第一章 压力容器基本知识
压力容器是工业生产过程中不可缺少的一种设备。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，压力容器的使用越来越广泛，它不仅用于工农业、科研、国防、医疗卫生和文教体育等国民经济各部门，而且已深人到干家万户之中。压力容器不仅数量多，增长速度快，而且类型复杂，发生事故的可能性较大。作为压力容器操作人员，保证压力容器安全运行是自己应尽的职责。为了帮助操作人员提高理论知识和实际操作水平，本章将较详细地讲解一些与压力容器有关的基本知识。
第一节 压力容器简介
一、压力
我们把垂直作用在物体表面上的力叫做压力。当人们在烂泥路上步行时，两脚常会陷得很深，如果在路面上铺一块木板，人从木板上走，两脚就不会下陷。由此可见，是否会陷入路面不仅与路面承受的压力大小有关而且与受力的面积有关。因此应以单位面积上所受到的压力来进行比较。我们把单位面积上承受的力叫做压强。若用P表示压强；尸表示压力；J表示受力面积。则：
P(压强)=F(压力)／S(受力面积) (1—1)
力的单位用“N(牛顿)”表示；面积的单位用“m2”和“cm2”表示。压强的法定计量单位是“帕斯卡”，简称“帕”，用“h”表示。l帕斯卡：1牛顿／米’，即1h二1N／m2。它与以往所用压强单位"kglTem2”的换算关系为：
lkWrm2二10000kgr／m2二9．8x104h
从上述分析可知，压力与压强是两个概念不同的物理量，但在压力容器上或一般工程技术上，人们习惯于将压强称为压力。因此，在未加说明时，本书中以后所说的压力实际上就是压强。
(一)大气压力
地球表面被一层很厚的大气包裹着。大气受地心的吸引产生重力，所以包围在地球外面的大气层对地球表面及其上的物体便产生了大气压力，即所谓大气压。大气层越厚，压力就越大；反之就越小。所以大气压力不是恒定不变的，高山上的大气压就比海平面上的小。为了使计算有个统一基点，以往我们将海平面上的大气压1．033kzf／cm2(相当于0．1MPa，MPa读作兆帕，1兆：1百万)，或760毫米汞柱称为1个标准大气压，或——个物理大气压。
工程上为了计算方便，把“gr／em2(0．098MPa)的压力称为1个工程大气压。它与标准大气压之间的换算关系为：
第1页 1工程大气压=0．968标准大气压=735．6mlh
如果以水柱高度来计算压力时，其换算关系为：
1kWm2(9．8Pa)；1mmH20
1kgf／em2(0．098MPa)：1000011llllI~120二lOmilo
(二)绝对压力、表压力与负压力
容器内介质(液体或气体)的压力高于大气压时，介质处于正压状态；如低于大气压时，则介质处于负压状态。容器内的实际压力称为绝对压力，用符号·Pa"表示。
当容器内介质的压力等于大气压力时，压力表的指针指在零位(图l—1(a))。或u形管压力表内的液面高度相等(图1-2(a))。
当容器内介质的压力大于大气压力时，压力表的指针才会转动，表上才有读数(图1—1(b))。或u形管压力表的液面被容器内介质压向通大气的一端，形成液柱差"(图1-2(b))。此时压力表的读数或液柱差打的压力值就是容器内介质压力超出大气压力的部分，即表压力，简称表压。
当容器内介质的压力低于外界大气压力时，则u形管压力表的液面被大气压力压向与容器相连的一端，形成液柱差厅／(图1—2(c))，厅f的压力值即为介质的压力低于大气压力的部分，称为负压力或真空，简称负压。
二、压力容器的定义
所谓容器，通常的说法是：由曲面构成用于盛装物料的空间构件。通俗地讲，就是化工、炼油、医药、食品等生产所用的各种设备外部的壳体都属于容器。不言而喻，所有承受压力的密闭容器称为压力容器，或者称为受压容器。
第二章 压力容器结构
第一节 压力容器的基本构成
