求助壓力容器基礎(chǔ)知識

【專家解說】：一、壓力容器的分類：

壓力容器的使用極其普遍，型式也很多。根據(jù)不同的需要，壓力容器有若干種分類方法。
　　按容器的壁厚分為薄壁容器（壁厚不大于容器內(nèi)徑的十分之一）和厚壁容器。
　　按殼體承受壓力的方式分內(nèi)壓容器（殼體內(nèi)部受壓）和外壓容器。
　　按容器的工作壁溫分為：高溫容器、常溫容器、低溫容器。
　　按殼體的幾何形狀分為：球形容器、圓筒形容器、圓錐形容器、輪胎形容器等。
　　按容器的制造方法分為：焊接容器、鑄造容器、鍛造容器、鉚接容器和組合式容器。
　　按容器的放置方式分為立式容器和臥式容器。
　　總之，各種不同的分類方法都是從各個不同需要的角度來考慮的。但從使用的角度考慮，常把壓力容器分為兩大類，即固定式容器和移動式容器。這兩類容器由于使用情況不同，對它們的技術(shù)管理要求也不一樣。我國和其它許多國家對這兩類容器都分別制訂有不同的管理章程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等。為便于技術(shù)管理，每類容器還可以按它的壓力或用途再予以細(xì)分。
　　固定式壓力容器是指除了用作運(yùn)輸貯存氣體的盛裝容器以外的所有容器。這類容器有固定的安裝地點(diǎn)和使用地點(diǎn)，工藝條件和操作人員比較固定，容器一般是用管道與其它設(shè)備相連。根據(jù)我國《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》可將這類容器分為低壓（設(shè)計壓力為0.1MPa~1.6MPa，代號L）、中壓（設(shè)計壓力為1.6MPa~10MPa，代號M）、高壓（設(shè)計壓力為10MPa~100MPa，代號H）、超高壓（設(shè)計壓力大于100MPa，代號U）四個壓力等級。此外，按照壓力容器的工藝用途可將固定式壓力容器分為：反應(yīng)壓力容器（代號R）、換熱壓力容器（代號E）、分離壓力容器（代號S）及儲存壓力容器（代號C）。
　　移動式壓力容器的主要作用是貯裝和運(yùn)輸有壓力的氣體或液化氣體，容器在氣體制造廠充裝氣體，然后運(yùn)送到使用單位使用。這類容器沒有固定的使用地點(diǎn)，一般也沒有專職的使用操作人員，使用環(huán)境經(jīng)常更換，管理比較復(fù)雜，因而也比較容易發(fā)生事故。按照容積的大小和結(jié)構(gòu)形式，移動式壓力容器以可分為氣瓶和槽（罐）車兩大類。
　　為了有區(qū)別地對待安全要求不同的壓力容器的技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，包括設(shè)計圖樣的備案和審批、容器制造廠條件的審查、日常使用中的定期檢驗與上報，以及某些技術(shù)條件的要求差別，我國《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》將其適用范圍內(nèi)的壓力容器分為三類：
低壓容器（第2、3款規(guī)定的除外）為第一類壓力容器。
　　下列情況之一為第二類壓力容器。
　　中壓容器（除第3款規(guī)定的）；
　　易燃介質(zhì)或毒性程度為中等危害介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和儲存容器；
　　毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器；
　　低壓管殼式余熱鍋爐；
　　搪玻璃壓力容器。
　　下列情況之一為第三類壓力容器。
　　毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的中壓容器或設(shè)計壓力與容積的乘積大于等于0.2MPam3的低壓容器。
　　易燃介質(zhì)或毒性程度為中等危害介質(zhì)且設(shè)計壓力與容積的乘積大于等于0.5MPam3的中壓反應(yīng)容器或設(shè)計壓力與容積的乘積大于等于10MPam3的中壓儲存容器。
　　高壓、中壓管殼式余熱鍋爐。
　　高壓容器。

1、按壓力等級劃分：

按壓力容器的設(shè)計壓力（P）分為低壓、中壓、高壓、超高壓四個壓力等級，具體劃分如下：
（一）低壓（低號L）0.1MPa≤P<1.6MPa

（二）中壓（代號M）1.6MPa≤P<10MPa

（三）高壓（代號H）10MPa≤P<100MPa

（四）超高壓（代號U）P≥100Mpa

2、按壓力容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用原理劃分：

按壓力容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用原理，分為反應(yīng)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：

