70BG 025-2015 复合钢板制压力容器设计技术规定.pdf

公 司 标 准 70BG025 2015 复合钢板制压力容器设计技术规定 代替 70BG025 2005 第 1 页 共 10 页 2 朱玫 李丽 李法海 陈崇刚 2015 03 05 2015 03 15 1 朱玫 李丽 李法海 陈崇刚 2005 12 30 2006 01 15 版次 编 制 校 对 标准化审核审 定 发 布 日 期 实 施 日 期 目 次 前言 1 1 范围 1 2 引用文件 1 3 一般规定 2 4 材料选用 4 5 结构设计 6 6 制造 检验与验收 9 前 言 本标准为第 1 次修订 本次修订的主要技术内容有 1 增加了轧制复合钢板的内容 2 引用文件更新 3 修改了相关技术要求 1 范围 本标准规定了基层材料为 Q245R Q345R 15CrMoR 14Cr1MoR 12Cr2Mo1R 及与此 相当的碳素钢或低合金钢 复层为 S11306 S11348 S30403 S30408 S32168 S31603 S31608 S31703 S31708 及与此相当的不锈钢复合钢板制压力容器的设计 选材 结构等方 面的要求 本标准仅适用于按 NB T47041 NB T47042 GB150 GB151 和 TSG R0004 设计的复合 钢板制压力容器 包括容器 塔器 换热器壳体及其他小型压力容器 的设计 2 引用文件 TSG R0004 固定式压力容器安全技术监察规程 GB150 1 2011 压力容器 第 1 部分 通用要求 GB150 2 2011 压力容器 第 2 部分 材料 GB150 3 2011 压力容器 第 3 部分 设计 第 2 页 共 10 页 70BG025 2015 GB150 4 2011 压力容器 第 4 部分 制造 检验和验收 GB151 管壳式换热器 GB T709 2006 热轧钢板和钢带的尺寸 外形 重量及允许偏差 GB 713 锅炉和压力容器用钢板 GB T8165 2008 不锈钢复合钢板和钢带 GB9948 石油裂化用无缝钢管 GB T14796 流体输送用不锈钢无缝钢管 GB T24511 承压设备用不锈钢钢板及钢带 GB T4334 2008 金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀试验方法 GB24511 承压设备用不锈钢钢板及钢带 NB T47002 1 2009 压力容器用爆炸焊接复合板 第一部分 不锈钢 钢复合板 NB T47008 承压设备用碳素钢和合金钢锻件 NB T47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件 NB T47015 2011 压力容器焊接规程 NB T47018 1 2011 承压设备用焊接材料订货技术条件 NB T47041 塔式容器 NB T47042 卧式容器 SH T3527 2009 石油化工不锈钢复合钢焊接规程 YB T4282 2012 压力容器用热轧不锈钢复合钢板 70BG08 2011 石油化工容器设计规定 70BJ009 2011 碳钢复合钢板制压力容器制造及验收工程技术条件 70BJ010 2011 铬钼钢复合钢板制压力容器制造及验收工程技术条件 ASME SA 240 Specification For Heat Resisting Chromium And Chromium Nickel Stainless Steel Plate Sheet And Strip For Pressure Vessels ASME SA 263 Specification For Corrosion Resisting Chromium Stee