壓力容器，泛指在工業(yè)生產(chǎn)中用于完成反應(yīng)、傳質(zhì)、傳熱、分離和儲存等生產(chǎn)工藝過程，并能承受壓力的密閉容器。它被廣泛用于石油、化工、能源、冶金、機(jī)械、輕紡、醫(yī)藥、國防等工業(yè)領(lǐng)域。一、壓力容器基礎(chǔ)知識1.壓力容器的操作條件(1)壓力。壓力容器的壓力可以來自兩個方面，一是來自壓力容器外，一是來自壓力容器內(nèi)。壓力容器的最高工作壓力，對于承受內(nèi)壓的壓力容器，是指壓力容器在正常使用過程中，容器頂部可能出現(xiàn)的最高壓力;對于承受外壓的壓力容器，是指壓力容器在正常使用過程中，夾套頂部可能出現(xiàn)的最高壓力。壓力容器的設(shè)計壓力，是指在相應(yīng)設(shè)計溫度下用以確定容器殼體厚度的壓力，亦即標(biāo)注在銘牌上的容器設(shè)計壓力，其值不得小于最大工作壓力。當(dāng)容器各部位或受壓元件所承受的液柱靜壓力達(dá)到5%設(shè)計壓力時，則應(yīng)取設(shè)計壓力和液柱靜壓力之和進(jìn)行該部位或元件的設(shè)計計算;裝有安全泄放裝置的壓力容器，其設(shè)計壓力不得低于安全泄放裝置的開啟壓力或爆破壓力。容器的設(shè)計壓力應(yīng)按GB150的相應(yīng)規(guī)定確定。
(2)溫度。金屬溫度，系指容器受壓元件沿截面厚度的平均溫度。任何情況下，元件金屬的表面溫度不得超過鋼材的允許使用溫度。設(shè)計溫度，系指容器在正常操作情況下，在相應(yīng)設(shè)計壓力下設(shè)定的受壓元件的金屬溫度，其值不得低于元件金屬可能達(dá)到的最高金屬溫度;對于0~C以下的金屬溫度，則設(shè)計溫度不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低金屬溫度。容器設(shè)計溫度(即標(biāo)注在容器銘牌上的設(shè)計介質(zhì)溫度)是指殼體的設(shè)計溫度。
(3)介質(zhì)。生產(chǎn)工藝過程所涉及的工藝介質(zhì)品種繁多，分類方法也有多種。按物質(zhì)狀態(tài)分類，有氣體、液體、液化氣體、單質(zhì)和混合物等;按化學(xué)特性分類，則有可燃、易燃、惰性和助燃四種;按它們對人類毒害程度，又可分為極度危害(I)、高度危害(Ⅱ)、中度危害(Ⅲ)、輕度危害(Ⅳ)四級。易燃介質(zhì)：是指與空氣混合的爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限之差值大于等于20%的氣體，如一甲胺、乙烷、乙烯等。毒性介質(zhì)：《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(以下簡稱《容規(guī)》)對介質(zhì)性程度的劃分參照GB5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》分為四級。其最高容許濃度分別為：極度危害(I級)<0.1mg/m3;高度危害(Ⅱ級)0.1～<1.0mg/m3;中度危害(Ⅲ級)1.0～<10mg/m3;輕度危害(Ⅳ級)≥10mg/m3。
壓力容器中的介質(zhì)為混合物質(zhì)時，應(yīng)以介質(zhì)的組成并按毒性程度或易燃介質(zhì)的劃分原則，由設(shè)計單位的工藝設(shè)計部門或使用單位的生產(chǎn)技術(shù)部門決定介質(zhì)毒性程度或是否屬于易燃介質(zhì)。腐蝕介質(zhì)：石油化工介質(zhì)對壓力容器用材具有耐腐蝕性要求。有時是因介質(zhì)中有雜質(zhì)，使腐蝕劇烈地增加。腐蝕介質(zhì)的種類和性質(zhì)各不相同，加上工藝條件不同，介質(zhì)的腐蝕性也不相同。