6罗文灿压容专题会议课件.docx

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6罗文灿压容专题会议课件

概述压力容器制造质量全过程程序控制要求

质检部部长：

罗文灿

压力容器的制造和检验必须按照设计图纸要求及用户提供的技术协议，遵守国家有关法律，法规标准，认真贯彻《特种设备安全监察条例》和《特种设备制造，安装，改造，维修质量保证体系基本要求》，按公司制定的《压力容器制造质量保证体系》为顾客提供符合国家有关法律，法规，标准要求的，安全可靠的压力容器产品。

确保国家和人民的生命财产安全。

诚信守法，科技领先，精心制造，让顾客满意是我们永恒的追求。

压力容器制造质量控制流程如下：

设计→工艺→材料→采购→焊接→机加工→无损检测→热处理→检验（压力试验）→计量及金相物理试验及化学成分分析→设备

压力容器焊缝分类如下：

压力容器分类如下（按新容规之前的分类，更直观清晰）：

一类容器是：

1.P＜16kgf/cm2的非易爆或无毒介质的低压容器

2.P＜16kgf/cm2的易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器

二类容器是：

1.16≤P＜100kgf/cm2的容器

2.P＜16kgf/cm2的剧毒介质的容器

3.P＜16kgf/cm2的易燃或有毒介质的反应容器和贮运容器

4.P＜16kgf/cm2内径在1米以下的废热锅炉

三类容器是：

1.P≥100kgf/cm2的任何介质的容

2.剧毒介质且P*V≥20001·kgf/cm2的低压容器或剧毒介质的中压容器

3.易燃或有毒介质且P*V≥50001·kgf/cm2的中压反应容器，或P*V≥50001·kgf/cm2的中压贮运容器

4.中压废热锅炉或内径≥1米的低压废热锅炉

设计计算：

一般的强度设计都是以弹性失效作为破坏准则的，就是说压力容器结构上某一点的应力达到屈服极限时，整个结构便失去了工作能力，亦称“失效”或“破坏”。

但是对容器局部的应力集中问题，经济的设计可以使这些地方的应力值超过弹性限，即由于局部的应力会重新分布，经过若干次载荷循环之后，应力较高处的应力会分布到邻近的壳壁部分，因此，只有在最初几次循环中出现一定量的塑性变形，而在以后的循环中，不再出现新的塑性变形，壳壁每一点的应力保持在弹性范围之内，这时的结构便认为是“安定的”。

按照甲乙提供的工艺参数如：

压力，温度，介质，以及在生产过程中的气体反应及换热面积等

一．强度

化工容器及设备的所有零部件都应有足够的强度，否则就不能保证生产的安全运行，设计时应尽可能将各零部件做成等强度，可使材料最省，但有时故意使设备中的某一部件的强度特别低，当设备过载时这个部件首先破坏，从而可避免整个设备的破坏。

反应器上的防爆膜就是一个实例。

二．刚度

刚度即构件在外力作用下保持原来形状的能力。

有时容器及设备的设计主要决定于刚度而不是决定于刚度。

例如承受外压的容器，往往在强度足够，不发生破裂的情况下，首先失去自身原形而被压扁。

三．耐久性（失稳，地震载荷及风载荷等）

化工容器及设备的耐久性是根据所要求的使用年限来决定的。

化工设备的使用年限一般为12-15年，但实际使用年限往往超过这个数字。

与一般工业机器的耐久性主要决定于金属的磨损不同，化工设备的耐久性则主要决定于腐蚀，在某些情况下还决定于容器及设备的疲劳，蠕变，震动及断裂韧性等。

在科学技术日新月异的今天，新型设备不断涌现，因此设计设备时的使用年限不宜定的过长。

但高压设备是一个例外，一般设计年限为20-25年，因为高压设备外壳成本很高，通常只更换内件，而仍保留和使用原来的外壳。

四．密封性

密封性能是化工容器及设备的一个十分重要的问题，因为在化工厂所处理的物料中很多是易燃，易爆或有毒的介质，容器或设备内的物料如果泄露出来，不但在生产上会造成损失，更重要的是会使操作工人中毒，甚至引起爆炸，后果非常严重。

