1.1压力容器总体结构 1.2压力容器分类 1.3压力容器规范标准 1. 压力容器导言 1.1压力容器总体结构 1.2压力容器分类 1.3压力容器规范标准

1.1.1 压力容器基本组成 过程设备=内件+压力容器外壳 1.1.1 压力容器基本组成 过程设备=内件+压力容器外壳 压力容器外壳一般包括筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座和安全附件，其功能是提供能承受一定温度和压力的密闭空间。

筒体 筒体的作用是提供工艺所需的承压空间，是压力容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。 压力空间的作用：密封+耐压

筒体直径较小（一般小于1000mm时），可用无缝钢管制作，此时筒体上没有纵焊缝。 直径较大时，筒体可用钢板在卷板机上卷成圆筒或用钢板在水压机上压制成两个半圆筒，再用焊缝将两者焊接在一起，形成整圆筒。焊缝的方向和圆筒的纵向即轴向平行，因此称为纵向焊缝，简称纵焊缝。

长度较短的容器可直接在一个圆筒的两端连接封头，构成一个封闭的压力空间，也就制成了一台压力容器外壳。 当容器较长时，由于钢板幅面尺寸的限制，需要先用钢板卷焊成若干段筒体（某一段筒体称为一个筒节），再由两个或两个以上筒节组焊成所需长度的筒体。筒节与筒节之间、筒体与端部封头之间的连接焊缝，由于其方向与筒体轴向垂直，因此称为环向焊缝，简称环焊缝。

筒体的器壁在厚度方向是由两层或两层以上互不连续的材料构成。 圆柱形筒体按其结构可分为： 单层式和组合式 筒体的器壁在厚度方向是由一整体材料所构成，即器壁只有一层（为防止内部介质腐蚀，衬上的防腐层不包括在内）。 筒体的器壁在厚度方向是由两层或两层以上互不连续的材料构成。 组合式筒体按结构和制造方式又可分为多层式和缠绕式两大类 单层筒体按制造方式又分为单层卷焊式、整体锻造式、锻焊式等几种。

缠绕式 多层式

封头 半球形封头 椭圆形封头 凸形封头 碟形封头 容器封头 （端盖） 球冠形封头 锥形封头 平板封头

φ4600x30变径段

容器不需开启时，可把封头和筒体焊接在一起，从而有效地保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量。 对于因检修或更换内件的原因而需要多次开启的容器，封头和筒体的连接应采用可拆式的，此时在封头和筒体之间就必须要有一个密封装置。

密封装置 法兰按其所连接的部件分为容器法兰和管道法兰。 螺栓法兰连接（简称法兰连接）是一种应用最广的密封装置，它的作用是通过螺栓连接，并通过拧紧螺栓使密封元件压紧而保证密封。 法兰按其所连接的部件分为容器法兰和管道法兰。

1、法兰连接由法兰对、垫片和 螺栓组成 2、借助螺栓紧固力把两部分设备连在一起，同时压紧垫片， 使连接处达到密封。 3、主要的失效形式 法兰的失效形式主要表现为泄漏，包括渗透泄漏和界面泄漏。

金属－非金属组合垫片

金属垫片

开孔与接管 由于工艺要求和检修的需要，常在压力容器的筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如人孔、手孔、 视镜孔、物料进出口接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。

筒体或封头上开孔后，开 孔部位的强度被削弱，并使该 处的应力增大。这种削弱程度 随开孔直径的增大而加大，因 而容器应尽量减少开孔的数量， 尤其要避免开大孔。对容器已 开设的孔，还应进行开孔补强 设计，以确保所需的强度。

支座 压力容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同，圆筒形容器支座分立式容器支座和卧式容器支座两类

卧式容器支座 圆筒形容器支座 支座 立式容器支座 球形容器支座

安全附件 安全阀 爆破装置 紧急切断阀 安全联锁装置 压力表 液面计 测温仪表等

对于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。 上述六大部件构成了一台压力容器的外壳。 对于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。 对于用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器，则须在外壳内装入工艺所要求的内件，才能构成一台独立而完整的产品。

1.1.2 压力容器零部件间的焊接 各部件间的连接大多需要经过焊接，对焊接进行质量控制是整个容器质量保证体系中极为重要的一环。

虽然焊接质量控制还涉及到许多焊接工艺过程问题，但设计环节的主要任务是焊接结构设计和确定无损检测方法、比例及要求。 焊接结构设计涉及到接头的形式（如对接、搭接、角接），以及接头的坡口形式、几何尺寸等。

