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1、压力容器压力试验1第1页，本讲稿共24页过程设备设计过程设备设计压力试验压力试验一、试验目的一、试验目的目的：目的：1 1、检验设备在超过设计（工作）压力条件下，、检验设备在超过设计（工作）压力条件下，设备密封结构的严密性。设备密封结构的严密性。2 2、检验设备在超过设计条件下，焊缝是否致密不漏。、检验设备在超过设计条件下，焊缝是否致密不漏。3 3、检验设备在超过设计条件下，设备的整体强度。、检验设备在超过设计条件下，设备的整体强度。内容：内容：液压试验液压试验气压试验气压试验耐压试验耐压试验气密性试验气密性试验压力试验压力试验压力试验压力试验压力试验压力试验气液组合试验气液组合试验2第2页，
2、本讲稿共24页以内压试验进行以内压试验进行“试漏试漏”。（1 1）耐压试验：）耐压试验：在在超设计压力超设计压力 下进行的液压（或气压）试验下进行的液压（或气压）试验内内内内 压容器试验目的：压容器试验目的：在超设计压力下，考核在超设计压力下，考核缺陷是否会发生快速扩缺陷是否会发生快速扩展造成破坏或开裂造成展造成破坏或开裂造成渗漏，检验密封结构的渗漏，检验密封结构的密封性能。密封性能。外外外外 压容器试验目的：压容器试验目的：检查是否存在穿透性检查是否存在穿透性缺陷。缺陷。做法：做法：原因：原因：外压下，容器中的缺陷受压应力的作用，不可能外压下，容器中的缺陷受压应力的作用，不可能发生开裂，且外
3、压临界失稳压力主要与容器的几发生开裂，且外压临界失稳压力主要与容器的几何尺寸、制造精度有关，跟缺陷无关。何尺寸、制造精度有关，跟缺陷无关。3第3页，本讲稿共24页对密封性要求高的容器在强度合格后进对密封性要求高的容器在强度合格后进行的泄漏检查。在等于或低于设计压力行的泄漏检查。在等于或低于设计压力下进行的气压试验。下进行的气压试验。（2 2）气密性试验：）气密性试验：4第4页，本讲稿共24页二、试验压力及应力校核二、试验压力及应力校核 液压试验液压试验用液体（水）。水的压缩系用液体（水）。水的压缩系数比气体要小得多，经济实用。数比气体要小得多，经济实用。气压试验气压试验用气体。因结构或支承等原
4、因，用气体。因结构或支承等原因，不能向容器内充灌水或其它液体，或运行条不能向容器内充灌水或其它液体，或运行条件不允许残留液体时才用气压试验。件不允许残留液体时才用气压试验。耐压试验耐压试验气液组合试验气液组合试验用液体、气体。因承重等用液体、气体。因承重等原因无法注满液体的压力容器，可根据承原因无法注满液体的压力容器，可根据承重能力先注入部分液体，然后注入气体，重能力先注入部分液体，然后注入气体，进行气液组合压力试压。进行气液组合压力试压。5第5页，本讲稿共24页 耐压试验可使用的介质种类包括液体（水、油）和耐压试验可使用的介质种类包括液体（水、油）和耐压试验可使用的介质种类包括液体（水、油）
5、和耐压试验可使用的介质种类包括液体（水、油）和气体（空气、氮气及其它气体）气体（空气、氮气及其它气体）气体（空气、氮气及其它气体）气体（空气、氮气及其它气体）由于耐压试验压力比容器的工作压力高，因此容器在试验由于耐压试验压力比容器的工作压力高，因此容器在试验由于耐压试验压力比容器的工作压力高，因此容器在试验由于耐压试验压力比容器的工作压力高，因此容器在试验压力下发生破裂的可能性也大。为了防止容器在耐压试验压力下发生破裂的可能性也大。为了防止容器在耐压试验压力下发生破裂的可能性也大。为了防止容器在耐压试验压力下发生破裂的可能性也大。为了防止容器在耐压试验时破裂而造成严重事故，所采取的措施中最重要
