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《壓力容器安全技術(shù)》以壓力容器的安全技術(shù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)介紹了國(guó)內(nèi)壓力容器安全監(jiān)察與法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系以及壓力容器常用材料及性能，重點(diǎn)介紹了壓力容器承受內(nèi)壓、外壓時(shí)的安全設(shè)計(jì)，壓力容器制造、使用及監(jiān)檢，基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)、安全評(píng)定、失效形式及爆炸災(zāi)害，并給出了壓力容器事故案例�！秹毫θ萜靼踩夹g(shù)》可供高等院校過(guò)程裝備與控制工程、安全工程、化工、制藥及相關(guān)專業(yè)使用，也可供從事壓力容器設(shè)計(jì)、制造、使用管理及監(jiān)督檢驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員及工程管理人員參考。

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)壓力容器的使用量呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。作為一種典型的特種設(shè)備壓力容器一旦發(fā)生事故，容易造成災(zāi)害性后果。壓力容器安全運(yùn)行有其客觀規(guī)律，理解壓力容器在選材、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、使用及監(jiān)督管理等環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)技術(shù)人員和管理人員的安全意識(shí)，掌握其破壞及失效的客觀規(guī)律，能有效降低或避免壓力容器事故。2013年6月29日，《中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法》的頒布，對(duì)壓力容器等特種設(shè)備的安全監(jiān)察與管理提出了新的要求。同時(shí)，近年來(lái)一批新的壓力容器安全技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)如TSG 212016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、GB/T 1502011《壓力容器》等的頒布，也對(duì)壓力容器技術(shù)做出了新的規(guī)定。在此背景下，針對(duì)壓力容器的教材需要適應(yīng)新法規(guī)、新規(guī)程以及新標(biāo)準(zhǔn)的要求。本書(shū)以壓力容器為對(duì)象，對(duì)壓力容器全流程包括安全監(jiān)察及法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、選材、設(shè)計(jì)、制造、使用、監(jiān)督檢驗(yàn)、安全評(píng)定、失效形式等的安全技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。尤其是對(duì)壓力容器的安全合理選材、內(nèi)外壓容器安全設(shè)計(jì)等進(jìn)行了重點(diǎn)敘述，以使相關(guān)人員在參考本教材時(shí)做到會(huì)選材、能設(shè)計(jì)。本書(shū)共分12章。第1章為緒論；第2章為壓力容器安全監(jiān)察與法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系；第3章為壓力容器材料；第4～第8章為壓力容器內(nèi)、外壓安全設(shè)計(jì)；第9章為壓力容器制造、使用及監(jiān)檢；第10章為基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（RBI）技術(shù)；第11章為含缺陷壓力容器的安全評(píng)定；第12章為壓力容器失效形式及爆炸災(zāi)害。本書(shū)第1、第10～第12章由閆興清編寫(xiě)，第2、第3章由伊軍編寫(xiě)，第4～第6章由喻健良編寫(xiě)，第7、第8章由喻健良、閆興清編寫(xiě)，第9章由伊軍、鐘華編寫(xiě)。全書(shū)由喻健良統(tǒng)稿并最終定稿。本書(shū)可供高等院校過(guò)程裝備與控制工程、安全工程、化工、制藥及相關(guān)專業(yè)使用，也可供從事壓力容器設(shè)計(jì)、制造、使用管理及監(jiān)督檢驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員及工程管理人員參考。尤其是本書(shū)各章節(jié)提供的大量例題及習(xí)題，有助于讀者理解壓力容器安全技術(shù)內(nèi)容。由于水平有限，書(shū)中難免有疏漏之處，懇請(qǐng)專家和讀者批評(píng)指正。編著者2018年4月

