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1、压力容器设计 常用标准简介,技术中心 郝世荣,压力容器设计常用标准培训,压力容器设计常用标准培训,目 录 一、特种设备安全法规 二、特种设备安全技术规范 三、压力容器（GB/T150-2011） 四、压力容器部件标准,1.第一层次：法律特种设备安全法 2.第二层次： 行政法规国务院令第549号特种设备安全监察条例（ 2009版） 特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场（厂）内机动车辆。(承压设备3类、机电类5类） 压力容器设计实行许可制度，并有相应专业人员,设备设施及场所, 质量保证、管理及责任制度。 特种设备目录：
2、国家对特种设备实行目录管理,一、特种设备安全法规,一、特种设备安全法规,一、特种设备安全法规,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： 最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）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、容积大于或者等于30L且内直径(非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸)大于或者等于150mm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1.0MPaL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。,特种设备目录,固定式压力容器安全技术监察规程（TSG 21-2
3、016）,一、TSG 21-2016的适用范围： 1、本规程适用于特种设备目录所定义的、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) 容积乘积大于或者等于0.03m3并且内直径(非圆形截面指截面内边界最大尺寸)大于或等于150mm ； (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其标准沸点的液体 。,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大于或者等于0.03m时，也属于本规程的适用范围。,二、特种设备安全技术规范,二、特种设备安全技术规范,可不监检且不需划分类别的压力容器，但其设计制造要符合有关规范及标准
4、（GB/T 150-2011、GB/T 151-2014或 NB/T47012-2010等)的规定。 容积0.03m的压力容器 内直径150mm的压力容器,二、适用范围的特殊规定,二、特种设备安全技术规范,二、特种设备安全技术规范,注意：上述两类容器按分类图进行分类，制造过程需要进行制造监检。,以下容器不属于本规程的适用范围。,三、不适用范围,二、特种设备安全技术规范,四、压力容器类别的划分： 压力容器的类别由设计压力、容积和介质危害性三个因素决定。划类方法根据介质危险程度不同,按设计压力和容积和不同介质分组按固容规附录A坐标图上查取相应的类别。 1.介质按危害性分为两组： 1)第一组介质:毒
5、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。极度如甲醛及硫酸，高度如SO2、NO2，H2S、Cl2、 SO3、HCl、CO；易爆甲醇等 2)第二组介质:由除第一组以外的介质组成,包括水蒸气、氮气等。,介质毒性危害强度和爆炸危险程度按HG 20660-2017规定查询确定。,二、特种设备安全技术规范,2. 压力容器分类应当先按照介质特性,按照下面要求选择分类图,再根据设计压力p (单位MPa)和容积V (单位m3) ,标出坐标点,确定容器类别。,二、特种设备安全技术规范,3.同腔多种介质容器分类 一个压力腔内有多种介质时,按组别高的介质分类。 4.介质含量极小容器分类 当某一危害性
6、物质在介质中含量极小时,应当按其危害程度及其含量综合考虑,由压力容器设计单位决定介质组别。 5.特殊情况分类 (1)坐标点位于图1或者图2的分类线上时,按较高的类别划分其类别。 (2)简单压力容器统一划分为第类压力容器。,二、特种设备安全技术规范,6.多腔压力容器(换热器的管程和壳程、余热锅炉的汽包和换热室、带夹套压力容器的内筒和夹套等) 类别划分: 对各自压力腔进行类别划定,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; 按照类别高的压力腔作为该容器的类别并按该类别进行使用管理; 按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。,二、特种设备安全技术规范,根据危险程度，本规程适
7、用范围内的压力容器划分为I、II、III类。 本规程划分的I、II、III类压力容器等同于特种设备目录第一、二、三类压力容器（品种） 超压容器划分为第III类压力容器。 第1组介质无I类容器。,二、特种设备安全技术规范,五、材料要求 1.熔炼工艺要求：压力容器受压容器用钢应为氧气转炉或电炉冶炼的镇静钢，以下材料还应采用炉外冶炼工艺： 标准抗拉强度下限值大于等于540MPa的低合金钢板； 奥氏体-铁素体双相钢钢板； 设计温度低于20度的低温钢板； 设计温度低于20度的低温钢锻件； 炉外冶炼工艺：将初练的钢液在真空、惰性气体或环还氧性气氛中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调，提高钢的质
8、量。,二、特种设备安全技术规范,2.压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢钢材（钢板、钢管和钢锻件），其S、p 含量应符合以下要求：,二、特种设备安全技术规范,1.用于焊接的碳素钢和低合金钢: 碳素钢和低合金钢钢材C、P、S的含量，C0.25%,P0.035%、S0.035%； 2.压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢(钢板、钢管和钢锻件)，其磷、硫含量应当符合以下要求: (1)标准抗拉强度下限值小于或者等于540MPa的钢材，P0.030%, S0.020%； (2)标准抗拉强度下限值大于540MPa的钢材，P0.025%,S0.015%; (3)用于设计温度低于-20并且标准抗拉强度下限值小于或