Clad Plate Sheet And Strip ASME SA 264 Specification For Stainless Chromium Nickel Stee Clad Plate Sheet And Strip 3 一般规定 3 1 一般规定 3 1 1 复合钢板制压力容器的设计 选材 结构 制造及检验应符合NB T47041 NB T47042 GB150 GB151 TSG R0004 70BG08及本标准的规定 3 1 2 设计文件应注明复合钢板基层最小成形厚度 3 2 设计压力及设计温度 设计压力及设计温度应按主体专业 专利商或业主的规定 当压力容器各段操作温度不 同时 可取不同的设计温度 3 3 设计寿命 复合钢板制压力容器的设计寿命应符合业主规定 如业主无规定 加氢厚壁反应器宜按30a 考虑 塔器 反应器宜按 20a 考虑 容器 换热器壳体宜按 15a 考虑 3 4 厚度附加量 3 4 1 厚度附加量C可按下式确定 C C1 C2 1 式中 70BG025 2015 第 3 页 共 10 页 C 厚度附加量 mm C1 钢板或钢管的厚度负偏差 mm C2 腐蚀裕量 mm 3 4 2 钢板或钢管的厚度负偏差C1可按下列规定确定 a 钢板和钢管的厚度负偏差按钢材的标准规定确定 b GB 713标准中的所有钢板如Q245R Q345R 15CrMoR等钢板的厚度负偏差均应不大 于0 3mm c 不锈钢复合板 GB T8165 2008 的厚度负偏差按表1确定 表1 不锈钢复合板的厚度负偏差 复层厚度负偏差 复合钢板总厚度负偏差 I级 II级 III级 复合钢板总厚度mm 负偏差 I级 II级 III级 不大于复层公称厚度的 9 且不大于1mm 不大于复层公称厚度 的10 且不大于 1mm 6 7 8 9 7 15 7 8 15 25 6 7 25 30 5 6 30 60 4 5 60 协商 协商 d 压力容器爆炸不锈钢复合钢板 NB T47002 1 2009 的厚度负偏差按表2确定 表2 爆炸不锈钢复合钢板的厚度负偏差 复合钢板厚度负偏差 复层厚度负偏差 基层厚度负偏差 复层负偏差 基层负偏差 复层公称厚度的10 且不大于1mm 0 8mm e 压力容器用热轧不锈钢复合钢板 YB T4282 2012 的基层和复层厚度允许偏差按表3确 定 总厚度允许偏差应符合GB T709 2006中B类偏差的规定 表3 轧制不锈钢复合钢板的厚度负偏差 复合钢板厚度允许偏差 基层厚度允许偏差 R1 R2 R3 不大于复层公称尺寸的 9 且不大于1mm 复层公称尺寸的 10 且不大于 1mm 应符合相应基层产品标准的 规定 3 4 3 容器的腐蚀裕量C2可按下列规定确定 a 当复层作为耐蚀层 不参与强度计算时 复层厚度应为容器的腐蚀裕量 b 当复层作为耐蚀层 参与强度计算时 复层的腐蚀裕量应根据压力容器的设计寿命及介 质对金属材料的腐蚀速率计算得出 当腐蚀极轻微时腐蚀裕量可取0 c 不锈钢内件 当腐蚀极轻微可不考虑腐蚀裕量 但在剧烈腐蚀环境中 固定内件如果其 两面暴露在介质中 其腐蚀裕量按器壁腐蚀裕量的两倍考虑 对活动内件按器壁腐蚀裕 量的一倍考虑 3 5 最小厚度 3 5 1 复合钢板容器的最小壁厚应满足容器强度和刚度的要求 3 5 2 复合钢板复层的最小厚度规定如下 a 为保证工作介质干净 不被铁离子污染 复合钢板复层的厚度不应小于 2mm b 为了防止工作介质的腐蚀 复合钢板复层的厚度不应小于 3mm 3 5 3 爆炸复合钢板基层的最小厚度一般不宜小于 8mm 且基层厚度不小于 3 倍的复层厚度 3 5 4 容器壳体及受压元件内表面的不锈钢堆焊层厚度不应小于3mm 设计者应根据工作介质 的特点 确定是否堆焊过渡层和复层 3 5 5 法兰 