腐蚀）通常是根据腐蚀速度来金属材料的耐蚀性（一般腐蚀，或称连续腐蚀）通常是根据腐蚀速度来评定的。在化工容器中，一般采用三级标准：评定的。在化工容器中，一般采用三级标准：金属在介质中的腐蚀速度小金属在介质中的腐蚀速度小于于0.1mm/0.1mm/年时，耐蚀性良好；腐蚀速度在年时，耐蚀性良好；腐蚀速度在0.10.11mm/1mm/年时为耐蚀性一般；年时为耐蚀性一般；腐蚀速度大于腐蚀速度大于1mm/1mm/年时，耐蚀性差。年时，耐蚀性差。各种腐蚀介质对常用钢材的腐蚀速率可查阅腐蚀手册。对压力容器来说，各种腐蚀介质对常用钢材的腐蚀速率可查阅腐蚀手册。对压力容器来说，一般连续腐蚀的现象是比较少见的，常见的是斑点腐蚀、麻坑腐蚀，而最一般连续腐蚀的现象是比较少见的，常见的是斑点腐蚀、麻坑腐蚀，而最严重、最危险的是晶间腐蚀和应力腐蚀。这些腐蚀不但与介质的种类有关，严重、最危险的是晶间腐蚀和应力腐蚀。这些腐蚀不但与介质的种类有关，而且与使用条件（温度、压力、含有杂质等）有更密切的关系。而且与使用条件（温度、压力、含有杂质等）有更密切的关系。例如：有些气体在常温下对材料没有腐蚀，而在高温下却严重腐蚀；有例如：有些气体在常温下对材料没有腐蚀，而在高温下却严重腐蚀；有些气体干燥时不腐蚀，含有水份时严重腐蚀等。所以选用制造压力容器的些气体干燥时不腐蚀，含有水份时严重腐蚀等。所以选用制造压力容器的材料时，必须根据所用介质在正常操作条件下，甚至是在可能发生的最不材料时，必须根据所用介质在正常操作条件下，甚至是在可能发生的最不利条件下的腐蚀性来进行考虑。必要时应通过模拟试验严格遵照执行。利条件下的腐蚀性来进行考虑。必要时应通过模拟试验严格遵照执行。二、压力容器常用钢材及其使用范围二、压力容器常用钢材及其使用范围（一）低碳钢（一）低碳钢 含碳量在含碳量在0.25 0.25 以下，还含有锰、硅、磷、硫等元素。以下，还含有锰、硅、磷、硫等元素。其具有良好的塑性和韧性，便于进行各种冷热加工；可焊性良好，易于其具有良好的塑性和韧性，便于进行各种冷热加工；可焊性良好，易于获得优质焊接接头。低碳钢虽然强度低，但采用适当的壁厚可满足低、中获得优质焊接接头。低碳钢虽然强度低，但采用适当的壁厚可满足低、中压元件及部分高压元件对强度的要求。低碳钢价格便宜、经济性好，是压压元件及部分高压元件对强度的要求。低碳钢价格便宜、经济性好，是压力容器中使用最多的钢材，尤以力容器中使用最多的钢材，尤以2020号钢板及钢管使用最为广泛。号钢板及钢管使用最为广泛。（二）低合金高强度钢（二）低合金高强度钢 压力容器中使用的低合金高强度钢，主要是钢板，用于制造高压及高压压力容器中使用的低合金高强度钢，主要是钢板，用于制造高压及高压的容器。其含碳量一般不大于的容器。其含碳量一般不大于0.25 0.25，属于低碳低合金钢。主要依靠合金，属于低碳低合金钢。主要依靠合金元素来强化钢材，改善和提高钢材性能。主要合金元素是锰或者锰和钼，元素来强化钢材，改善和提高钢材性能。主要合金元素是锰或者锰和钼，其他合金元素还有钒、钛、铌、硼等其他合金元素还有钒、钛、铌、硼等 。由于强度提高，可以使承压部件的。由于强度提高，可以使承压部件的厚度显著减小。厚度显著减小。压力容器常用的低合金高强度钢有压力容器常用的低合金高强度钢有16Mn16Mn、15MnV15MnV、18MnMoNb18MnMoNb等。等。（三）耐热钢（三）耐热钢 压力容器采用的耐热钢主要是钼和铬钼热强钢，用于制造承受高温的过压力容器采用的耐热钢主要是钼和铬钼热强钢，用于制造承受高温的过热器、再热器、蒸汽集箱、蒸汽管道等零部件，因而主要为钢管。耐热钢热器、再热器、蒸汽集箱、蒸汽管道等零部件，因而主要为钢管。