压力容器的结构型式是多种多样的，它是根据容器的作用、工艺要求、加工设备和制造方法等因素确定的。图2—1、图2—2所示分别是常见的圆筒形容器和球形容器。
从图可知，容器的结构是由随压力的壳体、连接件、密封元件和支座等主要部件组成的。此外，作为一种生产工艺设备，有些压力容铝，如用于化学反应、传热、分离等工艺过程的压力容器，其壳体内部还装有工艺所要求的内件。对此，本书不作专门介绍，而只介绍压力容器的其他部件。
一、壳体
壳体是压力容器最主要的组成部分，是储存物料或完成化学反应所需要的压力空间，其形状有圆筒形、球形、锥形和组合形等数种，但最常用的是圆筒形和球形两种。
(一)圆筒形壳体
其形状特点是轴对称，圆筒体是一个平滑的曲面，应力分布比较均匀，承载能力较高，且易于制造，便于
第15页内件的设置和装拆，因而获得广泛的应用。圆筒形壳体由一个圆柱形的筒体和两端的封头或端盖组成。
1．筒体
简体直径较小时(一般《5加一)，可用无缝钢管制作；直径较大时，可用钢板在卷板机上先卷成圆筒，然后焊接而成。随着容器直径的增大，钢板需要拼接，因而简体的纵焊缝条数增多。当壳体较长时，因受钢板尺寸的限制，需将两个或两个以上的筒体(此时每个简体称为筒节)组焊成所需长度的简体。为便于成批生产，筒体直径的次小已标准化，可按表2—1、表2—2中所示的公称直径选用(带括号的尺寸应尽量不采用)。对焊接简体，表中公称直径(D。)指它的内径；而用无缝钢管制作的筒体，表中公称直径则是指它的外径。
圆柱形筒体按其结构又可分为整体式和组合式两大类，其结构特点和应用范围见本章第二节。
2．封头与端盖
凡与筒体焊接连接而不可拆的，称为封头(图2—1中的1l、14)；与简体以法兰等连接而可拆的则称为端盖(图2—1中的3)。根据几何形状不同，封头可分为半球形、椭圆形、碟形、有折边锥形、无折边锥形和平板形头(亦称平盖)等数种。对于组装后不再需要开启的容器，如无内件或虽有内件而不需要更换、检修的容器，封头和简体采用焊接连接形式，能有效地保证密封，且节省钢材和减少制造加工量。对需要开启的容器，封头(端盖)和简体的连接应采用可拆式的，此时在封头和筒体之间必须装置密封件。
各类封头的特点和应用范围详见本章第三节。
(二)球形壳体
容器壳体呈球形，又称球罐。其形状特点呈中心对称，具有以下优点：受力均匀；在相同的壁厚条件下，球形壳体的承载能力最高，即在同样的内压下，球形壳体所需要的壁厚最薄，仅为同直径、同材料圆筒形壳体壁厚的1／2(不训-腐蚀裕度)；在相同容积条件下，球形壳体的表面积最小。壳壁薄和表面积小，制造时可以节省钢材，如制造容积相同的容
第三章 安全附件
安全阀、爆破片、压力表、液位计、温度计等是压力容器的主要安全附件，这些安全附件的灵敏可靠是压力容器安全工作的重要保证。
第一节安全阀
安全阀是压力容器上最常用的安全泄压装置。它通过阀的自动开启排出介质来降低容器内的过高压力。其优点是：只排出压力容器内高于规定值的部分压力，当容器内的压力降到正常压力值时则自动关闭，使压力容器和安全阀重新工作，从而不会使压力容器一旦超压就得把全部介质排出而造成浪费和生产中断；安全阀的结构特点使其安装和调整比较容易。它的缺点是密封性较差，即使是比较好的安全阀其在正常的工作压力作用下也难免会轻微地泄漏；由于弹簧等惯性作用，阀门的开启有滞后现象，因而泄压反应较慢；当介质不洁净时，阀芯和阀座会粘连，使安全阀达到开启压力而打不开或使安全阀不严密，没达到开启压力就已泄露。同时，安全阀对压力容器的介质有选择性，它适用于比较洁净的如空气、水蒸气、水等，不宜用于有毒性的介质，更不适用于有可能发生剧烈化学反应而使容器压力急剧升高的介质。
一、安全阀工作原理
