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第一章 压力容器基础知识
第一节 压力容器的界定
广义上，压力容器是指所有承受压力的密闭容器。如热水瓶、电饭锅、压力锅、换热器、分离塔、合成塔等等。
狭义上，压力容器是指那些具有危险、容易发生破坏并造成事故的特殊压力容器。如换热器、合成塔、液化气瓶、槽车等等。
本书重点对狭义上的压力容器进行论述。这类压力容器在制造、安装和使用过程中，有专门的机构进行监督，并按照规定的技术和要求进行制造和使用。
如何来界定这种特殊压力容器呢？一般我们在界定时需要考虑两个方面的因素：事故发生的可能性和事故危害性。
一般而言，压力容器发生爆炸时，其危害性的大小主要与容器的工作介质、工作压力以及容积等因素有关。因此《压力容器安全监察规程》（简称《容规》）规定，同时满足以下三个条件的容器作为特殊设备来管理。
1. 最高工作压力（Pw）大于等于0.1MPa（不包括液体静压力）；
2. 容积大于等于25L，且最高工作压力与容积的乘积大于等于20L·MPa；
3. 介质为气体、液化气体和最高工作温度高于标准沸点（指在1个大气压下的沸点）的液体。
按照《锅炉压力容器安全监察暂行条例》（简称《条例》）的规定，压力容器的范围有所扩大。《条例》规定“凡是压力为1个大气压以上的各种压力容器”都作为特种设备来管理。
在实际中，对于满足《容规》三个条件的压力容器，要按照《条例》和《容规》的要求进行管理；对于不满足《容规》三个条件的压力容器，要按照《条例》并参考《容规》来进行管理。

第二节 压力容器的主要工艺参数
压力容器的主要工艺参数有：压力、温度和工作介质
一、 压力
在工程上，压力就是指单位面积在垂直方向所受到的力。单位为帕斯卡，简称帕，用符号Pa表示。常用的压力单位有KPa、MPa、公斤力/厘米2等。
1. 大气压力
大气压力：是指地球表面大气在地球引力的作用下对地表和地面的物体产生的压力。其大小与纬度和海拔高度有关。一般以海平面的大气压为一个大气压，其大小约为0.1MPa。
2. 绝对压力、表压力与负压力
绝对压力：即实际的压力大小。
相对压力：即相对某个压力值而言的压力；表压和负压都是相对压力；
表压力与负压力：压力表或真空表上显示的数值。
3. 工作压力、最高工作压力和设计压力
工作压力：正常运行时的压力值。
最高工作压力：正常运行时出现的最高压力。
设计压力：用于设计计算压力，比最高工作压力要大。
4. 压力的来源
1) 由压缩机或泵产生的压力；
2) 由蒸汽锅炉、废液锅炉产生的压力；
3) 由液化气体蒸发产生的压力；
4) 由化学反应产生的压力。
二、 温度
1. 金属温度：容器受压元件沿截面厚度的平均温度，不能超过钢材的许用温度。
2. 设计温度：容器在正常操作下、在相应设计压力下，设定的受压元件的金属温度。
三、 介质
1. 介质的不同状态
2. 介质的易燃、易爆性
3. 介质的毒性