6、的是采用时破裂而造成严重事故，所采取的措施中最重要的是采用时破裂而造成严重事故，所采取的措施中最重要的是采用时破裂而造成严重事故，所采取的措施中最重要的是采用卸压时释放能量较小的介质作为试验介质。在相同的试验卸压时释放能量较小的介质作为试验介质。在相同的试验卸压时释放能量较小的介质作为试验介质。在相同的试验卸压时释放能量较小的介质作为试验介质。在相同的试验压力下，气体的爆炸能量比水大数百倍至数万倍，因此，压力下，气体的爆炸能量比水大数百倍至数万倍，因此，压力下，气体的爆炸能量比水大数百倍至数万倍，因此，压力下，气体的爆炸能量比水大数百倍至数万倍，因此，容器耐压试验时通常采用液体作为试验介质。容
7、器耐压试验时通常采用液体作为试验介质。容器耐压试验时通常采用液体作为试验介质。容器耐压试验时通常采用液体作为试验介质。耐压试验时最常采用液体试验介质是水，所以耐压试验耐压试验时最常采用液体试验介质是水，所以耐压试验耐压试验时最常采用液体试验介质是水，所以耐压试验耐压试验时最常采用液体试验介质是水，所以耐压试验经常被称为水压试验。经常被称为水压试验。经常被称为水压试验。经常被称为水压试验。6第6页，本讲稿共24页1 1液压试验液压试验 温度：温度：考虑韧脆转变温度。考虑韧脆转变温度。5：碳素钢、：碳素钢、Q345R和正火和正火15MnVR;15：其它低合金钢制容器：其它低合金钢制容器;如果由于板
8、厚等因素造成材料无延性转变温度升如果由于板厚等因素造成材料无延性转变温度升 高，则需相高，则需相应提高试验液体温度。应提高试验液体温度。规定试验时的介质温度是为了防止因试验温度过低而造成压规定试验时的介质温度是为了防止因试验温度过低而造成压力容器在试验过程中发生低应力脆性破坏力容器在试验过程中发生低应力脆性破坏。另一方面，试验时还必须注意其温度不能超过试验介质的另一方面，试验时还必须注意其温度不能超过试验介质的沸点而使介质产生气化。沸点而使介质产生气化。7第7页，本讲稿共24页水质：水质：奥氏体不锈钢，氯离子含量控制在奥氏体不锈钢，氯离子含量控制在25mg/L以内，并以内，并在试验后立即将水渍
9、清除干净。（氯离子能破坏其在试验后立即将水渍清除干净。（氯离子能破坏其表面钝化膜）表面钝化膜）注意：注意：a）对于立式容器采用卧置进行液压试验时，试验压力）对于立式容器采用卧置进行液压试验时，试验压力应计入立置试验时的液柱静压力；应计入立置试验时的液柱静压力；b）工作条件下内装介质的液柱静压力大于液压试验的）工作条件下内装介质的液柱静压力大于液压试验的液柱静压力时，应适当考虑相应增加试验压力。液柱静压力时，应适当考虑相应增加试验压力。8第8页，本讲稿共24页过程设备设计过程设备设计（1 1）内压容器）内压容器试验压力：PT T耐压试验压力，耐压试验压力，MpaMpa；P -设计压力，设计压力，
10、MpaMpa；耐压试验压力系数，按表耐压试验压力系数，按表4-14-1选用；选用；-容器元件材料在耐压试验温度下的许用应力，容器元件材料在耐压试验温度下的许用应力，MpaMpa；t t-容器元件材料在设计温度下的许用应力，容器元件材料在设计温度下的许用应力，MpaMpa。压力容器材料（液压试验）压力系数固定式压力容器安全技术监察规程TSG R004-2009移动式压力容器安全技术监察规程TSG R005-2011钢和有色金属1.251.30铸铁2.00表表4-14-1（4-87）9第9页，本讲稿共24页说明：说明：1)1)容器铭牌上规定有最高允许工作压力时，容器铭牌上规定有最高允许工作压力时，
