压力容器：定义、应用领域及必备条件解析

压力容器是指凡是承受液体介质压力的密封设备，称为压力容器。压力容器一般是指在石油化工等工业生产中用于完成反应、传热、传质、分离、储存、运输等生产过程，并具有承受一定压力的特定功能的设备。主要应用于石油化工、能源工业、科研及军工；也广泛应用于民用工业，如煤气或液化石油气储罐、各种蓄能器、热交换器、分离器和大型管道工程等。

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压力容器定义

根据《压力容器安全技术监察规程》，压力容器还必须具备：最高工作压力≥0.1MPa，容器容积≥25L，工作介质为气体、液化气体且最高工作温度高于标准沸点（指一个大气压）液体的沸点。否则为常压容器。

压力容器主要为圆柱形，也有少数为球形或其他形状。圆柱形压力容器通常由筒体、封头、管道、法兰等零部件组成。压力容器的工作压力越高，其筒壁应越厚。

压力容器分类

压力容器的分类方法有很多种，根据不同的方法可以有不同的分类。

2.1制造分类：可分为焊接容器、锻造容器、铆接容器、铸造容器和组合容器。

2.2按材质分类：钢制容器、有色金属容器和非金属容器。

2.3按壁厚分类：可分为薄壁容器和厚壁容器两类。

2.4按形状分类：球形容器、圆柱形容器和圆锥形容器。

2.5按承压方式分类：内压容器和外压容器。

2.6 按设计压力分类

低压容器（代号L）0.1MPa≤p﹤1.6MPa

中压容器（代号M）1.6MPa≤p﹤10MPa

高压容器（代号H）10MPa≤p﹤100MPa

超高压容器（代号U）p≥100MPa

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2.7 按综合因素（如压力容器的高度、容积的大小、介质的危险程度及其在生产过程中的重要作用等）划分

一类容器：指盛装不燃、无毒介质的低压容器，或者盛装易燃、有毒介质的低压分离容器、换热容器。

二类集装箱：是指有下列情形之一的集装箱：

1、中压容器

2、盛装剧毒介质的低压容器

3.含有易燃或有毒介质的低压反应容器和储罐

4、内径小于1m的低压余热锅炉

三类集装箱：是指有下列情形之一的集装箱：

1、高压、超高压容器

2、盛装易燃、有毒介质的中压反应容器、中压储罐或罐车

3、盛装剧毒介质的大型低压容器和中压容器

4、内径大于1m的中压余热锅炉或低压余热锅炉

2.8 按容器工作温度分类

高温容器200～500℃

常温容器自然环境温度

低温容器-20～-253℃

2.9 按压力容器的功能分类

反应压力容器主要用于完成介质的物理、化学反应。如反应堆、发电机、分解锅、蒸煮炉等。

换热压力容器主要用于完成介质的热交换。如余热锅炉、热交换器、冷却器、蒸发器等。

分离压力容器主要用于完成介质的流体压力平衡和气体的净化分离，如分离器、过滤器、集油器等。

储存压力容器主要用于盛装生产、生活中使用的原料气体、液体、液化气体。其中比如储罐、槽车等。

2.10 按安装方式分类：

固定式压力容器：有固定的安装使用地点、工艺条件和相对固定的操作人员的压力容器。

移动式压力容器：在使用过程中不仅承受内部或外部压力载荷，而且在运输过程中还要承受内部介质晃动产生的冲击力，以及运输过程中带来的外部冲击和振动载荷过程。因此，移动式压力容器的结构、使用和安全各个方面都有其特殊的要求。

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压力容器特点

3.1 工作条件差

主要表现在载荷、温度、介质三个方面

1. 加载。除承受静载荷外，还承受低周疲劳载荷。

2.环境温度。在高温下工作，有时在低温下工作。

3.中等。有空气、水蒸气、硫化氢、液化石油气、液氨、液氯、各种酸、碱等。

3.2 容易发生事故

1、与其他设备相比，易于超负荷运行。由于操作错误或异常反应，容器内的压力可能会迅速升高。通常，容器已被破坏而未被发现。

2、局部地区的应激情况较为复杂。例如，容器开口周围等结构不连续处，往往因局部应力过大、反复加压、泄压而造成损坏事故。

3.隐藏难以发现的缺陷。例如，如果没有发现制造过程中留下的微小裂纹，那么在使用过程中裂纹就会扩大，或者在适当的条件（使用温度、工作介质等）下突然发生损坏。

4、使用条件比较恶劣。

3.3 使用广泛，需要持续使用

压力容器一般需要连续运行，不能像其他设备一样随时停机检修。如果突然停止运转，酒会对一条生产线、一个工厂，甚至一个地区的生产生活造成很大的影响，间接和直接的经济损失也很大。

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压力容器组成

压力容器有多种形式，最常见的结构是圆柱形、球形和圆锥形。压力容器的工作压力越高，其筒壁应越厚。现在以最常见的圆筒形压力容器为代表进行说明。此类容器主要由筒体、封头、法兰、密封件、开口及管口、支架等组成。

4.1 气缸

气缸是压力容器的主要部件之一。储存物料或完成化学反应所需的压力空间大部分是由它完成的，因此筒体的尺寸往往根据工艺要求来确定。形状包括圆柱形、圆锥形和球形。

4.2 头部

根据几何形状的不同，封头可分为几种形状：球形封头、椭圆形封头、碟形封头和平帽形封头。在压力容器中，封头与筒体连接时，只能采用球形或椭圆形封头，不允许采用平帽形封头。

