压力容器设计基础
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压力容器
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》1.3条： 工作压力大于或者等于0.1MPa（表压，不含液体静压力，下
同）； 工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L； 盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于等于标准
沸点的液体。
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压力容器工作条件及特点
介质的危害性
在石油、化工、天然气的工业生产装置中，参与过程的绝大部分是易 燃、易爆、有毒或有腐蚀性的物质，同时这些物质的状态在工艺过程 中受温度、压力的控制不断变化。
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压力容器工作条件及特点
其他载荷条件
风载荷、地震载荷 有些设备可能是在循环载荷作用下运行，同时还可能承受热应力循环
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近代压力容器的发展趋势
大型化,高参数 高温蠕变 低应力脆断 疲劳问题
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对压力容器的基本要求
满足（工艺）使用要求 安全可靠性
强度、刚度、稳定性、密封性、耐蚀性
合理的经济成本
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压力容器强度失效准则有三种观点
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压力容器工作条件及特点
压力条件
超高压人造水晶釜：~200MPa 低密度聚乙烯反应釜：~300MPa 低真空：100kPa~3kPa（绝压）
中真空：3kPa~0.1Pa（绝压） 高真空：0.1Pa~0.1mPa（绝压） 甚高真空：0.1mPa~0.1μPa（绝压） 超高真空：≤0.1μPa（绝压）
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压力容器工作条件及特点
介质腐蚀条件
同一种材料在不同介质中，不同材料在同一介质中，同一种材料同一 种介质在不同内部、外部条件下都会表现出不同的腐蚀规律。 碳钢在稀硫酸中极不耐蚀，但在浓硫酸中却很稳定； 铅耐稀硫酸，但不能在浓硫酸中使用； 不锈钢在中、低浓度的硝酸中耐蚀，但不耐浓硝酸的腐蚀； 碳钢在稀硫酸中是均匀腐蚀，奥氏体不锈钢在氯化物的水溶液中 会由于应力腐蚀而产生裂纹。
Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类
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压力容器的分类
根据“压力容器压力管道设计许可证”分类
A类：A1（超高压容器、高压容器）、A2（第三类低、中压容器）、 A3（球形储罐）、A4（非金属压力容器）；
C类：C1（铁路罐车）、C2（汽车罐车或长管拖车）、C3（罐式集 装箱）；
D类：D1（第一类压力容器）、D2（第二类低、中压容器）； SAD类：压力容器分析设计。
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压力容器的分类
根据生产装置中工艺单元过程分类
非均相（液固、气固）分离 搅拌与混合
制冷与深冷
热量传递
蒸发
结晶
蒸馏
吸收与解析
萃取
吸附
干燥
反应
贮存
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压力容器的分类
根据生产过程中的作用原理分类
反应容器（R） 换热容器（E） 分离容器（S） 储存容器（C）（球罐B）
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装箱）； D类：D1（第一类压力容器）、D2（第二类低、中压容器）。
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压力容器的分类
其他分类方法
按容器主体材料 按容器结构型式 按容器截面形状 按容器主轴线方向 按容器壁厚
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压力容器工作条件及特点
温度条件
液氢装置：-253℃ 液态空气及其他气体的制取：-196℃ 苯乙烯装置中SMART反应器：650℃ 乙烯生产装置中的管式裂解类
根据压力等级分类
低压容器（L） 中压容器（M） 高压容器（H） 超高压容器（U） 常压容器
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压力容器的分类
根据温度分类
GB150：≤-20℃ 低温容器 日本：＜-10℃ 英国： ＜0℃ 德国： ＜-10℃
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压力容器的分类
根据《容规》分类
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压力容器的分类
根据“压力容器制造许可证”分类
A类：A1（超高压容器、高压容器）、A2（第三类低、中压容器）、 A3（球形储罐现场组焊或球壳板制造）、A4（非金属压力容器）A5 （医用氧仓）；
B类：B1（无缝气瓶）、B2（焊接气瓶）、B3（特种气瓶）； C类：C1（铁路罐车）、C2（汽车罐车或长管拖车）、C3（罐式集
作用 设备及其内件、附件自重 设备内盛装的物料重量，试验状态下的液体重量 来自支承、连接管道及相邻设备的作用载荷 设备运输、安装、维修时可能承受的作用载荷
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压力容器工作条件及特点
装置的大型化
炼油装置中的减压蒸馏塔 直径10000 长40000 乙烯装置中的丙烯塔 直径10000 高94000 重量1100吨 氨合成塔 直径2500 长22000 壁厚200 甲醇反应器 直径6500 长14000 壁厚220 核工业中的沸水反应堆 直径7800 壁厚190 重量1000吨 煤液化加氢反应器 直径4810 壁厚338 重量2040吨 乙二醇列管式反应器 直径5000 长10000 管数9000 立式圆筒形油品贮罐 直径100000 高21800 容积150000m3
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压力容器工作条件及特点
结构多样性
卧式、立式、换热器、塔器、圆筒形贮槽、球罐、空冷器、余热锅炉 等
换热器： 固定管板式、浮头式、填函式、U形管式； 单管程、多管程； 双管板、带导流筒、带膨胀节
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压力容器工作条件及特点
主要结构组成
受内压或外压的圆筒壳 各种形式的封头、平盖 开孔及其补强元件 法兰连接 膨胀节
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李洪亮
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压力容器
《特种设备安全监察条例》第九十九条第（二）款： 压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其
范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），且压 力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L的气体、液化气体和最高 工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容 器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力 与容积的乘积大于或者等于1.0MPa·L的气体、液化气体和标准沸 点等于或者低于60℃液体的气瓶；氧舱等。