這就要求在選用壓力容器用材時，除了應(yīng)滿足使用條件下的力學(xué)性能要求外，還要具備足夠的耐腐蝕性，必要時還要采取一定的防腐措施。2.壓力容器的分類.壓力容器分類方法很多，為利于安全技術(shù)監(jiān)察和管理，《容規(guī)》將壓力容器劃分為3類。(1)下列情況之一為第三類壓力容器：高壓容器;中壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì));中壓儲存容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV大于等于10MPa·m3);
中壓反應(yīng)容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV大于等于O.5MPa·m3);低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害的介質(zhì)，且pV大于等于O.2MPa·m3);高壓、中壓管殼式余熱鍋爐;中壓搪玻璃壓力容器;使用強(qiáng)度級別較高(指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于540MPa)的材料制造的壓力容器;移動式壓力容器，包括鐵路罐車(介質(zhì)為液化氣體、低溫液體)、罐式汽車[液化氣體運輸(半掛)車、低溫液體運輸(半掛)車、永久氣體運輸(半掛)車]和罐式集裝箱(介質(zhì)為液化氣體、低溫液體)等;球形儲罐(容積大于等于50m3);
低溫液體儲存容器(容積大于5m3)。(2)下列情況之一為第二類壓力容器：中壓容器;低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì));低壓反應(yīng)容器和低壓儲存容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì));低壓管殼式余熱鍋爐;低壓搪玻璃壓力容器。(3)低壓容器為第一類壓力容器。
二、安全附件1.安全閥安全閥是一種由進(jìn)口靜壓開啟的自動泄壓閥門。它依靠介質(zhì)自身的壓力排出一定數(shù)量的流體，以防止容器或系統(tǒng)內(nèi)的壓力超過預(yù)定的安全值;當(dāng)容器內(nèi)的壓力恢復(fù)正常后，閥門自行關(guān)閉，并阻止介質(zhì)繼續(xù)排出。安全閥分全啟式安全閥和微啟式安全閥。根據(jù)安全閥的整體結(jié)構(gòu)和加載方式可以分為靜重式、杠桿式、彈簧式和先導(dǎo)式等4種。
2.爆破片爆破片裝置是一種非重閉式泄壓裝置，由進(jìn)口靜壓使爆破片受壓爆破而泄放出介質(zhì)，以防止容器或系統(tǒng)內(nèi)的壓力超過預(yù)定的安全值。爆破片又稱為爆破膜或防爆膜，是一種斷裂型安全泄放裝置。與安全閥相比，它具有結(jié)構(gòu)簡單，泄壓反應(yīng)快，密封性能好，適應(yīng)性強(qiáng)等特點。3.安全閥與爆破片裝置的組合安全閥與爆破片裝置并聯(lián)組合時，爆破片的標(biāo)定爆破壓力不得超過容器的設(shè)計壓力。安全閥的開啟壓力應(yīng)略低于爆破片的標(biāo)定爆破壓力。當(dāng)安全閥進(jìn)口和容器之間串聯(lián)安裝爆破片裝置時，應(yīng)滿足下列條件：安全閥和爆破片裝置組合的泄放能力應(yīng)滿足要求;爆破片破裂后的泄放面積應(yīng)不小于安全閥進(jìn)口面積，同時應(yīng)保證使得爆破片破裂的碎片不影響安全閥的正常動作;爆破片裝置與安全閥之間應(yīng)裝設(shè)壓力表、旋塞、排氣孔或報警指示器，以檢查爆破片是否破裂或滲漏。當(dāng)安全閥出口側(cè)串聯(lián)安裝爆破片裝置時，應(yīng)滿足下列條件：容器內(nèi)的介質(zhì)應(yīng)是潔凈的，不含有膠著物質(zhì)或阻塞物質(zhì);安全閥的泄放能力應(yīng)滿足要求;
