第3章 压力容器安全基础知识
3.1 压力容器的定义
3.1.1 压力容器的定义
仅从压力容器的名称上理解，凡承受流体介质压力的密闭腔体都可称作压力容器。但是，具体这种特点的设备数量很多，其危险性有很大区别，它们中的一部分划入了特种设备安全监察范围。
《特种设备安全监察条例》所定义的压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·Ｌ的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶；氧舱等。
压力容器的含义中包括其附属的安全附件、安全保护装置和与安全保护装置相关的设施。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》对固定式压力容器的定义：
固定式压力容器是指安装在固定位置使用的压力容器（以下简称压力容器，注1-1）。
注1-1：对于为了某一固定用途、仅在装置或者场区内部搬动、使用的压力容器，以及移动式空气压缩机的储气罐按照固定式压力容器进行监督管理。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》适用范围 本规程适用于同时具备下列条件的压力容器： (1)工作压力大于或者等于0.1MPa；
(2)工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L；
(3)盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。(注1-4)
其中，超高压容器应当符合《超高压容器安全技术监察规程》的规定；非金
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属压力容器应当符合《非金属压力容器安全技术监察规程》的规定；简单压力容器应当符合《简单压力容器安全技术监察规程》的规定; 医用氧舱应当符合《医用氧舱安全管理规定》。
注1-4：容器内介质为最高工作温度低于其标准沸点的液体时，如果气相空间的容积与工作压力的乘积大于或者等于2.5MPa·L时，也属于本规程的适用范围。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》关于压力容器范围的规定
1.6 压力容器范围的界定
本规程适用的压力容器，其范围包括压力容器本体和安全附件。 1.6.1 压力容器本体
压力容器本体界定在下述范围内：
(1)压力容器与外部管道或者装置焊接连接的第一道环向接头的坡口面、螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接件或者管件连接的第一个密封面；
(2)压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件； (3)非受压元件与压力容器的连接焊缝。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》适用范围的特殊规定 压力容器使用单位应当参照本规程使用管理的有关规定，负责本条范围内压力容器的安全管理。
1.4.1 只需要满足本规程总则、设计、制造要求的压力容器
本规程适用范围内，容积大于或者等于25L的下列压力容器，只需要满足本规程第1、3、4章的规定：
（1）《简单压力容器安全技术监察规程》不适用的移动式空气压缩机的储气罐；
（2）深冷装置中非独立的压力容器、直燃型吸收式制冷装置中的压力容器、铝制板翅式热交换器、空分装置中冷箱内的压力容器；
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（3）无壳体的套管热交换器、螺旋板换热器、钎焊板式热交换器； （4）水力自动补气气压给水（无塔上水）装置中的气压罐，消防装置中的气体或气压给水（泡沫）压力罐；
（5）水处理设备中的离子交换或过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱； （6）电力行业专用的全封闭式组合电器（电容压力容器）； （7）橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具； （8）机器设备上附属的蓄能器。
1.4.2 只需要满足本规程总则、设计和制造许可要求的压力容器 容积大于1L并且小于25L，或者内直径（对非圆形截面，指截面内边界的最大几何尺寸，例如矩形为对角线，椭圆为长轴）小于150mm的压力容器，只需要满足本规程总则和3.1、4.1.1的规定，其设计、制造按照相应产品标准的要求。
1.4.2 只需要满足总则和制造许可要求的压力容器
容积小于或者等于1L的压力容器，只需要满足本规程总则和4.1.1的规定，其设计、制造按（照）相应产品标准的要求。
3.2 压力容器的压力来源、用途及特点
3.2.1 压力容器的压力来源
压力容器的压力来源分为来自容器外部和来自容器内部（在容器内产生或增大）两种情况。
（1）来自容器外部
① 由各类气体、液化气体压缩机泵供给压力，工作压力取决于压缩机出口和泵出口的压力。 ② 由蒸汽锅炉、废热锅炉供给的压力。工作压力取决于锅炉出口的蒸汽压力或经减压后的蒸汽压力。
（2）来自容器内部
① 气态介质由于温度升高导致体积膨胀受限，产生压力或使压力增大。 ② 液体介质受热汽化，压力既为该温度下的饱和蒸汽压。以水为例，当工作温度为120℃时，饱和蒸汽压约为0.20MPa，当工作温度为200℃时，饱和蒸汽压约为1.56MPa。
③ 液化气体介质，以气液两相共存，压力就是随温度变化的饱和蒸汽压。各种不同液体在不同温度下有不同饱和蒸汽压，例如液氨20℃时的饱和蒸气压是0.75MPa,50℃时的饱和蒸气压是1.93MPa;丙烷50℃时的饱和蒸气压是1.704MPa
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④ 充满液态介质，由于温度升高导致液体体积膨胀，容器的压力取决于液体的体积膨胀系数。例如液化石油气的体积膨胀系数是水的10～16倍，当液化石油气以液态充满整个容器时，压力随温度上升十分迅速。温度每上升1℃，压力将上升2.18～3.18MPa，因此在容器内过量充装液化石油气是十分危险的。
⑤ 由于化学反应产生压力或压力增大。 3.2.2 压力容器的用途
