【正文】 壓力容器設(shè)計(jì)是一門具有綜合性能較強(qiáng)的專業(yè)，要求設(shè)計(jì)人員必須熟悉國(guó)家的法律法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范、技術(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)方法，同時(shí)，還必須對(duì)所設(shè)計(jì)壓力容器的使用范圍、使用環(huán)境、使用工藝有清楚的了解，并及時(shí)掌握市場(chǎng)動(dòng)向，加快設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步和發(fā)展。 1） 常規(guī)設(shè)計(jì) — 通常以材料力學(xué)及板殼薄膜理論的簡(jiǎn)化計(jì)算公式為基礎(chǔ)，加上一些經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。 2).安全可靠性： 確保設(shè)備安全使用的基本要求是設(shè)備的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、密封性和耐腐蝕性。監(jiān)察范圍：注解 2。 5）根據(jù)設(shè) 計(jì)溫度分類 按設(shè)計(jì)溫度（ t）的高低，壓力容器可分為低溫容器（ t ＜ 20℃ ）、常溫容器（ 20℃ ≤t＜ 450℃ ）和高溫容器（ t≥450℃ ）。 壓力容器類別劃分方法見附件 A。 ? 如氫氧化鈉、丙酮。 圖 A1 壓力容器類別劃分圖 —第一組介質(zhì) 圖 A2 壓力容器類別劃分圖 —第二組介質(zhì) 8）根據(jù)壓力容器許可級(jí)別劃分 按照 TSG10012022《 壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)許可規(guī)則》 附件 A, 壓力容器設(shè)計(jì)許可級(jí)別分為 A、 C、 D、 SAD級(jí) A級(jí)： (1)A1級(jí)，指超高壓容器、高壓容器（注明單層、多層）； (2)A2級(jí)，指第三類低、中壓容器； (3)A3級(jí)，指球形儲(chǔ)罐； (4)A4級(jí)，指非金屬壓力容器。 第一層次：法律 — 根據(jù)憲法和立法法的規(guī)定，全國(guó)人民代表大會(huì)及其常委會(huì)制定的法律： 第二層次：行政法規(guī)、法規(guī)性文件、地方性法規(guī) — 由國(guó)家最高行政機(jī)關(guān)國(guó)務(wù)院制定的行政法規(guī)和省、自治區(qū)、直轄市以及省會(huì)市和較大市人大及其常委會(huì)制定的地方性法規(guī)： 第四層次：規(guī)范性文件、安全技術(shù)規(guī)范 — 只經(jīng)過規(guī)定的編制、審定程序由部門領(lǐng)導(dǎo)授權(quán)簽署、以總局名義公布的規(guī)范性文件、安全技術(shù)規(guī)范。 2） 以失效模式為依據(jù)的設(shè)計(jì)方法 綜合世界主要 工 業(yè)國(guó)家的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，針對(duì)鍋爐和壓力容器常見的失效形式，在標(biāo)準(zhǔn)中將其歸為三大類、 14種失效模式，明確了針對(duì)失效模式的設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用理念 。 爆破失效準(zhǔn)則在超高壓容器設(shè)計(jì)中得到了應(yīng)用。 第四強(qiáng)度理論： 又稱剪切變形能理論或歪形能理淪（亦有稱畸變能理論）。 ⑴ 各級(jí)設(shè)計(jì)人員條件與管理制度； ⑵ 各級(jí)設(shè)計(jì)人員培訓(xùn)考核管理規(guī)定； ⑶ 各級(jí)設(shè)計(jì)人員崗位責(zé)任制； (4)壓力容器設(shè)計(jì)工作程序；見設(shè)計(jì)程序 (5)設(shè)計(jì)條件編制與審查制度； (6)設(shè)計(jì)文件編制管理規(guī)定； (7) 設(shè)計(jì)文件更改管理規(guī)定； 見設(shè)計(jì)更改 (8) 設(shè)計(jì)文件復(fù)用管理規(guī)定； (9)設(shè)計(jì)條件圖 (表）編寫制度； (10)設(shè)計(jì)文件簽署及標(biāo)準(zhǔn)化審查制度； (11)設(shè)計(jì)文件質(zhì)量評(píng)定制度； (12)設(shè)計(jì)文件檔案 (含電子文檔）管理規(guī)定； （ 13）設(shè)計(jì)質(zhì)量信息反饋與處理管理規(guī)定； （ 14）設(shè)計(jì)許可印章使用與管理規(guī)定。 ? (3)計(jì)算壓力； calculation prcssure ? 在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件厚度的壓力，包括液柱 靜壓力等附加載荷； ?（ 4） 試驗(yàn)壓力 test pressure ? 進(jìn)行耐壓試驗(yàn)或泄漏試驗(yàn)時(shí)，容器頂部的壓力。需要時(shí)，尚應(yīng)計(jì)入其他載荷所需厚度。 ? 5. 最小厚度和厚度附加量 ? 1）最小厚度 —— 殼體加工成形后不包括腐蝕裕量的最小厚度 。許用應(yīng)力的確定是設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的重要組成部分，建立在長(zhǎng)期實(shí)踐基礎(chǔ)上，體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平、成熟程度和國(guó)家的綜合生產(chǎn)技術(shù)水平和管理水平。 （ 2）地腳螺栓和非受壓元件的許用應(yīng)力 NB/T 47041《 塔式容器 》 和 NB/T 47042《 臥式容器 》 規(guī)定： 碳素鋼 Q235 [σ]bt = 147 MPa，其他碳素鋼，則 ns= 低合金鋼 Q345 [σ]bt = 170 MPa，其他低合金鋼，則 ns≥ （ 3）外壓容器殼體失穩(wěn)的安全系數(shù) Pcr/m = [р] m = 穩(wěn)定安全系數(shù) Pcr — 臨界壓力或臨界壓應(yīng)力 [р] — 許用外壓力或許用軸向壓縮應(yīng)力 3)、許用應(yīng)力的規(guī)定 （ 1）設(shè)計(jì)溫度低于 20℃ 時(shí)，取 20℃ 時(shí)的許用應(yīng)力。 ? 壓力試驗(yàn)要求 ? 1） 內(nèi)壓容器的耐壓試驗(yàn) ? 內(nèi)壓容器的耐壓試驗(yàn)包括液壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)和氣液組合試驗(yàn)其試驗(yàn)壓力的最小值規(guī)定如下： ? a) 液壓試驗(yàn)： ? b) 氣壓試驗(yàn)或氣液組合試驗(yàn) ： tT pp ][][???tT pp ][][???? 2） 外壓容器以內(nèi)壓進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力按如下規(guī)定： ? a) 液壓試驗(yàn)： b)氣壓試驗(yàn)或氣液組合試驗(yàn)： pp T ?pp T ? 3）多腔容器的壓力試驗(yàn) :注解 6 ? 4） 耐壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核：注解 6 ? 5） 耐壓試驗(yàn)的免除 ；注解 6 ? 6） 泄漏試驗(yàn) ：注解 6 第四章：壓力容器結(jié)構(gòu) ? 1. 壓力容器由本體和安全附件組成。 ? 3. 主要受壓元件： ? 壓力容器的筒體、封頭（端蓋）、膨脹節(jié)、設(shè)備法蘭、球罐的球殼板、換熱器的管板和換熱管、 M36以上的主螺栓及公稱直徑大于或等于 250mm的接管和管法蘭均作為主要受壓元件。 橢圓殼體周邊的周向應(yīng)力為壓應(yīng)力 ， 應(yīng)保證不失穩(wěn) 。 另：平底形封頭： FHA ? 3）支座（ JB/～ 《 容器支座 》 ） ? 支座是用來支承容器重量和用來固定容器位置的 。 