第一章 压力容器导言 CHAPTER Ⅰ INTRODUCTION OF PRESSURE VESSELS

本章主要内容 ●1.1 压力容器总体结构 1.1.1 压力基本组成 1.1.2 压力容器零部件间的焊接 ●1.2 压力容器分类 过程设备设计 本章主要内容 ●1.1 压力容器总体结构 1.1.1 压力基本组成 1.1.2 压力容器零部件间的焊接 ●1.2 压力容器分类 1.2.1 介质危害性 1.2.2 压力容器分类 ●1.3 压力容器规范标准 1.3.1 国外主要规范标准简介 1.3.2 国内主要规范标准简介 1.3.3 国内规范标准与国外规范标准比较

1.3 压力容器规范标准 目的： 确保压力容器在设计寿命内安全运行 内容： 材料、设计、制造、检验等 性质： 法规，必须遵守 特点： 定期补充、修改，用新规范

过程设备设计 1.3 压力容器规范标准 1.3.1 国外主要规范标准简介 1、美国ASME规范 2、日本压力容器标准 3、欧盟压力容器标准

American Society of Mechanical Engineers 过程设备设计 1、美国ASME规范 American Society of Mechanical Engineers ◆ 目前ASME规范共有十二卷 包括锅炉、压力容器、核动力装置、焊接、材料、无损检测 等内容。 ◆ ASME规范每三年出版一个新的版本，每年有两次增补。 规范（Code） 在形式上，ASME 规范分为4个层次 规范案例（Code Case） ◆ 条款解释 （Interpretation） 规范增补（Addenda）

ASME规范中与压力容器设计有关的主要是第Ⅷ篇《压力容器》、第Ⅶ篇《移动式容器建造和连续使用规则》和第Ⅹ篇《玻璃纤维增强塑料压力容器》。 过程设备设计 ◆ ASME规范中与压力容器设计有关的主要是第Ⅷ篇《压力容器》、第Ⅶ篇《移动式容器建造和连续使用规则》和第Ⅹ篇《玻璃纤维增强塑料压力容器》。 第1册《压力容器》 ◆ 第Ⅷ篇分 为3个册 第2册《压力容器—另一规则》 第3册《高压容器另一规则》 简称ASME Ⅷ-1、ASME Ⅷ-2和ASME Ⅷ-3

力，并对零部件尺寸作出一些具体规定。由于它具有较强的 经验性，故许用应力较低。 过程设备设计 ◆ ASME Ⅷ-1 ◇ASME Ⅷ-1为常规设计标准，适用压力小于等于20MPa； ◇它以弹性失效设计准则为依据，根据经验确定材料的许用应 力，并对零部件尺寸作出一些具体规定。由于它具有较强的 经验性，故许用应力较低。 ◇ASME Ⅷ-1不包括疲劳设计，但包括静载下进入高温蠕变范 围的容器设计。

据应力对容器失效的危害程度进行应力分类，再按不同的 安全准则分别予以限制。 过程设备设计 ◆ ASME Ⅷ-2 ◇ASME Ⅷ-2为分析设计标准 ◇它要求对压力容器各区域的应力进行详细地分析，并根 据应力对容器失效的危害程度进行应力分类，再按不同的 安全准则分别予以限制。 ◇跟ASME Ⅷ-1相比，ASME Ⅷ-2对结构的规定更细，对材 料、设计、制造、检验和验收的要求更高，允许采用较高的 许用应力，所设计出的容器壁厚较薄。 ◇ASME Ⅷ-2包括了疲劳设计，但设计温度限制在蠕变温度 以内。

◇ASME Ⅷ-3主要适用于设计压力不小于70MPa的高压容器。 过程设备设计 ◆ ASME Ⅷ-3 ◇ASME Ⅷ-3主要适用于设计压力不小于70MPa的高压容器。 ◇它不仅要求对压力容器各区域的应力进行详细地分析和分类 评定，而且要做疲劳分析或断裂力学评定，是目前为止要求 最高的压力容器规范。

JIS B 8250《压力容器构造—另一标准》 ASME Ⅷ-2 1993年以前 过程设备设计 2、日本压力容器标准 JIS B 8243《压力容器构造》 ASME Ⅷ-1 JIS B 8250《压力容器构造—另一标准》 ASME Ⅷ-2 1993年以前 JIS B 8270《压力容器（基础标准）》 JIS B 8271~8285《压力容器（单项标准）》 1993年 以后

仅适用于介质为空气或氮气、压力（表压）超过0.05MPa的简单压力容器 适用于最高工作压力大于0.05MPa的承压设备的设计、制造和合格评定 过程设备设计 3、欧盟压力容器标准 ◆ 87/404/EEC《简单压力容器指令》 仅适用于介质为空气或氮气、压力（表压）超过0.05MPa的简单压力容器 ◆ 76/767/EEC《压力容器一般指令》 压力容器及其检验的一般规定 ◆ 97/23/EC《承压设备指令》 适用于最高工作压力大于0.05MPa的承压设备的设计、制造和合格评定

1.3 压力容器规范标准 1.3.2 国内主要规范标准简介 法规 行政规章 中国对特种设备的安全监察分四个层次 安全技术规范 标准 过程设备设计 1.3 压力容器规范标准 1.3.2 国内主要规范标准简介 法规 行政规章 中国对特种设备的安全监察分四个层次 安全技术规范 标准

c.盛装介质为气体、液化气体或者最高工作温度高于等于 标准沸点的液体。 1.3.2.1 法规 ◇《锅炉压力容器安全监察暂行条例》—1982年国务院颁布。 ◇《特种设备安全监察条例》—2003年3月国务院颁布,6月起实施 适用于同时具备下列条件的压力容器: a.最高工作压力大于等于0.1MPa(表压） b.压力与容积的乘积大于等于2.5MPa·L c.盛装介质为气体、液化气体或者最高工作温度高于等于 标准沸点的液体。