压力容器的用途极为广泛，它在基本建设、医疗卫生、地质勘探、石油化工、能源工业、科研、民用及军事工业等都起着重要的作用。其主要应用有：用于盛装压缩空气的压力容器，如储气罐、气体冷却器、油水分离器、干燥器和过滤器等；用于盛装工业生产中所使用的各种气体，如氯气、氧气、氢气、氮气、液化气体（液氯、液氨等）的压力容器，最常见的有压缩气体和液化气体储罐，气瓶、铁路罐车和汽车罐车。制冷装置中的多数设备都是压力容器，如冷凝器、蒸发器、液体冷冻剂储罐等。工业生产中用来对物料进行加热的蒸气夹套、蒸压釜、蒸煮锅、消毒器等也都是压力容器。化工生产中使用的反应设备大部分是压力容器，其生产中的合成、精制、加热、冷却等工艺过程所使用的设备也是压力容器。在石化工业中，许多化学反应过程都需要在有压力的条件下进行，或者用增高压力的方法来加快反应速度。只作为盛装用的容器时，如液氨储罐，有时单独构成设备。有时压力容器必须和某些工艺装置即内件共同发挥作用才能构成完整的设备，如石油化工工业中普遍应用的各类反应器、换热器、塔器、分离器等；化肥工业中的氨合成塔、尿素合成塔、二氧化碳吸收塔、氨分离器等；在石油精炼装置中的加氢脱硫反应器、加氢裂化反应器等；在乙烯装置中的各种低温压力容器；在聚乙烯装置中的各种超高压容器。压力容器在能源工业及其他领域也有广泛的应用。
压力容器中的医用氧舱，则是一种特殊的载人压力容器，属于医疗设备。
气瓶主要用于盛装气体，在工业、国防、医疗、生活等领域均有广泛应用，是数量最多的特种设备。
压力容器和气瓶的用途很广泛，这里不再一一介绍。 3.2.3 压力容器的特点 （1）固定式压力容器的特点
一般来说，固定式压力容器具有下列特点： ① 具有爆炸的危险性。
② 介质种类繁多，千差万别。易燃易爆介质一旦泄漏，可引起爆燃。有毒介质泄漏，能引起中毒。一些腐蚀性强的介质，会使容器很快发生腐蚀失效。
③ 不同容器的工作条件差别大。有的容器承受高温高压；有的容器在低温环境下工作；有的容器投入运行后要求连续运行。
④ 材料种类多。
（2）移动式压力容器的主要特点
①活动范围大，运行环境条件复杂，在运输和装卸过程中易受冲击、振动，有时还可能发生碰撞、倾翻。
②介质绝大多数是易燃、易爆以及有毒等液化气体，一旦发生事故，造成的损失大、社会影响大。
③活动场所不固定，监督管理难度大。
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（3）气瓶的特点
① 容积小、结构相对简单、数量多，流动性大。 ② 事故多数发生在充装环节。
③ 充装单位、检验机构数量多，使用单位也多，还涉及千家万户，监督管理难度大。 （4）医用氧舱的特点
① 是载人压力容器，运行时患者在医舱中，一旦发生事故，就会有人员伤亡。 ② 内部为高压氧，氧气浓度高，易发生火灾事故。
3.3 压力容器的参数
压力容器的主要工艺参数为压力、温度、介质。此外，容积、直径、壁厚也是重要的特性指标。
3.3.1 压力
压力容器所承受的压力，主要来自介质，确切的说是介质和周围环境的压力差，介质的压力是压力容器在工作时所承受的主要外力。通常所说的压力，其实质是物理学中的压强，指的是垂直作用于物体单位面积上的力，单位用“MPa”来表示。压力容器中的压力是用压力表来测量的，压力表上所指示的压力称为表压力。另外，还有绝对压力的概念，其值为表压力值加上容器周围的大气压力。压力容器所承受的压力有内压和外压之分。以下简介工作压力（原称最高工作压力）、设计压力、试验压力、实际工作压力、公称压力等有关压力的术语。
（1）工作压力
工作压力，是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力（表压力）。
（2）设计压力
设计压力指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。
（3）试验压力
试验压力指在压力试验时，容器顶部的压力。 （4）实际工作压力
实际工作压力是指在实际使用条件下容器顶部的最高压力。 （5）公称压力
公称压力是一种经标准化后的压力数值，即把众多的压力数值按等级归纳成一定数目的系列，该系列中的各压力数值称为公称压力。压力容器的标准件如封头、法兰、螺栓等都采用公称压力。常用的公称压力系列为0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4、10、16、20、22、32MPa。
3.3.2 温度
压力容器涉及环境温度、介质温度、金属温度、工作温度和试验温度等概念。压力容器处于环境之中，容器外壁或保温层与大气接触，其内部盛装介质与容器内壁接触，环境温度
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和介质温度共同决定压力容器的壁温。容器壁厚截面上的温度是不均匀的，或者是内表面温度高，或者是外表面温度高。沿元件金属截面的温度平均值被定义为金属温度。利用金属温度来定义设计温度、试验温度以及实际工作温度。应当注意，金属温度与内外表面温度、环境温度和介质温度即有关系，也有区别。
（1）设计温度
设计温度，是指压力容器在正常工作情况下，设定的元件金属温度（沿元件金属截面的温度平均值），设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件；
（2）试验温度
试验温度指的是压力试验时，壳体的金属温度。 （3）实际工作温度
实际工作温度是相对设计温度而言的一个参数，是容器在实际工作情况下，元件的金属温度。
3.3.3 介质
压力容器的介质按物态可分为液态、气态和气液共存；按化学特性分为不燃、可燃、易燃、易爆介质等；按毒性程度分为极度危害、高度危害、中度危害和轻度危害。
设计压力容器时，要确定其盛装何种介质。介质的特性，对压力容器安全有很大影响。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》关于介质分组的
规定：
压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体或者最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。
(1)第一组介质,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。