安全阀主要由三部分组成：阀座、阀瓣和加载机构。阀座和座体有的是一个整体，有的组装在一起，与容器连通。阀瓣通常连带有阀杆，紧扣在阀座上。阀瓣上面是加载机构，用来调节载荷的大小。当容器内的压力在规定的工作压力范围之内时，器内介质作用于阀瓣上的压力小于加载机构施加在它上面的力，两者之差构成阀瓣与阀座之间的密封力，使阀瓣紧压着阀座，容器内气体无法排出；当器内压力超过规定的工作压力并达到安全阀的开启压力时，介质作用于阀瓣的力大于加载机构加在它上面的力，于是阀瓣离开阀座，安全阀开启，容器内气体通过阀座排出。如果容器的安全泄放量小于安全阀的排量，器内压力逐渐下降，很快降回到正常工作压力，此时介质作用于阀瓣上的力又小于加载机构施加在它上面的力，阀瓣又紧压阀座，气体停止排出，容器保持正常的工作压力继续工作。安全阀通过作用在阀瓣上的两个力的不平衡作用，使其启闭，以达到自动控制压力容器超压的目的。
二、安全阀的类型
(一)按加载机构分类
1．重锤杠杆式安全阀
重锤杠杆式安全阀是利用重锤和杠杆来平衡作用在阀瓣上的力，其结构如图3—1所
第40页示，通过调整重锤在杠杆上的位置或改变重锤的质量来调整校正安全阀的开启压力。
重锤式安全阀的特点是结构简单、调整容易且比较准确、所加载荷不会随阀瓣的升高而显著增大、动作与性能不太受高温的影响，但其结构比较笨重，重锤与阀体的尺寸不相称、阀的密封性能对震动较敏感、阀瓣回座时容易偏斜，回座压力比较低，有的甚至要降到正常工作压力的70％才能保持密封，这对压力容器的持续正常运行是不利的。重锤杠杆式安全阀宜用于高温场合下，特别是锅炉和高温容器上。
2．弹簧式安全阀
弹簧式安全阀是利用弹簧被压缩的弹力宋平衡作用在阀瓣上的力，其结构如图3—2所示，通过调整螺母来调整安全阀的开启(整定)压力。
弹簧式安全阀的特点是结构轻便紧凑、灵敏度比较高、安置方位不受限制、对震动不敏感，但其所加的载荷会随着阀的开启而发生变化、阀上的弹簧会由于长期受高温的影响而弹力减低。宜用于移动设备和介质压力脉动的固定式设备。
(二)按阀瓣开启高度分类
根据阀瓣开启高度的不同，安全阀分为全启式和微启式。
1．全启式安全阀
如图3—3所示，安全阀开启时阀瓣开启高度A》d／4(d为流道最小直径)。阀瓣开启高度已经使其帘面积(阀瓣升起时，在其密封面之间形成的圆柱或圆锥形通道面积)大于或等于流道面积(阀进口端到密封面间流道的最小截面积)。为增加阀瓣的开启高度，装设上、下调节圈。装在阀瓣外面的上调节圈和阀座上的下调节圈在密封面周围形成一个很窄的缝隙，当开启高度不大时，气流两次冲击阀瓣，使它继续升高，开启高度增大后，上调节圈又迫使气流方向转弯向下，反作用力使阀瓣进一步开启。这种形式的安全阀灵敏度较高，调节圈位置很难调节适当。近年来制造的全启式安全阀普遍采用反冲盘的结构，与阀瓣活动连接。
2．微启式安全阀
阀瓣开启高度很小，A；(1／40-1／20)d。为了增加阀瓣开启高度，一般在阀座上装
第四章 压力容器的使用管理
第一节 压力容器的技术档案
技术档案是压力容器从设计、制造、使用和检修全过程的文字记载，它向人们提供各过程的具体情况，通过它可以使压力容器的管理部门和操作人员全面掌握设备的技术状况，了解其运行规律。完整的技术档案是正确合理使用压力容器的主要依据。因此，建立压力容器的技术档案是安全技术管理工作的一个重要基础工作。压力容器应逐台建立技术档案，技术档案应包括压力容器的原始技术资料、容器使用情况记录资料和容器安全附件技术资料等。
一、压力容器的原始技术资料
压力容器的原始技术资料包括压力容器的设计资料及压力容器的制造和安装文件与资料。
(一)压力容器的设计文件
压力容器的设计文件，包括设计图样、技术条件、强度计算书，必要时还应包括设计或安装、使用说明书。
(1)压力容器的设计单位，应向压力容器的使用单位或压力容器的制造单位提供设汁说明书、设计图样和技术条件。
(2)用户需要时，压力容器设计或制造单位还应向压力容器的使用单位提供安装、使用说明书。
