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1、29设计基础 压力容器的范围GB150的压力的限制：的压力的限制：n设计压力设计压力p35MPa;n设计压力设计压力p0.1MPa;n真空度低于真空度低于0.02MPa; 真空度的计算方法：真空度的计算方法： Pz=po-p10设计基础 压力容器的范围JB 4732的压力的限制：的压力的限制：n设计压力设计压力p 100MPa;n设计压力设计压力p0.1MPa;n真空度低于真空度低于0.02MPa; 真空度的计算方法：真空度的计算方法： Pz=po-p11设计基础 压力容器的范围超高压容器的压力的限制：超高压容器的压力的限制：n设计压力设计压力 p100MPa;12设计基础 压力容器的范围结构
2、和操作形式：结构和操作形式：n尺寸范围：尺寸范围：150mm;n移动容器；移动容器；n直接火焰加热的容器；直接火焰加热的容器；n核能装置中直接承受中子辐射的容器；核能装置中直接承受中子辐射的容器；n转动机械的组件；转动机械的组件；n承受交变载荷的容器承受交变载荷的容器13设计基础 标准和法规的属性n法规的强制性：所有内容都是强制性法规的强制性：所有内容都是强制性n标准的三重属性：标准的三重属性：n强制性内容；给定的计算方法、制造检验要求（应、必须）强制性内容；给定的计算方法、制造检验要求（应、必须）n禁用内容：材料、结构（不得）禁用内容：材料、结构（不得）1.推荐性方法（宜、可以）推荐性方法（
3、宜、可以）14设计基础 标准的使用原则标准的使用原则标准的使用原则 The Code does not address all aspects of these activities and those aspects which are not specifically addressed should not be considered prohibited. The Code is not a handbook and cannot replace education, experience, and the use of engineering judgment. The phrase
4、 engineering judgment refers to technical judgments made by knowledgeable designers experienced in the application of the Code. Engineering judgments must be consistent with Code philosophy and such judgments must never be used to overrule mandatory requirements or specific prohibitions of the Code.
5、 15设计基础 标准的使用原则n技术法规和标准的规定只是保证压力容器安全质量的技术法规和标准的规定只是保证压力容器安全质量的最基本要求。最基本要求。n压力容器的设计单位和制造单位应该结合本单位的实压力容器的设计单位和制造单位应该结合本单位的实际情况，对压力容器产品提出更为严格的质量要求。际情况，对压力容器产品提出更为严格的质量要求。n设计者应认真地研究标准和法规的技术及管理规定，设计者应认真地研究标准和法规的技术及管理规定，提高解决实际压力容器设计问题的能力，特别是解决提高解决实际压力容器设计问题的能力，特别是解决特殊结构压力容器的能力，以增加设计、建造中的技特殊结构压力容器的能力，以增加设计
6、、建造中的技术含量，保障压力容器安全。术含量，保障压力容器安全。16设计基础设计基础 基本概念压力容器的失效形式压力容器的失效形式n强度失效：爆破、过度变形强度失效：爆破、过度变形n稳定性失效：失稳稳定性失效：失稳n刚性失效：泄漏刚性失效：泄漏n疲劳失效：疲劳开裂疲劳失效：疲劳开裂n腐蚀失效：均匀腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀腐蚀失效：均匀腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀17设计基础设计基础 基本概念压力容器的设计准则压力容器的设计准则n GB150 常规设计：常规设计： 弹性失效、第一强度理论；弹性失效、第一强度理论；nJB4732 分析设计：分析设计： 弹塑性失效、第三强度理论；弹塑性失效、第三强度理论
