【壓縮機網】壓力容器的分類及其介紹

 

　　什么是壓力容器？我們可以這樣認為凡承受液體介質壓力的密封設備稱為壓力容器。壓力容器一般泛指在石油化工和其他工業生產中用于完成反應、傳熱、傳質、分離和貯運等生產工藝過程，并具有特定功能的承受一定壓力的設備。它主要用于石油化工、能源工業、科研和軍事工業等方面；同時在民用工業領域也得到了廣泛的應用，如煤氣或液化石油氣罐、各種蓄能器、換熱器、分離器以及大型管道工程等。

 

　　1、壓力容器的定義

 

　　根據《壓力容器安全技術監察規程》，壓力容器必須同時具備：z*高工作壓力≥0.1MPa,容器的容積≥25L,工作介質為氣體、液化氣體和z*高的工作溫度高于標準沸點（指一個大氣壓的沸點）的液體這三條規定。否則屬于常壓容器。

 

　　壓力容器主要為圓柱形，少數為球形或其他形狀。圓柱形壓力容器通常由筒體、封頭、接管、法蘭等零件和部件組成，壓力容器工作壓力越高，筒體的壁就應越厚。

 

　　2、壓力容器的分類

 

　　壓力容器的分類方法很多，按照不同的方法可以有不同的分類。

 

　　2．1 制造分類：可分焊接容器、鍛造容器、鉚接容器、鑄造容器和組合容器五種。

 

　　2．2 按材料分類：有鋼制容器、有色金屬容器和非金屬容器。

 

　　2．3 按壁厚分類：可分薄壁容器和厚壁容器兩種。

 

　　2．4 按形狀分類：有球形容器、圓筒形容器、圓錐形容器、

 

　　2．5 按承壓方式分類：有內壓容器和外壓容器。

 

　　2．6 按設計壓力劃分

 

　　低壓容器（代號L）       0.1MPa≤p﹤1.6MPa

 

　　中壓容器（代號M）      1.6MPa≤p﹤10MPa

 

　　高壓容器（代號H）       10MPa≤p﹤100MPa

 

　　超高壓容器（代號U）         p≥100MPa

 

　　2．7 按綜合因素（如壓力容器的高低、容積的大小、介質的危害程度以及在生產過程中的重要作用）劃分

 

　?、耦惾萜鳎褐秆b有非易燃或無毒介質的低壓容器，或是裝有易燃或有毒介質的低壓分離容器和換熱容器

 

　　Ⅱ類容器：指屬于下列情況之一的容器

 

　　1．  中壓容器

 

　　2．  裝有劇毒介質的低壓容器

 

　　3．  裝有易燃或有毒介質的低壓反應容器及貯罐

 

　　4．  內徑小于1m的低壓廢熱鍋爐

 

　　Ⅲ類容器：指屬于下列情況之一的容器

 

　　1．  高壓、超高壓容器

 

　　2．  裝有易燃或有毒介質的中壓反應容器，中壓貯罐或槽車

 

　　3．  裝有劇毒介質的大型低壓容器和中壓容器

 

　　4．  中壓廢熱鍋爐或內徑大于1m的低壓廢熱鍋爐

 

　　2．8 按容器工作溫度劃分

 

　　高溫容器     200～500℃

 

　　常溫容器自然環境溫度

 

　　低溫容器     -20～-253℃

 

　　2．9 按壓力容器作用劃分

 

　　反應壓力容器主要用于完成介質物理、化學反應的容器。如反應器、發生器、分解鍋、蒸煮爐等。

 

　　換熱壓力容器主要用于完成介質熱量交換的容器。如廢熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、蒸發器等。

 

　　分離壓力容器主要用于完成介質的流體壓力平衡和氣體凈化分離等的容器，如分離器，過濾器、集油器。

 

　　儲存壓力容器主要用于盛裝生產和生活用的原料氣體、液體、液化氣體的容器。如個中形式的貯罐、槽車等。

 

　　2.10按安裝方式分類：

 

　　固定式壓力容器：有固定安裝和使用地點，工藝條件和操作人員也較固定的壓力容器。

 

　　移動式壓力容器：使用時不僅承受內壓或外壓載荷，搬運過程中還會受到由于內部介質晃動引起的沖擊力，以及運輸過程帶來的外部撞擊和振動載荷，因而在結構、使用和安全方面均有其特殊的要求。

