压力容器安全管理技术论文

压力容器安全管理技术论文内容摘要：

.............. 38 二、 无损检测的特点 ............................................................................................. 39 三、 无损检测应用原则 .......................................................................................... 39 四、无损检测 .......................................................................................................... 39 结论 ............................................................................................................................... 45 参考文献 ........................................................................................................................ 46 致谢 ............................................................................................................................... 47 新疆大学本科生毕业论文 1 第一 章 压力容器安全 概 论 第一节 、 压力容器的定义与分类 一、 压力容器的定义 承受流体介质压力的密闭壳体都可属于 压力容器。 中国《压力容器安全技术监察规程》中定义，同时具备下咧三个条件的容器可作为压力容器。 （一） 最高工作压力大于等于 （不含液体静压力）； （二） 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于或等于 ，且容积大于或等于 ； （三） 承装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。 二、 压力容器的分类 压力容器的种类很多，根据不同的要求，有许多种分类的方法。 （一） 按承压性质可将容器分为内压容器和外压容器两类： 内压容器按其设计压力，可划分为低压、中压、高压和超高压四个 压 力等级，见下表 内压容器的分类 容器的分类 设计压力 p/MPa 容器的分类 设计压力p/MPa 低压容器 中亚容器 ≤ p＜ ≤ p＜ 10 高压容器 超高压容器 10≤ p＜100 P ≥ 100 1. 按容器壁温可分为常温容器（ — 20℃ ~200℃ ）、中温容器（在常温和高温之间）、高温容器（达到蠕变温度，对低合金钢容器，温度超过 420℃ ，合金超过 450℃，奥氏体不锈钢炒锅 550℃） 和低温 容器（≤ 20℃）。 2. 按 制造 方法可分为焊接容器、锻造容器、铸造容器。 3. 按制造材料科分为金属制和非金属制两类。 4. 按 容器在生产工艺过程中的用途可分为反应容器、盛装容器、换热容器新疆大学本科生毕业论文 2 和分离容器。 5. 按 容器的使用特点和安全管理方面考虑，可分为固定式容器和移动式容器两大类。 6. 按安全监察管理分类。 a. 第三类容器： 1. 高压容器。 2. 毒性程度为极高和高度危害 介质 的中压容器； 3. 易燃或毒性程度为 中 度 危害介质，且 pV 乘积大于等于 10MPa m3的中压贮存容器； 4. 易燃或毒性程度为中 度 危害介质，且 pV 乘积大于等于 m3的中压反应容器； 5. 毒性程度为极高和高度危害介质，且 pV 乘积大于等于 m3的低压容器 ； 6. 高压、中压管壳式余热锅炉； 7. 使用强度级别较高的材料制造的容器； 8. 移动式压力容器，包括铁路罐车、罐式汽车和管事集装箱等； 9. 