11、公式中应以最高允许工作压力代替设计压力公式中应以最高允许工作压力代替设计压力p p；2)2)容器各主要受压元件，如圆筒、封头、接管、容器各主要受压元件，如圆筒、封头、接管、设备法兰（或人手孔法兰）及其紧固件等所用设备法兰（或人手孔法兰）及其紧固件等所用材料不同时，应取各元件材料许用应力比材料不同时，应取各元件材料许用应力比/t t的最小值；的最小值；3 3）t t不应低于材料受抗拉强度和屈服强度不应低于材料受抗拉强度和屈服强度控制的许用应力最小值。控制的许用应力最小值。10第10页，本讲稿共24页无须考虑温度修正，因为以内压代替外压进行试验，已将无须考虑温度修正，因为以内压代替外压进行试验，已
12、将工作时趋于闭合状态的器壁和焊缝中缺陷改以工作时趋于闭合状态的器壁和焊缝中缺陷改以“张开张开”状态接状态接受检验。受检验。（2）外压容器和真空容器）外压容器和真空容器试验压力：试验压力：（4-88）（3）夹套容器）夹套容器夹套容器是由内筒和夹套组成的多腔压力容器，各腔的夹套容器是由内筒和夹套组成的多腔压力容器，各腔的设计压力通常是不同的，应在图样上分别注明内筒和夹设计压力通常是不同的，应在图样上分别注明内筒和夹套的试验压力值。套的试验压力值。内筒为内筒为外压外压外压外压容器：按式（容器：按式（4-88）确定试验压力；）确定试验压力；内筒为内筒为内压内压内压内压容器：按式（容器：按式（4-87）
13、确定试验压力。）确定试验压力。压力试验压力试验压力试验压力试验过程设备设计过程设备设计压力试验压力试验压力试验压力试验11第11页，本讲稿共24页在确定了夹套试验压力后，还必须校核内筒在该试验在确定了夹套试验压力后，还必须校核内筒在该试验压力下的稳定性。压力下的稳定性。如不能满足外压稳定性要求，则在作夹套的液压试验如不能满足外压稳定性要求，则在作夹套的液压试验时，必须同时在内筒保持一定的压力，时，必须同时在内筒保持一定的压力，以使整个试验以使整个试验以使整个试验以使整个试验过程（包括升压、保压和卸压）中的任一时间内，夹过程（包括升压、保压和卸压）中的任一时间内，夹过程（包括升压、保压和卸压）中
14、的任一时间内，夹过程（包括升压、保压和卸压）中的任一时间内，夹套和内筒的压力差不超过设计压差套和内筒的压力差不超过设计压差套和内筒的压力差不超过设计压差套和内筒的压力差不超过设计压差,以确保夹套试压时以确保夹套试压时内筒的稳定性。内筒的稳定性。图样上应注明这一要求，以及试验压图样上应注明这一要求，以及试验压图样上应注明这一要求，以及试验压图样上应注明这一要求，以及试验压力和允许压差。力和允许压差。力和允许压差。力和允许压差。夹套：夹套：按内压容器确定试验压力。按内压容器确定试验压力。注意：注意：压力试验压力试验压力试验压力试验过程设备设计过程设备设计压力试验压力试验压力试验压力试验12第12页
15、，本讲稿共24页管路系统：管路系统：按按移动式压力容器安全技术监察规程移动式压力容器安全技术监察规程（TSG R0005-2011）第）第1号修改单要求：号修改单要求：3.11.8“管路焊接完毕后应当按照本规程的要求进行无损检管路焊接完毕后应当按照本规程的要求进行无损检测，合格后测，合格后以以1.5倍罐体设计压力或者倍罐体设计压力或者1.67倍气瓶公称工作倍气瓶公称工作压力压力进行耐压试验，并且以罐体设计压力或者气瓶公称工进行耐压试验，并且以罐体设计压力或者气瓶公称工作压力进行气密性试验。作压力进行气密性试验。”修改为修改为“管路焊接完毕后应当管路焊接完毕后应当按照本规程的要求进行无损检测，合