(2)第二组介质,除第一组以外的介质。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》关于介质危害性
的定义：
介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触、发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度和爆炸危害程度表示。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》关于毒性程度的定义：
综合考虑急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等因素。极度危害最高容许浓度小于0.1mg/m3；高度危害最高容许浓度0.1 mg/m3～1.0 mg/m3; 中度危害最高容许浓度1.0 mg/m3～10.0 mg/m3; 轻度危害最高容许浓度大于或者等于10.0 mg/m3。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》关于易爆介质的定义：
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指气体或液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介质。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》对于介质毒性危害程度和爆炸危害程度的确定方法：
按照HG20660—2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危害程度分类》确定。HG20660没有规定的，由压力容器设计单位参照GB5044—1985《职业接触性毒物危险程度分级》的原则，决定介质级别。
3.3.4 容积
压力容器的大小，通常用其容积来表示。
容积，是指压力容器的几何容积，即由设计图样标的尺寸计算（不考虑制造公差）并且圆整。一般应当扣除永久连接在压力容器内部的内件的体积。
3.3.5 直径
压力容器的直径分为内径、外径、公称直径等概念。公称直径是一种经标准化后的直径尺寸，它是按容器的直径尺寸大小排列成的具有一定数量的系列数值。该系列中各直径值称为公称直径。对用钢板卷制的容器，其公称直径指内径；而对于采用无缝钢管所制造的容器壳体，其公称直径指的是外径。在材料、壁厚等其他条件不变的情况下，直径越大，容器所能承受的压力越低，或反之，直径越小，所能承受的压力越大。
3.3.6 厚度
厚度指的是容器元件的壁厚，不同的元件，往往其厚度不同。厚度分为计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度、最小厚度等概念。
计算厚度：计算厚度指按GB 150和GB 151标准有关公式计算得到的厚度。 设计厚度：系指计算厚度与腐蚀裕量之和。
名义厚度：系指设计厚度加上钢材负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度。 有效厚度：系指名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差。
最小厚度：当压力容器设计压力较低时，根据强度计算所选定的厚度较小，在制造、运输、安装或者使用时，容易变形，所以压力容器受压元件的壁厚在满足强度计算所选定厚度的同时，还需满足一个规定厚度，这个厚度即为最小厚度。
3.3.7 气瓶的技术参数
（1）公称工作压力和水压试验压力
气瓶的公称工作压力，对于盛装永久气体的气瓶，系指在基准温度时（一般为20℃），所盛装气体的限定充装压力；对于盛装液化气体的气瓶，系指温度为60℃时瓶内气体压力的上限值。盛装高压液化气体的气瓶，其公称工作压力不得小于8MPa。盛装有毒和剧毒危害的液化气体的气瓶，其公称工作压力的选用应适当提高。
常用气体气瓶的公称工作压力和水压试验压力系列如表3-1规定。从表中可看出，水压试验压力是公称工作压力的１.5倍。
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常用气体气瓶的公称工作压力见表3-2。
表3-1 气瓶公称工作压力和水压试验压力系列
压力类别 公称工作压力，MPa 水压试验压力，MPa 高压 30 20 15 12.5 8 45 30 22.5 18.8 12 低压 5 3 2 1 7.5 4.5 3 1.5 表3-2 常用气体气瓶的公称工作压力
气体类别 公称工作压力MPa 30 20 永久气体 Tc＜-10℃ 15 20 15 高压液化气体 -10℃≤Tc液化气体 Tc≥-10℃ 低压液化气体 Tc＞70℃ 2 ≤70℃ 8 5 3 常用气体 空气、氧、氢、氮、氩、氦、氖、氪、甲烷、煤气、天然气、氟等 空气、氧、氢、氮、氩、氦、氖、甲烷、煤气、三氟化硼、四氟甲烷（F-14）、一氧化碳、一氧化氮、氘（重氢）、氪等 二氧化碳、一氧化二氮（氧化亚氮）、乙烷、乙烯、硅烷、磷烷、乙硼烷等 氙、氧化亚氮、六氟化硫、氯化氢、乙烷、乙烯、三氟氯甲烷（F-13）、12.5 三氟甲烷（F-23）、六氟乙烷（F-116）、偏二氟乙烯、氟乙烯、三氟溴甲烷（F-13B1）等 六氟化硫、三氟氯甲烷（F-13）、偏二氟乙烯、六氟乙烷（F-116）、氟乙烯、三氟溴甲烷（F-13B1）等 溴化氢、硫化氢、碳酰二氯（光气）等 氨、丙烷、丙烯、二氟氯甲烷（F-22）、三氟乙烷（F-143）等 氯、二氧化硫、环丙烷、六氟丙烯、二氯二氟甲烷（F-12）、偏二氟乙烷（F-152a）、三氟氯乙烯、氯甲烷、甲醚、四氧化二氮、氟化氢、溴甲烷等 续表
气体类别 公称工作压力MPa 常用气体 正丁烷、异丁烷、异丁烯、丁烯-1、丁二烯-1，3、二氟氟甲烷1 （F-21）、二氯四氟乙烷（F-114）、二氟氯乙烷（F-142）、二氟溴氯甲烷（F-12B1）、氯乙烷、氯乙烯、溴乙烯、甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、乙烯基甲醚、环氧乙烷等 液化气体 Tc≥-10℃ 低压液化气体 Tc＞70℃ 注：Tc——临界温度，℃。
（2）气瓶的公称容积