7、；n超高压容器设计准则：超高压容器设计准则： 全壁厚屈服失效和爆破失效准则全壁厚屈服失效和爆破失效准则18设计基础设计基础 基本概念确定材料许用应力或设计应力强度的系数确定材料许用应力或设计应力强度的系数GB150 钢制压力容器钢制压力容器JB 4732 钢制压力容器钢制压力容器-分析设计标准分析设计标准19设计基础设计基础 基本概念确定材料许用应力或设计应力强度的系数确定材料许用应力或设计应力强度的系数GB150 钢制压力容器钢制压力容器持久强度 标准 材料 抗拉强度 下限值b 屈服强度 s或st Dt avg Dt min 设计温度下 蠕变极限n 碳钢、低合金钢 nb3.0 ns1.6 n
8、D1.5 nD1.25 nn1.0 GB150 高合金钢 nb3.0 ns1.5 nD1.5 nD1.25 nn1.0 20设计基础设计基础 基本概念确定材料许用应力或设计应力强度的系数确定材料许用应力或设计应力强度的系数JB 4732 钢制压力容器钢制压力容器-分析设计标准分析设计标准持久强度 标准 材料 抗拉强度 下限值b 屈服强度 s或st Dt avg Dt min 设计温度下 蠕变极限n 碳钢、低合金钢 nb2.6 ns1.5 JB4732 高合金钢 nb2.6 ns1.5 21表表 2 各各 国国 压压 力力 容容 器器 标标 准准 技技 术术 内内 容容 比比 较较 国国 别别
9、适适 用用 范范 围围 安安 全全 系系 数数 螺螺 柱柱 安安 全全 系系 数数 压压 力力 试试 验验 中 国 GB150 钢 制 压 力 容 器 P35M Pa 不 包 括 疲 劳 容 器 b/3.0 ts/1.6 tD/1.5 tn/1.0 碳 钢 ： ts/2.7 低 合 金 钢 ： ts/3.5 高 合 金 钢 ： ts/1.6 液 压 : P=1.25P/t 气 压 : P=1.15P/t 美 国 ASM E -VIII-I 钢 制 压 力 容 器 有 色 金 属 容 器 P20M Pa 不 包 括 疲 劳 容 器 b/4.0 Q ts/1.5 Q tD/1.5 Q tn/1.0
10、 Q Q 为 质 量 系 数 碳 钢 ： ts/1.5 b/4.0 低 合 金 钢 ： ts/1.5 b/5.0 高 合 金 钢 ： ts/1.5 b/4.0 液 压 : P=1.50P/t 气 压 : P=1.25P/t 22表表 2 各各国国压压力力容容器器标标准准技技术术内内容容比比较较 国国别别 适适用用范范围围 安安全全系系数数 螺螺柱柱安安全全系系数数 压压力力试试验验 日本 JIS B 8270 第一种容器除外 钢制压力容器 有色金属容器 P30M Pa 不包括疲劳容器 b/4.0 ts/1.5 tD/1.5 tn/1.0 碳 钢：ts/1.5 b/4.0 低合金钢：ts/1.5
11、 b/5.0 高合金钢：ts/1.5 b/4.0 液压: P=1.50P/t 气压: P=1.25P/t 英国 BS5500 钢制压力容器 有色金属容器 没有压力上限 包括疲劳容器 b/2.35 ts/1.5 tD/1.3 tn/1.0 碳 钢：ts/1.5 b/2.35 低合金钢：ts/1.5 b/2.35 高合金钢：ts/1.5 b/2.35 液压: P=1.25P/tF 气压: P=1.25P/tF F=c 德国 AD 钢制压力容器 有色金属容器 包括疲劳容器 b/2.4 ts/1.5 tD/1.5 tn/1.0 液压: P=1.30P/t 法国 CODAP 钢制压力容器 有色金属容器
12、没有压力上限 包括疲劳容器 碳 钢:b/2.4 ts/1.5 tD/1.6 高合金钢：tb/3.0 tD/1.6 碳 钢：ts/3.0 b/4.0 低合金钢：ts/3.0 b/4.0 高合金钢：tb/5.0 液压: P=1.25P/t 气压: P=1.15P/t 23焊接接头系数 射线或超声检验程度2） 国别 接头型式 100%检验 局部检验 不做检验 双面对接焊或相当于双面对接焊 1.0 0.85 不允许 中国 单面对接焊 0.9 0.8 不允许 双面对接焊或相当于双面对接焊 1.0 0.85 0.70 单面焊垫板不拆除 0.9 0.8 0.65 单面焊无垫板 - - 0.60 双面填满角搭
13、接焊接 - - 0.55 单面搭接接头加塞焊 - - 0.5 美国 单面搭接接头无塞焊 - - 0.45 全焊透对接双面焊或具有同等以上强度的单面焊（B1） 1.0 0.95 0.70 带衬垫的对接单面焊（B2） 0.9 0.85 0.65 无衬垫单面焊（B2） - - 0.60 双面满角搭接焊（L1） - - 0.55 进行塞焊的单面满角搭接焊（L2） - - 0.50 日本 无塞焊的单面满角搭接焊（L3） - - 0.45 注: 1)有关系数所允许的应用场合和具体接头型式, 请参见文献1、2。 2）美国为射线检测程度。 24一、一、压力容器技术进展压力容器技术进展结构设计结构设计 现代的压
