GB150-2011《压力容器》宣贯.ppt

1、1,GB150压力容器,浙江工程设计有限公司 童希亚,2,前 言,压力容器需要满足的基本要求： 总体要求 满足使用条件, 保证安全可靠，尽量做到经济合理。 实现功能性，保证安全性，改善经济性 具体要求 1. 对设备的操作条件和载荷进行正确的估计； 2. 对容器元件的的总体应力、局部应力和温差应力，以及可能产生的失效形式等进行全面分析和评估,并采用不同的设计方法； 3. 根据容器的操作条件和作用，正确选择材料和合理的结构设计； 4. 必须遵守我国的有关标准、规范和制造技术条件；对于重要容器，还应进行全面的技术经济分析。,3,前 言,压力容器设计要考虑 一、有足够的强度 容器壳体及附件必须具有足够

2、的强度来承受工作载荷。设计时要尽可能地使零部件达到等强度。 二、有足够的刚度 三、有合理的设计使用寿命 四、有合理的结构 压力容器的结构，要在满足工艺要求的同时，满足制造、检验、运输、安装、操作和检修的要求。 为此国家制定了GB150压力容器，对设计、制造、检验和验收作了规定要求，使我们这些与此有关的责任人的产品达到设计数据和设计计算正确；结构设计和技术要求合理。,4,一.压力容器设计主要特点,1. 压力容器设计一般包括结构设计(选择)、设计计算与材料选择。其中结构是设计计算的基础，即根据各类承压零部件不同的结构、形状,分别进行设计计算。,5,一.压力容器设计主要特点,2.压力容器设计计算一般

3、要解决如下三类问题: 2.1 强度-在外界压力作用下不允许产生塑性(永久)变形, 是涉及安全的主要问题,如筒体、封头等； 2.2 刚性-在外力作用（制造、运输、安装与使用）下产生不允许的弹性变形，如法兰（密封）、管板等； 2.3 稳定性-在外力作用下防止突然失去原有形状的稳 定性，如外压及真空容器。,6,二.压力容器制造的主要特点,1. 依各类承压零部件不同的结构、形状,采用不同加工方法分别制造,然后通过多种方法(焊接、法兰螺栓、螺纹)连接在一起,构成一台完整的容器, 其中焊接是主要方法。,7,二.压力容器制造的主要特点,2. 在制造的全过程中要采用多种冷、热加工方法,其中热加工(焊接、热处理

4、、热成形)以其技术的复杂性、质量要求的多样性以及质量检验的难度，成为影响产品安全运行的关键。,8,三.压力容器产品质量的主要特点,压力容器产品的质量主要是安全要求，而非性能要求，因此采取严格的市场准入(单位、人员)制度，以及全过程 (设计、制造、使用)质量控制区。,9,四.特种设备安全监察条例,按特种设备安全监察条例中华人民共和国国务院令第549号第九十九条： （一）锅炉，是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并对外输出热能的设备，其范围规定为容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉；出口水压大于或者等于0.1MPa（表压），且额定功率大于或者等于0.1MW的承压热水锅

5、炉；有机热载体锅炉。 （二）压力容器（含气瓶） ，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者等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPaL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；氧舱等。 （三）压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易

6、爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。 （四）电梯，是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人、货物的机电设备，包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。 （五）起重机械，是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备，其范围规定为额定起重量大于或者等于0.5t的升降机；额定起重量大于或者等于1t，且提升高度大于或者等于2m的起重机和承重形式固定的电动葫芦等。 （六）客运索道，是指动力驱动，利用柔性绳索牵引箱体等运载工具运送人员的机电设备，包括客运架空索道、客运缆车、客运拖牵索道