气瓶的公称容积系列，在相应的产品标准中规定。一般情况下，12L（含12L）以下的小容积，12L以上至100L（含100L）为中容积，100L以上为大容积。
钢质无缝气瓶的容积，以40L气瓶为最常见。钢质焊接气瓶的容积，作为溶解乙炔钢瓶，以40L钢瓶最为普遍，液氨与液氯气瓶以800L和400L最为普及。液化石油气钢瓶的容积，
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以35.5L用量最多，其原因是以0.42kg/L充装系数计算，此类气瓶正好充装15kg液化石油气，是一个家庭一个月的消耗量。
3.4 压力容器的分类
压力容器的分类方法很多，举例如下。 3.4.1 固定式压力容器和移动式压力容器
压力容器按与地面固定或相对移动分成固定式压力容器和移动式压力容器。固定式压力容器有固定的安装和使用地点，工艺条件和使用操作人员也比较固定，容器一般不是单独装设，而是用管道与其他设备相连。移动式压力容器是一种盛装容器。它的主要用途是装运气体或液化气体。容器在气体制造厂或储存站充装气体或液化气体，然后运到用户处使用。这类容器常常没有固定的使用地点，一般也没有专门的操作人员，使用环境经常变迁，管理比较复杂，因此也比较容易发生事故。常见的移动式压力容器有气瓶、液化气体汽车罐车和液化气体铁路罐车。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 1.2 固定式压力容器
固定式压力容器是指安装在固定位置使用的压力容器（以下简称压力容器，注1-1）。
注1-1：对于为了某一固定用途、仅在装置或者场区内部搬动、使用的压力容器，以及移动式空气压缩机的储气罐按照固定式压力容器进行监督管理。
3.4.2 按压力分类
压力是压力容器的一个最主要的工作参数。从安全技术方面来看，一般情况下，容器的工作压力越大，发生爆炸后的危害也越大。容器是否发生爆炸，是由其是否有承受相应压力的能力来决定的，也不能说压力高的容器就容易爆炸。压力容器按设计压力分为低压容器、中压容器、高压容器、超高压容器四个压力等级。压力等级的具体划分如下：
低压（代号L），0.1MPa≤p＜1.6MPa； 中压（代号M），1.6 MPa≤p＜10MPa； 高压（代号H），10MPa≤p＜100MPa； 超高压（代号U），p≥100MPa。
从使用压力容器的工业行业来看，化工、机械制造、冶金、采矿等用的压力容器大多是低压容器。中压容器多用于石油化工和液化石油气储存。高压容器则主要用于氮肥工业和一部分石化工业。超高压容器数量较少，主要用于高分子聚合设备。比较常见的超高压容器是水晶聚合釜。
一般中低压容器壁厚较薄，其筒体大部分是用钢板卷制成形后焊接的。高压容器因为器壁较厚，大多采用各种型式的组合装配焊接或锻造。
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3.4.3 按承压方式分类
依照承压方式的不同，压力容器可分为内压容器和外压容器两大类。这两类容器有很大区别。内压容器的壁厚是根据强度计算确定的；而外压容器的设计则主要考虑失稳问题。据有关统计，外压容器破坏的几率小于内压容器。
3.4.5 按外形分类
按照外形的不同，压力容器可分为圆筒形容器、球形容器、圆锥形容器和组合形容器。 3.4.6 按制造方式分类
按照制造方式的不同，压力容器一般可分为焊接容器、铆接容器、铸造容器、锻造容器及采用组合方式制造的容器。焊接容器现在获得了广泛的应用。铆接容器、铸造容器由于工艺落后等原因，已逐渐被淘汰。锻造容器由于受锻造设备的限制，规格较小，主要用于比较重要的场合。
3.4.7 按制造容器所用的材料分类
根据制造容器所用材料的种类，可将压力容器分为金属容器和非金属容器。其中金属容器又分为钢制压力容器和有色金属容器。而钢制压力容器又分为碳钢容器、低合金钢容器和不锈钢容器。钢制压力容器应用广泛，有色金属容器多用于有特殊耐蚀要求的场合。非金属容器数量不多，在一些特殊场合应用。
3.4.8 按容器承受压力时所处的应力状态分类
容器承受压力时，主要有两种应力状态，一是二向应力状态，一是三向应力状态。 在二向应力状态下工作的容器，又称为薄壁容器。在三向应力状态下工作的容器，又称为厚壁容器。一般以容器外径与内径比值K的大小来划分厚壁与薄壁容器，K≤1.1～1.2者为薄壁容器，超过这个范围的为厚壁容器。
3.4.9 按壁温分类
根据容器的设计温度，分为常温容器、高温容器和低温容器。温度低于或等于-20℃条件下工作的容器为低温容器。
3.4.10 按受热方式分类
按受热方式可分为直接受火加热容器与不直接受火加热容器。 3.4.11 按结构形式分类
根据结构形式可分为单层容器、多层容器、衬里容器、复合容器、夹套容器等。 3.4.12 按在生产工艺过程中的作用原理来分类
按压力容器在生产工艺过程中的作用原理可以将压力容器分为反应压力容器（代号R）、换热压力容器（代号E）、分离压力容器（代号S）和储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）。
尽管压力容器的应用相当广泛，但是就其在生产工艺过程中发挥的作用而言，主要有四种作用：
一是主要用于完成介质的物理、化学反应； 二是主要用于完成介质的热量交换；
三是主要用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体的净化分离；
四是主要用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质。相应的压力容器见图3-1、图3-2、图3-3和图3-4。
在工业生产中常有一台设备同时进行两个以上的化工工艺过程，这时应按工艺过程中起
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主要作用的一个类别来划分
图3-1 反应压力容器
图3-2 换热压力容器 图3-3 分离压力容器
图3-4（a）球形储罐
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图3-4（b）卧式储罐 图3-4 储存压力容器
3.4.13 压力容器类别划分方法