值得指出的是，不管是高压设备还是中低压设备，都应十分重视密封问题。

圆柱壳体的薄膜应力示意图：

压力容器的应力分类：

一．一次应力

一次应力又称为基本应力，它是由于外载荷的作用而在容器部件中产生的正应力或剪应力。

一次应力具有以下两个特点：

一是这类应力必须满足外载与内力的平衡关系，即可按静力平衡条件加以确定，二是非自限性，因为应力和外载满足静力平衡方程，所以应力总随外载的增加而增加，不会因为达到屈服而自行限止。

例如薄壁圆筒，由于在整个筒体长度上薄膜应力相同，所以当应力到达屈服强度时，整个长度上的材料将同时进入屈服，可以看到整个筒体的膨胀现象，如果材料没有明显的应变强化，则容器可能很快发生过渡变形而破坏。

一次应力还可分为以下几种：

1.一次总体薄膜应力，均匀分布在壳体及其截面上的薄膜应力称一次总体薄膜应力，如前述内压作用下圆筒形壳体中产生的薄膜应力，以及内压在球壳中产生的薄膜应力，厚壁圆筒在内压作用下的轴向应力等都属于此例。

2.一次弯曲应力，例如由于内压的工作在平板端盖中央部分产生的弯曲应力，它沿板厚呈直线分布。

当内压达到一定数值时，首先是上下表面进入屈服，其他部分仍处于弹性状态，可以继续承受载荷，相应的应力沿壁厚的部分重新调整。

因此，这类应力对容器强度的危害性没有总体薄膜应力那样大，允许有较高的许用应力。

对于一次弯曲应力将应用极限设计的概念进行分析。

3.局部薄膜应力，在局部范围内由于压力或机械载荷引起的薄膜应力的统称，例如筒体或封头上由于边缘问题而引起的环向应力即属于局部薄膜应力。

它和总体薄膜应力一样，沿壁厚均不，其不同点是，只在局部地区发生。

二．二次应力

二次应力是由于容器部件的自身约束或相邻部件的约束而产生的生应力或剪应力。

和一次应力相比，二次应力具有以下特性：

第一，它不是为了满足与外力的平衡，而是为了满足变形协调条件所引起的应力，第二具有自限性，就是当局部范围内的材料产生屈服或小量变形，相邻部分之间的约束便得到缓和，使变形趋向协调不再继续发展，应力则自动的限制在一定范围内不能继续增长。

二次应力包括：

1.总体结构不连续处的弯曲应力，例如容器的筒体与端盖的连接处，法兰与筒体的连接处等。

2.总体温差应力，例如由于轴向温度梯度在圆筒壳体上产生的应力；接管与筒体间的温度差产生的应力等。

二次应力的许用值应根据安定性原理予以限制。

三．峰值应力

峰值应力是由于局部结构的不连续（如开孔，小圆角半径，焊缝咬边等）引起的应力集中而加到一次或二次应力上的增量。

峰值应力的基本特征是：

应力分布区域很小，其区域范围约与容器壁厚为同一量级，它不会引起整个结构的任何明显的变形，而只是导致容器产生疲劳破坏和脆性断裂的可能根源，因此，在一般设计中不予考虑，只是在疲劳设计时才加以限制。