 

　　3、壓力容器特點

 

　　3．1  工作條件惡劣

 

　　主要表現在載荷、溫度和介質三個方面

 

　?、佥d荷。出承受靜載荷外，還承受低周疲勞載荷。

 

　?、诃h境溫度。在高溫下工作，有時還要在低溫下工作。

 

　　③介質。有空氣、水蒸氣、硫化氫、液化石油氣、液氨、液氯、各種酸和堿。

 

　　3．2  容易發生事故

 

　　①與其他的設備相比，容易超負載運行。容器內壓力會因操作失誤或反應異常而迅速升高。往往在尚未發現的情況下，容器已經遭到破壞。

 

　?、诰植繀^域受力情況比較復雜。如在容器開孔周圍及其他結構不連續處，常因過高的局部應力和反復的加壓、卸壓而造成破壞事故。

 

　?、垭[藏難以發現的缺陷。例如制造過程中留下的微小的裂紋沒有被發現，在使用過程中裂紋就要擴展，或在合適的條件下（使用溫度、工作介質等）突然發生破壞。

 

　?、苁褂脳l件比較苛刻。

 

　　3．3 使用廣泛并要求連續使用

 

　　壓力容器一般要求連續運行，它不能像其他設備那樣可隨時停下檢修。如果突然停止運行，酒會給一條生產線、一個工廠，甚至一個地區的生產和生活造成極大的影響，間接和直接的經濟損失也是非常大的。

 

　　4、壓力容器的構成

 

　　壓力容器的構成形式很多，z*常見的結構為圓柱形、球形和錐形三種。壓力容器工作壓力越高，筒體的壁就應越厚。現以z*常見的圓柱形壓力容器為代表做一說明。這類容器主要由筒體、封頭、法蘭、密封元件、開孔和接管、支座等構成。

 

　　4．1筒體

 

　　筒體是壓力容器主要組成部分之一。儲存物料或完成化學反應所需要的壓力空間大部分是由它完成的，所以筒體的大小往往是根據工藝要求來確定的。形狀有圓筒形、錐形和球形等。

 

　　4．2封頭

 

　　根據幾何形狀的不同，封頭可分為球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭和平蓋形封頭幾種形狀。在壓力容器中，封頭與筒體連接時，只能采用球形或橢圓形封頭，不允許用平蓋形封頭。

 

　　4．3法蘭

 

　　法蘭是容器及管道連接中的重要部件，它的作用是用螺栓連接，并通過擰螺栓使墊片壓緊而保證密封 。

 

　　4．4密封元件

 

　　密封元件是放在兩個法蘭或封頭與筒體端部接觸面之間，借助于螺栓等連接件壓緊，使筒體內的液體或氣體介質不致泄漏。根據容器的工作壓力、介質、溫度等來選擇密封元件。密封元件有金屬（銅、鋁、軟鋼）密封元件、非金屬（石棉、橡膠等）密封元件和組合型密封元件（鐵包石棉、鋼絲纏繞石棉等）。

 

　　4．5開孔和接管

 

　　由于工藝和檢修的需要，在容器的筒體或封頭上開設各種或安裝接管，如人孔、視鏡孔、物料進出口孔，以及安裝壓力表、液位計流量計、熱電偶、安全閥等接管開孔。

 

　　4．6支座

 

　　支座是支撐壓力容器并固定基礎上的受壓元件。支座是根據容器安裝形式來決定的。常見的支座形式有鞍式、支撐式、懸掛式、裙座式等，球形容器常采用柱式和裙式兩種支座。

 

　　5、壓力容器用鋼的選用原則

 

