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第一章相关设备的基础知识一、压力设备及压力管道简介 （一）压力设备 1.设备定义 在流程、生产单位特别是化工厂和石油厂中,所使用的坛坛罐罐大小不同，形状各异.但它们都有一个外壳,这个外壳统称为容器，按用途不同装入不同的内件,并连入生产流程中使用，就统称为设备了.在很多情况下容器和设备可以混用。 2.对容器零部件设计的基本要求 (1)强度要求 强度是容器抵抗外力破坏的能力。 (2)刚度要求 刚度是构件抵抗外力使其发生变形的能力。 (3)稳定性要求 稳定性是容器在外力作用下，维持其原有形状的能力。 (4)耐久性要求 耐久性是对容器使用寿命的要求。中低压设备一 般是10～20年,高压设备一般为25年左右。 (5)气密性要求 气密性是对设备密封性能的要求。 (6)节省材料，便于制造。 (7)便于运输、安装、操作和检修。 3.压力容器的分类 压力容器的种类很多，分类的方法也很多，常用的 有： （1）按容器形状分 方形和矩形容器 球形容器 数块西瓜皮状弓形板拼焊而成。制造复杂，承压能力较好。 圆筒形容器 此类容器是由平板卷焊而成的。一般是由筒体和封头组成。内件安装方便，承压能力较好，故应用较多。 （2）按承压性质分类 分为内压容器和外压容器两类 内压环境压力 内压容器 内压外压 外压容器 内压一个绝对大气压 真空容器 内压容器按其内压的大小可以分为: （3）按容器壁温分类 壁温在-20℃～200℃成为常温容器。 对碳钢，低合金钢容器温度420℃以上，合金钢温度超过450℃，奥氏体温度超过550℃均属于高温容器。 在常温和高温之间工作的容器成为中温容器。 壁温低于-20℃称为低温容器。-20℃～-40℃者称为浅冷容器，在-40℃以下者称为深冷容器。 （4）按制造材料分类 可分为金属设备和非金属设备 （5）按应用情况分 反应压力容器 换热压力容器 分离压力容器 储存压力容器 （6）按容器的管理分类 在通常情况下，为了安全技术管理和监督检查，按容器压力的高、介质的危害程度、容积的大小及生产过程中的应用，将压力容器分为三类（其中不包括核能装置、船舶专用容器和直接火焰加热容器。） 一类容器 指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器和换热器等。 二类容器 指非易燃或无毒介质的中压容器、剧毒介质的低压容器，易燃或有毒介质的低压反应器和贮运器等。 三类容器 指高压或超高压容器，剧毒介质且PV20LMPa的低压容器和剧毒介质的中压容器，易燃或有毒介质的中压贮运器和反应器 安全检查范围内压力容器的条件 4.容器零部件的标准化 为了便于设计、有利于成批生产，提高产品质量，方便互换，最大限度地降低成本和提高劳动生产率，有关部门对容器的零部件进行了标准化、系列化、通用化的工作。如封头、法兰，人孔、支座、手孔、视镜、液面计等。 DN—公称直径 PN —公称压力 如压力容器的公称直径为：300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1400等，设计时应尽量选用标准直径，以方便制造和选用标准封头。 如压力容器法兰的公称压力为：0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4等（MPa），如果选用标准零部件，必须将设计压力调整到某一公称压力。 5.内压容器的设计 （1）薄壁容器 压力容器按壁厚分为薄壁和厚壁两大类。它是一种相对的概念。是根据容器D0外径和Di内径的比值K的大小确定的。 K1.2 为厚壁容 K≤1.2 为薄壁容器 工程中应用的多为薄壁容器。 （2）圆筒形薄壁容器承受内压时的应力 受力情况如图所示： 为保证压力容器安全工作，必须对其进行强度计算。器 壁上的“环向纤维”和“纵向纤维”均因受拉而伸长。用σ1表 示轴向拉应力，用σ2表示环向拉应力。据图列力的平衡 方程为： 以上两式中σ 1——轴向应力， MPa； σ 2——环向应力， MPa； P——内压力， MPa； Di——筒体中径，mm； S——筒体壁厚，mm。 环向应力是轴向应力的2倍。 （3）基本假设 小位移假设 直线法假设 互不挤压假设 （4）筒壁厚度的计算 考虑焊缝影响 考虑钢板的负偏差，介质对设备的腐蚀，考虑壁厚附 加量C，则上式变为： 许用应力 在手册中可查(见附录) 焊缝系数 与焊接接头