压力容器的定义、分类、组成及维护保养措施

本网编辑 2022-05-14

压力容器是指凡承受液体介质压力的密封设备称为压力容器。压力容器一般泛指在石油化工和其他工业生产中用于完成反应、传热、传质、分离和贮运等生产工艺过程，并具有特定功能的承受一定压力的设备。它主要用于石油化工、能源工业、科研和军事工业等方面；同时在民用工业领域也得到了广泛的应用，如煤气或液化石油气罐、各种蓄能器、换热器、分离器以及大型管道工程等。

1 压力容器定义

根据《压力容器安全技术监察规程》，压力容器必须同时具备：最高工作压力≥0.1MPa，容器的容积≥25L，工作介质为气体、液化气体和最高的工作温度高于标准沸点（指一个大气压的沸点）的液体这三条规定。否则属于常压容器。

压力容器主要为圆柱形，少数为球形或其他形状。圆柱形压力容器通常由筒体、封头、接管、法兰等零件和部件组成，压力容器工作压力越高，筒体的壁就应越厚。

2 压力容器分类

压力容器的分类方法很多，按照不同的方法可以有不同的分类。

2.1 制造分类：可分焊接容器、锻造容器、铆接容器、铸造容器和组合容器。

2.2 按材料分类：有钢制容器、有色金属容器和非金属容器。

2.3 按壁厚分类：可分薄壁容器和厚壁容器两种。

2.4 按形状分类：球形容器、圆筒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 按设计压力划分

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

2.7 按综合因素（如压力容器的高低、容积的大小、介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用）划分

Ⅰ类容器：指装有非易燃或无毒介质的低压容器，或是装有易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器

Ⅱ类容器：指属于下列情况之一的容器

1. 中压容器

2. 装有剧毒介质的低压容器

3. 装有易燃或有毒介质的低压反应容器及贮罐

4. 内径小于1m的低压废热锅炉

Ⅲ类容器：指属于下列情况之一的容器

1. 高压、超高压容器

2. 装有易燃或有毒介质的中压反应容器，中压贮罐或槽车

3. 装有剧毒介质的大型低压容器和中压容器

4. 中压废热锅炉或内径大于1m的低压废热锅炉

2.8 按容器工作温度划分

高温容器 200～500℃

常温容器自然环境温度

低温容器 -20～-253℃

2.9 按压力容器作用划分

反应压力容器主要用于完成介质物理、化学反应的容器。如反应器、发生器、分解锅、蒸煮炉等。

换热压力容器主要用于完成介质热量交换的容器。如废热锅炉、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净化分离等的容器，如分离器，过滤器、集油器。

储存压力容器主要用于盛装生产和生活用的原料气体、液体、液化气体的容器。如个中形式的贮罐、槽车等。

2.10 按安装方式分类：

固定式压力容器：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。

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。

3 压力容器特点

3.1 工作条件恶劣

主要表现在载荷、温度和介质三个方面

1、载荷。出承受静载荷外，还承受低周疲劳载荷。

2、环境温度。在高温下工作，有时还要在低温下工作。

3、介质。有空气、水蒸气、硫化氢、液化石油气、液氨、液氯、各种酸和碱。

3.2 容易发生事故

1、与其他的设备相比，容易超负载运行。容器内压力会因操作失误或反应异常而迅速升高。往往在尚未发现的情况下，容器已经遭到破坏。

2、局部区域受力情况比较复杂。如在容器开孔周围及其他结构不连续处，常因过高的局部应力和反复的加压、卸压而造成破坏事故。

3、隐藏难以发现的缺陷。例如制造过程中留下的微小的裂纹没有被发现，在使用过程中裂纹就要扩展，或在合适的条件下（使用温度、工作介质等）突然发生破坏。

4、使用条件比较苛刻。

3.3 使用广泛并要求连续使用

压力容器一般要求连续运行，它不能像其他设备那样可随时停下检修。如果突然停止运行，酒会给一条生产线、一个工厂，甚至一个地区的生产和生活造成极大的影响，间接和直接的经济损失也是非常大的。