（一）反應(yīng)壓力容器（代號R）：主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的壓力容器，如反應(yīng)器、反應(yīng)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(fā)生爐等；

（二）換熱壓力容器（代號E）：主要是用于完成介質(zhì)的熱量交換的壓力容器，如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器、消毒鍋、染色器、烘缸、蒸炒鍋、預(yù)熱鍋、溶劑預(yù)熱鍋、蒸鍋、蒸脫機(jī)、電熱蒸汽發(fā)生器、煤氣發(fā)生爐水夾套等；

（三）分離壓力容器（代號S）：主要是用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的壓力容器，如分離器、過濾器、集油器、緩沖器、洗滌器、吸收塔、銅洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等；

（四）儲存壓力容器（代號C，其中球罐代號B）：主要是用于儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器，如各種形式的儲罐。

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(yīng)按工藝過程中的主要作用來劃分品種。

3、按介質(zhì)毒性程度的分級和易燃介質(zhì)劃分：

介質(zhì)毒性程度的分級和易燃介質(zhì)的劃分如下：

（一）壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性程度和易燃介質(zhì)的劃分參照HG20660《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險程度分類》的規(guī)定。無規(guī)定時，按下述原則確定毒性程度：

1、極度危害（I極）最高容許濃度<0.1mg/m3

2、高度危害（II極）最高容許濃度0.1-<1.0mg/m3

3、中度危害（III極）最高容許濃度1.0-<10mg/m3

4、輕度危害（IV極）最高容許濃度≥10mg/m3

（二）壓力容器中的介質(zhì)為混合物質(zhì)時，應(yīng)以介質(zhì)的組分并按上述毒性程度或易燃介質(zhì)的劃分原則，由設(shè)計單位的工藝設(shè)計或使用單位的生產(chǎn)技術(shù)部門提供介質(zhì)毒性程度或是否屬于易燃介質(zhì)的依據(jù)，無法提供依據(jù)時，按毒性危害程度或爆炸危險程度最高的介質(zhì)確定。

4、什么是第三類壓力容器

符合下列情況之一的，為第三類壓力容器：

（1）高壓容器；

（2）中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；

（3）中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且PV乘積大于等于零10MPa·m3）；

（4）中壓反應(yīng)器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且PV乘積大于等于0.5MPa·m3）
（5）低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且PV乘積大于等于0.2MPa·m3）
（6）高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；

（7）中壓搪玻璃壓力容器；

（8）使用強(qiáng)度級別較高（指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下線大于等于540MPa）的材料制造的壓力容器；

（9）移動式壓力容器，包括鐵路罐車（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）、罐式汽車、[液化氣體運(yùn)輸（半掛）車、低溫液體運(yùn)輸（半掛）車、永久氣體運(yùn)輸（半掛）車]和罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、體溫液體）等；

