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1、. . 压力容器设计基本知识汇总一基本概念11 压力容器设计应遵循的法规和规程 1特种设备安全监察条例本文简称条例, 是国务院20XX3月11日公布的条例,条例自20XX6月1日起施行。原锅炉压力容器安全监察暂行条例同时废止。 2压力容器安全技术监察规程本文简称容规,此容规自20XX1月1日起正式实施。在安全监察中,包括的七个环节是：设计、制造、安装、使用、检验、改造和修理。此规程与条例有不一致之处,应按条例的内容修改。 3压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则,此规则自20XX1月1日起实施。12 标准和法规规程的关系。容规第4条规定,压力容器的设计、制造组焊、安装、使用、检修、修理和改
2、造,均应严格执行本规程的规定；第5条规定：本规程是压力容器质量监督和安全监察的基本要求,有关压力容器标准、部门规章、企事业单位规定等,如果与本规程的规定相抵触时,应以本规程为准。GB150总论第3.1条规定：容器的设计、制造、检验和验收除必须符合本标准规定外,还应遵守国家颁布的有关法令、法规和规章。 因此,当标准与法规或规程有不一致时,应按法规和规程的规定执行。13 压力容器的含义定义根据条例第八十八条中的规定,压力容器用语的含义是：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等于0.1MPa表压,且压力与容积的乘积大于或等于2.5MPaL的气体、液化
3、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等于0.2MPa表压,且压力与容积的乘积大于或等于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；氧舱等。14 压力容器设计标准简述我国压力容器专业性的具有一定规模的压力容器的设计和制造,起于五十年代初期。1980年起,压力容器设计方面依据为：钢制石油化工压力容器设计规定和钢制管壳式换热器设计规定。GB150-1998钢制压力容器是强制性的压力容器国家标准。该标准对钢制压力容器的设计、制造、检验和验收作出具体的规定。是压力容器的基本标准。对压力小于O.1MPa的钢制容器的设计,按压力容
4、器行业标准/T4735-1997钢制焊接常压容器的规定。卧式容器和立式容器的设计尚应符合行业标准4710-2000钢制塔式容器和4731-2005钢制卧式容器的规定。GB151-1999管壳式换热器标准,是用钢、铝、铜、钛和镍等材料制造的管壳式换热器的设计制造和验收标准。化工行业标准HG20580HG205851998, 是针对化工设备的特点,对钢制压力容器设计和制造方面提出更详细的规定,有关设计方面的标准是： HG20580-1998 钢制化工容器设计基础规定HG20581-1998 钢制化工容器材料选用规定 HG20582-1998 钢制化工容器强度计算规定HG20583-1998 钢制化
5、工容器结构设计规定 其它配套标准如零部件如封头、法兰、支座、加固圈等标准,材料标准、焊接标准等已日趋完备。15 D1级和D2级压力容器说明 根据压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则第三条规定, 压力容器设计类别和级别的划分是：一A类、二C类、三D类和四SAD类。其中D类又分：D1级和D2级。1D1级 系指第一类压力容器2D2级 系指第二类低、中压容器第一类和第二类的具体划分见容规第6条的规定。注：压力等级的划分是：按容器的设计压力P的大小,其中：（一） 低压代号L0.1MPa P 1.6MPa（二） 中压代号M1.6MPa P 10MPa二 GB150-1998钢制压力容器 GB150-
6、1998钢制压力容器简称GB150,包括正文十章和八个附录。 十章正文目次是：范围；引用标准；总论；材料；内压圆筒和内压球壳；外压圆筒和外压球壳；封头；开孔和开孔补强；法兰；制造、检验与验收。 八个附录中,属于标准的附录有：附录A 材料的补充规定；附录B 超压泄放装置；附录C 低温压力容器；附录D 非圆形截面容器。属于提示的附录有：附录F 钢材的高温性能；附录G 密封结构；附录H 材料的指导性规定；附录J 焊接结构。标准的附录E 产品焊接试板的力学性能检验,已被新发布的4744-2000钢制压力容器产品焊接试板的力学性能试验所代替。1范围GB150-1998钢制压力容器规定了钢制压力容器的设计
7、、制造、检验和验收要求。即是说：GB150是碳素钢、低合金钢和高合金钢制的压力容器,在设计、制造、检验和验收的整个过程中,必须遵守的强制性国家标准。标准中规定适用的压力容器的设计参数的范围是：容器的设计压力不大于35MPa；适用的设计温度范围按钢材允许的使用温度而定。对于D类压力容器,设计压力范围应小于10MPa。在GB150的1.3和1.4中,还规定出不属该标准规定范围的各类压力容器,其中有：直接用火焰加热的容器；核能装置中的容器；经常搬运的容器；设计压力低于0.1MPa 的容器；真空度低于0.02MPa的容器；要求作疲劳分析的容器；内直径小于150 mm的容器；此外,还有旋转或往复运动的机
