什么是压力容器？我们可以这样认为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、压力容器的定义

 

　　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、压力容器的分类

 

　　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五种。

 

　　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：有球形容器、圆筒形容器、圆锥形容器、

 

　　2．5 按承压方式分类：有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、压力容器的构成

 

　　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、压力容器用钢的选用原则

 

　　压力容器的用途极广，工作条件也千差万别，因此在容器的设计过程中正确地选择材料是一件极为复杂而又特别重要的工作。很多压力容器造成事故的重要原因之一就是选用材料不当。例如，采用焊接性差的钢材焊制压力容器时，就容易在焊接接头中产生裂缝；有些镍铬不锈钢的压力容器，常因钢号或成分选用不当，在使用中发生晶间腐蚀、应力腐蚀等形式的破坏；选用铁素体钢制造低温压力容器时，如钢的转变温度高于容器的工作温度，则容器工作时就容易发生脆性破坏。所以，在选择压力容器用钢时，必须根据容器的工作条件(如壁温、压力、介质腐蚀性、介质对材料的脆化作用及其是否易燃、易爆、有毒等)选择具有合适力学性能、物理性能和耐腐蚀性能的材料，所选用的材料还必须考虑加工工艺的影响(可焊性、是否便于加工)，并考虑其经济合理性及来源等情况。需指出的是，压力容器用的钢材，除极个别的采用铸件外，绝大多数都是经轧制、锻造、成型、焊接和热处理等加工后才投入使用的。

 

　　5.1 质量上的选择原则

 

　　①选择压力容器用钢材必须考虑设备的操作条件(如设计压力、设计温度、介质的特性)、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构等。

 

　　②选择压力容器用钢材必须在满足第①条的前提下，考虑经济合理性。一般情况下，下列规定是经济合理的。

 

　　a．所需钢板厚度小于8mm时，在碳素钢与低合金高强度钢之间，应尽量采用碳素钢钢板(多层容器用材除外)。

 

　　b．在刚度或结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。在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(当20R供应有困难时，可采用20g)、16MnR等钢板。

 

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

 

　　d．不锈钢应尽量不用作设计温度小于等于500℃的耐热用钢。

 

　　e．珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于等于350℃的耐热用钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热或抗氢用途时，应尽量减少、合并钢材的品种、规格。

 

　　③本条所列的各类钢材选用对象是设计的指导准则，通常情况下应予执行。

 

　　a．碳素钢用于介质腐蚀性不强的常压、低压容器，壁厚不大的中压容器，锻件、承压钢管、非受压元件以及其他由刚性或结构因素决定壁厚的场合。

 

　　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)的受压容器。

 

　　c．珠光体耐热钢用作抗高温氢或硫化氢腐蚀，或设计温度在350～650℃的压力容器用耐热钢。

 

　　d．不锈钢用于介质腐蚀性较高(电化学腐蚀、化学腐蚀)、防铁离子污染、设计温度大于500℃或设计温度小于～100℃的耐热或低温用钢。

 

　　e．不含稳定化元素，且含碳量大于0．03％的奥氏体不锈钢需经焊接或400℃以上热加工时，不应使用于可能引起不锈钢晶间腐蚀的环境。

 

　　④钢材应符合有关标准要求。

 

　　⑤用作设备法兰、管法兰、管件、人手孔、液面计等化工设备标准零部件的钢材，应符合有关零部件的国家标准、行业标准对钢材的技术要求。

 

　　5.2经济上的选用原则

 

　　设备成本的很大一部分决定于材料的价格。因此，在选用材料时，应了解它们的价格。在压力容器用钢中，各种钢材的价格差异是较大的。如果将碳素钢板Q235-A的价格定为1，其余的板材相对价格大致有如下关系，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，采用价廉的材料不一定在经济上就是合理的，因为价贵的材料可能具有较好的性能，用它可以制成器壁较薄而轻的容器，而且使用年限也比较长，经济效果更好。

 

　　分析材料的经济性不能仅看它们的价格，同时要看国家的资源情况。应多用普通易取的材料，少用昂贵稀缺的材料；多用国产材料，少用或不用进口材料。