當(dāng)安全閥與爆破片之間存在背壓時，閥仍能在開啟壓力下準(zhǔn)確開啟;爆破片的泄放面積不得小于安全閥的進(jìn)口面積;安全閥與爆破片裝置之間應(yīng)設(shè)置放空管或排污管，以防止該空間的壓力累積。4.爆破帽爆破帽為一端封閉，中間具有一薄弱斷面的厚壁短管，爆破壓力誤差較小，泄放面積較小，多用于超高壓容器。超壓時其薄弱面上的拉伸應(yīng)力達(dá)到材料的強(qiáng)度極限發(fā)生斷裂。
由于其工作時通常還有溫度影響，因此，一般均選用熱處理性能穩(wěn)定，且隨溫度變化較小的高強(qiáng)度鋼材料(如34crNi3Mo等)制造，其破爆壓力與材料強(qiáng)度之比一般為O.2~0.5。5.易熔塞易熔塞屬于“熔化型”(“溫度型”)安全泄放裝置，它的動作取決于容器壁的溫度，主要用于中、低壓的小型壓力容器，在盛裝液化氣體的鋼瓶中應(yīng)用更為廣泛。6.緊急切斷閥、減壓閥緊急切斷閥是一種特殊結(jié)構(gòu)和特殊用途的閥門，它通常與截止閥串聯(lián)安裝在緊靠容器的介質(zhì)出口管道上，以便在管道發(fā)生大量泄漏時進(jìn)行緊急止漏;
一般還具有過流閉止及超溫閉止的性能，并能在近程和遠(yuǎn)程獨立進(jìn)行操作。緊急切斷閥按操縱方式的不同，可分為機(jī)械(或手動)牽引式、油壓操縱式、氣壓操縱式和電動操縱式等多種，前兩種目前在液化石油氣槽車上應(yīng)用非常廣泛。減壓閥是利用膜片、彈簧、活塞等敏感元件改變閥瓣與閥座之間的間隙，當(dāng)介質(zhì)通過時產(chǎn)生節(jié)流，壓力下降而使其減壓的閥門。當(dāng)調(diào)節(jié)螺栓向下旋緊時，彈簧被壓縮，將膜片向下推，頂開脈沖閥閥瓣，高壓側(cè)的一部分介質(zhì)就經(jīng)高壓通道進(jìn)入，經(jīng)脈沖閥閥瓣與閥座間的間隙流入環(huán)形通道而進(jìn)入氣缸，向下推動活塞并打開主閥閥瓣，這時高壓側(cè)的介質(zhì)便從主閥閥瓣與閥座之間的間隙流過而被節(jié)流減壓。
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同時，低壓側(cè)的一部分介質(zhì)經(jīng)低壓通道進(jìn)入膜片下方空間，當(dāng)其壓力由于高壓側(cè)的介質(zhì)壓力升高而升高到足以抵消彈簧的彈力時，膜片向上推動脈沖閥閥瓣逐漸閉合，使進(jìn)入氣缸的介質(zhì)減少，活塞和主閥閥瓣向上移動，主閥關(guān)小，從而減少流向低壓側(cè)的介質(zhì)量，使低壓側(cè)的壓力不致因高壓側(cè)壓力升高而升高，從而達(dá)到自動調(diào)節(jié)壓力的目的。
7.壓力表、溫度計、液位計(1)壓力表。壓力表是指示容器內(nèi)介質(zhì)壓力的儀表，是壓力容器的重要安全裝置。按其結(jié)構(gòu)和作用原理，壓力表可分為液柱式、彈性元件式、活塞式和電量式四大類。活塞式壓力計通常用作校驗用的標(biāo)準(zhǔn)儀表，液柱式壓力計一般只用于測量很低的壓力，壓力容器廣泛采用的是各種類型的彈性元件式壓力計。(2)液位計。液位計又稱液面計，是用來觀察和測量容器內(nèi)液位位置變化情況的儀表。特別是對于盛裝液化氣體的容器，液位計是一個必不可少的安全裝置。(3)溫度計。溫度計是用來測量物質(zhì)冷熱程度的儀表，可用來測量壓力容器介質(zhì)的溫度，對于需要控制壁溫的容器，還必須裝設(shè)測試壁溫的溫度計。
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