壓力容器操作人員培訓內容

1、壓力容器操作人員培訓內容,壓力容器安全技術,第一章 壓力容器基礎知識,總述 壓力容器在工業(yè)中應用非常廣泛，而且已經深入到千家萬戶之中。作為壓力容器操作人員，保證壓力容器安全運行，是自己應盡的職責。全國特種設備事故風險分析為了提高操作人員的理論知識和實際操作水平，本章將詳細講解壓力容器的基本知識。,第一節(jié) 壓力容器簡介,一、壓力 垂直作用在物體表面的力，叫做壓力，用F表示。當人們在爛泥路上行走時，兩腳常會陷得很深，如果在路面上

2、 鋪一塊木板，從木板上走，就不會下陷。所以是否會陷入路面，不僅與路面承受的壓力大小有關，而且與受力面積（S）有關。單位面積上承受的力，叫做壓強，用P表示。P=F/S，計量單位“帕斯卡”，簡稱“帕”，用“Pa”表示。,幾種換算關系：1kgf/cm2=0.098MPa≈0.1MPa從上述分析可知，壓力與壓強是兩個概念不同的物理量，但是在一般工程技術上，人們習慣于將壓強稱為壓力。（一）大氣壓力概念：地球表面覆蓋一層厚厚的大氣，受

3、地心的吸引產生重力，所以地球表面的大氣層對地表及其上的物體產生大氣壓力，即所謂的大氣壓。大氣壓隨著高度升高而減小，所以高山上的大氣壓比海平面上的小。為了使計算有個基準點，將海平面的大氣壓1.0331kgf/cm2稱做一個標準大氣壓。相當于0.1MPa。,（二）絕對壓力、表壓力與負壓力正壓力，當容器內介質壓力高于大氣壓時；負壓力，相反。絕對壓力，壓力容器內的實際壓力。表壓力，壓力表的讀數，容器內介質壓力超出大氣壓力的部分。負壓力

4、，當容器內的壓力低于大氣壓力是，稱負壓或真空。絕對壓力，表壓力與負壓力三者關系：P絕=P表+P大氣。當表壓為負時，P負= P大氣- P絕。通常所說的壓力均指表壓力。,二、壓力容器的定義《特種設備安全監(jiān)察條例》2009版，第九十九條第（二）款：壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa*L的氣體、液化氣體和最高工作溫度

5、高于或者等于標準沸點的液體的固定式容器和移動式容器；盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPa*L的氣體、液化氣體和標準沸點等于或者低于60 ℃液體的氣瓶；氧艙等。,三、壓力容器的壓力源（1）來自外部，其壓力源一般是氣體壓縮機或蒸汽鍋爐。容積型壓縮機，通過壓縮氣體體積，增加氣體密度來提高提起壓力。速度型壓縮機，通過增加氣體流速，使氣體的動能轉變?yōu)閯菽軄硖岣邏毫?。蒸汽鍋爐，是利用燃

6、燒放出的熱量將水加熱蒸發(fā)而產生水蒸氣的設備。（2）來自內部，容器內介質的聚集狀態(tài)發(fā)生改變；氣體介質在容器內受熱，溫度急劇升高；介質在容器內發(fā)生體積增大的化學反應等。,四、壓力容器界限（一）劃分壓力容器界限應考慮的因素主要從兩個方面，事故發(fā)生的可能性與事故危害性的大小。壓力容器發(fā)生爆炸時，其危害性大小與工作介質的狀態(tài)、工作壓力及容器的容積等因素有關。盛裝液體介質時，由于液體壓縮性小，因此爆炸時其膨脹功，所釋放的能量很小，危害性也

7、小。盛裝氣體介質時，氣體的壓縮性很大，爆炸時釋放的能量巨大，危害性就非常大。（二）我國壓力容器的界限范圍主要是指條例中的規(guī)定，壓力容器定義,五、壓力容器在工業(yè)生產中的應用應用非常廣泛，特別是石油化工行業(yè)，約占壓力容器總數的50%。除工業(yè)外，廣泛用于基本建設、醫(yī)療衛(wèi)生、地質勘探、文體教育等國民經濟各部門。,第二節(jié) 壓力容器工藝參數,一、壓力壓力容器工作時所承受的主要載荷。（一）工作壓力也稱操作壓力，系指容器頂部在正常工藝操