4 压力容器构成

压力容器的构成形式很多，最常见的结构为圆柱形、球形和锥形三种。压力容器工作压力越高，筒体的壁就应越厚。现以最常见的圆柱形压力容器为代表做一说明。这类容器主要由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等构成。

4.1 筒体

筒体是压力容器主要组成部分之一。储存物料或完成化学反应所需要的压力空间大部分是由它完成的，所以筒体的大小往往是根据工艺要求来确定的。形状有圆筒形、锥形和球形等。

4.2 封头

根据几何形状的不同，封头可分为球形封头、椭圆形封头、碟形封头和平盖形封头几种形状。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，不允许用平盖形封头。

4.3 法兰

法兰是容器及管道连接中的重要部件，它的作用是用螺栓连接，并通过拧螺栓使垫片压紧而保证密封。

4.4 密封元件

密封元件是放在两个法兰或封头与筒体端部接触面之间，借助于螺栓等连接件压紧，使筒体内的液体或气体介质不致泄漏。根据容器的工作压力、介质、温度等来选择密封元件。密封元件有金属（铜、铝、软钢）密封元件、非金属（石棉、橡胶等）密封元件和组合型密封元件（铁包石棉、钢丝缠绕石棉等）。

4.5 开孔和接管

由于工艺和检修的需要，在容器的筒体或封头上开设各种或安装接管，如人孔、视镜孔、物料进出口孔，以及安装压力表、液位计流量计、热电偶、安全阀等接管开孔。

4.6 支座

支座是支撑压力容器并固定基础上的受压元件。支座是根据容器安装形式来决定的。常见的支座形式有鞍式、支撑式、悬挂式、裙座式等，球形容器常采用柱式和裙式两种支座。

5 压力容器维护保养

做好压力容器维护保养工作，加强对压力容器的维修，对确保压力容器安全运行和经济运行是一项十分重要且不可缺少的工作。

5.1 主要内容

1）压力容器的安全装置（安全阀、压力表、卸压孔及防爆膜）应可靠、灵敏、准确，并定期进行检查与校验。

2）应经常检查压力容器的防腐措施，保证完好，同时要采取措施，防止压力容器和有关连接管道的“跑、冒、滴、漏”。

3）应经常检查压力容器的紧固件和密封状况，要求完整、可靠；减少与消除压力容器的振动。

4）检查压力容器的静电接地情况，保证接地装置完整、良好。

5）停用与封存的压力容器也应定期进行维护和保养。

5.2 注意问题

压力容器的维修应符合国家特种设备专业部门制定的规定。维修时，特别要注意以下问题。

（1）吹扫置换

在用压力容器停止运行后，必须按规定的程序和时间执行吹扫置换。要系统全面地对所有管线指定吹扫置换流程表，严格按照吹扫流程逐项吹扫置换。对那些易燃易爆和有毒介质，特别是黏度大、压力容器和管道内壁结垢而结构复杂的压力容器，吹扫的流量、流速和时间要足够大，才能保证吹扫干净。当用水蒸气吹扫时，压力容器管道内会积存蒸汽冷凝水，故用水蒸气吹扫过后，还须用压缩空气再进行吹扫，进行低点放空、排尽积水。如果检修时人要进入用氮气置换后的压力容器内工作，则事先需用空气进行吹扫，将氮气驱净，待气体分析含量合格后方可进入。