压力容器设计工程师必须懂得容器中的焊接结构设计的特点及对焊接质量进行检验的基本要求。

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1.2 压力容器分类 压力容器的使用范围广、数量多、工作条件复杂，发生事故所造成的危害程度各不相同。危害程度与多种因素有关，如设计压力、设计温度、介质危害性、材料力学性能、使用场合和安装方式等。危害程度愈高，压力容器材料、设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。因此，需要对压力容器进行合理分类。

1.2.1 介质危害性 毒性 介质危害性指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等，其中影响压力容器分类的主要是毒性和易燃性。 毒性是指某种化学毒物引起机体损伤的能力， 用来表示毒物剂量与毒性反应之间的关系。 毒性大小一般以化学物质引起实验动物某种毒性反应所需要的剂量来表示。

设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，中国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。 毒性程度对法兰的选用影响很大，主要体现在法兰的公称压力等级上，介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。

易燃性 可燃气体或蒸气与空气组成混合物，当混合物中可燃气体含量满足完全燃烧条件时，则其燃烧反应最为剧烈。若其含量减少或增加，火焰燃烧速度则会降低，而当浓度低于或高于某一限度值时，就不再燃烧和爆炸。 可燃气体或蒸气与空气的混合物遇着明火能够发生爆炸的浓度范围称爆炸浓度极限，爆炸极限一般用可燃气体或蒸气在混合物中的体积百分比来表示。 爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限之差值大于等于20%的介质，一般称为易燃介质。

压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体和液化气体。 易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。易燃介质压力容器的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。

1.2.2 压力容器分类 世界各国规范对压力容器分类的方法各不相同，本节着重介绍中国《固定式压力容器安全技术监察规程》中的分类方法。

（1）按承压方式分类 （2）按压力等级分类 压力容器可分为内压容器与外压容器。 按设计压力（p）大小，内压容器分为四个压力等级： 低压(代号L)容器 0.1 MPa≤p＜1.6 MPa; 中压(代号M)容器 1.6 MPa≤p＜10.0 MPa; 高压(代号H)容器 10 MPa≤p＜100 MPa; 超高压(代号U)容器 p≥100MPa。

（3）按容器在生产中的作用分类: 反应压力容器(代号R) 换热压力容器(代号E) 储存压力容器（代号C，其中球罐代号B） 分离压力容器（代号S) 储存压力容器（代号C，其中球罐代号B） 在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的主要作用来划分品种

(4)按安装方式分类 有固定安装和使用地点，工艺条件和操作人员也较固定的压力容器。 a.固定式压力容器 b.移动式压力容器 使用时不仅承受内压或外压载荷，搬运过程中还会受到由于内部介质晃动引起的冲击力，以及运输过程带来的外部撞击和振动载荷，因而在结构、使用和安全方面均有其特殊的要求。

(5)按安全技术管理分类: 上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个设计参数或使用状况，还不能综合反映压力容器的危险程度。 压力容器的危险程度还与介质危险性及其设计压力p和全容积V的乘积有关，pV值愈大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。 《固定式压力容器安全技术监察规程》既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危险性，根据介质、设计压力和容积等三个因素进行压力容器分类，将所适用的压力容器分为第I、II和III类容器，以有利于安全技术监督和管理。

介质分组 压力容器的介质为气体、液化气体、介质最高工作温度高于 或者等于其标准沸点的液体，按其毒性危害程度和爆炸危险程度分为两组。 第一组介质：毒性危害程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。 第二组介质：除第一组介质以外的介质。 介质毒性危害程度和爆炸危险程度按GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》、HG20660《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》两个标准确定。两者不一致时，以危害（危险）程度高的为准。

压力容器分类 压力容器分类图： 第一组介质 压力容器分类应先按照介质特性，选择相应的分类图，再根 据设计压力p（单位MPa）和容积V（单位L），标出坐标 点，确定容器类别。 压力容器分类图： 第一组介质

压力容器分类 压力容器分类图：第二组介质

压力容器分类 对于多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、夹套容器 等），按照类别高的压力腔类别作为该容器的类别并且按该 类别进行使用管理。但应当按照每个压力腔各自的类别分别 提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划分时，设 计压力取本压力腔的设计压力，容积取本压力腔的几何容积。 一个压力腔内有多种介质时，按组别高的介质分类。当某一 危害性物质在介质中含量极小时，应当按其危害程度及其含量综 合考虑，由压力容器设计单位决定介质组别。