1999版《压力容器安全技术监察规程》对其管辖的压力容器根据压力、压力与容积的乘积、介质特性、用途以及设计、制造特点进行综合分类。将受监察的压力容器划分为三个类别，即第一类压力容器、第二类压力容器和第三类压力容器。压力容器的类别不同时，对其设计、制造的要求有所不同。各类别压力容器范围如下：
（1）第三类压力容器
指具有下列情况之一的压力容器： ① 高压容器；
② 盛装毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器；
③ 盛装易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPa·m3的中压储存容器；
④ 盛装易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于0.5MPa·m3中压反应容器； ⑤ 盛装毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积大于等于0.2MPa·m3的低压容器； ⑥ 高压、中压管壳式余热锅炉； ⑦ 中压搪玻璃压力容器；
⑧ 使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器；
⑨ 移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车[液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车]和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；
⑩ 球形储罐（容积大于等于50 m3）； 11低温液体储存容器（容积大于5 m3）。 ○
（2）第二类压力容器
指具有下列情况之一的压力容器： ① 中压容器；
② 盛装毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；
③ 盛装易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和低压储存容器；
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④ 低压管壳式余热锅炉； ⑤ 低压搪玻璃压力容器；
注：第二类压力容器中的中压容器，低压容器不包括已划分为第三类压力容器的中压容器和低压容器。
（3）第一类压力容器
低压容器为第一类压力容器
注：不包括已经划分为第三类压力容器和第二类压力容器的低压容器。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》关于压力容器类别划分
方法
A1.3.1 基本划分
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）,划出座标点，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A-1； (2)第二组介质，压力容器类别的划分见图A-2。
V=25L Ⅰ 设计压力 P(MPa)
P=10MPa pV=5×104 P=1.6MPa Ⅲ pV=2.5 Ⅱ pV=106 P=0.1MPa
容积，V（L）
图A-1 压力容器类别的划分图——第一组介质
注：第一组介质：极度危害、高度危害的化学介质；易爆介质；液化气体
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V=25L P=10MPa 设计压力 P(MPa)
pV=5×105 P=1.6MPa Ⅲ pV=2.5 Ⅱ Ⅰ P=0.1MPa pV=5×106
容积，V（L）
图A-2 压力容器类别的划分图——第二组介质
A1.3.2 多腔压力容器类别划分
多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、夹套容器等）按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按照该类别进行使用管理，但是应当按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划定时，设计压力取本压力腔的设计压力，容积取本压力腔的几何容积。
A1.3.3 同腔多种介质压力容器类别划分
一个压力腔内有多种介质时，按照级别高的介质划分类别。 A1.3.4 介质含量极小的压力容器类别划分
当某一危害性物质在介质中含量极小时，应当根据其危害程度及其含量综合考虑，按照压力容器设计单位决定的介质级别划分类别。
A1.3.5 特殊情况的类别划分
(1)坐标点位于图A-1或者图A-2的分类线上时，按照较高的类别划分其类别；
(2)本规程1.4范围内的压力容器统一划分为第Ⅰ类压力容器。
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3.4.14 从压力容器中区分出简单压力容器
简单压力容器是指结构简单、危险性较小的压力容器。军事装备、核设施、航空航天器、海上设施和船舶使用的压力容器；机器上非独立的承压部件（如压缩机缸体等）；危险化学品包装物；灭火器；快开门式压力容器；移动式压力容器不适用简单压力容器的概念。
简单压力容器是一个新增加的概念，纳入简单压力容器管理的压力容器，其材料、设计、制造、检验检测和使用均应符合《简单压力容器安全技术监察规程》的要求。
简单压力容器应同时具备以下条件：
（1）容器由筒体和平封头、凸形封头（不包括球冠形封头），或者由两个凸形封头组成； （2）筒体、封头、接管等主要受压元件的材料为碳素钢、奥氏体不锈钢； （3）设计压力小于或者等于1.6MPa； （4）容积小于或者等于1000L；
（5）工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L，并且小于或者等于1000MPa·L； （6）介质为空气、氮气和医用蒸馏水蒸发而成的水蒸气；
（7）设计温度大于或者等于－20℃，最高工作温度小于或者等于150℃； （8）非直接火焰的焊接容器。 3.4.15 医用氧舱的分类
医用氧舱按规格分为大型舱、中型舱、小型舱和单（双）人舱；按结构型式分为卧式加压舱、立式加压舱、卧式＋卧式加压舱群和卧式＋立式加压舱群；按治疗人数分为多人氧舱、双人氧舱和单人氧舱；按加压介质分为空气加压舱和氧气加压舱；按舱体材料分为金属材料壳体、有机玻璃材料壳体、帆布材料壳体等氧舱；按氧舱用途分为治疗舱、手术抢救舱和过渡舱等。