(3)对移动压力容器、高压容器、第三类中压反应容器和储存容器，设计单位应向使用单位提供强度计算书。
(4)按JB4732设计时，设计单位应向使用单位提供应力分析报告。
强度计算书的内容，至少应包括：设计条件、所用规范和标准、材料、腐蚀裕量、计算厚度、名义厚度、计算应力等。
装设安全阀、爆破片装置的压力容器，设计单位应向使用单位提供压力容器安全泄放量、安全阀排量和爆破片泄放面积的计算书。无法计算时，应征求使用单位意见，协商选用安全泄放装置。
在工艺参数、所用材料、制造技术、热处理、检验等方面有特殊要求的，应在合同中注明。
(二)压力容器制造单位应向用户提供的技术文件和资料
压力容器出厂时，制造单位应向用户至少提供以下技术文件和资料：
(1)竣工图样。竣工图样卜应有设计单位资格印章(复印章无效)。若制造中发生了材料代用、无损检测方法改变、加工尺寸变更等，制造单位应按照设计修改通知单的要求
第60页在竣工图样上直接注明。标注处应有修改人和审核人的签字及修改日期。竣工图样上应加盖竣工图章，竣工图章上应有制造单位名称、制造许可证编号和“竣工图”字样。
(2)产品质量证明书及产品铭牌的拓印件。
(3)压力容器产品安全质量监督检验匪书(未实施监检的产品除外)。
(4)移动式压力容器还应提供产品使用说明书(含安全附件使用说明书)、随车工具及安全附件清单、底盘使用说明书等。
(5)本节一(一)中要求提供的强度计算书。
压力容器受压元件(封头、锻件等)的制造单位，应按照受压元件产品质量证明书的有关内容，分别向压力容器制造单位和压力容器用户提供受压元件的质量证明书。
二、容器使用情况记录资料
容器投入使用后，应按时记录使用情况并存人容器技术档案内。使用情况记录包括运行情况记录和检验修理记录。
(一)容器运行情况记录
容器运行情况记录中主要圮人容器开始使用日期、每次开车和停车时期；实际操作压力、操作温度及其波动范围和次数。操作条件变更时，应记下变更日期及变更后的实际操作条件。还应存入有关事故的记录资料和处理报告。
(二)容器检验和修理记录
容器检验和修理记录中主要记人检验或修理日期、内容；检验中所发现的缺陷及缺陷消除情况和检验结论；容器耐压试验情况及试验评定结论；容器受压元件的修理或更换情况等。
压力容器使用情况记录由容器专管人员定期或每次开、停车检验时如实填记。若容器调出原使用单位，应将容器技术档案，包括原始技术资料和使用情况记录资料，随同容器一并移交新使用单位。
三、安全装置技术资料
这类资料主要包括安装技术说明书和安全装置的检验或更换记录资料。
(一)安全装置技术说明书
技术说明书中应有安全装置的名称、形式、规格、结构图、技术条件及装置的适用范围等。技术说明书由安全装置制造单位提供。
(二)安全装置检验或更换记录
内容包括装置检验校正日期、试验或调整结果、下次校验日期、更换日期和更换记录等。校验或更换资料由容器专管人员如实填写。
第二节 压力容器的使用登记
压力容器的使用单位，在压力容器投入使用前，应按《压力容器使用登记管理规则》的要求，到安全监察机构或授权的部门逐台办理使用登记手续，取得使用证，才能将容器投
为了确保压力容器的安全，许多国家都制定自己的压力容器规范，国外影响较广泛并具有权威规范有：美国的ASME规范、英国的BS5500、日本的JISB8243以及德国的AD规范等。我国有国家质量技术监督局颁布的《压力容器安全技术监察规程》、GB150《钢制压力容器》、GB151《管壳式换热器》等。 1、 何为压力容器？如何对其分类？
答：容器按所承受的压力分为常压容器和压力容器两大类。最高工作压力PW≥0.1MPa(不包括液体静压力)的称为压力容器。
分类见《容规》P75，具体如下：
（1） 设计压力P分为低压、中压、高压各超高压四类；