7、等。 （七）大型游乐设施，是指用于经营目的，承载乘客游乐的设施，其范围规定为设计最大运行线速度大于或者等于2ms，或者运行高度距地面高于或者等于2m的载人大型游乐设施。 （八）场（厂）内专用机动车辆，是指除道路交通、农用车辆以外仅在工厂厂区、旅游景区、游乐场所等特定区域使用的专用机动车辆。 特种设备包括其所用的材料、附属的安全附件、安全保护装置和与安全保护装置相关的设施。,10,四.压力容器压力管道设计许可规则,附件A 压力容器设计许可级别 nA1A级 (1)A1级，指超高压容器、高压容器（注明单层、多层）； (2)A2级，指第三类低、中压容器； (3)A3级，指球形储罐； (4)A4级，指非

8、金属压力容器。 nA2 C级 (1)C1级，指铁路罐车； (2)C2级，指汽车罐车、长管拖车； (3)C3级，指罐式集装箱。 nA3D级 (1)D1级，指第一类压力容器； (2)D2级，指第二类压力容器。 nA4 SAD级 指压力容器应力分析设计。 注：不属于压力容器安全技术监察规程、超高压容器安全技术监察规程范围的压力容器，其设计单位至少应当取得压力容器A级、C级或D级中任一级别的许可。,11,四. 固定式压力容器安全技术监察规程,TSG R0004-2009容规附件A *记忆诀窍 压力容器的设计压力划分为四个等级: 低压(L):0.1MPaP 1.6MPa； 中压(M):1.6MPaP10

9、MPa； 高压(H):10MPaP100MPa； 超高压(U): P100MPa。,12,五. GB150与容规的适用范围的差异,GB150与容规的适用范围关于压力限定的差异 容规的适用范围对压力的限定是：最高工作压力大于等于0.1MPa，而小于100MPa； GB150的适用范围对压力的限定是：设计压力大于等于0.1MPa，而小于等于35MPa，以及设计压力小于等于0.02MPa。 TSG R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程 TSG R0002-2005 低压 中压 高压 超高压 0.1 1.6 10 100MPa -。-。- 。-*-*-。-*- - 0.1 -0.02 0

10、.1 35MPa 100MPa 外压容器 真空容器 常压容器 压力容器 分析设计标准 GB150 JB4735 GB150 JB4732 基于第强度理论 第强度理论 第强度理论,13,五. GB150与容规的适用范围的差异, GB150与 容规的适用范围关于介质限定的差异 的适用范围对介质的限定是： 气体、 液化气体、 介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体； GB150的适用范围对介质没有限定。,14,五. GB150与容规的适用范围的差异, GB150与容规的适用形式上的差异 的适用形式的限定是：固定式压力容器 TSG R0004 TSG R0001 非金属压力容器安全技术监察规程

11、TSG R0002 超高压容器安全技术监察规程 TSG R0003 简单压力容器安全技术监察规程 TSG R0005 移动式压力容器安全技术监察规程 GB150的适用范围对形式没有限定。,15,六. GB150压力容器,GB150是一本人手一册的工具书，我们每个人要熟练运用！下面请各位打开书： GB150.1GB150.4-2011压力容器作为我国压力容器建造的基础标准替代了原GB150-1998钢制压力容器。 2012.3.1实施,16,六. GB150压力容器,现代压力容器建造技术标准的发展趋势具有如下特点：1 .采用基于失效模式的设计方法，保证容器在完整寿命周期内的功能性、安全性和经济性

12、；(设计理念的变更）2. 在设计、制造、检验等环节广泛采用以计算机技术应用为代表的信息技术，实现以可靠性为基础的质量控制技术；3. 更广的标准适用范围，实现技术标准和安全法规的协调一致，包容其他国家的技术要求，体现综合建造能力；4. 谋求要求本国产品在国际贸易中的国家竞争力。,17,六. GB150压力容器,（一） 标准的结构 第1部分：通用要求 第2部分：材料 第3部分：设计 第4部分：制造、检验和验收,18,六. GB150压力容器,这种编排方式在组合使用（包括GB150以外的）时对设计人员提出了更高的要求。如： GB150.1的1.3.2钢制容器不得超过按GB150.2中列入材料的允许使