8、作時的把壓力。（二）最高工作壓力，容器頂部在工藝操作過程中可能產生的最大表壓力。（三）設計壓力，在相應設計溫度下用以確定容器計算壁厚及其元件尺寸的壓力。,二、溫度（一）介質溫度，容器內工作介質的溫度，用測溫儀表測量。（二）設計溫度，容器在正常工作過程中，在相應設計壓力下，表面或金屬元件可能達到的最高或最低溫度。,第三節(jié) 壓力容器的分類,一、按壓力分類（1）低壓容器：0.1MPa ≤P ＜1.6MPa；（2）中壓容器： 1.

9、6MPa ≤P ＜10MPa；（3）高壓容器： 10MPa ≤P ＜100MPa；（4）超高壓容器： 100MPa ≤P 。二、按殼體承壓方式分類內壓容器，主要考慮強度指標；外壓容器，主要考慮穩(wěn)定性。,三、按設計溫度分類低溫容器：t ≤-20 ℃；常溫容器： -20 ℃ ＜t ＜450 ℃ ；高溫容器：t ≥450 ℃。四、從安全技術管理角度分類（一）固定式容器，固定的安裝和使用地點，工藝條件和使用操作人員也比較固定

10、，一般不單獨裝設，而是用管道與其他設備連接的容器。（二）移動式容器，無固定地點，環(huán)境經常變化，管理比較復雜，容易發(fā)生事故。如氣瓶、汽車槽車等。,五、按在生產工藝過程中的作用原理分類（一）反應容器（代號R）（二）換熱容器（代號E）（三）分離容器（代號S）（四）儲存容器（代號C，其中球罐代號B）六、《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》分類（一）第三類容器（二）第二類容器（三）第一類容器目前在用的壓力容器，依然按原來的出廠資料分類

11、；新生產的壓力容器，根據其依據的標準來分類?！豆潭ㄊ綁毫θ萜靼踩夹g監(jiān)察規(guī)程》，于2009.12.01起施行，過度期一年，屆時所有新生產的容器均按附件A分類。,第四節(jié) 壓力容器常用的鋼材,一、對選用鋼材的要求重點考慮鋼材的機械性能、工藝性能和耐腐蝕性。（一）機械性能1、強度2、塑性3、韌性（二）工藝性能（三）耐腐蝕性,二、壓力容器常用鋼材及使用范圍（一）碳素鋼（二）普通低合金鋼（三）特殊條件下使用的容器用鋼,第五

12、節(jié) 壓力容器的應力及其影響,一、各種載荷所產生的應力（一）由壓力而產生（二）由重力而產生（三）由溫度而引起（四）由風載荷引起（五）其他如地震、容器周圍較大的附件等,二、應力對容器安全的影響,第二章 壓力容器結構,本章主要介紹鋼制壓力容器基本結構的相關知識。包括基本構成、圓筒結構、封頭、法蘭連接結構、密封結構、支座這六個方面。,第一節(jié) 壓力容器的基本構成,一、殼體殼體是壓力容器最主要的組成部分，是儲存物料或完成化學反應所需

13、的壓力空間，其形狀有圓筒形、球形、錐形和組合形等，最常用的是前兩種。（一）圓筒形殼體特點：軸對稱，圓筒體是一個平滑的曲面，應力分布比較均勻，承載能力較高，且易于制造，便于內件的設置和拆裝，因而應用廣泛。1、筒體：筒體直徑較小可以用無縫鋼管（<500mm）；較大時用鋼板卷焊。2、封頭與端蓋：凡與筒體焊接連接而不可拆卸的，稱為封頭；與筒體以法蘭等連接而可拆的，稱為端蓋。,（二）球形殼體容器殼體呈球形，又稱球罐。特點：中心對