压力容器分类 坐标点位于分类图中的分类线上时，按较高的类别划分； 容积小于25L或者内直径（对非圆形截面，指宽度、高度或者对角线，如矩形为对角线、椭圆为长轴）小于150mm的小容积压力容器，都划为第I类压力容器； GB 5044和HG 20660两个标准中没有规定的介质，应当按其化学性质、危害程度和含量综合考虑，由压力容器设计单位决定介质组别。

旧的分类方法(已废)： 1）一类容器，属于下列情况之一者： 非易燃或无毒介质的低压容器； 易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。 2）二类容器，属于下列情况之一者： 中压容器； 剧毒介质的低压容器； 易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器；内径小于1米的低压废热锅炉。 3）三类容器 高压、超高压容器； 剧毒介质且Pw×V≥0.2m3·MPa的低压容器 或剧毒介质的中压容器； 易燃或有毒介质且Pw×V≥0.5m3·MPa的中压反 应容器或Pw×V≥5m3·MPa的中压贮运容；中压废热锅炉或内径大于1米的低压废热锅炉。

讨论 （1）容积如何计算 指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算并圆整，且不扣除内件体积的容积。 （2）世界各国压力容器分类是否相同 由于各国的经济政策、技术政策、工业基础和管理体系的差异，压力容器的分类方法也互不相同。直接采用国际标准或国外先进标准设计压力容器时，应先将其转化为企业标准。 （3）进口压力容器 进口压力容器的国外制造企业必须取得国家质量监督检验检疫总局颁发的安全质量许可证书，并按规定进行安全性能监督检验、使用登记和定期检验。

1.1压力容器总体结构 1.2压力容器分类 1.3压力容器规范标准 1. 压力容器导言 1.1压力容器总体结构 1.2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)美国：ASME规范 国外标准分两大体系：美国标准体系，欧洲标准体系 (1)美国：ASME规范 ASME:American Society of Mechanical Engineers

ASME是一个自成体系的封闭标准，全面包括了 锅炉和压力容器质量保证的要求 每三年出版一个新版本，每年有两次增补。 ASME规范分四个层次: 规范（Code) 规范案例（Code Case), 条款解释(Interpretation), 规范增补（Addenda)

第Ⅷ篇分三个分篇： 第一分篇压力容器 第二分篇：压力容器——另一规则 第三分篇：高压容器另一规则 ASME规范中与压力容器有关的主要是：第Ⅱ篇《材料》、第III篇《核电厂部件建造规则》、第V篇《无损检测》、第VIII篇《压力容器》、第Ⅹ篇《玻璃纤维增强塑料压力容器》、第Ⅺ篇《核电厂部件在用检验规则》和第Ⅻ篇《移动式容器建造和连续使用规则》。 第III篇包括核1级部件、核2级部件、核3级部件、混凝土安全壳、乏燃料和高放射性废料储运容器等。 第Ⅷ篇分三个分篇： 第一分篇压力容器 第二分篇：压力容器——另一规则 第三分篇：高压容器另一规则

第Ⅷ篇第一分篇（Rules for Construction of Pressure Vessels)，1927年第一版 常规设计标准，适用压力小于等于20MPa； 以弹性失效设计准则为依据； 包括静载下进入高温蠕变范围内的容器设计； 不包括疲劳设计，经验性较强，许用应力较低。

为解决高温压力容器的分析设计，在1974年后又补充了一份《规范案例N-47》 第Ⅷ篇第二分篇(Alternative Rules for Construction of Pressure Vessels) 1968 分析设计标准 适用于压力小于等于70MPa 不包括蠕变范围内工作的高温容器设计 包括疲劳设计 允许采用较高的许用应力 为解决高温压力容器的分析设计，在1974年后又补充了一份《规范案例N-47》 第Ⅷ篇第三分篇(Alternative Rules for Construction of High Pressure Vessels)1997 设计压力大于70MPa的高压容器