14、力容器结构设计正在逐现代的压力容器结构设计正在逐步摆脱传统观念的束缚，体现真步摆脱传统观念的束缚，体现真正满足工艺要求的设计理念，追正满足工艺要求的设计理念，追求实效性、安全性和经济性的和求实效性、安全性和经济性的和谐统一。谐统一。 25一、一、压力容器技术进展压力容器技术进展结构设计结构设计 结构的合理性设计：事实上，标准中对压结构的合理性设计：事实上，标准中对压力容器的具体结构形式不予限制，因此压力容器的具体结构形式不予限制，因此压力容器结构所受的制约较少，给设计者很力容器结构所受的制约较少，给设计者很大的发挥空间，有利于设计出更加合理的大的发挥空间，有利于设计出更加合理的结构。另外，分析
15、设计手段的运用和验证结构。另外，分析设计手段的运用和验证性试验的实施为结构的合理性设计提供了性试验的实施为结构的合理性设计提供了必要的保障。必要的保障。26一、一、压力容器技术进展压力容器技术进展结构设计结构设计 结构的经济性设计：压力容器的安全性和经济性的和谐统一一直是结构的经济性设计：压力容器的安全性和经济性的和谐统一一直是设计者的追求，应力分析标准就是应此要求而出现的。焊接钢管设计者的追求，应力分析标准就是应此要求而出现的。焊接钢管的使用和特殊结构的应用，在很大程度上是考虑了压力容器结构的使用和特殊结构的应用，在很大程度上是考虑了压力容器结构的经济性。的经济性。 27一、一、压力容器技术
16、进展压力容器技术进展结构设计结构设计 28一、一、压力容器技术进展压力容器技术进展安全系数的降低安全系数的降低 降低安全系数是目前世界各国和地区压力降低安全系数是目前世界各国和地区压力容器标准的普遍倾向，美国（容器标准的普遍倾向，美国（ASMEASME）和欧）和欧洲统一压力容器标准（正在制订中）均降洲统一压力容器标准（正在制订中）均降低了相应的安全系数，美国将低了相应的安全系数，美国将n nb b由由4.04.0降为降为3.53.5，欧洲统一压力容器标准的，欧洲统一压力容器标准的n nb b最小值为最小值为1.8751.875。我国也提出了将特定材料按分析。我国也提出了将特定材料按分析设计方法
17、设计的安全系数设计方法设计的安全系数n nb b降为降为2.62.6的提案。的提案。安全系数的降低关系到压力容器标准的基安全系数的降低关系到压力容器标准的基础，对压力容器行业的经济性及安全性影础，对压力容器行业的经济性及安全性影响极大，必须慎之又慎。响极大，必须慎之又慎。 29一、一、压力容器技术进展压力容器技术进展安全系数的降低安全系数的降低 降低安全系数的前提条件是：降低安全系数的前提条件是：l l 结构分析设计水平的提高；结构分析设计水平的提高；l l 制造经验的积累和制造技术水平的提高；制造经验的积累和制造技术水平的提高；l l 更严格的材料技术要求；更严格的材料技术要求；l l 更科
18、学的质量保证体系。更科学的质量保证体系。30主要标准简介GB15031主要标准简介GB150GB 150-1998钢制压力容器钢制压力容器 :适用范围：设计压力适用范围：设计压力p35MPa（包括真空和负（包括真空和负压）压）;n标准内容：总则、材料、结构、强度设计、制标准内容：总则、材料、结构、强度设计、制造、检验、验收等技术要求；造、检验、验收等技术要求；n引用标准：材料、试验方法、焊接、无损检测、引用标准：材料、试验方法、焊接、无损检测、载荷规范等；载荷规范等；n标准性质：强制性。标准性质：强制性。32主要标准简介GB15133主要标准简介GB151GB 151-1999管壳式换热器管壳
19、式换热器 适用范围：设计压力适用范围：设计压力p35MPa（包括真空和负压）（包括真空和负压）;适用结构：固定管板、浮头、适用结构：固定管板、浮头、U形管和填函形管和填函标准内容：总则、材料、结构、强度设计、制造、检验、标准内容：总则、材料、结构、强度设计、制造、检验、验收等技术要求；验收等技术要求；引用标准：材料、试验方法、焊接、无损检测、载荷规引用标准：材料、试验方法、焊接、无损检测、载荷规范等；范等；标准性质：强制性。标准性质：强制性。34GB 12337-1998钢制球形储罐钢制球形储罐 35GB 12337-1998钢制球形储罐钢制球形储罐适用范围：设计压力适用范围：设计压力p4.0
