1、压力容器设计制造标准,内容简介,一、压力容器标准体系及状况 二、GB150-1998 总 论 三、材 料 四、GB150-1998 设计计算 五、制造、检验与验收 六、GB151-1999 管壳式换热器,一、压力容器标准体系及状况,（一）标准体系 1. 标准层次 （1）国家标准（GB） （2）行业标准（JB、HG 、SH等） （3）企业标准（QB） 2. 标准的性质 （1）强制性标准：GB、JB、HG等 （2）推荐性标准：GB/T、JB/T、HG/T等 （3）指导性标准：GB150中“提示的附录” 、JB/T4710中“资料性附录”等,（二）标准状况 1. 国家标准 （1）GB 150-1998 钢制压力容器 （2）GB 151-1999 管壳式换热器 （3）GB 9019-2001 压力容器公称直径 （4）GB 16749-1997 压力容器波形膨胀节 （5）GB 5044-1985 职业性接触毒物危害程度分级 （6）GB 50011-2001 建筑抗震设计规范（2008年版） （7）GB 50009-2001 建筑结构载荷规范 （8）GB184422001 低温绝热压力容器 （9）
5、 （4）SH/T3524-2009 石油化工静设备现场组焊技术规程 （5）SH/T3527-2009 石油化工不锈钢复合钢焊接规程,（三）标准与法规的关系 1. 标准是侧重于技术方面的规定。 2. 规程是侧重于各环节、部门人员资格及 安全方面的主要要求和监检、管理的程序。 3. 两者的内容是可以适当交叉的。,（四）GB150、JB4732、 (JB/T4735.1) 的关系 1. 适用范围,注：GB150-1998 钢制压力容器 JB4732-1995 钢制压力容器-分析设计标准 NB/T47003.1-2009钢制焊接常压容器,2. 常规设计：采用GB150、 NB/T47003.1 基于经济方法的设计，其典型过程是确定设计载荷，选用设计公式、曲线或图表，并对材料取一个安全应力，最终给出容器的基本厚度，然后根据规范许可的构造细则及有关制造检验要求进行制造。,3. 分析设计：采用JB4732 钢制压力容器分析设计标准 基于考虑作用在容器上载荷的性质，进行详细的应力分析，计算得到的应力按其对容器破坏的作用分类，与许用应力强度比较和评定，并加上严格的材料、制造和检验要求。,采用分析设计时
6、（1）优点 a. 能解决常规设计难于解决的问题； b. 科学、安全、经济。 （2）特殊要求 a. 焊接接头100%检测、打磨； b. 设计手段要求高； c. 人员、单位资格要求高。,（3）考虑采用分析设计的条件 a. P10MPa，且n25mm。 b. PDi10000MPamm。 c. 球罐V650m3，且PD1.6MPa或n25mm。 d. GB150难于确定结构尺寸的容器或受压元件。 e. n75mm或重量5吨以上。 f. 批量生产且总重量较大的容器。,二、GB150-1998 总 论,1. 设计单位的职责 （1）设计单位对设计文件的正确性和完整性负责 （2）容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样 （3）容器设计总图应盖有压力容器设计资格印章 2. 压力 （1）工作压力Pw 内压容器 在正常工作情况下，容器顶部可能出现的最高压力。 真空容器 在正常工作情况下，容器可能出现的最大真空度。 外压容器 在正常工作情况下，容器可能出现的最大内外压力差。 （2）设计压力Pd 设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起 作为设计载荷的条件，其值不低于工作压力。,（3）计算压力Pc
