全面详解压力容器docWord文档格式.docx
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容积V(单位为L)
综合划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。
具体分类查表确定。
3.4按压力容器设计、制造许可证分类
A、B、C、D、SAD五个大级别。
A级
(1)A1级:
超高压容器、高压容器;
(2)A2级:
第Ⅲ类低、中压容器;
(3)A3级:
球形储罐;
(4)A4级:
非金属压力容器
B级:
气瓶
C级:
(1)C1级:
铁路罐车;
(2)C2级:
汽车罐车、长管拖车;
(3)C3级:
罐式集装箱。
D级
(1)D1级:
第Ⅰ类压力容器;
(2)D2级:
第Ⅱ类压力容器。
SAD级。
应力分析设计压力容器。
3.5按温度分类
GB150规定,设计温度低于-20℃的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢制容器,以及设计温度低于-196℃的奥氏体不锈钢制容器,属于低温容器。
特殊要求:
材料、设计、结构、制造、检验
3.6其它分类方法
按容器主体材料分有:
钢制(碳素钢、低合金钢、高合金钢)、铝制、钛制、其它有色金属等。
按结构形式分有:
单层、锻焊、多层包扎、绕带、绕板、热套、无缝。
按容器截面形状分有:
圆形截面、非圆形截面。
按主轴线方向分有:
立式、卧式。
按容器壁厚分有:
薄壁、厚壁。
压力容器的结构和主要零部件
2.封头
也是压力容器最主要的组成部分;
通常有椭圆封头、碟形封头、半球形封头、锥形封头、平盖封头、球冠封头等
封头已标准化,最新标准为GB/T25198-2010《压力容器用封头》。
2.1椭圆形封头
长短半径比例为2:
1的标准椭圆的一半,带25或40mm直边。
2.2.碟形封头
由半径为R的球面,半径为r的连接球面与高度为h的直边三部分组成。
2.3.半球形封头
一般为标准半球形状,一般不带直边。
应力状态好,但加工制造困难,仅用于高压或直径大的容器。
2.4.锥形封头:
角度可变,两端分别可带圆弧和直边。
2.7钢制封头冲压后的壁厚变化
4设备法兰是容器与介质输送管道或仪表、安全附件管道等进行连接的附件。
又称压力容器法兰,用于连接壳体与壳体、壳体与平盖、壳体与管板。
标准:
JB/T4700~4707-2000
分甲型平焊法兰、乙型平焊法兰和长颈对焊法兰三种类型。
密封面分突面(RF)、凹凸面(MFM)和榫槽面(TG)三种密封面。
5支座
压力容器的支撑结构。
JB/T4712-2007
分鞍式支座、耳式支座、腿式支座和支撑式支座四种类型。
还有非标的裙式支座,简称裙座。
7压力容器视镜
简称视镜,最新标准:
HG21619-1986
视镜玻璃为钢化硼硅玻璃。
根据结构分带颈和不带颈两种,用于特材容器时有衬里或衬垫结构。
8压力容器膨胀节
简称膨胀节,最新标准:
GB16749-1997
作用:
用于压力容器、换热器、常压容器及管道,能实现短距离伸缩,缓解温度差和材料热膨胀系数不同等造成的轴向应力。
类型主要分ZX、ZD、HF、HZ四种,常用的是HF型和ZD型:
9检查孔(人孔与手孔)
最新标准:
HG21514~21535-95和HG21594~21604-99。
人孔规格:
DN400-DN600,手孔规格:
DN100-DN250.
人孔结构、法兰型式、密封面类型、垫片类型和材料及标准件材料配套选用。
常用的人孔结构有:
回转盖式、水平吊盖式和垂直吊盖式。
法兰型式包括PL型、SO型和WN型。
密封面主要有RF,MFM和TG三种,高压下可能用到RJ型。
垫片主要有石棉橡胶板,柔性石墨复合垫和聚四氟乙烯包覆垫三种,在压力较高的设备中,可用到缠绕垫和金属环垫。
连接标准件是螺柱/螺母或螺栓/螺母,材料主要是8.8/8级和35CrMoa/30CrMo。
10补强圈
JB/T4736-2002。
用于弥补开孔处壳体的强度.