20、MPa;V50M3适用结构：赤道正切支柱支撑适用结构：赤道正切支柱支撑标准内容：总则、材料、结构、强度设计、制造、标准内容：总则、材料、结构、强度设计、制造、检验、验收等技术要求；检验、验收等技术要求；引用标准：引用标准：GB150、材料、试验方法、焊接、材料、试验方法、焊接、无损检测、载荷规范等；无损检测、载荷规范等；标准性质：强制性。标准性质：强制性。36JB/T 4710-2003 钢制塔式容器钢制塔式容器 37JB/T 4710-2003 钢制塔式容器钢制塔式容器适用范围：设计压力适用范围：设计压力p35MPa（包括真空和负（包括真空和负压）压）;适用结构：裙式支座支撑的适用结构：裙式
21、支座支撑的塔式容器塔式容器标准内容：总则、材料、结构、强度设计、制造、标准内容：总则、材料、结构、强度设计、制造、检验、验收等技术要求；检验、验收等技术要求；引用标准：材料、试验方法、焊接、无损检测、引用标准：材料、试验方法、焊接、无损检测、载荷规范等；载荷规范等；标准性质：强制性。标准性质：强制性。38JB/T 4731-2003 JB/T 4731-2003 钢制卧式容器钢制卧式容器 39JB/T 4731-2003 钢制卧式容器钢制卧式容器适用范围：设计压力适用范围：设计压力p35MPa（包括真（包括真空和负压）空和负压）;适用结构：双鞍座支撑的适用结构：双鞍座支撑的卧式容器卧式容器标准
22、内容：总则、材料、结构、强度设计、标准内容：总则、材料、结构、强度设计、制造、检验、验收等技术要求；制造、检验、验收等技术要求；引用标准：材料、试验方法、焊接、无损引用标准：材料、试验方法、焊接、无损检测、载荷规范等；检测、载荷规范等；标准性质：推荐性。标准性质：推荐性。40GB 16409-1996板式换热器板式换热器 41GB 16409-1996板式换热器板式换热器适用结构：可拆板式换热器适用结构：可拆板式换热器标准内容：总则、材料、结构、强度设计、制造、标准内容：总则、材料、结构、强度设计、制造、检验、验收等技术要求；检验、验收等技术要求；引用标准：材料、试验方法、焊接、无损检测、引用
23、标准：材料、试验方法、焊接、无损检测、载荷规范等；载荷规范等；标准性质：强制性。标准性质：强制性。42设计基础设计基础 基本概念 贯穿于压力容器设计的参数：贯穿于压力容器设计的参数：压力压力(载荷载荷)温度温度厚度厚度43设计基础设计基础 基本概念载荷：载荷：n内、外压内、外压n工作介质静压工作介质静压n容器和介质重量容器和介质重量n水压试验下的水重水压试验下的水重n风载荷风载荷n雪载荷雪载荷n地震载荷地震载荷44设计基础设计基础 基本概念 压力压力工作压力工作压力设计压力设计压力计算压力计算压力试验压力试验压力最大允许工作压力最大允许工作压力安全泄放装置的动作压力安全泄放装置的动作压力45设
24、计基础设计基础 基本概念 压力（载荷）压力（载荷）工作压力：在正常工作情况下，容器顶部可能达工作压力：在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。到的最高压力。46设计基础设计基础 基本概念 压力（载荷）压力（载荷）设计压力：设定的容器顶部的最高压力，与相应设计压力：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，其值不低的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力于工作压力 。47设计基础设计基础 基本概念 压力（载荷）压力（载荷）计算压力：在相应设计温度下，用以确定元件厚计算压力：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。度的压力，其中包括液柱静
25、压力。48设计基础设计基础 基本概念 压力（载荷）压力（载荷）试验压力：在压力试验时，容器顶部的压力。试验压力：在压力试验时，容器顶部的压力。液压试验压力：液压试验压力：气压试验压力：气压试验压力：致密性试验压力：致密性试验压力：49设计基础设计基础 基本概念 压力（载荷）压力（载荷）最大允许工作压力：在设计温度下，容器顶部所最大允许工作压力：在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力。该压力是根据容器元允许承受的最大表压力。该压力是根据容器元件的有效厚度计算所得，且取其中的最小值。件的有效厚度计算所得，且取其中的最小值。50设计基础设计基础 基本概念 压力（载荷）压力（载荷）安全泄放装置的