容积大于等于 50 m3的球形储罐； 5 m3的低温液体贮存容器。 b．第二类容器： 1. 毒性程度为极高和高度危害介质的低压容器； 2. 易燃介质灬毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和低压贮存容器； 3. 低压管壳式余热锅炉； 4. 低压搪玻璃压力容器。 c. 第一类压力容器： 除以上规定的低压容器为第一类压力容器。 新疆大学本科生毕业论文 3 第二节、 压力容器的运行特性与基本要求 一、 压力容器运行的特性 压力容器是在特殊条件下运行的特种设备， 其 安全可靠性 是设计、制造中的关键问题。 因此，了解压力容器运行中的基本特性是十分必要的。 这些基本特性主要包括压力、温度以及介质的特性。 （一） 压力 压力是压力容器运行的主要特性参数。 压力容器内的压力主要来源于以下两个方面。 1. 来自容器以外，有各类气体压缩机、泵、蒸汽锅炉、废热锅炉 提供的压力。 2. 在容器内产生或增大。 （二） 温度 容器 的设计温度是指在正常操作情况是，在相应的设计压力条件下，壳体或受压元件可能达到的最高或最低温度。 温度是压力容器材料选用的主要依据之一，也是压力容器设计和使用中需要考虑的因素。 （三） 介质特性 由用途和生产工艺所决定的压力容器的介质品种繁多复杂，从安全方面考虑，对介质特性主要考虑三个方面：一是介质与压力和温度相关的无力特性；二是介质对材料的腐蚀性；三是戒指的化学特性，主要是易燃和易爆性质，以及毒性程度。 二、 压力容器的基本要求 对压力容器最基本的要求是在确保安全的前提下长期有效地运行，因此压力容 器应满足以下几个方面的要求。 （一） 强度 强度是指容器在外力作用下不失效和不被破坏的能力。 （二） 刚度 刚度是指容器在外力作用下保持原来形状的能力。 （三） 稳定性 稳定性是容器在外力作用下 保持其几何形状不发生突然改变的性能。 新疆大学本科生毕业论文 4 （四） 密封 压力容器往往盛装一些易燃、易爆或有毒的介质，一旦泄露，不仅会对环境带来污染，也会引起财产损失和人员伤亡，因对于密封性能的要求至关重要。 （五） 使用寿命 压力容器的设计使用年限一般为 10~15 年。 （六） 制造与维修 压力容器的结构应便 于制造、安装和检查，以保证容器安全运行。 第三节、 压力容器的失效 压力容器在规定的使用期限内，因设计结构不合理、制造质量不良、使用维护不当或应其他原因失去按原设计参数正常工作的能力，称为压力容器的失效。 压力容器失效可分为强度失效、刚度失效、失稳失效、和泄露失效四大类，其中强度失效时最重要的失效形式。 一 、 强度失效 强度失效失效是指因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，包括 韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂和腐蚀断裂等。 （一） 韧性断裂 韧性断裂是压力容器在载荷作用下，产生的应力达到或接近所用材料的强度极限而引起的断裂。 （二） 脆性断裂 脆性断裂 是指变形量很小、且在壳体中的应力值远远低 于材料的强度极限是发生的断裂 （三） 疲劳断裂 疲劳断裂指在使用中的压力容器，在交变载荷作用下，经一定循环次数之后产生裂纹和突然发生断裂失效的过程。 二、 其他失效 （一） 刚度失效 由于构件过度的弹性变形引起的失效称为刚度失效。 （二） 失稳失效 在压应力作用下，压力容器突然失去其原有的几何形状引起的实效称为失稳失效。 （三） 泄漏失效 由于泄露引起的实效， 称为泄漏失效。 新疆大学本科生毕业论文 5 第二篇 压力容器的应力与设计方法 第一节、 压力容器的载荷 作用于容器及其附件上的力称为载荷。 和其他的机械设计一样，在压力容器的设计中首先就要确定容器在使用中所承受的实际载荷。 压力容器设计中需要考虑的主要载荷有：工作压力、容器的自重以及正常工作条件下或压力试验状态下内装物料的重力载荷、风载荷、地震载荷 、 温度梯度或热膨胀量不同引起的温度载荷，有时还要考虑支承件的反作用力、管道载荷与冲击载荷以及雪载荷 一 工作压力 正常运行中的压力容器都将承受一定的压力载荷，对多数容器来说，压力往往是 确定壁厚的唯一 载荷。 