裙式支座形式有圓筒形和圓錐形兩種形式 ， 通常采用圓筒形裙座 。 其中長(zhǎng)頸法蘭受力情況最好 ， 甲型平焊法蘭受力情況最差 。 ? 管法蘭（美洲體系）的公稱壓力等級(jí)按 ANSI標(biāo)準(zhǔn)，公稱壓力范圍： Class150(PN20)、 Class300(PN50)、Class600(PN110)、 Class900(PN150)、Class1500(PN260)、 Class2500(PN420)等 6個(gè)壓力等級(jí)。 ? 補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)形式：補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng) 、 整體補(bǔ)強(qiáng) 、 補(bǔ)強(qiáng)件補(bǔ)強(qiáng) 。 ? （ 3）多層包扎壓力容器：在內(nèi)筒上逐層包扎層板形成的多層壓力容器。 1）煉鋼爐 現(xiàn)今世界用于生產(chǎn)的煉鋼爐主要有氧氣轉(zhuǎn)爐、高功率或超高功率電弧爐。 （ 3）介于鎮(zhèn)靜鋼與沸騰鋼之間的鋼叫半鎮(zhèn)靜鋼。如各種鋼板正火處理以獲得細(xì)化而均勻的組織和較好的綜合力學(xué)性能。 正火的主要目的：①細(xì)化晶粒，提高鋼材韌性和穩(wěn)定鋼材的力學(xué)性能； ②得到所要求的金相組織。 （ 7）穩(wěn)定化 將含有 Ti和 Nb穩(wěn)定化元素的奧氏體不銹鋼，加熱到850～ 950℃ ，保溫一定時(shí)間后水冷、油冷或空冷，使穩(wěn)定化元素 Ti、 Nb和鋼中的碳形成 TiC、 NbC，提高鋼的耐晶間腐蝕的能力。 （ 8）回火馬氏體 是馬氏體在 100℃ ～ 250℃ 范圍時(shí)的分解產(chǎn)物。 ①?gòu)?qiáng)度：是指金屬材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。另外，表示材料韌性的一個(gè)新的指標(biāo)是斷裂韌性，它是反映材料對(duì)裂紋擴(kuò)展的抵抗能力。由于壓力容器的使用條件大多比較惡劣，介質(zhì)大多具有腐蝕性，再加上溫度、壓力等因素的影響，可能造成腐蝕加劇，所以要求壓力容器的制造材料具有一定的耐腐蝕性能。 鍋爐和壓力容器用鋼板 低溫壓力容器用低合金鋼鋼板 壓力容器用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板 承壓設(shè)備用不銹鋼鋼板及鋼帶 4. 壓力容器常用鋼材簡(jiǎn)介（ ） （ 1）碳素結(jié)構(gòu)鋼： Q235B、 Q235C—— GB3274202 Q245R—— GB7132022 （ 2）低合金結(jié)構(gòu)鋼： Q345R、 Q370R、 18MnMoNbR、 13MnNiMoR、(GB7132022) （ 3）低合金低溫用鋼： 16MnDR 、 15MnNiDR、 09MnNiDR—— GB35312022 （ 4）低合金耐熱鋼： 15CrMoR、 14Cr1MoR（加氫精制）、 12Cr1MoVR—— GB7132022； 12Cr2Mo1VR（加氫反應(yīng)器） （ 5）高合金鋼鋼板： GB245112022 鐵素體不銹鋼： S11306（ 0Cr13）、 S11348 （ 0Cr13Al） 奧氏體 — 鐵素體型不銹鋼： S2225 S22053（相對(duì)國(guó)外牌號(hào)） 奧氏體不銹鋼： S30408（ 0Cr18Ni9）、 S32168（ 0Cr18Ni10Ti） 馬氏體不銹鋼 S4（如 1Cr1 2Cr13等） （ 6）復(fù)合鋼板： 不銹鋼 ‐ 鋼復(fù)合板： NB/ 鎳 ‐ 鋼復(fù)合板： NB/ 鈦 ‐ 鋼復(fù)合板： NB/ 銅 ‐ 鋼復(fù)合板： NB/ （ 7）鋼管 碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼管： 16Mn等 。 （ 9）棒材 螺柱用碳素鋼和低合金鋼棒： 3 40MnB、 30CrMoA、 35CrMoA等 。 