7、计算压力指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。当壳体各部位或元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略不计。 （4）最大允许工作压力Pw 在指定温度下，压力容器安装后顶部所允许的最大工作压力。该压力应是按容器各受压元件的有效厚度减去除压力外的其他载荷所需厚度后，计算得到的最大允许工作压力（且减去元件相应的液柱静压力）中的最小值。 最大允许工作压力可作为确定保护容器的安全泄放装置动作压力（安全阀开启压力或爆破片设计爆破压力）的依据。 （5）试验压力PT 试验压力指在压力试验时，容器顶部的压力。,3. 温度 （1）金属温度 容器元件沿截面厚度的温度平均值。 （2）工作温度 容器在正常工作情况下介质温度。 （3）设计温度 容器在正常工作情况，在相应的设计压力下，设定的元件的金属温度。容器的设计温度是指壳体的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。 （4）试验温度 试验温度指压力试验时，壳体的金属温度。,4. 厚度 （1）厚度附加量 厚度附加量C=C1+C2 设计容器受压元件时所必须考虑的附加厚度，包括钢板（或钢管）厚度附加量的厚度。 a. 材料厚度负偏差 c1
8、 钢板 GB/T709-2006 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差 GB7132008 锅炉和压力容器用钢板 GB35312008 低温压力容器用低合金钢钢板 GB912-2008 碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带 GB32742007 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 GB32802007 不锈钢冷轧钢板和钢带 GB4237-2007 不锈钢热轧钢板和钢带 GB/T4238-2007 耐热钢板和钢带,无缝钢管厚度负偏差C1,GB/T8163-2008 输送流体用无缝钢管 GB9948-2006 石油裂化用无缝钢管 GB/T14976-2002 输送流体用不锈钢无缝钢管 GB6479-2000 化肥设备用高压无缝钢管 GB5310-2008 高压锅炉用无缝钢管,b 腐 蚀 裕 量,注：表中的腐蚀率系指均匀腐蚀。 最大腐蚀裕量不应大于6mm，否则应采取防腐措施。,（2）计算厚度 按各章公式计算得到的厚度 容器受压元件为满足强度及稳定性要求，按相应公式计算得到的不包括厚度附加量的厚度。 （3）设计厚度 计算厚度与腐蚀裕量之和 （4）名义厚度 设计厚度加上钢材厚度负
9、偏差后，向上圆整至钢材（钢板或钢管）标准规格的厚度。 （5）有效厚度 名义厚度减去厚度附加量（腐蚀裕量与钢材厚度负偏差之和） （6）最小厚度 容器壳体加工成型后不包括腐蚀裕量的最小厚度,5. 载荷 a) 内压、外压或最大压差； b) 液体静压力(5%P)； 需要时，还应考虑以下载荷 c) 容器的自重（内件和填料），以及正常工作条件下或压力试验状态下内装物料的重力载荷； d) 附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷； e) 风载荷、地震力、雪载荷； f) 支座、座底圈、支耳及其他形式支撑件的反作用力； g) 连接管道和其他部件的作用力； h) 温度梯度或热膨胀量不同引起的作用力； i) 包括压力急剧波动的冲击载荷； j) 冲击反力,如流体冲击引起的反力等； k) 运输或吊装时的作用力。,6. 许用应力 材料许用应力是以材料的极限为应力为基础，并选择合理的安全系数n后而得的。即=极限应力/安全系数n 材料的极限应力可以用各种不同方式表示，容器用的材料一般用强度极限、屈服极限或设计温度下持久极限及蠕变极限者说来表示。与这些极限应力相对应的安全系数也有不同的数值。 安全系数n的选择 安全系数是用以保证受压元件安全的系数。它的选择是设计中关键的问题，也是一个复杂的问题。它的大小与设计水平、材料质量、制造方法、检验标准以及设备操作状态等有着密切关系。近年来，随着科学技术发展和实践资料的积累，各国压力容器的安全系数都有所降低。,7. 焊接接头系数 由于焊缝金属可能存在着未被发现的缺陷，夹渣、未焊透、裂纹、气孔等缺陷使焊接接头金属的强度降低。同时在焊接接头的热影响区往往形成粗大晶粒而使金属母材强度或塑性也有所降低，因此形成压力容器薄弱的区域。实践证明，许多容器破坏总是在其热影响区或焊缝开始的。所以在强度计算中要引用焊接接头系数以弥补焊接接头对容器强度的削弱。 焊接接头系数=焊缝区材料强度/本体材料强度1,焊接接头系数大小与以下主
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