13、用温度范围； GB150.1的1.4.1本标准适用钢制容器的结构形式按本部分以及GB150.2-GB150.4的相应规定； GB150.1的4.1.4固定式压力容器安全技术监察规程管辖范围内的压力容器设计应接受特种设备安全监察机构的监察； GB150.1的4.1.6对不能按GB150.3确定结构尺寸的容器或受压元件，可以采用以下方法进行设计：附录C、D、E（而这些都要按容规1.9不符合本规程时的特殊处理规定报国家质量监督检疫总局（简称国家质检总局），由国家质检总局委托有关的技术组织或者技术机构进行技术评审）,19,六. GB150压力容器,（二）标准的内容 1）GB150.1压力容器第1部分：

14、通用要求 本标准的第1部分由四章正文和六个规范性附录构成。 四章正文的内容分别是：范围、规范性引用文件、名词术语与符号和通用要求： 六个规范性附录分别是：附录A标准的符合性声明及修订、附录B超压泄放装置、附录C以验证性爆破试验确定容器设计压力、附录D对比经验设计方法、附录E局部结构应力分析和评定和附录F风险评估报告。,20,六. GB150压力容器,GB150.1压力容器-通用要求代替GB150-1998钢制压力容器中的部分内容（第1章-第3章、附录B、附录C），主要技术变化如下： 扩大了标准的使用范围，使用各种金属材料制压力容器； 修订了确定许用应力的安全系数； 增加了满足特种设备安全技术规

15、范所规定的基本安全要求的符合性声明； 增加了采用标准规定之外的设计方法的实施细则； 增加了进行容器设计阶段风险评估的要求和实施细则。,21,六. GB150压力容器,2）GB150.2压力容器第2部分：材料 第2部分由七章正文、二个规范性附录和二个资料性附录构成。 七章正文的内容分别是：范围、规范性引用文件、总则、钢板、钢管、钢锻件、螺柱（含螺栓）和螺母用钢棒； 二个规范性附录分别是：附录A材料的补充规定和附录DQ235系列钢板的使用规定； 二个资料附录分别是：附录B钢材高温性能参考值和附录C高合金钢钢号近似对照。,22,六. GB150压力容器,GB150.2压力容器-材料代替GB150-1

16、998的材料部分（第4章、附录A、附录F和附录H），主要变动内容如下： 引用文件中的钢材标准全部进行了更新； 碳素钢和低合金钢钢材的冲击功最低值按TSG R0004的规定提高了指标； 按TSG R0004所规定的安全系数重新确定了钢板、钢管和钢锻件的许用应力。,23,六. GB150压力容器,3）GB150.3压力容器第3部分：设计 本标准的第3部分由由七章正文、三个规范性附录和二个资料性附录构成。 七章正文的内容分别是：范围、规范性引用文件、内压圆筒和内压球壳、外压圆筒和外压球壳、封头、开孔与开孔补强、法兰；（圆筒径向接管开孔补强设计的分析法） 三个规范性附录分别是：附录A非圆形截面容器、附

17、录B钢带错绕筒体和附录E关于低温压力容器的基本设计要求： 二个资料性附件分别是：附录C密封结构和附录D焊接接头结构。,24,六. GB150压力容器,GB150.3压力容器-设计在GB1501998第5章至第9章、附录C、附录D、附录G和附录J的基础上进行修订编制。主要变化如下： 内压圆筒和内压球壳，增加了按外径进行壁厚设计计算的相应公式; 修订了外压曲线图；增加了对应于高强度材料的外压曲线，增加了相对的应力系数B曲线图选用表； 增加了偏心锥壳、低压折边平封头、带筋平封头和拉撑结构的设计计算方法；调整了部分平盖的结构特征系数K;增加了使用于平封头与筒体全焊透连接结构的塑性分析设计方法；增加了I