耐热钢除具有良好的常温机械性能和工艺性能外，还具有良好的高温性能，即在除具有良好的常温机械性能和工艺性能外，还具有良好的高温性能，即在高温下有足够的强度，有一定防止氧化和腐蚀的能力，又有长期组织稳定高温下有足够的强度，有一定防止氧化和腐蚀的能力，又有长期组织稳定性。性。耐热钢中的合金元素除铬、钼外，还有钒、钨、硼等，目前常见的钢种耐热钢中的合金元素除铬、钼外，还有钒、钨、硼等，目前常见的钢种有有12CrMo12CrMo、12Cr1MoV12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB12Cr2MoWVTiB等。等。三、使用性能要求三、使用性能要求 使用性能主要包括以下几个方面：使用性能主要包括以下几个方面：（一）钢材应具有较高的强度、包括常温及使用温度下的强度。（一）钢材应具有较高的强度、包括常温及使用温度下的强度。（二）钢材应具有良好的塑性、韧性和较低的时效敏感性。（二）钢材应具有良好的塑性、韧性和较低的时效敏感性。（三）钢材应具有较低的缺口敏感性。缺口敏感性是指在带有一定应力集中的（三）钢材应具有较低的缺口敏感性。缺口敏感性是指在带有一定应力集中的缺口条件下，材料抵抗裂纹扩展的能力。容器上往往要开孔并焊接管接头。缺口条件下，材料抵抗裂纹扩展的能力。容器上往往要开孔并焊接管接头。容易造成应力集中，故要求钢材的缺口敏感性应低一些。容易造成应力集中，故要求钢材的缺口敏感性应低一些。（四）钢材应具有良好的抗腐蚀性能及组织稳定性。（四）钢材应具有良好的抗腐蚀性能及组织稳定性。第五节第五节 压力容器的应力及其对安全的影响压力容器的应力及其对安全的影响 压力容器在运行过程中，一般都要承受各种载荷的作用。其中比较常见压力容器在运行过程中，一般都要承受各种载荷的作用。其中比较常见的是压力载荷、重力载荷、温度载荷、风载荷和地震载荷等。这些载荷都的是压力载荷、重力载荷、温度载荷、风载荷和地震载荷等。这些载荷都可能会使容器器壁产生整体的或局部的变形，并相应的产生各种应力。可能会使容器器壁产生整体的或局部的变形，并相应的产生各种应力。一、各种载荷所产生的应力一、各种载荷所产生的应力（一）由压力而产生的应力（一）由压力而产生的应力 压力容器在压力载荷下会发生变形，并产生应力。同样的载荷，例如承压力容器在压力载荷下会发生变形，并产生应力。同样的载荷，例如承受相等的内应力，不但在不同形状的壳体中产生大小不同的应力，而且在受相等的内应力，不但在不同形状的壳体中产生大小不同的应力，而且在同一壳体的不同部位上所产生的应力的大小及性质（例如是整体的还是局同一壳体的不同部位上所产生的应力的大小及性质（例如是整体的还是局部的）也各不相同。容器在承载时应力的大小及性质都与容器安全有密切部的）也各不相同。容器在承载时应力的大小及性质都与容器安全有密切关系。压力是压力容器最主要的载荷，受内压的容器，由于壳体在压力作关系。压力是压力容器最主要的载荷，受内压的容器，由于壳体在压力作用下要向外扩张，所以在器壁上总是要产生拉伸应力，这一应力又称为用下要向外扩张，所以在器壁上总是要产生拉伸应力，这一应力又称为薄薄膜应力膜应力。由压力而产生的应力则是确定容器壁厚的主要因素，对大多数容。由压力而产生的应力则是确定容器壁厚的主要因素，对大多数容器来说往往是唯一的因素。器来说往往是唯一的因素。（二）由重力而产生的应力（二）由重力而产生的应力 压力容器本体就具有一定的重量，通常称为容器的自重。此外，容器内压力容器本体就具有一定的重量，通常称为容器的自重。此外，容器内的工作介质、工艺装置附件以及容器外的其他附加装置、如保温装置、衬的工作介质、工艺装置附件以及容器外的其他附加装置、如保温装置、衬里、管道、扶梯、平台等也有较大的重量。所有这些重量作用在器壁上也里、管道、扶梯、平台等也有较大的重量。所有这些重量作用在器壁上也会使器壁产生应力。压力容器往往需要采用设计合格的支座来支撑和固定。会使器壁产生应力。