1 緒論1

1.1壓力容器概述1

1.1.1特種設(shè)備與壓力容器1

1.1.2壓力容器分類1

1.1.3壓力容器典型結(jié)構(gòu)6

1.2壓力容器安全的重要性7

1.2.1壓力容器應(yīng)用的廣泛性7

1.2.2壓力容器事故的易發(fā)性7

1.2.3壓力容器事故后果的嚴(yán)重性8

1.3壓力容器事故類型9

習(xí)題9

2壓力容器安全監(jiān)察與法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系11

2.1壓力容器安全監(jiān)察11

2.1.1壓力容器安全監(jiān)察概念11

2.1.2壓力容器安全監(jiān)察的作用11

2.2壓力容器法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系12

2.2.1法律12

2.2.2行政法規(guī)12

2.2.3部門(mén)規(guī)章12

2.2.4安全技術(shù)規(guī)范13

2.2.5標(biāo)準(zhǔn)13

習(xí)題15

3壓力容器材料17

3.1金屬材料性能17

3.1.1力學(xué)性能17

3.1.2物理性能22

3.1.3化學(xué)性能23

3.1.4加工工藝性能23

3.2元素對(duì)鋼材性能的影響24

3.2.1雜質(zhì)元素的影響24

3.2.2合金元素的影響24

3.3壓力容器用鋼材25

3.3.1材料分類25

3.3.2碳素鋼26

3.3.3低合金鋼26

3.3.4碳素鋼和低合金鋼用于壓力容器的特殊規(guī)定27

3.3.5高合金鋼27

3.4壓力容器選材原則29

習(xí)題31

4內(nèi)壓容器強(qiáng)度安全設(shè)計(jì)（一）回轉(zhuǎn)薄殼的應(yīng)力分析理論33

4.1回轉(zhuǎn)薄殼的薄膜應(yīng)力理論33

4.1.1基本假設(shè)及概念33

4.1.2回轉(zhuǎn)薄殼應(yīng)力特點(diǎn)34

4.1.3經(jīng)向應(yīng)力計(jì)算區(qū)域平衡方程式35

4.1.4環(huán)向應(yīng)力計(jì)算微體平衡方程式36

4.1.5軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)殼體薄膜理論的適用范圍37

4.2典型回轉(zhuǎn)薄殼結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析38

4.2.1受氣體內(nèi)壓作用的筒形薄殼38

4.2.2受氣體內(nèi)壓作用的球形薄殼39

4.2.3受氣體內(nèi)壓作用的橢球薄殼40

4.2.4實(shí)際應(yīng)用舉例42

4.3內(nèi)壓筒體邊緣應(yīng)力44

4.3.1邊緣應(yīng)力的概念44

4.3.2邊緣應(yīng)力的特點(diǎn)45

4.3.3對(duì)邊緣應(yīng)力的處理45

習(xí)題46

5內(nèi)壓容器強(qiáng)度安全設(shè)計(jì)（二）常規(guī)設(shè)計(jì)48

5.1壓力容器強(qiáng)度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)48

5.1.1強(qiáng)度理論及強(qiáng)度條件48

5.1.2強(qiáng)度理論在壓力容器中的應(yīng)用48

5.2內(nèi)壓薄壁圓筒及球殼的強(qiáng)度設(shè)計(jì)49

5.2.1內(nèi)壓薄壁圓筒強(qiáng)度設(shè)計(jì)49

5.2.2內(nèi)壓薄壁球殼強(qiáng)度設(shè)計(jì)50

5.2.3設(shè)計(jì)參數(shù)概念及確定方法50

5.3內(nèi)壓封頭強(qiáng)度設(shè)計(jì)57

5.3.1半球形封頭57

5.3.2橢圓形封頭57

5.3.3封頭類型選擇原則58

5.4內(nèi)壓容器壓力試驗(yàn)及強(qiáng)度校核59

5.4.1耐壓試驗(yàn)59

5.4.2泄漏試驗(yàn)60

5.5內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)例題60

習(xí)題61

6外壓容器穩(wěn)定性安全設(shè)計(jì)64

6.1臨界壓力64

6.1.1概念64

6.1.2影響臨界壓力的因素65

6.1.3長(zhǎng)圓筒、短圓筒及剛性圓筒65

6.1.4臨界壓力的理論計(jì)算公式66

6.1.5臨界長(zhǎng)度67

6.2外壓圓筒的工程設(shè)計(jì)方法67

6.2.1設(shè)計(jì)準(zhǔn)則67

6.2.2外壓容器的圖算法68

6.3外壓球殼及凸形封頭設(shè)計(jì)75

6.3.1球殼及半球形封頭75

6.3.2凸面受壓封頭的設(shè)計(jì)76

6.4加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)76

6.4.1加強(qiáng)圈作用76

6.4.2加強(qiáng)圈尺寸設(shè)計(jì)77

6.4.3加強(qiáng)圈間距設(shè)計(jì)77

6.4.4加強(qiáng)圈與圓筒的連接77

6.5外壓容器壓力試驗(yàn)78

6.6外壓容器設(shè)計(jì)例題79

習(xí)題81

7壓力容器零部件安全設(shè)計(jì)83

7.1法蘭連接83

7.1.1法蘭連接結(jié)構(gòu)及原理83

7.1.2法蘭分類及結(jié)構(gòu)84

7.1.3影響法蘭密封的因素86

7.1.4法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用88

7.1.5螺栓載荷的施加方式92

7.2壓力容器開(kāi)孔與開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)94

7.2.1容器開(kāi)孔應(yīng)力94

7.2.2開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)及形式94