14、稱，受力均勻；在相同的壁厚條件下，球形殼體的承載能力最高，即在同樣的內壓下，球形殼體所需要的壁厚最薄，僅為同直徑、同材料圓筒形殼體壁厚的1/2（不計腐蝕裕量）；在相同容積條件下，球形殼體的表面積最小。經濟性：殼壁薄和表面積小，制造時可以節(jié)省鋼材，比如容積相同時，球形容器要比要比圓筒形節(jié)省30%~40%的鋼材。此外，表面積小，對于用做需要與周圍環(huán)境隔熱的容器，還可以節(jié)省隔熱材料和減少熱傳導。不足：制造比較困難，工時成本高，往往采用冷壓

15、或熱壓成型；用于反應、傳質或傳熱容器時，既不便于在內部安裝工藝內件，也不便于內部互相作用的介質流動。球罐一般用于儲存容器。,二、連接件一般是法蘭連接，法蘭通過螺栓連接，并通過擰緊螺栓使墊片壓緊而保證密封。用于管道連接和密封的法蘭稱管法蘭；用于容器端蓋和筒體連接和密封的稱容器法蘭。容器法蘭按結構分為整體式、活套式和任意式三種。詳見第四節(jié)。三、密封元件定義：可拆連接結構的容器中起密封作用的元件。材料：非金屬密封元件，如石棉橡

16、膠板、橡膠O形環(huán)、塑料墊、尼龍墊等；金屬密封元件，如紫銅墊、不銹鋼墊、鋁墊等；組合密封元件，如鐵皮包石棉墊、鋼絲纏繞石棉墊等。詳見第五節(jié)。,四、接管、開孔及其補強結構（一）接管壓力容器與介質輸送管道或儀表、安全附件管道等進行連接的附件。形式：螺紋短管式、法蘭短管式與平法蘭式。螺紋短管式：一段帶有內螺紋或外螺紋的短管，插入并焊接在容器的器壁上，螺紋用來與外部件連接。主要用于連接測量儀表，直徑較小。法蘭短管：一端焊有管法蘭，一端

17、插入并焊接在容器器壁上，短管長度一般不小于100mm。當外面有保溫時，短管要求更長。多用于直徑稍大的接管。平法蘭式接管：法蘭短管式接管除掉了短管的一種特殊型式。直接焊接在容器開孔上的一個管法蘭。螺孔是一種帶有內螺紋的不穿透孔。,（二）開孔用途：為了便于檢查、清理容器的內部，裝卸、修理工藝內件及滿足工藝的需要，一般開設手孔和人孔。手孔的大小要使人的手能自由通過，并考慮手上還可能握有裝卸工具和供安裝的零件。一般手孔直徑不小于150mm

18、。人孔的大小應能使人鉆入，一般內徑大于等于1000mm的容器，不能利用其他可拆裝置進行內部檢驗和清洗時。橢圓孔優(yōu)點：容器壁上的開孔面積可以小一些，而且其短徑可以放在容器的軸向，這樣就減小開孔對容器強度的削弱。內閉式：孔蓋放在孔壁里面，用兩個螺栓（手孔一個）把壓馬緊壓在孔外放置并支承在孔邊的橫桿上。安裝雖然比較困難，但是密封性能很好，容器內介質的壓力可以幫助壓緊孔蓋，有自緊密封效果。所以多用在高溫或有毒氣體容器上。外閉式：一般是一

19、個帶法蘭的短管和一個平板型蓋或稍壓彎的不折邊的球形蓋，用螺栓固定。開啟次數多的用鉸接的回轉蓋。,（三）開孔補強結構開孔減小容器壁的受力面積，同時造成不連續(xù)而產生應力集中，對容器安全運行極為不利。所以要開孔補強。整體補強，增加容器整體壁厚，顯然不合理；一般采用局部補強的方法。1、補強圈補強結構，在開孔邊緣焊接一個加強圈，經過計算，達到要求。2、厚壁短管補強結構，將開孔連接的短管加厚，適用于開孔尺寸較小的容器。3、整體鍛造補強結構