被补强圈覆盖的焊接接头,要打磨平齐,并100%RT,级别按壳体。
安装补强圈时,应将螺孔放在壳体最低的位置。
安装后由螺孔通入0.4-0.5MPa的空气进行检漏,检查焊缝质量。
11垫片
相关标准:
HG/T20606~20613-2009,HG/T20627~20633-2009,JB/T4705~4706-2000,JB/T4718/4719/4720-1992等。
用于各种法兰之间的密封,根据介质、设计压力和设计温度可选择非金属平垫片、聚四氟乙烯包覆垫片、柔性石墨复合垫片、金属包垫片、金属缠绕垫片、齿形组合垫片、金属环垫片等各种类型。
制造压力容器的主要材料
1.钢材
(1)机械性能
1、材料的强度
2、材料的塑性
3、材料的韧性
4、材料的硬度
5、温度对钢的机械性能的影响
(2)钢材的耐蚀性能
注意:
耐蚀性不是材料的固有特性,它随材料的工作条件而改变。
例如:
铁、碳钢、不锈钢、铜不同条件下的耐蚀性。
工程应用意义:
选材硫酸—碳钢;
尿素—S31603
(3)钢材的化学成份与钢材牌号
1、钢材的常用合金元素及其作用(铁、碳之外)
元素名称
作用
Mn
抑制FeS生成,防止热脆;
细化珠光体组织;
提高淬透性。
Si
提高淬透性和抗回火性;
增强在大气环境中的耐蚀性。
Cr
增加淬透性;
提高高温抗氧化性;
增加热强性。
Ni
细化铁素体提高塑性和韧性;
改善耐蚀性;
提高热强性。
Mo
提高淬透性;
增加热强性;
增强耐蚀性(有机酸及还原性介质)。
Ti
固溶强化;
增加回火稳定性;
提高抗晶间和应力腐蚀能力。
V
增加回火稳定性;
细化晶粒提高韧性;
提高σn和σD;
抗氢腐蚀。
Nb
改善焊接性。
Al
细化晶粒;
改善抗高温氧化性和对H2S气体耐蚀性。
2、钢材牌号
1)碳钢的编号
A以钢材的屈服点及质量等级进行编号,如:
Q235A.F,各字符含义如下:
Q—钢材屈服点“屈”字汉语拼音首位字母;
235表示钢材的屈服强度为235MPa。
A、B、C、D—分别为质量等级;
F—沸腾钢“沸”字汉语首位字母;
B—半镇静钢“半”字汉语拼音首位字母;
Z—镇静钢“镇”字汉语拼音首位字母;
TZ—特殊镇静钢“特镇”两字汉语拼音首位字母;
在牌号组成表示方法中,“Z”与“TZ”符号予以省略。
B碳钢编号除按屈服强度编号外,还有一种编号方法,以钢材的含碳量的万分之几表示:
如10#钢、20#钢等,其碳含量分别为0.1%和0.2%。
(详见南社百科)
2)合金钢的编号
数字+化学元素符号+数字表示,第一个数字表示钢材的碳含量,以万分之几表示,后面的数字表示合金元素的含量,以百分之几表示,中间的化学元素符号表示合金元素的种类,当合金元素含量≤1.5%时,一般省略中间的数字。
如:
16Mn表示碳含量为0.16%,Mn含量≤1.5%
3)特殊钢的编号
A体不锈钢,含碳量≯0.1%(晶间腐蚀)---低碳、超低碳
当含碳量≤0.08%及0.04%时分别用0(08)以及00(03)表示。
如:
0Cr18Ni9(S30408)、00Cr17Ni14Mo2(S31603)。
3压力容器用钢的一般要求
1、化学成分(C、P、S限制)
1)用于焊接的碳素钢和低合金钢
C≤0.25%、P≤0.035%、S≤0.035%。
2)压力容器专用钢中碳素钢和低合金钢
(钢板、钢管和钢锻件)的磷、硫含量应当符合下列要求:
a碳素钢和低合金钢钢材基本要求,P≤0.030%、S≤0.020%;
bRm大于等于540MPa的钢材,P≤0.025%、S≤0.015%;
c用于设计温度低于-20℃,并且Rm小于540MPa的钢材,P≤0.025%、S≤0.012%。
d用于设计温度低于-20℃,且Rm大于等于540MPa的钢材,P≤0.020%、S≤0.010%。
2、机械性能:
足够高的强度、良好的韧性和塑性、足够的断裂韧性、低的无塑性转变温度(NDT)。
3、制造工艺性能:
良好的塑性、可焊性(C、Ceq、Pcm、焊接接头硬度)。
4、特殊性能:
耐高温、耐低温和耐腐蚀性。
二、钢板
常用钢号:
Q235-B,Q235-C,GB/T3274-2007《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》Q245R,GB713-2014《锅炉和压力容器用钢板》。
2)化学成分与力学性能
碳素结构钢钢板化学成分见下表
3)使用限制:
钢号
标准
钢板状态
容器设计压力(MPa)
钢板使用温度(℃)
容器壳体用钢板厚度(mm)
容器中的介质
Q235-B
GB/T3274-2007
热轧
≤1.6
20~300
≤16
不得用于毒性为高度和极度介质
Q235-C
0~300
同上
Q245R
GB713-2014
热轧、正火
≤35
20~475
≤100
无限制
GB150,对Q235-B,Q235-C的使用,还做了特别限制
AP≤0.035%、S≤0.035%
B厚度大于等于6要做冲击试验,
C钢板应进行冷弯试验。
制造、供应麻烦,趋向淘汰。
4)使用场合
(1)机械性能:
较高的强度和硬度,较好的塑性和韧性。
(2)加工工艺性能:
具有良好的加工性。
可铸、锻、切削和各种冷热加工,低碳钢具有良好的焊接性能。
(3)耐腐蚀性能:
耐腐蚀性较差。
但对农硫酸和温度不高的稀碱液具有耐蚀性。
使用限制:
①与合金钢相比强度较低,只能用于压力不很高的中小型容器;
②耐腐蚀性差,不能用于腐蚀性介质;
③使用温度范围较窄,不能用于高温或低温场合。
1.3低温用钢钢板
(同时具备高强度和良好的低温韧性。
适用于在-20℃低温工况下运行的压力容器)
1)钢板牌号:
16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR,GB3531-2014《低温压力容器用低合金钢板》;
07MnNiVDR、07MnNiMoVDR,GB19189-2011《压力容器用调质高强度钢板》;
2)使用与限制:
冲击试验温度(℃)
16MnDR
GB3531-2014
正火、
正火加回火
通常≤35
-40~350
6~100
-40
15MnNiDR
-45~100
6~60
-45
09MnNiDR
-70~350
-70
07MnNiMoVDR
GB19189-2011
调质
16~60
1.4中温抗氢钢(耐热钢)钢板
(具有较高的高温强度(400~600℃)和良好的抗氢腐蚀性能(≥200℃)。
15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVR,GB713-2014《锅炉和压力容器用钢板》。
10万小时断裂强度(℃)/MPa
15CrMoR
GB713-2008
20~550
56
14Cr1MoR
6~120
12Cr2Mo1R
20~575
69
12Cr1Mo1VR
1.5高合金钢钢板-不锈耐酸(热)钢钢板(合金>
10%)
(优质低合金钢加入12%~14%铬即称为不锈钢,能耐弱腐蚀性介质;
加入16~18%及更多铬称为耐酸不锈钢;
统称不锈钢)具有较高的高温强度(400~700℃)、低温韧性和良好的耐腐蚀性。
)。
1)钢板牌号代表(25个):
F:
06Cr13Al(S11348)、06Cr13(S11306)、
A:
06Cr19Ni10(S30408)、06Cr18Ni11Ti(S32168)、06Cr17Ni12Mo2(S31608)、06Cr17Ni12Mo2Ti(S31668)、06Cr19Ni13Mo3(S31708)、022Cr19Ni10(S30403)、022Cr17Ni12Mo2(S31603)、022Cr19Ni13Mo3(S31708)
A+F:
022Cr19Ni5Mo3Si2N(S21953)、022Cr22Ni5Mo3N(S2253)
GB24511-2009承压设备用不锈钢钢板及钢带
加入16~18%及更多铬称为耐酸不锈钢;
统称不锈钢)
固态相
含碳量%
强度
耐蚀性
06Cr13Al
GB24511-2009
退火
铁素体
≤0.08
好
差
06Cr13
06Cr19Ni10
固溶
奥氏体
≤0.07
一般
06Cr17Ni12Mo2
022Cr19NI10
≤0.03
良好
022Cr17Ni12Mo2
022Cr19NI5Mo3Si2N
铁素体+奥氏体(双相钢)
钢管
碳素结构钢管
1)钢管牌号:
10、20
GB/T8163-2008《输送流体用无缝钢管》
GB9948-2013《石油裂化用无缝钢管》
GB6479-2013《化肥设备用高压无缝钢管》
2)使用及限制
钢管状态
适用壁厚
(mm)
适用温度(℃)
其它限制
10
GB/T8163
≤10
-10~475
P≯4.0MPa,不用于换热管,不用毒性极度、高度
正火
≤30
0~475
GB9948
20
-20~475
GB6479
≤40
低合金高强度钢管
Q345D、16Mn
Q345D
16Mn
低温钢管
16Mn、09MnD、09MnNiD
GB150.2附录A
-40~475
P≤0.025%、S≤0.012%,低冲-40℃
09MnD
≤8
-50~400
低冲-50℃
09MnNiD
-70~400
低冲-70℃
中温抗氢钢管
12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo1、1Cr5Mo、12Cr1MoVG
GB5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》GB150.2附录A
适用壁厚(mm)
12CrMo
GB9948
正火+回火
0~525
15CrMo
≤50
12Cr2Mo1
GB150附录A
0~575
1Cr5Mo
0~600
12Cr1MoVG
GB5310
不锈钢管
1)钢管牌号代表(36个):
06Cr19Ni10(S30408)、06Cr18Ni11Ti(S32168)、06Cr17Ni12Mo2(S31608)、06Cr17Ni12Mo2Ti(S31668)、06Cr19Ni13Mo3(S