第三节 压力容器的分类
一、 一般分类
（一） 固定式：有固定的安装位置，并有专职的使用操作人员。
1、 按压力分类
1) 低压容器：0.1MPa≤p＜1.6MPa；
2) 中压容器：1.6MPa≤p＜10MPa；
3) 高压容器：10MPa≤p＜100MPa；
4) 超高压容器：p≥100MPa.
2、 按工艺用途分类
1) 分离容器（S）：主要用于完成介质的流体压力平衡、缓冲和气体净化分离。如：分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、干燥塔等。
2) 换热容器（E）：主要用于完成介质的热量交换，达到生产过程中给介质加热或降温的目的；还可以对剩余能量进行回收利用。如：冷却器、冷凝器、蒸发器等。
3) 反应容器（R）：主要用于完成介质的物理、化学反应。如：反应器、合成塔等。
4) 储存容器（C，球罐用代号B）：主要用于储存或盛装气体、液体、液化气等物质。
实际中，有的压力容器可能会有好几种工艺用途，一般根据其主要作用进行分别。
（二） 移动式：没有固定的使用地点，一般没有专职的使用操作人员，使用地点经常变换。
1、 气瓶
1) 永久气体气瓶：一般以较高的压力充装气体，又称压缩气体气瓶，常用充装压力为12.5、15、20或30MPa， 永久气体一般为氧气、氮气、氢气、惰性气体等，较难压缩的气体。
2) 液化气体气瓶：充装时以低温液态灌装，最高工作温度不能高于60℃。常见的充装气体有二氧化碳、乙烯、液化石油气等。
3) 溶解气体气瓶：主要专指盛装乙炔气体的气瓶，由于乙炔不稳定，不能进行压缩充装，故把它溶解在溶剂（常用苯酮）中，再进行充装。
4) 其他气瓶：单指所盛装的气体介质的特性、制造工艺、结构形式、使用要求等不同于以上三类的气瓶。如：纤维缠绕气瓶、非重复充装气瓶、有绝热夹套或绝热保温层的气瓶等。
2、 槽（罐）车
固定安装在流动的车架上的一种压力容器，有火车槽车和汽车槽车。体积较大，不宜承受太高压力，主要用于运输液化气体和液体。
二、 按安全的重要程度分类
在《容规》中，按照安全重要程度分为三类：分别为第一、二、三类压力容器。
1、 第三类压力容器
1) 高压容器；
2) 毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器；
3) 易燃或毒性程度为中度危害介质，且设计压力与容积的乘积大于或等于10MPa·m3（PV≥10MPa·m3）的中压储存容器。
4) 易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV≥0.5MPa·m3的中压反应容器。
5) 毒性程度为极度和高度危害介质，且PV≥0.2MPa·m3的低压容器。
6) 高压、中压管壳式余热锅炉。
7) 中压搪玻璃压力容器。
8) 移动式压力容器。
9) 容积大于等于50m3的球罐。
10) 容积大于50m3的低温绝热压力容器。
2、 第二类压力容器
1) 不属于第三类压力容器的中压容器。
2) 毒性为极度和高度危害介质的低压容器。
3) 易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和低压储存容器。
4) 低压管壳或余热锅炉。
5) 低压搪瓷玻璃压力容器。
3、 第三类压力容器
除属于第三、二类的容器的低压容器之外的所有低压容器。
三、 其它分类
1. 按设计温度（t）分类
1) 低温容器：t≤-20℃
2) 常温容器：20℃＜t＜150℃
3) 中温容器：150℃≤t＜450℃
4) 高温容器：t≥450℃
2. 按承压方式分类
1) 内压容器：正常工作时，容器内部压力大于外部压力。
2) 外压容器：正常工作时，容器内部压力小于外部压力。
3. 按壁厚分：
1) 薄壁容器：K=Do/Di≤1.1~1.2
2) 厚壁容器；K= Do/Di＞1.2
其中Do为容器外径，Di为容器内径
4. 按安放方式分：立式容器、卧式容器等；
5. 按制造材料分：钢制容器、有色金属容器和非金属容器等。

第四节 压力容器的安全性
一、 事故率
压力容器是一种比较容器发生事故的设备，而且事故造成的危害特别严重。所以要加强压力容器的使用管理和维护保养。
设备或装置发生事故的多少一般用设备的事故率来衡量。其统计方法为，在一定时间内某一类设备发生事故次数与设备运行台数的比值。例如：某地区每年运行的压力容器为50台，五年内发生事故为1次，其事故率为1/（50*5）=0.004次/台·年。
二、 事故率高的原因
1、 技术条件因素
a) 使用条件比较苛刻 介质具有腐蚀性、载荷波动、高温或低温等。
b) 容易超负荷 每台压力容器都有最大允许使用压力，但由于操作失误或反应失控，会导致容器超压；如不及时处理，会因超压导致爆炸事故。
c) 局部应力分布比较复杂
d) 常隐藏有严重缺陷 如：微小裂纹、孔蚀等。
2、 使用管理因素
a) 使用不合法 逃避安全监管、使用无制造资质厂家生产的压力容器；
b) 管理操作不符合要求 无具有压力容器知识的专业人员进行管理和操作、操作人员没有进行培训无证上岗、没有相应的操作规程等。
c) 压力容器处于“四无”状态 无安全操作规程、无建立压力容器技术档案、无压力容器持证上岗操作人员和相关管理人员、无定期检验管理。
d) 擅自改变使用条件或用途、擅自进行改造修理
e) 监管部门监管不到位
三、 事故造成的危害
1. 介质为具有较高压力的气体或液化气体，发生爆炸时，介质会快速膨胀，瞬间释放很大能量，产生强烈的冲击波，导致周围设备、建筑损坏和人员伤亡。
2. 容器发生脆性破裂，产生爆炸碎片，碎片飞出，会击伤周围和较远处的设备和人员。
3. 介质为易燃物时，爆炸发生后会发生火灾；介质为有毒物质时，会在周围形成一个毒害区。
4. 容器发生泄漏时，介质若为高温、高压介质，喷射而出时会直接危及人员的生命；介质若为有毒物质，泄漏的有毒介质会使人发生急性或慢性中毒，污染周边环境。