平盖及管箱等元件的堆焊层 在机加工后的面层最小厚度为 3mm 第 4 页 共 10 页 70BG025 2015 3 6 许用应力 3 6 1 复合钢板制容器在强度计算时一般只计入基层厚度 其许用应力应取设计温度下基层材 料的许用应力 复层厚度仅作为耐腐蚀层 3 6 2 对于复层与基层结合率达到NB T47002 1 2009标准中B2级 GB T8165 2008中B R 级及YB T4282 2012中R2级以上的复合钢板 在强度计算中 如需计入复层材料的强度 其 设计温度下的许用应力应按GB150 1 2011中4 4 3条确定 并须同时满足下列条件 a 每块复合钢板均应进行剪切试验 其剪切强度不小于210MPa b 对接接头处的复合材料应是耐腐蚀的熔敷金属 且完全熔融 c 复层材料的许用应力值至少是基层材料许用应力值的70 d 当复层材料的许用应力大于基层材料许用应力时 应以基层材料的许用应力作为整体 复合板的许用应力 3 7 复合钢板的复合方式 压力容器用复合钢板应根据容器的使用条件选择采用爆炸法或热轧法生产 4 材料选用 4 1 复合钢板制容器用材料的选用应考虑容器的使用条件 操作温度 操作压力 介质特性 和操作特点 基层和复层材料的焊接性能 冷热加工性能以及对复层材料的耐蚀性能的影响 容器的制造工艺和经济合理性 4 2 所选用的材料质量和规格应符合国家标准 行业标准和有关技术条件的要求 并应有材料 生产单位提供的质量证明书 4 3 使用未列入GB150 2 2011等标准的压力容器主要受压元件的材料 必须经过全国锅炉压 力容器标准化技术委员会的评审 并获得该委员会出具的准许试用的证明文件 4 4 选用国外材料时 应是国外相应最新标准规范所允许使用且国外已有使用实例的材料 其 使用范围不应超出该标准规范的规定 且不得低于GB150 2 2011中相近成分和技术要求的材料 规定 并应有该材料的质量证明书 4 5 长期在高温下使用的耐腐蚀用铬镍奥氏体不锈钢复合钢板 当需要考虑复层材料防止碳化 铬析出发生晶间腐蚀时 应采用含稳定化元素或超低碳铬镍奥氏体不锈钢作为复层材料 4 6 不含稳定化元素且含碳量大于0 03 的奥氏体不锈钢复合钢板需经400 以上热加工时 不应用于可能引起不锈钢晶间腐蚀的环境 4 7 含铬在12 以上的铁素体 如S11348等 在操作温度大于350 时 有可能产生475 脆 性 不宜用作操作温度大于350 复合钢板制容器的复层 4 8 当不锈钢厚度大于12mm时 宜采用复合钢板 4 9 在高温下操作的复合钢板制容器 应考虑复层与基层热膨胀差产生的热应力的影响 4 10 国产复合钢板除应符合NB T47002 1 2009 GB T8165 2008及YB4282 2012的规定外 进口复合钢板应符合ASME SA 263 ASME SA 264的规定外 还应符合下面的规定 a 复合钢板的复层和基层材料的化学成分及在使用状态下的力学性能应分别符合 GB T24511 对复层钢板 ASME SA 240 对复层钢板 和 GB713 对基层钢板 NB T47008 对基层锻件 的规定 b 复合钢板的使用温度范围应同时符合 GB150 2 2011 和 70BG008 2011 中基材和复材使 用范围的规定 c 复合钢板的级别应不低于 NB T47002 1 2009 中 B2 级 GB T8165 2008 中 B R 及 YB4282 2012 的 R2 级 d 复合钢板一般应以正火状态交货 在保证各项力学性能和复层抗腐蚀性能的前提下 具 70BG025 2015 第 5 页 共 10 页 体热处理工艺由复合钢板制造厂决定 e 奥氏体不锈钢复合钢板使用于可能引起晶间腐蚀的环境时 复合钢板应分批进行晶间腐蚀 试验 其试验方法如下 1 