18、R0.002时，球冠形封头与锥壳的设计方法。,25,六. GB150压力容器,4）GB150.4压力容器第4部分：制造、检验和验收 本标准的第4部分由十三章正文构成。 十三章正文的内容分别是：范围、规范性引用文件、名词术语、总则、材料复验与标志移植、加工成型与组装、焊接、热处理、试件、无损检测、耐压试验和泄露试验、多层容器和容器出厂要求。,26,六. GB150压力容器,GB150.4压力容器-制造、检验和验收代替GB150-1998钢制压力容器中的第10章和附录C的部分内容，主要技术内容变化如下： 主要内容与TSG R0004完全协调一致； 将容器焊接接头分类的规定移至GB150.1并增加E

19、类接头； 增加了多层整体包扎和钢带错绕压力容器的制造、检验与验收要求； 修改了容器出厂质量证明文件所包含的内容，增加了应提供的文件。,27,六. GB150.1压力容器,第1部分：通用要求 标准适用参数适用范围1.2设计压力的使用范围1.2.1钢制容器不大于35MPa；1.2.2其他金属材料制容器按相应引用标准确定。,28,六. GB150.1压力容器,1.3设计温度适用范围1.3.1设计温度范围-269（对应于铝的极限设计温度）900 ；1.3.2钢制容器不得超过按GB150.2中列入材料的允许使用温度范围（-253，对应于液氨的设计温度）。1.3.3其他金属材料制容器按本部分相应引用标准中

20、列入的材料允许使用温度确定。,29,六. GB150.1压力容器,1.4适用结构形式 本标准适用钢制容器的结构形式按本部分以及GB150.2-GB150.4的相应规定,30,六. GB150.1压力容器,1.5本标准的不适用范围：a)设计压力低于0.1MPa且真空度低于0.02MPa的容器；b)移动式压力容器安全监察规程管辖的容器；c)旋转或往复运动机械设备中自成整体或作为部件的受压器室（如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等）；d)核能装置中存在种子辐射损伤失效风险的容器；e)直接火焰加热的容器；f)内直径（对非圆形截面，指截面内边界的最大几何尺寸，如：矩形为对角线，椭圆为长轴）小于150

21、mm的容器；g)搪玻璃容器和制冷空调行业中另有国家标准或行业标准的容器。,31,六. GB150.1压力容器,1.6标准管辖区域适用范围 1.6.1容器与外部管道连接： a）焊接连接的第一道环向接头坡口端面； b）螺纹连接的第一个螺纹接头端面； c）法兰连接的第一个法兰接头端面； d）专用连接件或管件连接的第一个密封面。 1.6.2接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件。 1.6.3非受压元件与受压元件的连接焊缝。 1.6.4直接连接在容器上的非受压元件如支座、裙座等。 1.6.5容器的超压泄放装置。,32,六. GB150.1压力容器,2规范性引用文件 3术语与符号 3.1.4 参见4

22、.3.2（b） 3.1.6 最大允许工作压力（释义3.9.2重新进行全面强度校核，所以合同中有明确要求的再给此）,33,六. GB150.1压力容器,3.1.15低温容器 设计温度低于-20 的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢制容器，。 注意：原来附录C是低于或等于-20 ，有些单位设计中遇到-20就人为地叫工艺（用户）改变条件到-19.9以避开低温的范围，现在不需要修改设计输入参数。,34,六. GB150.1压力容器,4.1.4固定式压力容器 接受TSG R0004 监察 4.1.6附录C、D、E 都要按容规1.9送交技术评审,35,六. GB150.1压力容器,4.2.2.1

23、对用户或设计委托方提出的书面形式的设计条件（UDS-Users Design Specification）规定了至少应该包含的7个要素 在这里明确了设计输入 4.2.2.2设计单位的职责5个要素 4.2.2.3制造单位的职责5个要素,36,六. GB150.1压力容器,4.3设计一般规定 4.3.1 4.3.2载荷 设计时应考虑以下载荷： a）内压、外压或最大压差； b）液柱静压力，当液柱静压力小于设计压力的5时，可忽略不计；需要时，还应考虑下列载荷； c）容器的自重（包括内件和填料等），以及正常工作条件下或耐压试验状态下内装介质的重力载荷； d）附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的