9、者等于540MPa的钢材，P0.025%、S0.012%; (4)用于设计温度低于-20并且标准抗拉强度下限值大于540MPa的钢材，P0.025%、S0.010%;,二、特种设备安全技术规范,2. 力学性能：足够高的强度、良好的韧性和塑性、足够的断裂韧性。,碳素钢和低合金钢(钢板、钢管和钢锻件)冲击吸收能量,焊接用碳素钢和低合金钢高强度钢板、低合金低温钢板的断后伸长率指标,六、设计要求 1、设计通用要求 1）设计单位资质：设计单位及其主要负责人对压力容器的设计质量负责;单位资质应符合安全技术规范要求。 2）设计专用印章要求。 3）设计文件内容应包含风险评估报告（需要时，如分析设计、三类容器等
10、）、计算书、设计图样，必要时安装使用说明书。 4）设计文件审批签署要求。 5）设计总图主要内容要求，如设计工作条件、主要参数及特殊要求等。,二、特种设备安全技术规范,2、常规设计压力容器金属材料(板、锻件、管和螺栓)安全系数及许用应力,二、特种设备安全技术规范,3、许用用力 板、锻件、管的许用应力取室温下的抗拉强度Rm、设计温度下的屈服强度ReL（RtP0.2）、设计温度下持久强度极限平均值RtD、设计温度下蠕变极限平均值Rtn除以相应安全系数后的最小值。,4、压力容器管法兰、垫片、紧固件的设计应参照HG/T 20592-20635-2009(钢制管法兰、垫片、紧固件系列标准的规定选用;,5
11、、压力容器的无损检测方法 包括射线、超声、磁粉、渗透和涡流检测等，应当采用NB/T 47013规定的方法; 基本比例要求: 压力容器对接接头的无损检测比例分为全部(100%)和局部(20%) 两种。碳钢和低合金钢制低温压力容器局部无损检测的比例 50% 。,二、特种设备安全技术规范,6、压力容器的耐压试验分为液压试验、气压试验以及气液组合压力试验三种。 耐压试验的最低试验压力PT： 耐压试验的压力系数 ：,7、压力容器的泄漏试验分为气密性试验、氨检漏试验、卤素检漏试验及氦检漏试验。,二、特种设备安全技术规范,1.压力容器设计常用标准： GB/T 150-2011压力容器 JB/T 4736-2
12、002 补强圈 GB/T 25198-2010 压力容器封头 NB/T 47013-2015承压设备无损检测 JB/T 4712.1 4-2007支座 NB/T 4702147023-2012压力容器法兰标准 HG/T 20635-2009钢制管法兰、垫片、紧固件 HG/T 2151421535-2014钢制人孔和手孔,三、压力容器设计常用标准,1.GB/T 150适用范围 适用的温度范围： 1）设计温度范围：-269900。 2）钢材不得超过按GB/T150.2所列材料的允许使用温度范围。 3）其他金属材料制容器按相应规范所列材料的的允许使用温度范围。,三、压力容器（GB/T150-2011
13、）,第2条GB/T150.2所列钢材使用温度范围不含有色金属。其中奥氏体不锈钢的最低使用温度为-253（对应液氢设计温度），S31008最高使用温度为800，部分奥氏体不锈钢最高使用温度为700。,第1条款说明了本标准涵盖的所有容器设计温度范围为-269900 ，其下限值269对应于铝的极限使用（设计）温度，上限值900对应于镍合金的极限使用（设计）温度。,适用的压力范围： 钢制容器适用于设计压力不大于35MPa，不低于0.1MPa及真空度高于0.02MPa 。特殊材质容器的设计压力按相应标准。,真空容器,常压容器,压力容器,这里压力范围是指钢制容器设计压力适用范围，对其他金属材料制容器设计压
14、力适用范围见相应标准规范,三、压力容器（GB/T150-2011）,压力容器与容规压力适用范围,三、压力容器（GB/T150-2011）,三、压力容器（GB/T150-2011）,最高允许工作压力,在指定的相应温度下，容器顶部所允许承受的最大压力，该压力是根据容器各受压元件的有效厚度，考虑了该元件承受的所有载荷而计算得到的，且取最小值。 注：当压力容器的设计文件没有给出最高允许工作压力时，则该容器的设计压力即为最高允许工作压力。,低温容器,指设计温度低于-20度的碳钢、低合金钢、双相钢和铁素体不锈钢容器，以及设计温度低于-196度的奥氏体不锈钢制容器。,大气环境低温条件,指历年来月平均最低气温
15、的最低值。,三、压力容器（GB/T150-2011）,设计压力,设定容器顶部的最高压力，与相应设计温度一起作为容器的基本设计载荷条件，其值不低于工作压力。 对于1台容器或一个独立的压力腔（室），在某一特定操作工况设计条件下，具体唯一的设计压力值。,超压泄放装置动作压力,1）装有超压泄放装置的压力容器 ，其动作压力（指整定压力或设计爆破压力）不得大于压力容器的设计压力； 2）对于设计图纸中注明最高允许工作压力的压力容器，允许超压泄放装置的整定压力高于设计压力，但不得高于该压力容器的最高允许工作压力。,设计压力应根据内压或外压容器分别选取。,三、压力容器（GB/T150-2011）,装有安全阀的容
16、器设计压力,装有爆破片的容器设计压力,容器的设计压力应大于等于爆破片的设计爆破压力加上所选爆破片制造范围的上限。,装有超压泄放装置的容器设计压力Pd安全阀的整定压力Pz ，安全阀的整定压力Pz为容器工作压力Pw的1.05至1.1倍，即PwPz (1.05-1.1)Pw 。,三、压力容器（GB/T150-2011）,装有超压泄放装置的容器的压力关系图,三、压力容器（GB/T150-2011）,设计压力的选取,计算压力,计算压力Pc：在相应设计温度下，用于确定元件厚度的压力，包括液柱静压力等附加载荷。,设计压力与计算压力的区别,性质不同:设计压力Pd指整台设备,计算压力Pc指具体部位的不同受压元件。 取值依据不同: Pd其值不低于工作压力,综合考虑若干因素; Pc用于来确定具体元件的厚度,其中包括液柱静压力,对于夹套容器设计要考虑各压力腔之间的最大压力差。 用途不同: Pd用来确定容器类别,确定试验压力 Pt ；Pd出现在技术特