3.4.16 气瓶的分类
就气瓶的功能来说，它是用以贮运永久气体、液化气体及溶解气体的一次性或可重复充气的移动式的压力容器。气瓶不仅数量多，而且种类也比较复杂。现就常用的分类方法介绍如下：
（1）按结构分类
从结构上可将气瓶分为无缝气瓶和焊接气瓶。氧、氮、氢等永久气体或二氧化碳、乙烷、氧化亚氮等高压液化气体，均使用无缝气瓶进行充装，其结构如图3-24。而氨、氯、氟氯烷、LPG等低压液化气体和溶解乙炔均使用焊接气瓶进行充装，其代表性结构如图3-26。
（2）按材质分类
如果以制造气瓶用的材料来分类，可分为钢质气瓶、铝合金气瓶复合气瓶和其他材料气瓶。其中钢质气瓶又分为碳钢气瓶、锰钢气瓶、铬钼钢气瓶和不锈钢气瓶。
（3）按充装介质分类
按气体充装时的状态，可以分成永久气体气瓶、液化气体气瓶和溶解气体气瓶。
瓶装气体的临界温度小于-10℃的为永久气体；而临界温度大于或等于-10℃，且小于或等于70℃的为高压液化气体；临界温度大于70℃的为低压液化气体。
（4）按制造方法分类
按制造方法可将气瓶分为冲拔拉伸气瓶、管子收口气瓶、冲压拉伸气瓶、焊接气瓶、绕丝气瓶。冲拔拉伸气瓶、管子收口气瓶都是无缝气瓶，它们的制造过程为：冲拔拉伸气瓶是指将钢坯加热冲孔后的短粗杯形件，再经拨伸和收口而制成的气瓶。冲拔拉伸法制成的气瓶底部多呈凹型或H型，是我国无缝气瓶的主要型式；管子收口气瓶是指将无缝钢管的两端进
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行封闭的加工方法。这种工艺方法制成的无缝气瓶在我国多呈凸型底，再装上底座，以解决气瓶站立的稳定性问题。我国此类气瓶数量较少，而在国外半数以上是这种类型的气瓶，但他们是将凸型底再顶成凹型底。
（5）按压力分类
按公称工作压力或水压试验压力可将气瓶分为高压气瓶、低压气瓶。 （6）按使用要求分类 分为一般气瓶和特殊气瓶。一般气瓶系指无特殊要求的气瓶。而特殊气瓶系指电子工业、航空、医疗、安全抢救等用气瓶。这种气瓶或在结构、材料、制造上有特殊要求，或者在性能上有特殊要求。
3.5 压力容器的基本结构
3.5.1 压力容器的零部件 （1）概述
压力容器一般由壳体、接管和法兰、支座、内件和安全附件等几部分组成。除这几部分外，容器部件采用可拆连接时，如设备法兰的连接、螺纹连接等，还需有密封件。
压力容器的零部件可分为受压元件和非受压力元件。其中受压元件又分为主要受压力元件和非主要受压元件。1999版《压力容器安全技术监察规程》定义的主要受压元件为筒体、封头（端盖）、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨胀节、开孔补强圈、设备法兰；球罐的球壳板；换热器的管板和换热管；M36以上的设备主螺栓及公称直径大于等于250mm的接管和管法兰。这些主要受压元件不一定在同一台设备上同时出现。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》规定的主要受压元件： 压力容器本体中的主要受压元件，包括壳体、封头（端盖）、膨胀节、设备法兰，球罐的球壳板，换热器的管板和换热管，M36以上（含M36）的设备主螺柱以及公称直径大于或者等于250mm的接管和管法兰。
（2）壳体
对于球型容器，壳体即球体。对于数量最大的圆筒形容器，壳体主要由筒体和封头组成。有设备法兰的容器，设备法兰也属于壳体的组成部分。
① 筒体
压力容器的筒体，按其结构形式可分为整体式和组合式两大类。整体式分成单层卷焊、整体锻造、锻焊、铸-锻-焊以及电渣重熔等几种。其中单层卷焊式是应用最为广泛的整体式筒体结构。它是由卷板机将钢板卷成圆筒或用水压机将钢板压制成两个半圆，然后焊上纵焊缝制成筒节，最后通过焊接环焊缝将若干筒节与筒节及封头组合起来，形成压力容器的外壳。单层卷焊式应用广泛，但是，它的壁厚往往受钢材轧制和卷制能力的限制。一般中、低压容器和器壁不太厚的高压容器，大多采用这种形式。组合式筒体结构分为多层结构和绕制结构两大类。多层结构包括多层包扎、多层热套、多层绕板、螺旋包扎等。在多层结构中，多层
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包扎是目前应用最广的组合式筒体结构。多层包扎的包扎过程是先用13～20mm厚的钢板卷制焊成内筒，然后再将6～12mm厚的层板预弯成半圆形或瓦片形，用钢丝绳扎紧并点焊固定在内筒上，焊好纵焊缝并把其外表面修磨光滑，接着按此方法逐层包扎直至到规定厚度。
② 封头
封头分为凸形封头、锥形封头和平盖。凸形封头包括椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头和半球形封头（见图3-5）。其中椭圆形封头使用的最为广泛。
图3-5 三种凸形封头示意图
（a）椭圆形封头 （b）碟形封头 （c）球冠形封头
③ 设备法兰
根据生产工艺的需要和制造、安装、运输、检修等方面的要求，有些容器，如反应容器、换热容器、分离容器及塔器的筒体大都采用部分的可拆连接结构。容器的可拆连接结构一般都是采用法兰连接。这种法兰与接管法兰有所区别，通常称为设备法兰。设备法兰多数是标准件，按照《压力容器法兰分类与技术条件》（JB/T 4700—2000）的要求进行制造。
（3）开孔补强、接管与法兰
压力容器开孔之后，由于截面的削减和结构连续性被破坏，再加上接管的因素，会产生较大的应力集中，使得开孔接管处成为压力容器的薄弱环节。为消除这个薄弱环节，对开孔处经常采用补强结构。常用的补强结构有补强圈、厚壁管补强和整体补强三种（见图3-6）。
（a）补强圈 （b）整体锻件补强 （c）厚壁管补强结构
图3-6 开孔补强的三种型式
压力容器的接管主要是起将容器与工艺管道仪表附件相连的作用。
压力容器的管法兰，按其整体性程度，分为松式法兰、整体式法兰和任意式法兰。其中任意式法兰在中低压容器上应用较多。
（4）支座
压力容器的支座一般分为直立设备支座、卧式设备支座和球形容器支座。直立设备支座分为耳式支座、支承式支座和裙式支座。球形容器支座国内比较常见的有柱式支座和裙式支座两大类。卧式设备支座分为鞍座、圈座和支承式支座。
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（5）压力容器的密封