压力容器的工作压力根据容器承受的压力载荷情况不同而不同。 二 重力载荷 容器的重力载荷包括容器的自重、所容纳的介质重力以及永久性的连接于容器上的工艺附件、保温材料及操作平台等的重力。 重力载荷对器壁的作用与容器的支承方式有关，通常是局部地作用于支承部位的器壁上，如具有鞍式支座的卧式容器和具有支柱式支座的球形容器等。 三 风载荷 对于安置于室外的高耸设备必须考虑风载荷的作用。 当风载荷吹到设备的迎风面上时，相对于设备作用了一个脉动的力矩，相当于风力矩的作用将设备受到平行于风向的静弯矩 作用，在迎风面的器壁产生轴向拉应力，被风面产生轴向压应力。 风载荷的大小与风俗、空气密度、所在地区和季节有关。 四 地震载荷 地震时，地面突然产生水平或垂直的运动，是固定于地面的容器产生惯性力，即地震力。 地震波的作用下有三个方向的运动：水平方向振动、垂直方向振动和扭转，其中以水平方向振动的危害较大。 新疆大学本科生毕业论文 6 五 温度载荷 对于操作温度高于（或低于）是问的容器，在使用时其壁温将高于（或低于）安装温度。 很据热胀冷缩的原理，容器元件的壁温变化也会引起相应的膨胀（收缩）变形，构建内部就会产生温差应力。 第二节、 压力 容器的应力分析 将压力容器的应力进行分类是分析设计与常规设计的区别之一。 一 、 一次应力 P 一次应力是指为平衡压力与其他外加机械载荷所必须的应力。 一次应力必须满足外载荷与内力及内力距的静力平衡关系，它随外载荷的增加而增加，不会因达到材料的屈服点而自己行限制。 一次应力可以分为一下三种 : 1. 一次总体薄膜应力 Pm 在容器总体范围内存在的薄膜应力即为一次总体薄膜应力。 2. 一次弯曲应力 Pb 平衡压力或其他机械载荷所需的沿截面厚度线性分布的应力 3. 一次局部薄膜应力 PL 在总体结构 不连续区域，有内压或其他机械载荷产生的薄膜应力和连接边缘效应产生的薄膜应力统称为一次局部薄膜应力。 二、 二次应力 Q 二次应力是由容器自身的约束或相邻部件间的相互约所引起的正应力或切 应力。 这种盈利的基本特征是它具有自限性，也就是当局部范围内的材料发生 屈服或小量的塑性流动时，相邻部分之间的变形约束得到缓解而不再继续发展， 应力就自动地限制在应范围内。 二次应力的实例有 力， 如 筒体与封头、筒体与法兰、筒体与接管以及不同厚度连接处 ； 应力，它指的是解除约束后，会 引起结构显著变形的热应力，如厚壁圆筒中径向 温度梯度引起的当量线性热应力。 三、 峰值应力 F 新疆大学本科生毕业论文 7 峰值应力是由于局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加到一次加二次应力之上的盈利增值。 峰值应力最主要的特点是高度的局部性和自限性，因而不会引起 明显的变形。 局部结构不连续是指：几何形状或材料在很小的区域内的不连续，只在很小 的范 围内引起应力和应力增大，即应力集中，但对于结构总体应力分布和变形 没有显著的影响。 局部热应力是指：解除约束后，不会引起结构显著变形的热应力。 第 三 节 压力 容器的局部应力 一、 边缘应力 当容器整体承压时，在这些相互连接的部位会因为不能自由变形而产生弯矩，由此引起的弯曲引力有时要比由于内压而产生的薄膜应力大得多。 由于这种现象只发生在连接边缘，因此称为边缘效应或边缘问题，而由边缘效应所引起的应力称为边缘应力。 边缘应力的特点是它的局部性和局限性。 由不同性质的连接边缘产生不同的边缘应力，但由于它们都有一个明显的衰减波特性，在离连接边缘不远的地方就衰减完了。 另外，边缘应力是由于薄膜变形不连续，以及由此而产生的对弹性变形的互相约束作用所引起的。 二、 热应力 在压力容器中，由于温度变化而产生的变形受到约束所引起的应力称为热应力或温差应力。 热应力有时可能很高，足以产生过量塑性变形或断裂。 热应力在以下几种情况下产生 ： 1. 容器在较高或较低的温度下运行时因温度变化受到外部的约束或限制 ； 2. 由两个或两个以上的零件组成的容器，当温度分布不均、温升不等或各个零件部件材料的线膨胀系数不相等，也会引起各部分之间的相互作用力，从而引起热应力。 热应力是由于零部件的热变形受到约束而产生的，所以它具有自限性。 新疆大学本科生毕业论文 8 三、 制造偏差引起的附加应力 在制造过程中，。