压力容器往往需要采用设计合格的支座来支撑和固定。如卧式容器常用的鞍式支座，壳体横卧在两个支座上，由于重量的作用而如卧式容器常用的鞍式支座，壳体横卧在两个支座上，由于重量的作用而产生弯曲应力。产生弯曲应力。（三）由温度而引起的应力（三）由温度而引起的应力 压力容器在使用过程中，由于温度变化也会引起应力。热胀冷缩是物体压力容器在使用过程中，由于温度变化也会引起应力。热胀冷缩是物体的固有特性，如果物体的温度发生了变化，而它又受到相邻部分或其他物的固有特性，如果物体的温度发生了变化，而它又受到相邻部分或其他物体的牵制约束而不能自由地热胀冷缩，则此物体内部就会产生应力。这种体的牵制约束而不能自由地热胀冷缩，则此物体内部就会产生应力。这种应力称为应力称为温度应力温度应力。例如，厚壁容器壁内外二面温度不一样，存在着温差，如果内壁温度高例如，厚壁容器壁内外二面温度不一样，存在着温差，如果内壁温度高于外壁，则内壁要膨胀就会受到外壁的约束而不能自由膨胀，这样就产生于外壁，则内壁要膨胀就会受到外壁的约束而不能自由膨胀，这样就产生了温度应力（温差应力）。又如，具有衬里或由复合钢板制成的容器，由了温度应力（温差应力）。又如，具有衬里或由复合钢板制成的容器，由于材料的热膨胀系数不同也会产生温度应力。于材料的热膨胀系数不同也会产生温度应力。（四）风载荷产生的应力（四）风载荷产生的应力 安装在室外的塔器，大多数是支承式的，在风力作用下，塔体就会随风安装在室外的塔器，大多数是支承式的，在风力作用下，塔体就会随风向发生弯曲变形，使迎风面产生拉伸应力，而背风面则产生压缩应力。向发生弯曲变形，使迎风面产生拉伸应力，而背风面则产生压缩应力。除上述载荷引起的应力外，还有地震力等其他载荷使容器壁产生相应的除上述载荷引起的应力外，还有地震力等其他载荷使容器壁产生相应的应力。应力。二、应力对容器安全的影响二、应力对容器安全的影响 不同的载荷使容器壁产生的应力，或者由同一种载荷在容器各部位引起不同的载荷使容器壁产生的应力，或者由同一种载荷在容器各部位引起不同类型的应力，对容器安全的影响是不一样的。不同类型的应力，对容器安全的影响是不一样的。（一）由压力产生的应力对安全的影响（一）由压力产生的应力对安全的影响 由内压产生的薄膜应力均匀分布在容器壁的整个截面上，它使容器发生由内压产生的薄膜应力均匀分布在容器壁的整个截面上，它使容器发生整体变形，且随着应力增大容器变形加剧，当这一应力达到材料的屈服极整体变形，且随着应力增大容器变形加剧，当这一应力达到材料的屈服极限时，容器器壁即产生显著的塑性变形，若应力继续增大，容器则因过度限时，容器器壁即产生显著的塑性变形，若应力继续增大，容器则因过度的塑性变形而最终破裂。的塑性变形而最终破裂。由容器内的压力而产生的薄膜应力就是这样一种应力。因其能直接导致由容器内的压力而产生的薄膜应力就是这样一种应力。因其能直接导致容器的破坏，所以是影响容器安全的最危险的一种应力。容器的破坏，所以是影响容器安全的最危险的一种应力。（二）由温度产生的应力对安全的影响（二）由温度产生的应力对安全的影响 压力容器，特别是化工、石油化工、核工业用的压力容器，有一些是在压力容器，特别是化工、石油化工、核工业用的压力容器，有一些是在高温或低温的条件下运行的。例如锅炉或化工反应容器，部件的温度可高高温或低温的条件下运行的。例如锅炉或化工反应容器，部件的温度可高达达10001000，甚至更高些，而深冷工业用的低温容器有的可低至，甚至更高些，而深冷工业用的低温容器有的可低至-200-200 以下。以下。这些容器或其部件在温度远高于或远低于常温时，如果它的热变形受到外这些容器或其部件在温度远高于或远低于常温时，如果它的热变形受到外部限制或本身温度分布不均匀，就会产生温度应力。这种应力有时可以达部限制或本身温度分布不均匀，就会产生温度应力。这种应力有时可以达到很高的数