（2）日本压力容器标准 1993年颁布 JIS B 8243 《压力容器构造》 JIS B 8270 《压力容器(基础标准)》 根据ASMEⅧ—1 JIS B 8243 《压力容器构造》 JIS B 8270 《压力容器(基础标准)》 JIS B 8271~8285 《压力容器(单项标准)》 JIS B 8250 《压力容器构造— 另一标准》 根据ASMEⅧ—2 为了使标准尽可能相互通用，避免重复检查、实现有效的认证体制，日本于2000年3月制定并实施了JIS B 8265《压力容器构造——一般事项》。 2003年JIS B 8266 《压力容器构造——特定标准》

JIS B 8265 JIS B 8265 《压力容器构造——一般事项》 《压力容器构造—一般事项》 2000年3月实施 修改 JIS B 8266 《压力容器构造——特定标准》 以JIS B 8270中的第1种压力容器（设计压力小于100MPa）为对象

（3）欧盟压力容器标准 欧盟将压力容器、压力管道、安全附件、承压附件等以流体压力为基本载荷的设备统称为承压设备。 EEC/EC指令（DIRECTIVE）和 协调标准（HARMONIZED STANDARDS） EEC/EC指令侧重于安全管理方面的要求，只涉及产品安全、工业安全、人体健康、消费者权益保护的基本要求，是欧盟各成员国制订相关法律的指南。指令生效后，欧盟各个成员国必须把指令转化为本国监察规程或国家法律，并在指令规定的期限内强制执行。 欧洲协调标准一般由欧洲标准化委员会（CEN）、欧洲电工标准化委员会(CENELEC)等技术组织制订。协调标准是非强制的，但企业若采用协调标准，就意味着满足了相应指令的基本要求。

其主要内容为：总则、材料、设计、制造、检验和试验、安全系统和铸铁容器 与压力容器有关的EEC/EC指令主要有： 76/767/EEC《压力容器一般指令》 87/404/EEC《简单压力容器指令》 97/23/EC《承压设备指令》 压力容器及其检验的一般规定 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 最高工作压力大于0.05MPa的承压设备的设计、制造和合格评估 EN13445《非火焰接触压力容器》是与97/23/EC相对应的欧洲协调标准 其主要内容为：总则、材料、设计、制造、检验和试验、安全系统和铸铁容器 不需评审可进入欧盟市场

1.3.2 国内主要标准规范介绍 特种设备：锅炉、压力容器（含管瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道和大型游乐设施和场（厂）内专用机动车辆等八大类设备。 形成了“行政法规—部门规章—安全技术规范—引用标准”四个层次的法规体系结构。 对特种设备实施 全过程安全监察 安全监察是负责特种设备安全的政府行政机关为实现安全目标而从事的决策、组织、管理、控制和监督检查等活动的总和。 以政府名义并利用行政权力进行的，不受部门或行业的限制。 全过程包括特种设备的生产（含设计、制造、安装改造、维）、使用、检验检测以及监督检查等环节。

法规 《锅炉压力容器安全监察暂行条列》 1982年2月国务院颁布 《特种设备安全监察条列》 2003年3月国务院颁布， 2009年1月修订 授权国务院特种设备安全监督管理部门（国家质量监督检验检疫总局特种设备安全监察局）负责全国特种设备的安全监察工作。 《特种设备安全监察条列》 2003年3月国务院颁布， 2009年1月修订 适用于盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定： （1）最高工作压力大于等于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等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器； （2）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； （3）氧舱等 。

安全技术规范 安全技术规范是政府对特种设备安全性能和相应的设计、制造、安装、修理、改造、使用和检验检测等环节所提出的一系列安全基本要求，以及许可、考核条件、程序的一系列具有行政强制力的规范性文件，其作用是把法规和行政规章的原则规定具体化。 《压力容器安全监察规程》 1981年院国家劳动总局颁布 《压力容器安全技术监察规程》 1991年原劳动部颁布 修改 《压力容器安全技术监察规程》 1999年原国家质量技术监督局 再次修订

考虑到影响移动式压力容器安全的因素比固定式压力容器更加复杂，罐式集装箱的国家流动性，同时更好地与国际接轨，中国将固定式和移动式压力容器分开，分别制定《固定式器安全技术监察规程》和《移动式压力容器安全技术监察规程》。 2009年8月颁布了《固定式压力容器安全技术监察规程》。该规程于2009年12月执行，对固定式压力容器的材料、设计、制造、安装、改造、维修、使用和检验等环节中的主要问题提出了基本安全要求。