峰值应力包括：

1.局部结构不连续处的总应力中扣除一次和二次应力后的剩余部分。

例如一个应力集中系数为K的缺口平板，受均匀拉伸，板的名义应力为σ，则Pm=σ,Pb=0，Q=0，故F=Pm（K-1）=σ（K-1）

2.碳钢容器的奥氏体钢复层中由于二者的线胀系数不同所引起的热应力。

3.局部温差应力（区别于前述总体温差应力），如容器中小热点处的应力（反应器通入蛇管加热器时，蛇管进入器壁处可能成为小热点）。

压力容器典型零部件中的应力分类

零部件名称

位置

应力的起因

应力分类

符号

圆筒形或

球形壳体

远离不连续处的

壳壁

内压

一次总体薄膜应力

沿壁厚的应力梯度（如厚壁筒）--二次应力

轴向温度梯度

薄膜应力—二次应力

弯曲应力—二次应力

与封头或

法兰的连接处

内压

局部薄膜应力—一次应力

弯曲应力—二次应力

碟形封头或锥形封头

顶部

内压

一次总体薄膜应力

一次弯曲应力

过渡区或

与壳体连接处

内压

局部薄膜应力—一次应力

弯曲应力—二次应力

平封头

中央区

内压

一次总体薄膜应力

一次弯曲应力

与壳体连接处

内压

局部薄膜应力—一次应力

弯曲应力—二次应力

接管

接管壁

内压

一次总体薄膜应力

局部薄膜应力—一次应力

弯曲应力—二次应力

峰值应力

膨胀差

薄膜应力—二次应力

弯曲应力—二次应力

峰值应力

任何部件

任意

径向温度梯度

当量线性应力—二次应力

应力分布的非线性部分—峰值应力

设计质量控制系统

序号

环节名称

工作程序和控制点

规定和要求

工作依据

工作见证

责任人

本公司技术部设计图纸

按用户提供的工艺参数（压力，温度，容积，介质，换热面积）进行设计

1.按“容规”及GB150-2011及国家标准设计图纸进行强度计算

2.设计完成后交校对核实

3.交审核人员进行审核并写出审核意见，交设计人员更改

4.交设计副总进行审定（Ⅲ类）

1.结构分析：

a按应力分析的疲劳容器

b低温压力容器

c整体多层夹紧式高压容器

d复合材料的塔式容器

e换热器

2.下达设计任务书

3.《图纸审查制度》

4.国家有关现行法规.标准

1.外来图样及技术文件审查单

2.零部件图

3.竣工图

4.原设计单位的设计更改批准文件

5.外来审图的人员签名

1.设计人员

2.校对人员

3.审核人员

4.设计工艺责任工程师

5.焊接责任工程师

6.技术副总工程师

外供图样

审查

1.审图

2.变动部分与原设计单位联系，取得设计更改批准文件。

3.补充完善设计图样

4.校审

5.设计更改（含零件回用）取得原设计单位更改批准文件

6.产品竣工图

1.按规定对外供设计文件进行设计审查，然后交工艺.焊接.审查，再由设计责任工程师将审查意见通知原设计单位，并取得设计更改批准文件，同时负责设计图样监检确认。

2.主要受压元件的材料代用.零件回用应取得原设计单位出具的设计更改批准文件。

3.补充的零部件设计图样按本公司自行设计文件的要求进行设计.签署和发放。

4.产品竣工图等出厂文件，经设计.产品责任工程师审核。

5提供出厂技术文件竣工图的数量

工艺质量控制系统

序号

环节名称

工作程序和控制点

规定和要求

工作依据

工作见证

责任人

工艺

准备

1.图样审查

2.工艺文件

3.工艺规程

4.工艺更改

1.符合《容规》有关标准的规定。

2.外供设计图样工艺性审查，审查后签名并提出审查意见。

3.编制“材料汇总表”.工艺流程图.对主要受压元件进行标准，重点控制

4.编制铆装工艺卡，焊接工艺卡和专用工艺规程。

5.对关键工序的工艺文件上应注明停止点（H）和控制点（W）及检验点（E）。

6.工艺文件及通用工艺守则的签署应符合《手册》的要求。

7.工艺文件的修改按设计文件的更改程序进行。

1.《图纸审查制度》

2.《工艺管理标准》

3.《质量手册》

4.《标准化管理制度》

1.外供图样及技术文件审查单

2.材料汇总表

3.工艺流程图

4.主要受压元件

5.通用工艺守则

6.图样或技术文件更改通知单

1.工艺员

2.工艺责任工程师

工装

设计

1.工装设计任务书

2.工装图绘制

3.工装验证

1.符合工艺要求。

2.工装图经有关责任人员签署。

3.重大工装图组织车间和有关人员讨论。

4.按规定进行工装验证。

1.《质保体系》

2.相关标准

1.工装设计图样

2.工装验证记录

1工艺员

2.工艺责任工程师

3.设备责任工程师

材料质量控制系统

序号

环节名称

工作程序和控制点

规定和要求

工作依据

工作见证

责任人

验收

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