（2）增设盲板

压力容器与压力容器或压力容器与压缩机之间、泵或其他设备之间，有许多管道互相连通，对一个石油化工联合企业来说，为了保证安全生产，一套停工检修的装置必须用盲板隔绝与之相连的众多管线。不加盲板，只靠阀门是不行的。因为阀门经过长期的介质冲刷、腐蚀、结垢或杂质的积存等因素，很难保证严密，否则一旦有易燃易爆物料从中窜通，遇到施工用火便会引起爆炸燃烧事故；如果窜通有毒或窒息性物料，进入压力容器内工作的人员便会中毒或窒息而死亡。总之，凡是能引起着火、爆炸或对人有伤害的所有物料管线均应以盲板相隔离。

（3）检修施工用火

检修施工用火都要经过批准，并要做到“三不动火”：即没有批准不动火；防火措施不落实不动火；监护人不在现场不动火。用火必须明确规定的地点和时间。因不执行用火规定发生过着火和人员伤亡事故的情况时有发生。因此，必须严格执行用火管理制度。

（4）压力容器及设备拆卸与封闭检验

修理及操作人员进到现场，首先遇到的工作就是开启压力容器人孔，拆卸压力容器的人孔盖，管线的法兰、机泵等。拆卸工作中安全作业应予重视，稍有疏忽，就会发生事故，造成人身伤害。在封闭人孔时，由于不认真检查，将安全帽、破布、手套、工具、螺钉等遗留在设备内部，开工后造成设备堵塞。

1）开启塔类设备的人孔时，应坚持按自上而下的顺序依次打开。封闭人孔时则应自下而上地依次封闭。封闭人孔前至少应有2人（施工、生产单位各1人）共同检查，确认内部无遗留物品时方可封闭。

2）任何压力容器在打开底部人孔或手孔时，均应事先打开低点放空，并要注意因堵塞造成的假象，当确认无问题时，方可打开底部人孔或手孔，开启时不要对着人进行。

3）拆卸泵时，应关闭出入口阀门，打开底部放空阀，在电源开关处挂上警告牌，以防误送电，确认后方可拆泵。

4）管道法兰的拆卸应先放空泄压，尤其是对酸碱等腐蚀性介质的管道。松螺栓后不要全部去掉，防止管道下垂伤人。

5）人孔、法兰等拧螺栓时，应根据操作温度和压力选用垫片。紧固螺栓应对称地进行，使螺栓和垫片受力均匀，方能保证其严密不漏。

（5）进入压力容器内部作业

当贮存或使用过有害气体或液体的压力容器打开后，不能立即入内工作，应先采样分析氧和有毒、易燃气体含量，待确认分析合格，同时按相关规定的要求，做好准备和清理工作。再办理好压力容器内部作业许可证后方可入内，其压力容器外部应设专人监护。

（6）起重吊装压力容器

系统中，有的压力容器体积大，起重负荷达到近百吨；有的压力容器安装在高处，高度有几十米；检修时一个阀门或一段管道都需要吊装，由于检修现场条件有限，做好起重吊装工作会碰到很多困难，为确保安全检修，起重吊装必须要遵守有关规定。对于高处作业要遵守高处起重吊装规定，每个起重操作工都要具备一定的专业技术知识，经过培训考试合格后才能从事起重吊装工作；对每一项起重设备，都应准确计算起重负荷，并留有适当的安全系数，严禁超负荷起吊。

（7）高处作业

高处作业主要是保护作业者的安全，防止高处坠落事故的发生，除应为操作人员提供必要的工作条件（如脚手架等）外，最重要的是操作人员在高处作业要遵守高处作业有关规定。

（8）电气安全

1）对工作介质为易燃易爆特性的压力容器，必须使用防爆灯具。

2）操作人员进入压力容器检修，照明灯具必须使用12～36V电压，以确保安全作业。

3）对操作人员使用手持电动工具，使用时必须有安装触电保护器措施。

（9）检修质量

对压力容器系统进行检修，操作人员必须严格按工艺要求作业，现场监护必须严格把关，认真验收，确保检修质量。

（10）其他注意事项

1）不得在压力容器上任意开孔。

2）修理时要制定正确的焊接工艺。

3）检修后要进行必要的检验，并彻底清理。