20、，先把開孔與部分球殼鍛造成一個整體，再車制成形后與殼體進行焊接。五、支座支承與固定壓力容器，見第六節(jié)。,第二節(jié) 圓筒體結構,一、整體式筒體（一）單層卷焊式筒體優(yōu)點：1、結構成熟，使用經驗豐富，理論較完善；2、制造工藝成熟，工藝流程較簡單，材料利用率高；3、便于熱處理，提高材料性能；4、開孔、結構及內件裝設容易處理；5、零件少，生產管理方便；6、使用溫度無限制。缺點：1、壁厚受限制；2、規(guī)格相同的產品，單層卷焊所用鋼板厚度最大

21、，性能差異大，產生脆性破壞的危險性大；3、壁厚方向應力分布不均，材料利用不夠合理。,（二）整體鍛造式筒體在鋼坯上采用鉆孔或熱沖孔方法先開一個孔，加熱后在孔中穿一心軸，然后在鍛壓機上進行鍛壓成形，最后經過切削加工制成。用于超高壓場合，質量好、使用溫度無限制等優(yōu)點。需要大型設備，材料利用率低，結構上存在與單層卷焊相同的缺點。一般只用在內徑為300~500mm的小型容器上。（三）鍛焊式筒體在整體鍛造的基礎上，將若干筒體與端部法蘭組

22、焊而成。只有環(huán)縫，沒有縱縫。保持了整體鍛造的優(yōu)點。,（四）鑄-鍛-焊式筒體隨著鑄造、鍛造技術提高和焊接工藝的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型筒體。（五）電渣重熔筒體近年發(fā)展起來的一種制造過程高度機械化、自動化的筒體結構型式。無需大型工裝設備，工時少，造價低，器壁內各部分材質比較均勻，無夾渣與分層等缺陷。是一種很有前途的制造高壓容器的工藝。,二、組合式筒體（一）多層板式筒體結構優(yōu)點：1、可以通過制造工藝過程在層板間產生預應力，使殼壁上

23、的應力沿壁厚分布比較均勻，殼體材料可以得到較充分的利用，所以壁厚可以稍?。?、當容器的介質具有腐蝕性時，可以采用耐腐蝕的合金鋼作內筒，而用碳鋼或低合金鋼作層板，能充分發(fā)揮不同材料的長處，節(jié)省貴重金屬；3、當殼壁材料中存在裂紋等嚴重缺陷時，缺陷一般不易擴展到其他各層；4、由于使用薄板，具有較好的抗裂性能，所以脆性破壞的可能性較小；5、是在制造上不需要大型鍛壓設備。缺點：多層板厚壁筒體與鍛制的端部法蘭或封頭的鏈接焊縫，常因兩連接件的熱傳導

24、情況差別較大而產生焊接缺陷，有時還會因此而發(fā)生脆斷。1、多層包扎式筒體2、多層熱套式筒體3、多層繞板式筒體4、螺旋包扎筒體,（二）繞制式筒體結構1、型槽繞帶式筒體2、扁平鋼帶式筒體,第三節(jié) 封 頭,一、凸形封頭（一）半球形封頭（二）碟形封頭（三）橢圓形封頭（四）無折邊球形封頭,二、錐形封頭1、無折邊錐形封頭2、折邊錐形封頭,第四節(jié) 法蘭連接結構,一、法蘭的連接與密封作用原理法蘭實際上就是套在管道和容

25、器端部的圓環(huán)，上面開有若干螺栓孔，一對相組配的法蘭之間裝有墊片，用螺栓連接在一起，通過擰緊螺栓來連接一對法蘭，并壓緊墊片，使墊片表面產生塑性變形，從而阻塞了容器內介質向外流的通道，起到密封作用。,二、法蘭與筒體的連接型式（一）整體法蘭定義：法蘭與法蘭頸部為一整體或法蘭與容器的連接可視為相當于整體結構的法蘭。平焊法蘭：將法蘭環(huán)套在筒體外面，用填角焊與筒體連接的法蘭。因其結構簡單、制造容器而廣泛使用。對焊法蘭：通過錐頸與筒體對焊連接