26、动作压力：安全泄放装置中安全安全泄放装置的动作压力：安全泄放装置中安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力。阀的开启压力或爆破片的爆破压力。n爆破压力：爆破压力：n设计爆破压力：在指定温度下的爆破压力；设计爆破压力：在指定温度下的爆破压力；n标定爆破压力：在铭牌上标注的爆破压力标定爆破压力：在铭牌上标注的爆破压力；51设计基础设计基础 基本概念 温度温度n工作温度：一般指容器中介质的温度；工作温度：一般指容器中介质的温度；n设计温度：容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度；设计温度：容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度；n试验温度：压力试验时，压力容器壳体的金属温度；试验温度：压力试验时，
27、压力容器壳体的金属温度；52设计基础设计基础 基本概念 厚度厚度n计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；n设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；n名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；n有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；n钢材厚度：决定容器制造技术条件的厚度。钢材厚度：决定容器制造技术条件的厚度。53设计基础设计基础 基本概念n 计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；计算
28、厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；n计算压力：对应最苛刻的设计工况。计算压力：对应最苛刻的设计工况。n设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；n设计压力：保证容器强度、刚度或者稳定，同时保证寿命设计压力：保证容器强度、刚度或者稳定，同时保证寿命n名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；n标注在图样上的厚度标注在图样上的厚度n有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；n最大允许工作压力：容器的最大承载能力最大允许工作压力：容器的最大承
29、载能力54设计基础设计基础 基本概念 厚度附加量厚度附加量n腐蚀裕量：；腐蚀裕量：；n钢材厚度负偏差：；钢材厚度负偏差：；n加工裕量：；加工裕量：；55设计基础设计基础 基本概念 厚度厚度n计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；n设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；n名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；规格厚度；n有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；n钢材厚度：决定容器制造技术条件的厚
30、度。钢材厚度：决定容器制造技术条件的厚度。56设计基础设计基础 基本概念 厚度厚度n计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；n设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；n名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；n有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；n钢材厚度：决定容器制造技术条件的厚度。钢材厚度：决定容器制造技术条件的厚度。57设计基础设计基础 压力容器的设计使用寿命问题n法规对设计寿命
31、的要求：法规对设计寿命的要求：压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程的第的第32条规定：条规定：“为防止压力容器为防止压力容器超寿命运行引发安全问题，设计单位一般应在设计图样上注明压超寿命运行引发安全问题，设计单位一般应在设计图样上注明压力容器设计使用寿命力容器设计使用寿命”。n标准对设计寿命的要求：标准对设计寿命的要求：GB150-1998 3.3.5.2明确给出了设计者应考虑容器设计寿命的条明确给出了设计者应考虑容器设计寿命的条款：款： “应根据预期的容器寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定应根据预期的容器寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定腐蚀裕量腐蚀裕量”58设计基础设计基础 压