压力容器密封性能的好坏，是压力容器的重要指标。密封口的流体泄漏有两种情况，一是密封垫的泄漏，一是密封面的泄漏。防止流体泄漏的基本方法是在密封口增加流体流动的阻力。密封结构分成强制密封、半自紧密封和自紧密封。常见的法兰连接即是一种强制密封。
（6）压力容器的安全附件
压力容器的安全附件详见本书3.7。 3.5.2 压力容器的基本结构 （1）固定式压力容器的基本结构 ① 薄壁圆筒形卧式容器
图3-7为卧式储罐，它由筒体、封头、人孔、接管、支座等组成。
图3–7 卧式储罐 1.接管；2.人孔；3.封头；4.筒体；5.支座;6.液面计 ② 立式高压容器
立式高压容器的结构见图3-8。 ③绕带式高压容器
绕带式高压容器的结构见图3-9。 ④ 超高压容器
典型的超高压容器为人造水晶釜，其结构见图3-10。 ⑤ 塔式容器
塔式容器的结构见图3-11。图3-12是石化装置中的塔式容器实物照片。 ⑥ 球形储罐
球形储罐的结构见图5-13。 ⑦ 卧式硫化罐
卧式硫化罐是典型的快开门式压力容器，其结构见图3-14。它由罐体1、罐底2、错齿式罐盖3组成，整个硫化罐支承在支座5上。卧式硫化罐的快开门应当装设联锁装置。
⑧ 夹套式压力容器
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夹套式压力容器的结构见图3-15。 ⑨ 管壳式换热器
管壳式换热器分为固定板式换热器、U形管式换热器、浮头式换热器、填料函式换热器。 固定管板式列管换热器的结构见图3-16，U型管式换热器结构见图3-17。
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图3–8 立式高压容器
1.高压螺栓；2.主螺母；3.顶盖；4.密 封垫；5.主螺栓；6.顶法兰；7.内胆；8.层板；9.底封头
图3–9 绕带高压压力容器
1.简体（单层）；2.钢带；3.钢带层
图3–10 人造水晶釜
1.起吊环；2.顶部压环；3.螺纹；4.密封环； 5.釜体；6.堵底螺帽；7.螺纹；8.固定螺孔
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① 年度检查
年度检查指在用非金属压力容器运行中的在线检查，每年至少进行一次。 ② 全面检验
全面检验指在用非金属压力容器停机时的检验。全面检验由有资格的检验机构进行。石墨制非金属压力容器每5年至少进行一次，玻璃钢制非金属压力容器每3年至少进行一次，全塑料制压力容器每年至少进行一次。
③ 耐压试验
非金属压力容器耐压试验的试验压力不超过设计压力的1.05倍，每两次全面检验期间内，至少进行一次耐压试验。
（7）气瓶的检验周期
①气瓶（不含溶解气炔气瓶）的检验周期和使用年限 a. 检验周期
a）盛装腐蚀性气体的气瓶、潜水气瓶以及常与海水接触的气瓶每二年检验一次。 b）盛装一般气体的气瓶，每3年检验一次。 c) 盛装惰性气体的气瓶，每5年检验一次。
d) 液化石油气瓶，YSP-0.5型、YSP–2.0型、YSP–5.0型、YSP–10型和YSP–15型钢瓶，自制造日期起，每4年进行一次定期检验。YSP–50型，每3年进行一次定期检验。
e) 低温绝热气瓶，每3年检验一次。
f) 车用液化石油气瓶每5年检验一次；车用压缩天然气钢瓶每3年检验一次。汽车报废时，车用气瓶同时报废。
气瓶在使用过程中，发现有严重腐蚀、损伤或对其安全可靠性有怀疑时，应提前进行检验。
库存和停用时间超过一个检验周期的气瓶，启用前应进行检验。 发生交通事故后，应对车用气瓶、瓶阀及其他附件进行检验，检验合格后方可重新使用。 b. 使用年限
对使用年限超过30年的钢质无缝气瓶，按报废处理；对使用年限超过12年的盛装腐蚀性气体的钢质焊接气瓶以及使用年限超过20年的盛装其他气体的钢质焊接气瓶，按报废处理；对于液化石油气瓶使用达15年的应报废。对于按报废处理和应报废的气瓶，登记后不予检验。
② 溶解乙炔气瓶的定期检验周期 溶解乙炔气瓶的定期检验，每3年进行一次。库存或停用周期超过3年的溶解乙炔气瓶，启用前应进行检验。
乙炔瓶使用过程中，发现瓶体或附件严重腐蚀、损伤或变形；对瓶内填料、溶剂的质量有怀疑；乙炔瓶皮重异常；有回火、烧灼或表面漆色发黑的痕迹；充装时瓶壁温度异常等情况（之一）时或者检验人员认为有必要提前检验的，应提前进行检验。
3.10.5 检验、维修的安全要求
以下以《压力容器安全技术监察规程》适用的固定式压力容器为例，说明在压力容器全面检验以及维修时应当考虑的的安全事项。
（1）使用单位应有有关动火、用电、高空作业、罐内作业、安全防护、安全监护等规定，确保检验、检修工作安全；
（2）被检验、检修的容器内部介质必须排放、清理干净，用盲板从被检容器的第一道
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法兰处隔断所有液体、气体或者蒸汽的来源，同时设置明显的隔离标志。禁止用关闭阀门代替盲板隔断；
（3）盛装易燃、助燃、毒性或者窒息性介质的，使用单位必须进行置换、中和、消毒、清洗，取样分析，分析结果必须达到有关规范、标准的规定。取样分析的间隔时间，应当在使用单位的有关制度中做出规定。盛装易燃介质的，严禁用空气置换；
（4）人孔和检查孔打开后，必须清除所有可能滞留的易燃、有毒、有害气体。压力容器内部空间的气体含氧量应当在18％～23％(体积比)之间。必要时，还应当配备通风、安全救护等设施；
（5）高温或者低温条件下运行的压力容器，按照操作规程的要求缓慢地降温或者升温，使之达到可以进行检验工作的程度，防止造成伤害；
（6）能够转动的或者其中有可动部件的压力容器，应当锁住开关，固定牢靠。移动式压力容器检验时，应当采取措施防止移动；
（7）切断与压力容器有关的电源，设置明显的安全标志。检验照明用电不超过24V，引入容器内的电缆应当绝缘良好，接地可靠；
（8）在易燃、易爆场所进行检验、检修时，应当采用防爆、防火花型设备、器具； （9）为检验、检修而搭设的脚手架、轻便梯等设施必须安全牢固（对离地面3m以上的脚手架设置安全护栏）；
（10）如果需现场射线检测时，应当隔离出透照区，设置警示标志；
（11）进入容器内部检验、检修时，应当有专人监护，并且有可靠的联络措施；
（12）检验时，使用单位压力容器管理人员和相关人员到场配合，协助检验工作，负责安全监护。
3.10.6 固定式压力容器使用管理的有关要求