8、械设备中自成整体的受压器室,以及已有其他行业标准的容器,诸如制冷、制糖、造纸、饮料和搪玻璃容器等。2标准 在GB150所列的引用标准中包括GB 、GB/T、 和/T四种代号的标准,标准分为强制性标准和推荐性标准推荐性标准一经采用,即具有强制性的性质。GB/T是推荐性的国家标准,是机械工业的行业标准,/T是机械工业推荐性的行业标准,而或/T中排号为4XXX号码的,规定为压力容器行业的标准。例如：国家强制性标准：GB6654-1996压力容器用钢板； GB4237-92不锈钢热轧钢板国家推荐性标准：GB/T229-94金属夏比缺口冲击试验方法；GB/T1804-92一般公差 线性尺寸的未注公差压力
9、容器行业标准：4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定；/T4709-2000钢制压力容器焊接规程标准一经被引用,即构成该标准的条文。在GB150第2章中,列了45个引用标准。从20XX4月1日起尚应实施下列标准：/T4736-2002 补强圈 /T4746-2002 钢制压力容器用封头/T4747-2002 压力容器用钢焊条订货技术条件/T4711-2003 压力容器涂敷与运输包装3总论在总论一章中,对下列的8个方面作了规定：标准与相关法规和规章的关系；设计和制造压力容器单位的资格和职责；容器的范围；压力、温度和厚度的定义；设计参数选用的一般规定；材料许用应力确定的依据和取值的规定；焊接接
10、头系数的确定；压力试验液压试验和气密性试验和试验压力的规定。31条例对设计单位的规定条例第十一条规定：压力容器的设计单位应当经国务院特种设备安全监督管理部门许可,方可从事压力容器的设计活动。一有与压力容器设计相适应的设计人员设计、审核人员；二有与压力容器设计相适应的健全的管理制度和责任制度。32 GB150-1998对设计单位的资格和职责规定资格 容器的设计单位必须具备健全的质量管理体系,应持有压力容器设计单位批准书,压力容器的设计必须接受国家质检总局相关安全监察机构的监察。职责 应对设计文件的正确性和完整性负责。容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样。容器设计总图应盖有容器设计资格印章
11、。33 管辖的容器范围划定GB150管辖的容器,其范围包括壳体及与其连为整体的受压零部件,且划定在下列范围内。331 容器与外部管道连接：焊接连接的第一道环向接头坡口端面；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；332 接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件。333 非受压元件与受压元件的焊接接头。接头以外的元件,如加强圈、支座、裙座等。334 超压泄放装置和仪表附件。详见GB150中的3.3.1 至3.3.4条的规定。34 定义及含义341 压力 除注明者外,均指表压力。342 工作压力PW 指在正常工作情况下,容器顶部可能达到的最高压力。343 设计压力P 指设定容
12、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,其值不得低于工作压力。即PPW。344计算压力PC 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。当元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时,可忽略不计。故PCP；345 试验压力Pt 指压力试验时,容器顶部的压力。注：试验用压力表口设计位置应位于容器顶部。346 设计温度 指容器在正常工作情况下,设定的元件的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。347 试验温度 指压力试验时,壳体金属的温度。348 各种厚度3481 计算厚度 指按厚度计算公式计算得到的厚度。3482 设计厚度d
13、指计算厚度与腐蚀裕量C2之和。即d = +C2, 因此d3483 名义厚度n 指设计厚度d加上钢材厚度负偏差C1后向上圆整至钢材标准规格的厚度。即标在图样上的厚度。nd + C13484有效厚度e 指名义厚度n减去腐蚀裕量C2和钢材厚度负偏C1。e =n-C1-C2=n-C1+C2=n-C厚度附加量 注：如设定圆整量为C3,各厚度的关系为：n=+ C1+ C2+ C3e=+ C3=n-C1+C2d =+ C235 设计的一般规定设计的一般规定,是对设计压力、设计温度、载荷、壁厚附加量和最小厚度选用等的规定。351 设计压力P的确定1内压容器容器上装有超压泄放装置安全阀时,容器的设计压力确定的步
14、骤如下：确定安全阀的开启压力PZ ,取PZ1.051.1PW.当 PW0.18MPa时,可适当提高PZ相对于PW 的比值。再令P PZ。容器上装有爆破片：P = P b + P 式中：P b为设计爆破压力,其其值等于最低标定爆破压力Ps min加上所选爆破片爆破范围的下限取绝对值；p为爆破片制造范围上限。最低标定爆破压力Ps min和上下限查表B2和表B3。容器上无安全阀,但出口管线有安全阀：PP z +h. h为容器到安全阀的压力降。容器的压力源如与泵直接连接,则可有下列情况：容器位于泵的出口侧,设计压力应取下述情况中的大值,泵正常入口压力+正常工作扬程；泵最大入口压力+正常工作扬程；泵正常入口压力+出口全关闭时的扬程。容器位于泵压力源的进口侧,且无安全泄放装置时,取P=1.01.1Pw,并以 P=-0.1MPa进行外压校核。2外压、真空容器及夹套容器按外压设计确定外压容器的设计压力时,应考虑在正常情况下可能出现的最大内外压力差。确定真空容器的壳体厚度时,设计压力按承受外压考虑。当装有真空泄放阀时,设计压力P=1.25P 式中P为最大内外压力差,或P=0.1MPa两者中