（10）球形儲罐（容積大于等于50m3）；

（11）低溫液體儲存容器（容積大于5m3）。

5、什么是第二類壓力容器

符合下列情況之一的，為第二類壓力容器（第三類壓力容器規(guī)定的除外）：

（1）中壓容器；

（2）低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；

（3）低壓反應(yīng)容器和低壓儲存容器（僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)）；

（4）低壓管殼式余熱鍋爐；

（5）低壓搪玻璃壓力容器。

二、壓力容器的技術(shù)參數(shù)：
常用參數(shù)有設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、公稱直徑等。
　　設(shè)計壓力系指在相應(yīng)的設(shè)計溫度下用以確定容器殼體壁厚的壓力，也是標(biāo)注在銘牌上的壓力。在確定容器的設(shè)計壓力時，一般應(yīng)遵循下列原則：
　　設(shè)計壓力應(yīng)略高于容器頂部可能出現(xiàn)的最高壓力。
　　裝有安全泄壓裝置的壓力容器，設(shè)計壓力應(yīng)不低于安全閥的開啟壓力和爆破片裝置的爆破壓力。
　　盛裝液化氣體的容器，無保溫裝置的，設(shè)計壓力不低于所裝液化氣體在50度時的飽和蒸汽壓力；有可靠保溫設(shè)施的，設(shè)計壓力不低于其在試驗實(shí)測的最高溫度下的飽和蒸汽壓力。
　　設(shè)計溫度系指容器在正常操作情況下設(shè)定的殼體的金屬溫度。確定時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
　　對常溫和高溫操作的容器，設(shè)計溫度不得高于殼體金屬可能達(dá)到的最高金屬溫度。
　　對零度以下操作的容器，設(shè)計溫度不得低于殼體金屬可能達(dá)到的最低溫度。
　　在任何情況下，容器殼體或其它受壓元件金屬的表面溫度不得超過材料的允許使用溫度。
　　安裝在室外且器壁無保溫裝置的容器，壁溫受環(huán)境溫度的影響可能小于或等于20度時，設(shè)計溫度應(yīng)按容器使用地區(qū)月平均最低溫度設(shè)計。
　　公稱直徑是按容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化系列而選定的殼體直徑，焊接的圓筒形容器，公稱直徑是指它的內(nèi)徑，而用無縫鋼管制作的圓筒形容器，公稱直徑是指它的外徑。
三、壓力容器的安全卸壓裝置：
壓力容器的安全裝置是指為了使壓力容器能夠安全運(yùn)行裝設(shè)在設(shè)備上的一種附屬機(jī)構(gòu)，又常稱為安全附件。其中最常用且最關(guān)鍵的是安全泄壓裝置。
　　為了確保壓力容器安全運(yùn)行，防止設(shè)備由于過量超壓而發(fā)生事故，除了從根本上采取措施消除或減少可能引起壓力容器超壓的各種因素以外，裝設(shè)安全泄壓裝置是一個關(guān)鍵措施。
　　安全泄壓裝置是為保證壓力容器安全運(yùn)行，防止它超壓的一種器具。它具有如下功能：當(dāng)容器在正常工作壓力下運(yùn)行時，保持嚴(yán)密不漏，若容器內(nèi)壓力一旦超過規(guī)定，則能自動地、迅速地排泄出器內(nèi)的介質(zhì)，使設(shè)備的壓力始終保持在許用壓力范圍以內(nèi)。一般情況下，安全泄壓裝置除了具有自動泄壓這一主要功能外，還有自動報警的作用。因為當(dāng)它啟動排放氣體時，由于介質(zhì)以高速噴出，常常發(fā)出較大的響聲，這就相當(dāng)于發(fā)出了設(shè)備壓力過高的報警音響訊號。
　　安全泄壓裝置按其工作原理和結(jié)構(gòu)形式可以分為閥型、斷裂型、熔化型和組合型等幾種。

　　閥型泄壓裝置
　　閥型泄壓裝置就是常用的安全閥。它是通過閥的自動開啟排出氣體來降低器內(nèi)的過高壓力的。這種安全泄壓裝置的優(yōu)點(diǎn)是：僅僅排放壓力容器內(nèi)高于規(guī)定的部分壓力，而當(dāng)容器內(nèi)的壓力降至正常操作壓力時，它即自動關(guān)閉，所以能避免一旦容器超壓就得把全部氣體排出而造成的浪費(fèi)和生產(chǎn)中斷。裝置本身可重復(fù)使用多次，安裝調(diào)整也比較容易。它的缺點(diǎn)是：密封性能較差，即使是合乎規(guī)定的安全閥，在正常工作壓力下也難免有輕微的泄露；由于彈簧等的慣性作用，閥的開啟有滯后現(xiàn)象，因而泄壓反應(yīng)較慢。另外，安全閥若用于介質(zhì)為一些不潔凈的氣體時，閥中有被堵塞和閥瓣有被粘住的可能。
　　閥型安全泄壓裝置適用于介質(zhì)比較潔凈的氣體，如空氣、水蒸氣等的設(shè)備，不宜用于介質(zhì)具有毒性的設(shè)備；更不能用于器內(nèi)有可能產(chǎn)生劇烈化學(xué)反應(yīng)而使壓力急劇升高的設(shè)備。
　　壓力容器的安全泄放量是指壓力容器在超壓時為保證它的壓力不再升高，在單位時間內(nèi)所必須泄放的氣量。安全閥的排量是指安全閥處于全開狀態(tài)時在排放壓力下單位時間內(nèi)的排放量。選用安全閥時其排放量必須大于設(shè)備的安全泄放量。并根據(jù)設(shè)備的工藝條件和工作介質(zhì)特性選用安全閥的結(jié)構(gòu)形式，按最大允許工作壓力選用合適的安全閥。