3.10.6.1 使用登记
压力容器的使用单位，在压力容器投入使用前或者投入使用后30日内，应当按照要求到直辖市或者设区的质量技术监督部门（以下綂称使用登记机关）逐台办理使用登记手续。登记标志的放置位置应当符合有关规定。
3.10.6.2 使用单位的责任
使用单位应当对压力容器的安全管理负责，并且配备具有压力容器专业知识，熟悉国家相关法律、法规、安全技术规范和标准的工程技术人员安全管理人员负责压力容器的安全管理工作。
3.10.6.3 压力容器的安全管理工作内容
压力容器使用单位的安全管理工作主要包括以下内容： (1)贯彻执行本规程和压力容器有关的安全技术规范；
(2)建立健全压力容器安全管理制度，制定压力容器安全操作规程； (3)办理压力容器使用登记，建立压力容器技术档案；
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(4)负责压力容器的设计、采购、安装、使用、改造、维修、报废等全过程管理；
(5)组织开展压力容器安全检查，至少每月进行一次自行检查，并且作出记录；
(6)实施年度检查并且出具检查报告；
(7)编制压力容器的年度定期检验计划，督促安排落实特种设备定期检验和事故隐患的整治。
(8)向主管部门和当地质量技术监督部门报送当年压力容器数量和变更情况的统计报表，压力容器定期检验计划的实施情况，存在的主要问题及处理情况等； (9)按照规定报告压力容器事故，组织、参加压力容器事故的救援、协助调查和善后处理；
(10)组织开展压力容器作业人员的教育培训；
(11)制定事故救援预案并且组织演练。
3.10.6.4 压力容器操作规程
压力容器的使用单位，应当在工艺操作规程和岗位操作规程中，明确提出压力容器安全操作要求，操作规程至少包括以下内容：
(1)操作工艺指标（含工作压力、最高或者最低工作温度）； (2)岗位操作方法（含开、停车的操作程序和注意事项）；
(3)运行中重点检查的项目和部位，运行中可能出现的异常现象和防止措施，以及紧急情况的处置和报告程序。
3.10.6.5 对以水为介质生产蒸汽压力容器的水质要求
以水为介质产生蒸汽的压力容器，应当做好水质管理和监测，没有可靠的水处理措施，不得投入运行。
以水为介质、直接受火焰加热连续操作的压力容器（包括管壳式余热锅炉），其水质应当符合GB1576—2008 《工业锅炉水质》的规定。
3.10.6.6 固定式压力容器技术档案
压力容器的使用单位，应当逐台建立压力容器技术档案并且由其管理部门统
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一保管。技术档案应当包括以下内容： (1)特种设备使用登记证；
(2)压力容器登记卡； (3)
(4)本规程4.1.4规定的压力容器设计制造技术文件和资料；
(5)压力容器年度检查、定期检验报告，以及有关检验的技术文件和资料； (6) 压力容器维修和技术改造的方案、图样、材料质量证明书、施工质量证明文件等技术资料；
(7) 安全附件校验、修理和更换记录； (8) 有关事故的记录资料和处理报告。
3.10.6.7 作业人员
压力容器的安全管理人员和操作人员应当持有相应的特种设备作业人员证。压力容器使用单位应当对压力容器作业人员定期进行安全教育与专业培训并且作好记录，保证作业人员具备必要的压力容器安全作业知识、作业技能，及时进行知识更新，确保作业人员掌握操作规程及事故应急措施，按章作业。
3.10.6.8 日常维护保养
压力容器使用单位应当对压力容器及其安全附件、安全保护装置、测量调控装置、附属仪器仪表进行经常性日常维护保养，对发现的异常情况，应当及时处理并且记录。
3.10.6.9 年度检查
压力容器使用单位应当实施压力容器的年度检查，年度检查至少包括压力容器安全管理情况检查，压力容器本体及运行状况检查和压力容器安全附件检查等。对年度检查中发现的压力容器安全隐患要及时消除。
年度检查工作可以由压力容器使用单位的专业人员进行，也可以委托有资格的特种设备检验机构进行。
3.10.6.10 超设计使用年限使用的压力容器
对于已经达到设计使用年限的压力容器，或者未规定设计使用年限，但是使用超过20年的压力容器，如果要继续使用，使用单位应当委托有资格的特种设
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备检验机构对其进行检验（必要时7.7要求进行合于使用评价），经过使用单位主要负责人批准后，方可继续使用。
3.10.6.11 压力容器的采购、停用、过户、移装
使用单位不得采购报废的压力容器。压力容器的过户、移装，应当严格按照检验、使用登记的有关规定办理。
3.10.6.12 装卸连接装置要求
需要在移动式压力容器和固定式压力容器之间进行装卸作业的，其连接装置应当符合以下要求：
(1)压力容器与装卸管道或者装卸软管有可靠的连接方式； (2)有防止装卸管道或者装卸软管拉脱的联锁保护装置；
(3)所选用装卸管道或者装卸软管的材料与介质及低温工况相适应，装卸软管的公称压力不得小于装卸系统工作压力的2倍，其最小爆破压力大于4倍的公称压力；
(4)装卸软管必须每半年进行1次水压试验，试验压力为1.5倍公称压力，试验结果要有记录和试验人员的签字。
3.10.6.13 应急救援
压力容器发生事故有可能造成严重后果或者产生重大社会影响的使用单位，应当制定应急救援预案，建立相应的应急救援组织机构，配置与之适应的救援装备，并且适时演练。
3.10.7 汽车罐车使用与运输安全要求
汽车罐车的安全管理，除了应满足《压力容器安全技术监察规程》的要求外，还应该满足《液化气体汽车罐车安全监察规程》的特殊要求。
（1）汽车罐车使用必须具备的几种证件及随车必带的文件资料 汽车罐车的使用单位，应按JT 3130《汽车危险货物运输规则》的有关规定办理准运证；按车辆管理部门的规定，办理汽车罐车牌照；按《锅炉压力容器使用登记管理办法》的规定，办理《压力容器使用证》。
汽车罐车使用时必须随车携带汽车罐车使用证；机动车驾驶执照和汽车罐车准驾证；押运员证；准运证；汽车罐车定期检验报告复印件；液面计指示刻度与容积的对应关系表；在不同温度下，介质密度、压力、体积对照表；运行检查记录本；汽车罐车装卸记录等文件和资料。
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