32、力容器的设计使用寿命问题n压力容器的设计使用寿命问题压力容器的设计使用寿命问题（1）材料力学性能如高温蠕变和高温断裂对时间的依性；）材料力学性能如高温蠕变和高温断裂对时间的依性；（2）腐蚀裕量中的设计寿命因素；）腐蚀裕量中的设计寿命因素；（3）载荷如周期性载荷等的时间性）载荷如周期性载荷等的时间性；59设计基础设计基础 压力容器的设计使用寿命问题 应该指出，压力容器的设计寿命不一定等于实际使用寿命，它仅应该指出，压力容器的设计寿命不一定等于实际使用寿命，它仅仅是设计者根据容器预期的使用条件而给出的估计，实际使用条仅是设计者根据容器预期的使用条件而给出的估计，实际使用条件与预期使用条件的偏离和设
33、计者对材料和生产工艺的了解会造件与预期使用条件的偏离和设计者对材料和生产工艺的了解会造成二者之间的差别。成二者之间的差别。 在设计图样上标注设计寿命，其作用是提醒容器的最终使用者，在设计图样上标注设计寿命，其作用是提醒容器的最终使用者，当超过压力容器的设计寿命时应采取必要的措施如：经常测量厚当超过压力容器的设计寿命时应采取必要的措施如：经常测量厚度和缩短检验周期等。度和缩短检验周期等。60设计基础设计基础 压力容器的设计使用寿命问题n压力容器的设计寿命是一个复杂的问题，涉及到材料选用、腐蚀压力容器的设计寿命是一个复杂的问题，涉及到材料选用、腐蚀基础数据、结构设计等一系列设计因素，能否准确地预计
34、，反映基础数据、结构设计等一系列设计因素，能否准确地预计，反映了设计者的经验和水平。笔者认为，无论是按国际压力容器设计了设计者的经验和水平。笔者认为，无论是按国际压力容器设计的惯例，还是为了提高设计的水平和权威性，都应在图纸上标注的惯例，还是为了提高设计的水平和权威性，都应在图纸上标注压力容器的设计使用寿命。压力容器的设计使用寿命。61设计基础 压力试验免除问题n GB150-1998 第第3.9条规定：条规定：“对不能按对不能按3.8的规定作压力试的规定作压力试验的容器，设计单位应提出确保容器安全运行的措施，并在图样验的容器，设计单位应提出确保容器安全运行的措施，并在图样上注明。上注明。”对
35、此条的理解问题集中在两点：什么情况下压力试验对此条的理解问题集中在两点：什么情况下压力试验可以免除？需要采取哪些措施？可以免除？需要采取哪些措施？62设计基础 压力试验免除问题n这里所指的是新造容器的耐压试验，包括液压试验和气压试验。这里所指的是新造容器的耐压试验，包括液压试验和气压试验。压力试验免除事实上仅仅针对那些不可能进行压力试验的现场组压力试验免除事实上仅仅针对那些不可能进行压力试验的现场组焊的大型压力容器，如：催化裂化装置中的有隔热层的大型反应焊的大型压力容器，如：催化裂化装置中的有隔热层的大型反应器和再生器；基础不能承受液压试验时水的重量的压力容器等，器和再生器；基础不能承受液压试
36、验时水的重量的压力容器等，不能作为一般在制造厂内生产的压力容器不进行压力试验的依据。不能作为一般在制造厂内生产的压力容器不进行压力试验的依据。 63设计基础 压力试验免除问题n压力试验免除相当于减少了压力容器制造过程中的一个检验环节，压力试验免除相当于减少了压力容器制造过程中的一个检验环节，当然应当采取相应的措施以保证压力容器的安全质量。所采取的当然应当采取相应的措施以保证压力容器的安全质量。所采取的措施取决于使用者和设计者对容器的要求，一般性的措施如下：措施取决于使用者和设计者对容器的要求，一般性的措施如下：64设计基础 压力试验免除问题n（1）提高对压力容器材料的要求：化学成分、力学性提高
37、对压力容器材料的要求：化学成分、力学性 能和检能和检验要求；验要求；n（2）提高结构设计要求：尽量采用全焊透接头、避免严重的几）提高结构设计要求：尽量采用全焊透接头、避免严重的几何不连续；何不连续；n（3）提高无损检测的比例和级别；）提高无损检测的比例和级别；n（4）提高容器的超压泄放的能力。）提高容器的超压泄放的能力。65设计基础 压力试验免除问题n压力试验是设计中需要重点考虑的问题，是否可以免除以及如何压力试验是设计中需要重点考虑的问题，是否可以免除以及如何免除也应作为设计工作中的重点问题予以考虑。不应该在设计阶免除也应作为设计工作中的重点问题予以考虑。不应该在设计阶段忽略了应该采取的措施