　　斷裂型泄壓裝置
　　這類泄壓裝置，常用的有爆破片和爆破帽。爆破片多用于中低壓容器，爆破帽多用于超高壓容器。斷裂型安全泄壓裝置是利用爆破元件在較高的壓力下即發(fā)生斷裂而排放氣體的。它的優(yōu)點(diǎn)是：密封性能好，在容器正常工作時不會泄露；爆破片的破裂速度高，故卸壓反應(yīng)較快；介質(zhì)中若含有油污等雜物也不會對裝置元件的動作壓力產(chǎn)生影響。它的缺點(diǎn)是：在完成泄壓動作以后，爆破元件即不能繼續(xù)使用，容器一旦超壓就得被迫停止運(yùn)行；爆破元件長期處于高應(yīng)力狀態(tài)，容易因疲勞而過早失效，因而元件壽命較短，需定期更換。此外爆破元件的動作壓力也不易準(zhǔn)確預(yù)測和嚴(yán)格控制。
　　斷裂型泄壓裝置宜用于器內(nèi)可能發(fā)生壓力急劇升高的化學(xué)反應(yīng)，或介質(zhì)具有劇毒性的容器，不易用于液化氣體貯罐。對于壓力波動較大，即超壓機(jī)會較多的容器也不易采用。

　　熔化型泄壓裝置
　　熔化型泄壓裝置就是常用的易熔塞。它是利用裝置內(nèi)的低熔點(diǎn)合金在較高的溫度下熔化，打開通路，使器內(nèi)的氣體從原來填充有易熔合金的孔中排放出來而泄放壓力的。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，容易更換；由合金的熔化溫度對動作壓力較易控制。它的缺點(diǎn)是：裝置動作后元件即不能繼續(xù)工作，容器被迫停止運(yùn)行；因受易熔合金強(qiáng)度的限制，裝置的泄放面積較小；有時因易熔合金受壓或其它原因可能脫落或熔化，出現(xiàn)動作失誤以至發(fā)生意外事故。

　　組合型泄壓裝置
　　這類泄壓裝置是由兩種型式的泄壓裝置組合而成。常用的是安全閥和爆破片的組合結(jié)構(gòu)或安全閥和易熔塞的組合結(jié)構(gòu)。安全閥和爆破片組合而成的組合型泄壓裝置同時具有閥型和斷裂型的優(yōu)點(diǎn)，它即可防止單獨(dú)用安全閥的泄漏，又可以在完成排放過高壓力的動作后恢復(fù)容器的繼續(xù)使用。組合裝置的爆破片可根據(jù)不同的需要，設(shè)置在安全閥的入口或出口側(cè)。前者可利用爆破片把安全閥與器內(nèi)的氣體隔離，以防安全閥受腐蝕或被氣體中的污物堵塞或粘住，當(dāng)容器超壓時，爆破片斷裂，安全閥也開啟，容器降壓后，安全閥再關(guān)閉，容器可以繼續(xù)暫運(yùn)行，等設(shè)備停機(jī)檢修時再裝上爆破片。這種結(jié)構(gòu)要求爆破片的斷裂不妨礙后面安全閥的正常動作，而且要求在爆破片與安全閥之間設(shè)置檢查器具，防止它們之間存有壓力，影響爆破片的正常動作。當(dāng)爆破片裝在安全閥的出口側(cè)時，可以使爆破片免受氣體壓力與溫度的長期作用而疲勞破壞，爆破片則用以補(bǔ)救安全閥的泄漏。這種結(jié)構(gòu)要求將爆破片與安全閥之間的氣體及時排出，否則安全閥即失去作用。
　　組合型結(jié)構(gòu)安全泄壓裝置一般用于介質(zhì)具有腐蝕性的液化氣體，或劇毒、稀有氣體的容器。由于裝置中的安全閥有滯后作用，不能用于器內(nèi)升壓速度極高的肥應(yīng)容器。
　　除了安全泄壓裝置外，壓力容器的安全裝置還有連鎖裝置、報警裝置和計量裝置。連鎖裝置是為了防止操作失誤而設(shè)置的控制機(jī)構(gòu)，如連鎖開關(guān)、聯(lián)動閥等。報警裝置是指容器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)不安全因素致使容器處于危險狀態(tài)時能自動音響或其它明顯報警訊號的儀器。如壓力報警器、溫度監(jiān)測儀等。計量裝置是指能自動顯示容器運(yùn)行過程中與安全有關(guān)的工藝參數(shù)的器具，如壓力表、溫度計、液面計等。