26、的法蘭。因根部帶有較厚的錐頸圈，不僅剛性較好，不易變形，而且法蘭環(huán)通過錐頸與筒體對接，局部應力比較平焊法蘭大大降低，而強度增加。制造困難，僅用中壓容器上。（二）活套法蘭定義：法蘭環(huán)套在筒體外面但不與筒壁固定成整體的法蘭。（三）任意式法蘭將法蘭環(huán)開好坡口并先鑲在筒體上，然后再焊在一起的法蘭。只用在直徑較小的低壓容器上。,三、法蘭密封面及墊片（一）法蘭密封面平面型：只有一個光滑的平面，為改善密封性能，常在密封面上車制出幾道寬約1

27、mm、深約0.5mm的同心圓溝槽。這種密封面結構簡單，容易加工，但安裝時墊片不易裝正，緊螺栓時也易擠出，一般用于低壓、無毒介質的容器上。凹凸型：法蘭的密封面分布為凹凸面，且凸面高度略大于凹面深度。安裝時吧墊片放在凹面上，因此容易裝正，且緊螺栓時也不會擠出。其密封性能好，用于中壓容器。榫槽型：在一對法蘭的密封面上，將其中一個加工出一圈寬度較小的榫頭，將另一個加工出于榫頭相配合的榫槽，安裝時墊片放在榫槽內。這種密封面因墊片被固定在榫槽內

28、，不可能向兩邊擠出，所以密封性能更好。且墊片比較窄，減輕了壓緊螺栓的負荷。但這種密封面結構復雜，加工困難，且更換墊片比較費事，榫頭也容易損壞。所以，一般只用于易燃或有毒的工作介質或工作壓力較高的中壓容器上。因其在氨生產設備上用的較多，所以又稱氨氣密封。,自緊式密封：將密封面和墊片加工成特殊形狀，承受內壓后，墊片會自動緊壓在密封面上，確保密封效果。這種密封的接觸面積小，墊片在內壓作用下有自緊能力，密封性能好，減少了螺栓的緊力，也減少了螺栓

29、和法蘭的尺寸。適用于高壓及壓力、溫度經常波動的容器上。（二）墊片法蘭密封面即使經過精密的加工，法蘭面之間也會存在微小的間隙，而成為泄漏的通道。墊片的作用就是在螺栓的栓緊力作用下產生塑性變形，以填充法蘭密封面之間存在的微小間隙，堵塞介質泄漏通道，從而達到密封的目的。,四、法蘭連接的緊固型式螺栓緊固：結構簡單、安全可靠，法蘭通常都廣泛采用這種緊固型式，但也存在拆裝費時的弱點。所以，這種緊固型式只用于一些不經常拆卸的法蘭連接。帶鉸鏈的

30、螺栓緊固：用在容器端蓋需常開啟的，法蘭上螺孔開有缺口，用這種緊固型式拆卸時不用從螺栓上卸下螺母，只要擰松后螺栓就可繞鉸鏈軸從法蘭邊翻轉下來?？扉_式：一種不用螺栓緊固的法蘭連接結構，用于端蓋開啟頻繁的容器。這種緊固型式具有一對形式比較特殊的法蘭，與容器筒體連接的法蘭較厚，中間有一天環(huán)形槽，槽外端部圈環(huán)內側開有若干個齒形缺口；焊在端蓋上的法蘭較薄，其厚度略小于筒體法蘭上環(huán)形槽的寬度，其外徑略小于環(huán)形槽的內徑。法蘭外側開有齒形缺口，節(jié)距與筒

31、形法蘭上齒形缺口節(jié)距相同。裝配時把端蓋法蘭的缺口對齊筒體法蘭上的齒，并放入環(huán)形槽內，然后轉動端蓋約一個槽齒的距離，使兩者的齒相對齊，兩個法蘭即連接完畢。,第五節(jié) 密封結構,一、密封結構分類密封結構的型式越來越多，按照其密封機理的不同，密封結構可分為強制密封和自緊密封。前者是通過緊固端蓋與筒體端部的螺栓等連接件強制將密封面壓緊來達到密封的目的；后者是利用容器內介質的壓力是密封面產生壓緊力來達到密封目的。,二、幾種常用的密封結構（一）