对非含钼不锈钢 一般要求时按 GB T4334 2008 中方法 E 进行 较高要求时按 GB T4334 2008 中方法 B 进行 2 对含钼不锈钢 一般要求时按 GB T4334 2008 中方法 E 进行 较高要求时按 GB T4334 2008 中方法 D 进行 g 复合钢板全部性能合格后 其复层表面应经酸洗 钝化处理 h 复合钢板基层材料应不低于 Q245R 4 11 晶间腐蚀环境下 奥氏体不锈钢复层的选用应符合下述设计温度要求 a 低碳不含钛 铌稳定化元素的奥氏体不锈钢小于或等于 300 b 钼含量不大于 3 的超低碳奥氏体不锈钢小于等于 350 c 钼含量大于等于 3 的超低碳奥氏体不锈钢小于等于 400 d 低碳含钛 铌稳定化元素的奥氏体不锈钢小于或等于 400 e 不含钛 铌稳定化元素 且含碳量大于 0 03 的奥氏体不锈钢需经焊接或 400 以上 热加工时 不应使用于可能引起不锈钢晶间腐蚀的环境 4 12 开口接管材料 4 12 1 不锈钢钢管应符合 GB T14976 的规定 碳素钢和低合金钢锻件应符合 NB T47008 的规定 不锈钢锻件应符合 NB T47010 的规定 4 12 2 基层材料为碳钢的容器开口接管材料应符合以下规定 a 开口公称直径 DN 150 接管及法兰材料宜采用与复层材料相同或相近的耐蚀材 料 b 开口公称直径 DN 150 接管可用不锈钢复合管或不锈钢复合钢板卷制而成 其所 采用复合材料应与壳体复合钢板材料一致或相近 接管也可用不锈钢无缝钢管 材料 宜采用与复层材料相同或相近的材料 DN 350 的法兰 整体法兰及整锻件接管应 优先采用碳钢锻件与介质接触表面堆焊耐蚀材料 其单层堆焊或双层堆焊用焊接材料 按表 4 选用 也可根据经济性和制造难度综合考虑选用与复层材料相同或相近的耐 蚀材料 4 12 3 基层材料为铬钼钢钢的薄壁复合钢板制容器 开口接管材料应符合以下规定 a 开口公称直径 DN 80 接管及法兰材料宜采用与复层材料相同或相近的耐蚀材料 接管与壳体的焊接应采用镍基焊条 b 开口公称直径 DN 80 接管法兰应采用在铬钼钢锻件与介质接触表面堆焊耐蚀材 料 其单层堆焊或双层堆焊用焊接材料按表 4 选用 4 13 焊接材料 4 13 1 复合钢板制容器制造单位应根据基层 复层材料的性能 按 SH T3527 2009 表 1 表 2 和表 3 或 BN T47015 2011 中 9 1 2 条规定 经焊接工艺评定确定合适的基层 过渡层 及复层焊接材料 焊接工艺评定的项目应包含复层焊接接头的晶间腐蚀试验 4 13 2 焊接材料均应有合格的化学分析质量证明书 制造单位尚应对其合金含量复验 并确 认无误 4 14 3 除设计文件有要求外 复层焊接材料应按以下要求选用 a 复层为奥氏体不锈钢的焊接材料 应保证熔敷金属的主要合金元素的含量不低于复 层材料标准规定的下限值 b 复层有防晶间腐蚀要求时 复层焊接材料应采用熔敷金属中含有稳定化元素 Nb Ti 或保证熔敷金属中含碳量小于或等于 0 04 的焊接材料 第 6 页 共 10 页 70BG025 2015 c 复层为奥氏体不锈钢的手工电弧焊 应采用电弧稳定 飞溅少的钛钙型酸性焊条 d 复层为异种奥氏体不锈钢的焊接材料 应保证熔敷金属中 Cr Ni 含量不低于合金含 量较低一侧复层材料标准规定的下限值 4 14 4 过渡层焊接材料应按以下要求选用 a 选用 25 Cr 13 Ni 型或 25 Cr 20 Ni 型焊接材料 当基层需要进行焊后热处理 时应选用 25 Cr 20 Ni 型焊接材料 b 对复层含 Mo 的不锈钢复合钢板 应采用 25 Cr 13 Ni Mo 型 4 14 5 同种钢材以及异种钢材之间的焊接材料应分别按NB T47015 2011表11选用 