38、，而在制造完成后免除压力试验。段忽略了应该采取的措施，而在制造完成后免除压力试验。66设计基础 压力试验免除问题n压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程第第30条规定：条规定：“对不能进行耐压对不能进行耐压试验和气密试验性试验的，应注明计算厚度、和制造及使用的特试验和气密试验性试验的，应注明计算厚度、和制造及使用的特殊要求，并应与使用单位协商提出推荐的使用年限和保证安全的殊要求，并应与使用单位协商提出推荐的使用年限和保证安全的措施措施”。因此，在。因此，在GB150的标准提案中已经明确规定：是否应免的标准提案中已经明确规定：是否应免除压力试验，除压力试验，“应由设计单位技术负责人批准
39、应由设计单位技术负责人批准”。67设计基础 低温压力容器界限问题n我国的低温压力容器界限一直人为地定义为我国的低温压力容器界限一直人为地定义为-20，但其基础是，但其基础是以钢材以钢材U形缺口冲击试样的统计数据为依据。形缺口冲击试样的统计数据为依据。1982年以后，钢材年以后，钢材的韧性改用的韧性改用V形缺口冲击试样作为技术指标，二者相差很大，因形缺口冲击试样作为技术指标，二者相差很大，因此对我国的低温压力容器界限一直是业内人士争论的焦点。按现此对我国的低温压力容器界限一直是业内人士争论的焦点。按现行压力容器设计理念，一台特定的压力容器是否属于低温压力容行压力容器设计理念，一台特定的压力容器是
40、否属于低温压力容器，应按以下因素确定：器，应按以下因素确定：68（1） 压力容器所用材料的低温力学性能；压力容器所用材料的低温力学性能；（2） 压力容器材料的热处理状态；压力容器材料的热处理状态；（3） 材料的厚度；材料的厚度；（4） 容器材料中的应力状态（实际应力与许用应力比）。容器材料中的应力状态（实际应力与许用应力比）。69设计基础 低温压力容器界限问题n 根据我国钢材的实际情况和国家对产品安全的考虑，根据我国钢材的实际情况和国家对产品安全的考虑，GB150-1998 4.2.7中已经对低温压力容器界限做出了相应修正：中已经对低温压力容器界限做出了相应修正： a) 使用温度低于使用温度低
41、于0时：厚度大于时：厚度大于25mm的的20R，厚度大于，厚度大于 38mm的的16MnR，15MnVR和和15MnVNR，任意厚度的，任意厚度的18MnMoNbR、13MnNiMoNbR和和Cr-Mo钢板；钢板； b) 使用温度低于使用温度低于-10时：厚度大于时：厚度大于12mm的的20R，厚度大于，厚度大于20mm的的16MnR，15MnVR和和15MnVNR。70设计基础 低温压力容器界限问题n上述范围内的压力容器已经被列入低温压力容器的管辖范围，其上述范围内的压力容器已经被列入低温压力容器的管辖范围，其制造、检验等方面的要求应视同于按制造、检验等方面的要求应视同于按GB150-199
42、8附录附录C要求的要求的压力容器。应该说，目前的低温容器界定方法不是具有充分科学压力容器。应该说，目前的低温容器界定方法不是具有充分科学依据的，我们将在研究的基础上，参照国际标准，制订更为合理依据的，我们将在研究的基础上，参照国际标准，制订更为合理的规定。的规定。71设计基础 最大允许工作压力问题n最大允许工作压力是国际压力容器行业的通用概念，该压力是根最大允许工作压力是国际压力容器行业的通用概念，该压力是根据容器壳体的有效厚度计算所得，且取最小值。据容器壳体的有效厚度计算所得，且取最小值。n按我国按我国GB150-1998 B2.1的定义，最大允许工作压力的定义，最大允许工作压力“指在设指在
43、设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力。计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力。”72设计基础 最大允许工作压力问题n最大允许工作压力的作用是设定容器超压限度的起始压力，充分最大允许工作压力的作用是设定容器超压限度的起始压力，充分利用容器的圆整厚度，尽量拉大工作压力与安全阀或爆破片泄放利用容器的圆整厚度，尽量拉大工作压力与安全阀或爆破片泄放压力之间的压力差，使压力容器的工作更为平稳。压力之间的压力差，使压力容器的工作更为平稳。n当采用最大允许工作压力作为设定容器超压限度的起始压力时，当采用最大允许工作压力作为设定容器超压限度的起始压力时，在设计中应考虑最大允许工作压力代替设计压力进行压力