国家质量监督检验检疫总局局长“令”形式颁布的、行政管理性内容较突出的文件。 过程设备设计 1.3.2.2 行政规章 国家质量监督检验检疫总局局长“令”形式颁布的、行政管理性内容较突出的文件。

《压力容器安全监察规程》，1990年改名为《压力容器安全技术监察规程》。1999年由国家质量技术监督局进行修订。 过程设备设计 1.3.2.3 安全技术规范 ◇《压力容器安全技术监察规程》——1981年国家劳动总局颁布 《压力容器安全监察规程》，1990年改名为《压力容器安全技术监察规程》。1999年由国家质量技术监督局进行修订。 ◇《超高压容器安全技术监察规程》——1993年12月劳动部颁布 《超高压容器安全监察规程》。2004年由国家质量监察检疫总局进行修订，于2005年改名为《超高压容器安全技术监察规程》。

◆《容规》对压力容器的材料、设计、制造、使用、 检验、修理、改造等七个环节中的主要问题提出 了基本规定。 过程设备设计 ◆《容规》对压力容器的材料、设计、制造、使用、 检验、修理、改造等七个环节中的主要问题提出 了基本规定。 ◆ 压力容器标准 是设计、制造压力容器产品的依据； 《容规》是政府对压力容器实施安全技术监督和管理 的依据，属技术法规范畴，二者的适用范围 并不相同

◇“全国压力容器标准化技术委员会”——1984年7月成立 过程设备设计 1.3.2.4 标准 ◆我国制订压力容器标准历史，见20页 ◇“全国压力容器标准化技术委员会”——1984年7月成立 ◇GB150-89《钢制压力容器》——第一版的国家标准，于 1989颁布 ◇GB150-1998《钢制压力容器》——第一次全面修订后的 新版的国家标准，1998颁布。

GB151《管壳式换热器》 GB12337《钢制球形储罐》 JB4732《钢制压力容器—分析设计标准》 过程设备设计 ◆容标委在GB150的基础上，又先后制订了： GB151《管壳式换热器》 GB12337《钢制球形储罐》 JB4732《钢制压力容器—分析设计标准》 JB4710《钢制塔式容器》等一系列国家标准和 行业标准。

(1) GB150《钢制压力容器》 Ⅷ—1相同，属常规设计标准。 计、制造、检验及验收。 -196℃到钢材的蠕变限用温度。 过程设备设计 (1) GB150《钢制压力容器》 ◆这是中国的第一部压力容器国家标准，其基本思路与ASME Ⅷ—1相同，属常规设计标准。 ◆该标准适用于设计压力不大于35MPa的钢制压力容器的设 计、制造、检验及验收。 ◆适用的设计温度范围根据钢材允许的使用温度确定，从 -196℃到钢材的蠕变限用温度。

的受压器室 ◆GB150只适用于固定的承受恒定载荷的压力容器 ◆不适用于以下8种压力容器： ◇直接用火焰加热的容器 ◇核能装置中的容器 过程设备设计 ◆GB150只适用于固定的承受恒定载荷的压力容器 ◆不适用于以下8种压力容器： ◇直接用火焰加热的容器 ◇核能装置中的容器 ◇旋转或往复运动的机械设备中自成整体或作为部件 的受压器室 ◇经常搬运的容器 ◇设计压力低于0.1MPa的容器 ◇真空度低于0.02MPa的容器 ◇内直径小于150mm的容器 ◇要求作疲劳分析的容器等

螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰连接的第一个法兰 密封面，以及专用连接件或管件连接的第一个密封面。 过程设备设计 ◆GB150管辖的范围除壳体本体外，还包括： ◇容器与外部管道焊接连接的第一道环向接头坡口端面、 螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰连接的第一个法兰 密封面，以及专用连接件或管件连接的第一个密封面。 ◇其它如接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧固件， 以及非受压元件与受压元件的焊接接头，直接连在容器上 的超压泄放装置均应符合GB150的有关规定。

在中国具有法律效用，是强制性的压力容器标准。 过程设备设计 圆柱形筒体和球壳的设计计算 零部件结构和尺寸的具体规定 ◆ GB150的技术内容 密封设计 超压泄放装置的设置 容器的制造、检验与验收要求等 在中国具有法律效用，是强制性的压力容器标准。

所以，此法一般用于重量大、结构复杂、操作参数较大的 压力容器。需做疲劳分析的压力容器，必须用分析设计。 过程设备设计 (2) JB4732《钢制压力容器—分析设计标准》 ◆这是中国的第一部压力容器分析设计的行业标准，其基本思路与ASME Ⅷ—2相同。 ◆该标准与GB150同时实施，在满足各自要求的前提下，可选择其中之一使用，但不能混用。 ◆该标准与GB150相比，允许采用较高的设计应力强度，相同设计条件下,容器的厚度可以减薄、重量可以减轻；但由于设计计算工作量大，选材、制造、检验及验收等要求较严，有时综合经济效益不一定高。 所以，此法一般用于重量大、结构复杂、操作参数较大的 压力容器。需做疲劳分析的压力容器，必须用分析设计。

过程设备设计 1.3.3 国内规范标准与国外规范标准的比较 以ASME为例比较 标准的适用范围 材料设计系数

思考题 1．压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？ 2．介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、 使用和管理有何影响？ 过程设备设计 思考题 1．压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？ 2．介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、 使用和管理有何影响？ 3．《容规》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压 力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类？ 4. 《容规》与GB150的适用范围是否相同？为什么？ 5．GB150、JB4732和JB/T4735三个标准有何不同？它们 的适用范围是什么？