2009年8月颁布的《固定式压力容器安全技术监察规程》 适用于同时具备下列条件的固定式压力容器： （1）工作压力大于或者等于0.1MPa（不含液体静压力）； （2）工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L； （3）盛装介质为气体、液化气体或介质最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。

《超高压容器安全监察规程》 (施行) 1993年6月原劳动部颁布 《超高压容器安全技术监察 规程》 2005年国家质检总局颁布 《超高压容器安全监察规程》 (施行) 1993年6月原劳动部颁布 修订 对超高压容器的材料、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。 为加强《特种设备安全监察条例》适用范围内、《压力容器安全技术监察规程》适用范围外的压力容器安全监察，中国正在制订相应的规程。

《简单压力容器安全技术监察规程》适用于《特种设备安全监察条例》范围内，且同时满足下列条件的简单压力容器： （1）容器由筒体和平封头、凸形封头（不包括球冠形封 头），或者由两个凸形封头组成； （2）筒体、封头、接管等主要受压元件的材料为碳素钢、 奥氏体不锈钢； （3）设计压力小于或者等于1.6MPa； （4）容积小于或者等于1000L； （5）工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L，并且 小于或者等于1000 MPa.L； （6）介质为空气、氮气和医用蒸馏水蒸发而成的水蒸气； （7）设计温度大于或者等于-20℃，最高工作温度小于或者 等于150℃； （8）非直接火焰的焊接容器。

1977年原机械工业部、化学工业部、中国石化总公司颁布 引用标准 标准由标准化委员会组织制定，政府代表参与。标准是法规标准体系的技术基础，是法规得以实施的重要保证。无相应标准的，不得进行压力容器产品的设计和制造。 《石油化工零部件标准》 1960年原化学工业部颁布 《钢制石油化工压力容器设计规定》 1977年原机械工业部、化学工业部、中国石化总公司颁布 GB150—89《钢制压力容器》 ”全国压力容器标准化技术委员会“颁布 GB150—1998 《钢制压力容器》 修订 我国已经颁布并实施了以GB150《钢制压力容器》为核心的一系列压力容器基础标准、产品标准和零部件标准，并以此构成了压力容器标准体系的基本框架。

GB150《钢制压力容器》 这是中国的第1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。 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。 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 内直径小于150mm的容器 真空度低于0.02MPa的容器 要求作疲劳分析的容器 核能装置中的容器 设计压力低于0.1MPa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

GB150的技术内容包括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、密封设计、超压泄放装置的设置，以及容器的制造、检验与验收要求等。该标准在中国具有法律效用，是强制性的压力容器标准。 为使GB150满足《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定，结合近些年有色金属压力容器的进展，中国正在修订GB150《钢制压力容器》。新GB150将改名为《压力容器》，由GB150.1通用要求, GB150.2材料, GB150.3设计, GB150.4制造等四部分组成。

JB4732《钢制压力容器—分析设计标准》 JB4732是我国第1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，设计者可选择其中之一使用，但不得混用。 与GB150相比，JB4732允许采用较高的设计应力强度，在相同设计条件下，容器的厚度可以减薄，重量可以减轻。一般推荐用于重量大、结构复杂、操作参数较高的压力容器设计。 需作疲劳分析的压力容器，必须采用分析设计

随着全球经济一体化形势的发展，压力容器标准国际化 的趋势已经越来越明显。 2007年，国际标准化组织颁布了国际锅炉压力容器标准 ISO 16528。该标准分两部分： 1. ISO 16528-1锅炉压力容器性能要求(Boilers and Pressure Vessels- Part 1: Performance equirements) 。 ISO 16528-1的主要内容为：适用范围、术语和定义、 失效模式、技术要求（包括材料、设计、制造、检验 和检测、标记等）和符合性评估。 2. ISO 16528-2证明锅炉压力容器标准满足ISO 16528-1 要求的程序 (Boilers and Pressure Vessels- Part 2: Procedures for fulfilling the Requirements of ISO 16528-1)。

作业： 1、过程设备的安全性主要从哪些方面考虑？ 2、压力容器主要由哪几部分组成？ 3、压力容器上的纵焊缝和环焊缝，哪种焊缝质量要求较高？为什么？ 4、封头按照几何形状，可分为哪几种？ 5、压力容器上一般有哪些开孔？开孔对容器有什么影响？ 6、常用的压力容器支座有哪几种？ 7、压力容器常用的分类方法有哪几种？按安全技术管理如何分类？