压力容器的分类及设计要点

根据使用位置的不同，压力容器可分为固定式容器和移动式容器。安装在固定位置使用的压力容器称为固定式容器；在移动中使用的压力容器称为移动式容器。

为了便于技术管理和监督检查，国家有关标准对压力容器类别等进行了划分，以TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》为例，其附件A对压力容器类别、压力等级和品种进行了划分。

（一）按压力类别划分

压力容器类别的划分应当根据介质特性，按照以下要求选择类别划分图，再根据设计压力p（单位MPa）和容积V（单位L），标出坐标点，确定压力容器类别：

（1）第一组介质 压力容器类别的划分见图1-16。第一组介质是指毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。

图1-16 压力容器类别划分图-第一组介质

（2）第二组介质 压力容器类别的划分见图1-17。第二组为除第一组以外的介质。

（二）按压力等级划分

容器的设计压力p划分为低压、中压、高压和超高压容器四个压力等级。

（1）低压容器（代号L） 0.1MPa≤p＜1.6MPa。

（2）中压容器（代号M） 1.6MPa≤p＜10.0MPa。

（3）高压容器（代号H） 10.0MPa≤p＜100.0MPa。

（4）超高压容器（代号U） p≥100.0MPa。

（三）按压力容器品种划分

压力容器按照在生产工艺过程中的作用原理，划分为以下品种：(www.xing528.com)

（1）反应压力容器（代号R） 主要是用于完成介质物理、化学反应的压力容器。例如各种反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉和煤气发生炉等。

图1-17 压力容器类别划分图-第二组介质

（2）换热压力容器（代号E） 主要是用于完成介质热量交换的压力容器。如各种热交换器、冷却器、冷凝器和蒸发器等。

（3）分离压力容器（代号S） 主要用于完成介质流体压力平衡缓冲和气体净化分离等的压力容器。例如各种分离器、过滤器、集油器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸和除氧器等。

（4）储存压力容器（代号C，其中球罐代号B） 主要用于储存或者盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器。如各种形式的储罐。

此外，还可以按压力容器工作时的壁温、压力容器形状和压力容器的制造方法等进行分类。

（四）按壁温分类

1.常温压力容器 指温度在-20～200℃条件工作的容器。

2.低温压力容器 指工作时壁温在-20℃以下的压力容器。液化乙烯、液化天然气、液氮和液氢等的储存和运输用容器均属低温压力容器。一般压力容器常用的铁素体钢在温度降低到某一温度时，钢的韧性将急剧下降而显得很脆，通常称这一温度为脆性转变温度。压力容器在低于转变温度的条件下使用时，容器中如存在因缺陷、残留应力、应力集中等因素引起的较高局部应力，容器就可能在没有出现明显塑性变形的情况下，发生脆性破裂而酿成灾难性事故。对于低温压力容器首先要选用合适的材料，这些材料在使用温度下应具有良好的韧性。经细化晶粒处理的低合金钢可用到-45℃，2.25Ni钢可用到-60℃，3.5Ni钢可用到-104℃，9Ni钢可用到-196℃。低于-196℃时可选用奥氏体不锈钢和铝合金等。为了避免在低温压力容器上产生过高的局部应力，在设计容器时应避免有过高的应力集中和附加应力；在制造容器时应严格检验，以防止容器中存在危险的缺陷。对于因焊接而引起的过大残留应力，应在焊后进行消除焊接残留应力处理。

3.高温压力容器 高温压力容器是指使用过程中，容器壁处于高温下的压力容器。所谓高温，通常是指壁温超过容器材料的蠕变起始温度（对于一般钢材约为350℃）。火力发电站的锅炉锅筒、煤转化反应器，某些核电站的反应堆压力容器（高温气冷堆和增殖反应堆）等，都是高温压力容器。高温压力容器因材料的蠕变会产生形状和尺寸的缓慢变化。材料在高温的长期作用下，其持久强度较短时抗拉强度低得多。此外，容器内部的介质对材料的腐蚀作用（例如氧化）也会因高温而加剧。制造高温压力容器所使用的材料，应根据工作温度和工作介质的不同选用热强钢或耐热钢，在个别场合还需要选用高温合金。高温压力容器的设计寿命通常要求在10万h以上，在设计时必须正确地选择材料和进行应力分析。压力容器在使用期间一般允许形状和尺寸有一定的变化容限，因此选择材料的主要依据是高温持久强度和耐腐蚀性。高温压力容器的应力分析比较复杂，要求理论解释相当困难，现代实践表明，采用有限元分析法是切实可行的手段。如果容器承受交变载荷（例如反复升压和降压），还应考虑疲劳和蠕变的交互作用。碳钢或低合金钢容器温度超过420℃、低合金耐热钢如（Cr-Mo钢）超过450℃、奥氏体不锈钢超过550℃的情况，属此范围。

（五）按形状分类

根据压力容器的形状，可分为圆柱形、球形、锥形、椭圆形等，其中以圆柱形压力容器使用最多。

（六）按制造方法分类

根据压力容器的制造方法，可分为焊接、铸造、铆接、锻造等容器，其中以焊接容器应用最为普遍。