基 层及非复合钢板部分 4 14 6 复层焊缝与基层焊缝之间 以及复层焊缝与基层母材交界处宜采用过渡层焊接材料 4 14 7 容器内表面及接管法兰等局部区域的堆焊层可采用双层堆焊 过渡层 复层 或单层堆 焊 推荐的堆焊材料见表 4 当采用单层堆焊时 焊接材料采用表 4 中的复层所列牌号 表 4 堆焊层的常用焊接材料 复层材料 过渡层焊接 复层焊接 焊条组织类型 备注 S11306 E309 15 E309 16 E310 15 E310 16 E309 16 E308 16 E347 16 E347 15 奥氏体焊条 采用哪一类 焊材由设计 文件规定 E430 15 E430 16 E410 16 E410 15 同组织焊条 S11348 E309 15 E309 16 E310 15 E310 16 E309 16 E308 16 奥氏体焊条 E430 15 E430 16 E430 16 E430 15 同组织焊条 S30408 E309 15 E309 16 E308 16 E308 15 S30403 E309L 15 E309L 16 E308L 16 S32168 E309L 16 E347 16 E347 15 S31608 E309MoL 15 E309MoL 16 E316 16 E316 15 S31603 E309MoL 16 E316L 16 S31708 E309MoL 16 E316L 16 E317 17 S31703 E309MoL 16 E316L 16 4 14 8 当复层材料采用表 4 之外的其他材料时 焊接材料应符合 NB T47015 211 中表 1 表 3 的规定 4 15 其他材料 4 15 1 与复层相焊的内件材料应与复层材料相同或相近 4 15 2 容器支座等非受压元件用材料应符合相应的材料标准 5 结构设计 5 1 焊接接头坡口型式 5 1 1 坡口形状根据板厚和焊接方法可为 V 形 U 形或 X 形 无论采用哪种焊接接头型式 复 层端部离基层坡口边缘的距离应为 5mm 10mm 推荐的焊接接头坡口型式见图 1 5 1 2 坡口型式应优先设计成先焊基层后焊复层的结构型式 当从复层一侧焊接基层时 应严格 防止复层金属渗入基层焊接接头中 70BG025 2015 第 7 页 共 10 页 a V 形坡口 b U 形坡口 c X 形坡口 图 1 焊接接头坡口型式 5 2 承受较大载荷的内部支撑件与器壁相焊时 不宜直接与不锈钢复层相焊 而应与基层相焊 然后覆盖不锈钢耐蚀层 5 3 催化剂 填料 床层较高或压降较大 床层支撑承载较大时 可采用图 2a 图 2 b 的结构 或其他将复合钢板的复层去掉 然后与基层相焊的结构 当容器壁厚较厚时 40mm 60mm 可采用在基层上堆焊凸台 凸台外面再堆焊不锈钢耐蚀层结构 参见图 2 c 图 2 e 图 2 常见的支撑结构 5 4 常用开口接管法兰结构 5 4 1 基层材料为碳钢的容器开口接管应符合以下规定 a 开口公称直径 DN 350 接管及法兰材料宜采用与复层材料相同或相近的耐蚀材 料 与壳体直接相焊 见图 3 a b 开口公称直径 DN 350 时 1 接管用无缝钢管 材料宜采用与复层材料相同或相近的耐蚀材料 与壳体直接 相焊 参见图 3 a 2 接管也可用复合钢板卷制而成 其所采用的复合钢板应与壳体材料一致 见图 第 8 页 共 10 页 70BG025 2015 3 b 3 法兰 整体法兰及整锻件接管应优先采用碳钢锻件与介质接触表面堆焊耐蚀层 其堆焊层可采用单层堆焊或双层堆焊 见图 3 c c 开口公称直径 DN 350 且开口公称压力小于等于 PN4 0 开口处的工作温度为 20 300 开口接管及法兰可采用在碳钢基层内衬与复层材料相同或相近的耐蚀 层 见图