7.2.3等面積補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則95

習(xí)題98

8壓力容器超壓泄放技術(shù)100

8.1超壓分類100

8.1.1物理超壓100

8.1.2化學(xué)超壓101

8.2超壓泄放原理102

8.3超壓泄放裝置103

8.3.1爆破片裝置104

8.3.2安全閥106

8.3.3易熔塞108

8.3.4選型方法108

8.4物理超壓泄放設(shè)計(jì)109

8.4.1安全泄放量Ws計(jì)算110

8.4.2泄放裝置泄放量及泄放面積計(jì)算112

8.5超壓泄放裝置設(shè)計(jì)例題116

習(xí)題118

9壓力容器制造、使用及監(jiān)檢120

9.1壓力容器制造120

9.1.1板焊結(jié)構(gòu)容器制造工藝120

9.1.2鍛焊結(jié)構(gòu)容器制造工藝121

9.2壓力容器焊接121

9.2.1常用焊接方法121

9.2.2焊接坡口123

9.2.3焊接接頭123

9.2.4焊縫形式124

9.3壓力容器熱處理125

9.3.1恢復(fù)力學(xué)性能的熱處理125

9.3.2焊后熱處理126

9.3.3消氫處理126

9.3.4改善材料力學(xué)性能熱處理126

9.4壓力容器無(wú)損檢測(cè)128

9.4.1射線檢測(cè)128

9.4.2超聲檢測(cè)128

9.4.3磁粉檢測(cè)129

9.4.4滲透檢測(cè)129

9.4.5聲發(fā)射檢測(cè)129

9.5壓力容器制造監(jiān)督檢驗(yàn)129

9.5.1監(jiān)檢程序130

9.5.2監(jiān)檢內(nèi)容130

9.6壓力容器的使用管理133

9.6.1使用單位主體責(zé)任和主要義務(wù)133

9.6.2壓力容器安全與節(jié)能技術(shù)檔案133

9.6.3壓力容器安全管理制度和操作規(guī)程134

9.6.4壓力容器的維護(hù)保養(yǎng)、年度檢查134

9.6.5異常情況處理134

9.6.6達(dá)到設(shè)計(jì)年限的壓力容器135

9.6.7應(yīng)急預(yù)案與事故處理135

9.6.8壓力容器使用登記135

9.7壓力容器定期檢驗(yàn)135

9.7.1定期檢驗(yàn)?zāi)康募皺z驗(yàn)周期135

9.7.2定期檢驗(yàn)內(nèi)容135

9.7.3金屬壓力容器安全狀況等級(jí)評(píng)定138

9.7.4定期檢驗(yàn)方案制定139

習(xí)題139

10基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（RBI）技術(shù)140

10.1RBI技術(shù)概述140

10.1.1RBI產(chǎn)生背景140

10.1.2RBI技術(shù)思路及使用范圍140

10.1.3RBI技術(shù)相比傳統(tǒng)檢驗(yàn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)141

10.1.4國(guó)內(nèi)RBI發(fā)展情況141

10.2RBI技術(shù)實(shí)施流程142

10.2.1制定評(píng)估方案142

10.2.2數(shù)據(jù)和信息收集142

10.2.3RBI技術(shù)篩選的評(píng)估143

10.2.4RBI技術(shù)詳細(xì)評(píng)估及檢驗(yàn)策略的制定143

10.2.5RBI技術(shù)的再評(píng)估143

10.3RBI分析方法143

10.3.1定性分析143

10.3.2定量分析144

10.3.3半定量分析144

習(xí)題145

11含缺陷壓力容器的安全評(píng)定146

11.1壓力容器缺陷形式146

11.1.1板材缺陷146

11.1.2鍛件缺陷147

11.1.3焊接缺陷147

11.2含缺陷壓力容器的合乎使用原則148

11.3安全評(píng)定的理論基礎(chǔ)斷裂力學(xué)基本理論149

11.3.1線彈性斷裂力學(xué)基本理論149

11.3.2彈塑性斷裂力學(xué)基本理論150

11.3.3材料斷裂韌性的測(cè)試152

11.4壓力容器安全評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展152

11.4.1國(guó)外壓力容器安全評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展152

11.4.2國(guó)內(nèi)壓力容器安全評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展153

11.5基于GB 19624的壓力容器安全評(píng)定方法簡(jiǎn)介154

11.5.1缺陷的表征154

11.5.2平面缺陷評(píng)定所需的應(yīng)力的確定155

11.5.3平面缺陷的簡(jiǎn)化評(píng)定157

11.5.4平面缺陷的常規(guī)評(píng)定157

習(xí)題158

12壓力容器失效形式及爆炸災(zāi)害160

12.1壓力容器失效形式160

12.1.1強(qiáng)度失效160

12.1.2剛度失效163

12.1.3失穩(wěn)失效163

12.1.4泄漏失效163

12.2壓力容器爆炸災(zāi)害164

12.2.1承裝壓縮氣體或水蒸氣的壓力容器的爆炸能量164

12.2.2承裝液體的壓力容器的爆炸能量164

12.2.3承裝液化氣體與高溫飽和水的容器的爆炸能量164

12.2.4爆炸威力計(jì)算165

12.3壓力容器事故案例165

12.3.1某公司煤氣儲(chǔ)罐爆炸事故165

12.3.2某公司液化氣球罐爆炸事故166

12.3.3某廠反應(yīng)釜爆炸事故166

習(xí)題167

參考文獻(xiàn)168

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