壓力容器專用鋼中的 碳素鋼和低合金鋼 力學(xué)性能 沖擊功 厚度不小于 6mm的鋼板 、 直徑和厚度可以制備寬度為5mm小尺寸沖擊功試樣的鋼管 、 任何尺寸的鋼鍛件 ， 按照設(shè)計(jì)要求的沖擊試驗(yàn)溫度下的 V型缺口試樣沖擊功 （ KV2表示 V型缺口上的圓弧半徑為 ） 指標(biāo)應(yīng)當(dāng)符合表 21的規(guī)定 斷后伸長(zhǎng)率 （ 1） 壓力容器受壓元件用鋼板 、 鋼管和鋼鍛件的斷后伸長(zhǎng)率應(yīng)當(dāng)符合本規(guī)程引用標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)鋼材標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定； （ 2） 焊接結(jié)構(gòu)用碳素鋼 、 低合金高強(qiáng)度鋼和低合金低溫鋼 鋼板 ， 其斷后伸長(zhǎng)率 （ A） 指標(biāo)應(yīng)當(dāng)符合表 22的規(guī)定 。在減壓閥或調(diào)節(jié)閥的低壓側(cè)，必須裝設(shè)安全閥和壓力表。主要用于介質(zhì)為空氣或?qū)Υ髿獠辉斐晌廴镜母邷貧怏w容器。 （ 2）液位計(jì) 液位計(jì)是顯示容器內(nèi)介質(zhì)液面位置變化情況的裝置。 （ 3） 壓力容器上裝有爆破片裝置時(shí) ， 爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力不得大于該容器的設(shè)計(jì)壓力 ， 并且爆破片的最小爆破壓力不得小于該容器的工作壓力 。 （ 4） 安全閥應(yīng)當(dāng)鉛直安裝在壓力容器液面以上的氣相空間部分 ， 或者裝設(shè)在與壓力容器氣相空間相連的管道上； （ 5） 安全閥與壓力容器之間一般不宜裝設(shè)截止閥門； （ 6） 新安全閥應(yīng)當(dāng)校驗(yàn)合格后才能安裝使用 。 （ 3）溫度計(jì) 溫度計(jì)是用來測(cè)量物質(zhì)冷熱程度的儀表，可用來測(cè)量壓力容器介質(zhì)的溫度，對(duì)于需要控制壁溫的容器，還必須裝設(shè)測(cè)試壁溫的溫度計(jì)。 爆破片 爆破片又稱防爆片、防爆膜 . 爆破片安全裝置由爆破片、夾持器和相應(yīng)的托架組成。 2）安全閥的分類及適用范圍 ①按閥瓣加載形式分，有靜重式安全閥和彈簧式安全閥。壓力容器安全裝置必須配置齊全才能投用。 對(duì)各鋼棒的使用標(biāo)準(zhǔn)見 GB/T69 GB/T3077 。 不銹鋼鋼管： 0Cr18Ni OCr18Ni10Ti、 0Cr17Ni12Mo2等。 （ 2）為保證在承受外加載荷時(shí)不發(fā)生脆性破壞，所用材料應(yīng)有良好的韌性。 硬度分為布氏硬度（ HB）、洛氏硬度（ HRA， HRB， HRC）、維氏硬度（ HV)、肖氏硬度（ HS）和里氏硬度（ HL）。 常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度 ReL和抗拉強(qiáng)度 Rm。 ? 金屬材料的性能 ? 金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能。體的立方晶格。對(duì)壓力容器用鋼而言，淬火后的鋼件，通常是緊接著進(jìn)行高溫回火，以獲得預(yù)期的最佳性能。不銹鋼板大多需進(jìn)行固溶處理，以改善其耐蝕性。合金鋼 (低合金鋼，合金元素總含量在 5%以下；中合金鋼，合金元素總含量在＞ 5%10%；高合金鋼，合金元素總含量＞ 10%。 2）爐外精煉 爐外精煉又叫二次精煉，是提高鋼材內(nèi)在質(zhì)量，保證連鑄機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。 ? —— 多層整體包扎壓力容器，指在整體內(nèi)筒上逐層包扎層板形成的容器。 ? 《 固容規(guī) 》 ： ? 壓力容器上的開孔補(bǔ)強(qiáng)圈以及周邊連續(xù)焊的起加強(qiáng)作用的墊板應(yīng)當(dāng)至少設(shè)置一個(gè)泄漏信號(hào)指示孔 。 ? 法蘭形式有板式平焊、帶頸平焊對(duì)焊、整體、承插焊、螺紋、對(duì)焊環(huán)松套、平焊環(huán)松套、法蘭蓋