压力等级 压力等级代号 设计压力范围（MPa）
低压 L 0.1≤P＜1.6MPa
中压 M 1.6≤P＜10MPa
高压 H 10≤P＜100MPa
超高压 U P≥100MPa
（2）按压力容器在生产工艺过程中的作用原理分：反应压力容器（R）、换热压力容器（E）、分离压力容器（S）、储存压力容器（C）四种。
2、 压力容器主要由哪几部分构成？
答：压力容器一般构造有：筒体、封头、法兰、密封元件、开孔与接管以及支座六大部分构成外壳，对于贮存容器，外壳即是容器；而反应、换热、分离等容器，还需装入工艺所需内件，才能构成完整的容器。
3、 什么叫应力？
答：在物体单位截面上承受的压力，叫应力。
4、 什么叫应力集中？
答：对于等截面构件在简单拉伸或压缩过程中横截面上的应力可以认为是均匀分布的，但是在工程上常有好些零件因有切口、螺纹、开孔等以致截面急剧改变，或者由于温度不均，构件承受弯曲应力等，在构件的某些小范围内，应力数值较高，离开此区域稍远，应力即大为降低，这种现象叫应力集中。
5、 什么是金属材料的机械性能？它与哪些因素有关？
答：金属受外力作用所表现的性能叫金属材料的机械性能。它与强度、硬度、弹性、塑性、韧性有关。
6、 什么是钢？什么是铁？它们含的主要元素是什么？
答：含碳量小于2%的铁碳合金，叫作钢；
含碳量大于2%的铁碳合金，叫作铁；
它们的主要元素是：C、Si、Mn、S、P。
7、 什么是碳当量？其适用范围是什么？
答：在钢材中，除碳以外，把其它合金元素的作用折合成若干碳的作用。适用于碳素钢和低合金钢的可焊性估计。
8、 试述碳元素对碳钢可焊性和机械性能的影响。
答：含碳量越高，可焊性越低；含碳量增加，强度、硬度增高，塑性、韧性降低。
9、 钢材中常见的缺陷有哪些？
答：钢材中常见的缺陷有：疏松、偏心（析）、白点（微裂纹）、裂纹、白斑、分层。
10、什么叫热处理？
答：热处理是将金属材料通过加热、保温、冷却，使其内部组织发生变化，从而获得所需性能的一种工艺手段。
11、常见的热处理方法有哪几种？
答：常见的热处理方法有：退火、正火、淬火、回火。
12、什么叫退火？其目的是什么？
答：退火是将工件缓慢加热到一定温度，保温一定的时间，缓慢冷却。
目的：（1）降低硬度，改善切削加工性能。
（2）消除应力，稳定尺寸。
（3）作为淬火前的热处理工序。
（4）消除一些缺陷，改善组织。
13、什么叫正火？其目的是什么？
答：正火是将工件缓慢加热到临界温度（AC3+30～50℃），保温一定时间后在空气中冷却下来的一种热处理工艺。
目的：（1）消除工件内部应力。
（2）细化晶粒、均匀组织。
（3）改善组织、提高性能、消除组织缺陷。
（4）能够获得一定的机械性能。
14、什么叫氩弧焊？
答：氩弧焊是用氩气在焊接区造成保护气流，使熔化金属不与空气接触的一种气电联合电弧焊。
15、某些钢材在焊接后为什么要进行热处理？
答：为了（1）消除焊接应力。
（2）改善焊缝及热影响区组织，提高接头的塑性和韧性。
（3）使焊缝中氢气很快溢出来。
（4）稳定结构尺寸。
16、什么叫冷裂纹？
答：冷裂纹是指焊缝在较低温度下产生的裂纹。＜200℃～300℃。
17、从焊缝工艺角度，如何防止冷裂纹的产生？
我是从事压力容器工艺工作的我一开始来的时候主要就是看书和标准标准的话重点看GB-150,GB-151，和《压力容器安全规程》以及公司内部的标准类技术文件，熟悉各个部件，材料等的选用标准由于我是从事压力容器工艺工作，我们还需要着重了解公司内部的设备加工能力等，最好能实际参与一线工作，这样对设备的能力能有一个最清晰的认识.建议你最好能亲身参加一线的工作，能得到你这辈子最难忘的记忆！
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