16、格后按照本规程的要求进行无损检测，合格后以罐体或者气瓶以罐体或者气瓶耐压试验压力耐压试验压力进行耐压试验，并且以罐体设计压力或者气进行耐压试验，并且以罐体设计压力或者气瓶公称工作压力进行气密性试验。瓶公称工作压力进行气密性试验。”13第13页，本讲稿共24页为使液压试验时容器材料处于弹性状态，在压力试验前必为使液压试验时容器材料处于弹性状态，在压力试验前必须按式（须按式（4-89）校核试验时筒体的薄膜应力）校核试验时筒体的薄膜应力T。（4）液压试验应力校核：液压试验应力校核：（4-89）压力试验压力试验压力试验压力试验过程设备设计过程设备设计压力试验压力试验压力试验压力试验ReL壳体材料在试验
17、温度下的屈服强度（或壳体材料在试验温度下的屈服强度（或0.2%0.2%非比例延伸强度）非比例延伸强度），MpaMpa；14第14页，本讲稿共24页气压试验较液压试验危险，故试验压力比液压试验低，容器气压试验较液压试验危险，故试验压力比液压试验低，容器上的对接接头应进行上的对接接头应进行100%100%射线或超声检测，射线或超声检测，试验压力、温度、升压程序等规定均不同于液压试验，试验压力、温度、升压程序等规定均不同于液压试验，现场安全措施也更多。现场安全措施也更多。2气压试验气压试验 气压试验所用气体应为干燥、洁净的空气、氮气或其气压试验所用气体应为干燥、洁净的空气、氮气或其它惰性气体。对介质
18、具有易燃特性的在用压力容器，它惰性气体。对介质具有易燃特性的在用压力容器，必须进行彻底的清洗和置换，否则严禁用空气作为试必须进行彻底的清洗和置换，否则严禁用空气作为试验介质。验介质。气体温度：气体温度：15注意：注意：15第15页，本讲稿共24页压力容器材料（气压试验）压力系数固定式压力容器安全技术监察规程TSG R004-2009移动式压力容器安全技术监察规程TSG R005-2011钢和有色金属1.101.15表表4-24-2（1 1）内压容器）内压容器试验压力式中式中/t的取值要求同液压试验。的取值要求同液压试验。（2）外压容器）外压容器 和真空容器和真空容器和真空容器和真空容器16第1
19、6页，本讲稿共24页为使气压试验时容器材料处于弹性状态，在压力试验前必为使气压试验时容器材料处于弹性状态，在压力试验前必须按式（须按式（4-90）校核试验时筒体的薄膜应力）校核试验时筒体的薄膜应力T。（3）气压试验应力校核：气压试验应力校核：（4-90）压力试验压力试验压力试验压力试验过程设备设计过程设备设计压力试验压力试验压力试验压力试验ReL壳体材料在试验温度下的屈服强度（或壳体材料在试验温度下的屈服强度（或0.2%0.2%非比例延伸强度），非比例延伸强度），MpaMpa；17第17页，本讲稿共24页过程设备设计过程设备设计当在下列条件下进行水压试验有困难时，当在下列条件下进行水压试验有困
20、难时，当在下列条件下进行水压试验有困难时，当在下列条件下进行水压试验有困难时，则进行气压试验：则进行气压试验：则进行气压试验：则进行气压试验：（1 1）由于结构或支承原因，不能保证压力容器安全承受液体荷重；）由于结构或支承原因，不能保证压力容器安全承受液体荷重；如：大型球罐、水泥基础、支柱等有困难时的场合。如：大型球罐、水泥基础、支柱等有困难时的场合。（2 2）结构复杂，水压试验不足以充分检验各个部位的试压要求；）结构复杂，水压试验不足以充分检验各个部位的试压要求；（3 3）运行条件不允许残留试验液体的压力容器；）运行条件不允许残留试验液体的压力容器；如：低温条件下运行且结构不能保证排尽试验液