4.3 法兰

法兰是容器与管道连接的重要部件。其作用是用螺栓连接，并通过拧紧螺栓来拧紧垫片，以保证密封。

4.4 密封元件

密封元件置于两个法兰或封头与筒体端部的接触面之间，借助螺栓等连接件压紧，以防止筒体内的液体或气体介质泄漏。根据容器的工作压力、介质、温度等选择密封元件。密封元件包括金属（铜、铝、低碳钢）密封元件、非金属（石棉、橡胶等）密封元件和组合密封元件（铁包石棉、钢丝缠绕石棉等）。

4.5 开口和连接

由于技术和维护的需要，在容器的筒体或封头上开设或安装各种管道，如人孔、视镜孔、物料进出料孔以及压力表、液位计、流量计、热电偶等、安全阀等管道开口。

4.6 支持

轴承是支撑压力容器并将其固定在基础上的承压元件。支撑根据集装箱的安装形式确定。常见的支撑形式有鞍座式、支撑式、悬挂式、裙式等。球形容器常采用柱式和裙式支撑。

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压力容器钢材的选用

压力容器的用途广泛，其工作条件也千差万别。因此，容器设计过程中材料的正确选择是一项极其复杂而重要的工作。很多压力容器造成事故的重要原因之一是材料选择不当。例如，压力容器与焊接性较差的钢材焊接时，焊接接头处容易产生裂纹；一些镍铬不锈钢压力容器常因钢种或成分选择不当而发生晶间腐蚀、应力腐蚀等。损坏形式；采用铁素体钢制造低温压力容器时，如果钢的转变温度高于容器的工作温度，则容器在工作时容易发生脆性破坏。因此，在选择压力容器钢材时，需要根据容器的工作条件（如壁温、压力、介质的腐蚀性、介质对材料的脆化作用、无论是易燃、易爆、有毒等）材料的性能、物理性能和耐腐蚀性，所选择的材料还必须考虑加工工艺（焊接性、加工难易性）的影响，并考虑其经济合理性和来源。需要指出的是，除少数铸件外，压力容器用钢材大部分经过轧制、锻造、成型、焊接和热处理后才投入使用。

5.1 质量选择原则

1、选择压力容器用钢时，必须考虑设备的使用条件（如设计压力、设计温度、介质特性）、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理工艺等。容器的结构。

2、压力容器钢材选用时，必须在满足第一条的前提下考虑经济合理性。一般来说，以下规定在经济上是合理的。

一个。当所需钢板厚度小于8mm时，应尽量采用介于碳钢和低合金高强度钢之间的碳钢板（多层容器材料除外）。

b.在刚度或结构设计是主要考虑的情况下，应尽可能使用普通碳钢。在以强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，依次选用Q235A、Q235B、20R（20R、20g供应困难时）、16MnR等钢板。

c.当所需不锈钢厚度大于12mm时，应尽可能采用衬里、复合、堆焊等结构形式。

d.不锈钢尽量不要用作设计温度小于或等于500℃的耐热钢。

e.珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于或等于350℃的耐热钢。当必须采用珠光体耐热钢用于耐热或抗氢用途时，应尽可能减少和组合钢种和规格。

3、本文所列各种钢材的选用对象为设计指南，一般情况下应执行。

一个。碳钢用于介质无强腐蚀性的常压和低压容器、小壁厚的中压容器、锻件、承压钢管、非承压元件及其他壁厚确定的场合由刚性或结构因素。

b.低合金高强度钢用于介质腐蚀性不强、壁厚较大（不小于8mm）的压力容器。

c.珠光体耐热钢用于抵抗高温氢或硫化氢腐蚀，或用于设计温度为350～650℃的压力容器。

d.不锈钢用于具有高介质腐蚀（电化学腐蚀、化学腐蚀）、耐铁离子污染、设计温度大于500℃或小于~100℃的耐热或低温钢。

e.不含稳定元素且碳含量大于0.03%的奥氏体不锈钢需要在400℃以上进行焊接或热加工时，不宜在可能引起不锈钢晶间腐蚀的环境中使用。

4、钢材应符合相关标准。

5、用作设备法兰、管道法兰、管件、人孔、液位计等化工设备标准件的钢材，应符合相关零件国家标准和行业标准中对钢材的技术要求。

5.2 经济选择原则

设备成本很大一部分是由材料的价格决定的。因此，在选择材料时，应该了解其价格。压力容器用钢中，各种钢材之间的价格差异较大。如果碳钢板Q235-A的价格设为1，则其他板材的相对价格大致为：16MnR为1.4，20R（20g）为1.8，铬钢（1Cr13、2Cr13）为5.1，高合金钢0Cr18Ni10为14.1。

当然，使用便宜的材料在经济上不一定合理，因为昂贵的材料可能具有更好的性能，可以用来制造壁更薄、重量更轻的容器，并且使用寿命更长，也更经济。效果比较好。分析材料的经济性时，不仅要看其价格，还要看国家的资源。使用更常见和容易获得的材料以及更便宜和稀缺的材料；多采用国产材料，少用或不采用进口材料。