　　壓力容器的用途極廣，工作條件也千差萬別，因此在容器的設計過程中正確地選擇材料是一件極為復雜而又特別重要的工作。很多壓力容器造成事故的重要原因之一就是選用材料不當。例如，采用焊接性差的鋼材焊制壓力容器時，就容易在焊接接頭中產生裂縫；有些鎳鉻不銹鋼的壓力容器，常因鋼號或成分選用不當，在使用中發生晶間腐蝕、應力腐蝕等形式的破壞；選用鐵素體鋼制造低溫壓力容器時，如鋼的轉變溫度高于容器的工作溫度，則容器工作時就容易發生脆性破壞。所以，在選擇壓力容器用鋼時，必須根據容器的工作條件(如壁溫、壓力、介質腐蝕性、介質對材料的脆化作用及其是否易燃、易爆、有毒等)選擇具有合適力學性能、物理性能和耐腐蝕性能的材料，所選用的材料還必須考慮加工工藝的影響(可焊性、是否便于加工)，并考慮其經濟合理性及來源等情況。需指出的是，壓力容器用的鋼材，除極個別的采用鑄件外，絕大多數都是經軋制、鍛造、成型、焊接和熱處理等加工后才投入使用的。

 

　　5.1 質量上的選擇原則

 

　?、龠x擇壓力容器用鋼材必須考慮設備的操作條件(如設計壓力、設計溫度、介質的特性)、材料的焊接性能、冷熱加工性能、熱處理以及容器的結構等。

 

　?、谶x擇壓力容器用鋼材必須在滿足第①條的前提下，考慮經濟合理性。一般情況下，下列規定是經濟合理的。

 

　　a．所需鋼板厚度小于8mm時，在碳素鋼與低合金高強度鋼之間，應盡量采用碳素鋼鋼板(多層容器用材除外)。

 

　　b．在剛度或結構設計為主的場合，應盡量選用普通碳素鋼。在強度設計為主的場合，應根據壓力、溫度、介質等使用限制，依次選用Q235A、Q235B、20R(當20R供應有困難時，可采用20g)、16MnR等鋼板。

 

　　c．所需不銹鋼厚度大于12mm時，應盡量采用襯里、復合、堆焊等結構形式。

 

　　d．不銹鋼應盡量不用作設計溫度小于等于500℃的耐熱用鋼。

 

　　e．珠光體耐熱鋼應盡量不用作設計溫度小于等于350℃的耐熱用鋼。在必須使用珠光體耐熱鋼作耐熱或抗氫用途時，應盡量減少、合并鋼材的品種、規格。

 

　　③本條所列的各類鋼材選用對象是設計的指導準則，通常情況下應予執行。

 

　　a．碳素鋼用于介質腐蝕性不強的常壓、低壓容器，壁厚不大的中壓容器，鍛件、承壓鋼管、非受壓元件以及其他由剛性或結構因素決定壁厚的場合。

 

　　b．低合金高強度鋼用于介質腐蝕性不強、壁厚較大(不小于8mm)的受壓容器。

 

　　c．珠光體耐熱鋼用作抗高溫氫或硫化氫腐蝕，或設計溫度在350～650℃的壓力容器用耐熱鋼。

 

　　d．不銹鋼用于介質腐蝕性較高(電化學腐蝕、化學腐蝕)、防鐵離子污染、設計溫度大于500℃或設計溫度小于～100℃的耐熱或低溫用鋼。

 

　　e．不含穩定化元素，且含碳量大于0．03％的奧氏體不銹鋼需經焊接或400℃以上熱加工時，不應使用于可能引起不銹鋼晶間腐蝕的環境。

 

　?、茕摬膽嫌嘘P標準要求。

 

　?、萦米髟O備法蘭、管法蘭、管件、人手孔、液面計等化工設備標準零部件的鋼材，應符合有關零部件的國家標準、行業標準對鋼材的技術要求。

 

　　5.2經濟上的選用原則

 

　　設備成本的很大一部分決定于材料的價格。因此，在選用材料時，應了解它們的價格。在壓力容器用鋼中，各種鋼材的價格差異是較大的。如果將碳素鋼板Q235-A的價格定為1，其余的板材相對價格大致有如下關系，16MnR為1．4、 20R(20g)為1．8 、鉻鋼(1Cr13，2Cr13)為5．1、 高合金鋼0Cr18Ni10為14．1。

 

　　當然，采用價廉的材料不一定在經濟上就是合理的，因為價貴的材料可能具有較好的性能，用它可以制成器壁較薄而輕的容器，而且使用年限也比較長，經濟效果更好。

 

　　分析材料的經濟性不能僅看它們的價格，同時要看國家的資源情況。應多用普通易取的材料，少用昂貴稀缺的材料；多用國產材料，少用或不用進口材料。