21、体的系统就不能用如：低温条件下运行且结构不能保证排尽试验液体的系统就不能用 水试压，因为残留水会结冰导致系统堵塞，同样的情况在高温水试压，因为残留水会结冰导致系统堵塞，同样的情况在高温 导热油系统中也不允许，因为系统残留水会导致运行中压力不导热油系统中也不允许，因为系统残留水会导致运行中压力不 正常升高。正常升高。（4 4）其他难以克服的困难。如：供水困难等。）其他难以克服的困难。如：供水困难等。18第18页，本讲稿共24页过程设备设计过程设备设计3.3.气密性试验气密性试验 规定：规定：介质为易燃或毒性程度为极度、高度危介质为易燃或毒性程度为极度、高度危害或设计上不允许有微量泄漏（如真空害或
22、设计上不允许有微量泄漏（如真空度要求较高时）的压力容器，必须进行度要求较高时）的压力容器，必须进行气密性试验。气密性试验。19第19页，本讲稿共24页过程设备设计过程设备设计气密性试验压力：气密性试验压力：大小视容器上是否配置安全泄放装置而定。大小视容器上是否配置安全泄放装置而定。若容器上没有安全泄放装置，其气密性试验压力值若容器上没有安全泄放装置，其气密性试验压力值一般取设计压力的一般取设计压力的1.0倍；倍；但若容器上设置了安全泄放装置，为保证安全泄放装置但若容器上设置了安全泄放装置，为保证安全泄放装置的正常工作，其气密性试验压力值应低于安全阀的开启的正常工作，其气密性试验压力值应低于安全
23、阀的开启压力或爆破片的设计爆破压力，建议取容器最高工作压压力或爆破片的设计爆破压力，建议取容器最高工作压力的力的1.0倍。倍。注意：注意：气密性试验的危险性大，应在液压试验合格后进气密性试验的危险性大，应在液压试验合格后进 行。在进行气密性试验前，应将容器上的安全附行。在进行气密性试验前，应将容器上的安全附 件装配齐全。件装配齐全。20第20页，本讲稿共24页过程设备设计过程设备设计试验要求试验要求1 1、介质温度：、介质温度：水压试验的水温不能超过其沸点，水温也不水压试验的水温不能超过其沸点，水温也不宜过低，当容器温度降至材料的脆性转变点会使器壁钢材在宜过低，当容器温度降至材料的脆性转变点会
24、使器壁钢材在应力强度很低远未达到屈服点时就破裂。因而规定对碳素钢应力强度很低远未达到屈服点时就破裂。因而规定对碳素钢和和Q345R钢制容器作水压试验时，水温不低于钢制容器作水压试验时，水温不低于 5 5，其它低合，其它低合，其它低合，其它低合金钢不低于金钢不低于金钢不低于金钢不低于 1515。2 2 2 2、介质的杂质要求：、介质的杂质要求：不同的容器有不同的要求；不同的容器有不同的要求；不同的容器有不同的要求；不同的容器有不同的要求；如：如：如：如：奥氏体不锈钢制造的容器用水进行液压试验时，应严格控奥氏体不锈钢制造的容器用水进行液压试验时，应严格控奥氏体不锈钢制造的容器用水进行液压试验时，应
25、严格控奥氏体不锈钢制造的容器用水进行液压试验时，应严格控制水中的氯离子含量不超过制水中的氯离子含量不超过制水中的氯离子含量不超过制水中的氯离子含量不超过25mg/L 25mg/L。21第21页，本讲稿共24页过程设备设计过程设备设计3 3、升压不宜过快：、升压不宜过快：水压实验不宜过速升压，宜缓慢提高压力。压力逐渐升水压实验不宜过速升压，宜缓慢提高压力。压力逐渐升水压实验不宜过速升压，宜缓慢提高压力。压力逐渐升水压实验不宜过速升压，宜缓慢提高压力。压力逐渐升高，变形也逐渐增加，圆筒也逐渐趋向于更圆，筒中的高，变形也逐渐增加，圆筒也逐渐趋向于更圆，筒中的高，变形也逐渐增加，圆筒也逐渐趋向于更圆，