44、试验。在设计中应考虑最大允许工作压力代替设计压力进行压力试验。对此，对此，GB150-1998 3.8.1.1和附录和附录B4.1有明确规定。有明确规定。n问题在于如何计算容器的最大允许工作压力。问题在于如何计算容器的最大允许工作压力。73设计基础 最大允许工作压力问题n容器的最大允许工作压力应根据容器中包含的所有受压元件容器的最大允许工作压力应根据容器中包含的所有受压元件的设计条件和结构尺寸予以确定，原则上依据各受压元件的的设计条件和结构尺寸予以确定，原则上依据各受压元件的有效厚度计算得到。容器的最大允许工作压力可按下式确定：有效厚度计算得到。容器的最大允许工作压力可按下式确定：.min4,
45、3,2,1wwwwwppppp74设计基础 最大允许工作压力问题n式中式中 分别为容器圆筒、封头、法兰、开孔补强分别为容器圆筒、封头、法兰、开孔补强等受压元件依据各自的设计条件和结构尺寸计算所得的相应等受压元件依据各自的设计条件和结构尺寸计算所得的相应于该元件的最大允许工作压力。于该元件的最大允许工作压力。4321,wwwwpppp75设计基础 最大允许工作压力问题n对设计者而言，是否需要提高容器的超压限度，是决定是否对设计者而言，是否需要提高容器的超压限度，是决定是否采用最大允许工作压力进行压力试验的前提条件。应该说，采用最大允许工作压力进行压力试验的前提条件。应该说，GB150中的最大允许
46、工作压力定义不够准确，在标准提案中中的最大允许工作压力定义不够准确，在标准提案中已经给出了修订方案，即已经给出了修订方案，即“该压力是根据容器各承压元件的该压力是根据容器各承压元件的有效厚度计算所得，且取最小值。有效厚度计算所得，且取最小值。”76设计基础 关于焊接接头系数选用问题n焊接接头系数的选取与接头的型式、无损检测比例和对容器的要求有焊接接头系数的选取与接头的型式、无损检测比例和对容器的要求有关。主要有以下几个问题：关。主要有以下几个问题：（1）纵向接头与环向接头的型式、无损检测比例不一致。如：纵向接头）纵向接头与环向接头的型式、无损检测比例不一致。如：纵向接头采用双面焊、采用双面焊、
47、100RT或或UT，而环向接头为加垫板的单面焊且无法，而环向接头为加垫板的单面焊且无法进行进行RT或或UT检测，在容器的设计计算中应采用纵向接头的焊接接头检测，在容器的设计计算中应采用纵向接头的焊接接头系数还是环向接头的焊接接头系数。系数还是环向接头的焊接接头系数。77设计基础 关于焊接接头系数选用问题n内压圆筒厚度计算公式是根据圆筒中周向总体（一次）薄膜应力内压圆筒厚度计算公式是根据圆筒中周向总体（一次）薄膜应力的强度导出，所以与之相对应的焊接接头系数应为圆筒的纵向接的强度导出，所以与之相对应的焊接接头系数应为圆筒的纵向接头焊接接头系数。圆筒环缝中虽也存在环向（周向）薄膜应力，头焊接接头系数
48、。圆筒环缝中虽也存在环向（周向）薄膜应力，但它不属于总体薄膜应力，而是属于局部薄膜应力，它的许用应但它不属于总体薄膜应力，而是属于局部薄膜应力，它的许用应力与圆筒厚度计算中取的许用应力（一倍力与圆筒厚度计算中取的许用应力（一倍不同。所以不应将不同。所以不应将环向接头焊接接头系数与之混淆。环向接头焊接接头系数与之混淆。78设计基础 关于焊接接头系数选用问题n但为确保整个圆筒的强度与安全，一般尽量将环向接头的焊接接但为确保整个圆筒的强度与安全，一般尽量将环向接头的焊接接头系数取与纵向接头一致，若实在制造上存在困难，允许与纵缝头系数取与纵向接头一致，若实在制造上存在困难，允许与纵缝不同，即可按不同，
49、即可按GB150-1998中中10.8.2.3执行。此时环向接头的执行。此时环向接头的焊接接头系数虽可能与纵向接头的焊接接头系数不同，但计算圆焊接接头系数虽可能与纵向接头的焊接接头系数不同，但计算圆筒厚度时，仍取纵向接头的焊接接头系数。但此时设计者应规定筒厚度时，仍取纵向接头的焊接接头系数。但此时设计者应规定对该焊接接头的技术要求，以提醒制造厂用焊接工艺来保证焊接对该焊接接头的技术要求，以提醒制造厂用焊接工艺来保证焊接质量。质量。79设计基础 关于焊接接头系数选用问题n（2）封头拼接接头的焊接接头系数。）封头拼接接头的焊接接头系数。GB150-1998中中10.8.2.2中规定封头拼接接头应进
50、行中规定封头拼接接头应进行100UT或或RT检测，但未检测，但未规定封头拼接接头的接头系数如何选取。封头拼接接头的无损检规定封头拼接接头的接头系数如何选取。封头拼接接头的无损检测要求主要是针对封头成形时变形较大，缺陷容易扩展而提出的，测要求主要是针对封头成形时变形较大，缺陷容易扩展而提出的，与封头厚度计算无关。因此，尽管封头拼接接头要求与封头厚度计算无关。因此，尽管封头拼接接头要求100UT或或RT检测，其合格指标仍按照压力容器的合格指标而确定。因此，检测，其合格指标仍按照压力容器的合格指标而确定。因此，封头拼接接头的焊接接头系数一般取压力容器的纵向接头焊接接封头拼接接头的焊接接头系数一般取压