26、筒中的高，变形也逐渐增加，圆筒也逐渐趋向于更圆，筒中的应力就趋向于均匀。如果迅速升高压力，焊缝处等存在应力就趋向于均匀。如果迅速升高压力，焊缝处等存在应力就趋向于均匀。如果迅速升高压力，焊缝处等存在应力就趋向于均匀。如果迅速升高压力，焊缝处等存在形状不连续，此处的局部应力较高，尚未来得及缓解形形状不连续，此处的局部应力较高，尚未来得及缓解形形状不连续，此处的局部应力较高，尚未来得及缓解形形状不连续，此处的局部应力较高，尚未来得及缓解形状的不连续，应力尚未得到再分布，压力很快升高，只状的不连续，应力尚未得到再分布，压力很快升高，只状的不连续，应力尚未得到再分布，压力很快升高，只状的不连续，应力尚
27、未得到再分布，压力很快升高，只能使形状不连续处局部应力继续迅速增大，对容器的强能使形状不连续处局部应力继续迅速增大，对容器的强能使形状不连续处局部应力继续迅速增大，对容器的强能使形状不连续处局部应力继续迅速增大，对容器的强度是不利的。度是不利的。度是不利的。度是不利的。22第22页，本讲稿共24页过程设备设计过程设备设计试验步骤试验步骤1 1、液压试验：、液压试验：充满液体，当压力容器器壁金属温度与液体温度接近时才充满液体，当压力容器器壁金属温度与液体温度接近时才缓慢升压至设计压力，确认无泄漏后继续升压到规定的试缓慢升压至设计压力，确认无泄漏后继续升压到规定的试验压力，保压足够时间（保压时间一
28、般不少于验压力，保压足够时间（保压时间一般不少于3030分钟），分钟），在此期间，不应有局部膨胀延伸或泄露等异常现象。然后降至在此期间，不应有局部膨胀延伸或泄露等异常现象。然后降至设计压力，保压足够时间进行检验（保压期间不得采用连续加设计压力，保压足够时间进行检验（保压期间不得采用连续加压来维持试验压力不变，耐压试验过程中不得带压紧固螺栓或压来维持试验压力不变，耐压试验过程中不得带压紧固螺栓或者向受压元件施加外力），检查有无泄露和塑性变形。而后卸者向受压元件施加外力），检查有无泄露和塑性变形。而后卸压至零，将液体排尽并用压缩空气将内部吹干。压至零，将液体排尽并用压缩空气将内部吹干。23第23页
29、，本讲稿共24页过程设备设计过程设备设计2 2、气压试验：、气压试验：先缓慢升压至规定试验压力的先缓慢升压至规定试验压力的先缓慢升压至规定试验压力的先缓慢升压至规定试验压力的10%10%，保压足够时间（一般，保压足够时间（一般，保压足够时间（一般，保压足够时间（一般保压保压保压保压5min5min）,并且对所有焊接接头和连接部位进行初次检查；并且对所有焊接接头和连接部位进行初次检查；并且对所有焊接接头和连接部位进行初次检查；并且对所有焊接接头和连接部位进行初次检查；确认无泄漏后，再继续升压到规定试验压力的确认无泄漏后，再继续升压到规定试验压力的确认无泄漏后，再继续升压到规定试验压力的确认无泄漏
30、后，再继续升压到规定试验压力的50%50%；如无异；如无异；如无异；如无异常现象，其后按照规定试验压力的常现象，其后按照规定试验压力的常现象，其后按照规定试验压力的常现象，其后按照规定试验压力的10%10%逐级升压，直到试验逐级升压，直到试验逐级升压，直到试验逐级升压，直到试验压力，保压足够时间（一般保压压力，保压足够时间（一般保压压力，保压足够时间（一般保压压力，保压足够时间（一般保压10min 10min）；然后降至设计）；然后降至设计）；然后降至设计）；然后降至设计压力，保压足够时间进行检查，检查期间压力应保持不变，压力，保压足够时间进行检查，检查期间压力应保持不变，压力，保压足够时间进行检查，检查期间压力应保持不变，压力，保压足够时间进行检查，检查期间压力应保持不变，检查有无泄露，而后卸压。检查有无泄露，而后卸压。检查有无泄露，而后卸压。检查有无泄露，而后卸压。24第24页，本讲稿共24页