24、重力载荷；等 4.3.3考虑原则 4.3.4设计温度 4.3.5工况 4.3.68厚度,37,六. GB150.1压力容器,4.3.7壳体加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度： a）对碳素钢、低合金钢制容器，不小于3mm; b）对高合金钢制容器，不小于2mm。,38,六. GB150.1压力容器,4.4许用应力 4.5焊接接头分类和焊接接头系数 4.6耐压试验 4.6.1.7多腔压力容器的压力试验 4.6.2.2内压容器的耐压试验4.6.2.3外压容器的压力试验 4.6.3耐压试验应力校核4.6.4耐压试验的免除 4.7泄漏试验 4.8焊接接头结构设计要求 4.9超压泄放装置,39,六. GB1

25、50.1压力容器,40,六. GB150.1压力容器,附录A 附录B 附录C 附录D 附录E,41,六. GB150.2压力容器,第2部分：材料 注意： 资料性附录为推荐性 规范性附录为强制性,42,六. GB150.2压力容器,43,六. GB150.2压力容器,1范围 GB150的本部分规定了压力容器受压元 件用钢材允许使 用的钢号及其标准，钢材的附加技术要求，钢材的使用范围（温度和压力）和许用应力。 本部分适用于设计温度-253-800、设计压力不大于35MPa的压力容器。 本部分不适用的范围为：GB150.1规定的不适用范围：制冷（NB/T47012-2011）、造纸行业的容器，搪玻璃

26、容器和简单压力容器（ TSG R0003 ）；TSG R0004中1.4条所规定的范围。,44,六. GB150.2压力容器,TSG R0003简单压力容器 第二条 本规程所称的简单压力容器是指结构简单、危险性较小的压力容器。 第三条 本规程适用于用时满足一下条件的简单压力容器； （一）容器由简体和平封头、凸形封头（不包括球冠形封头），或者由两个凸形封头组成； （二）简体、封头和接管等主要受压元件的材料为碳素钢、奥氏体不锈钢； （三）设计压力小子或者等于1.6MPa； （四）容器小于或者等于1000L； （五）工作压力与容器的乘积大于或者等于2.5MPa*L,并且小于或者等于1000MPa*L

27、； （六）介质为空气、氮气和医用蒸馏水蒸发而成的水蒸气； （七） 设计温度大于或者等于-20，最高工作温度小于或者等于150； （八） 非直接火焰的焊接容器。,45,六. GB150.2压力容器,TSG R0004中1.4条 1.4使用范围的特殊规定 压力容器使用单位应参照本规程使用管理的有关规定，负责本条范围内压力容器的安全管理。 1.4.1只需要满足本规程总则、设计、制造要求的压力容器 本规程使用范围内，容积大于等于25L的下列压力容器，只需要满足本规程第1、3、4章的规定： 1.4.2只需要满足总则和设计、制造许可的压力容器 容器大于1L并且小于25L，或者内直径（对非圆形截面，指截面内

28、边界的最大几何尺寸，例如矩形为对角线，椭圆为长轴）小于150mm的压力容器，只需要满足本规程总则和3.1、4.11的规定，其设计制造按照相关产品标准的要求进行。 1.4.3 只需满足总则和制造许可要求的压力容器 容积小于或者等于1L的压力容器，只需要满足本规程总则和4.11的规定，其设计制造按相关产品标准的要求进行。,46,六. GB150.2压力容器,2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 共38项标准，其中新增加19项,47,六. GB150.2压力容器

29、,3 总则 3 .1本标准对压力容器受压元件所采用的钢板、钢管、 钢锻件和螺柱（含螺栓）用钢材做出了相关规定。与受压元件相焊接的非受压元件用钢应是焊接性良好的钢材。 3.2采用本标准未列入钢号的钢材时，除奥氏体体型钢材外均应符合附录A的有关规定。允许采用已列入国家标准中的奥氏体型钢材，但其技术要求（如磷、硫含量，强度指标）不应低于本标准所列入相应钢材标准中化学成分相近钢号的规定。,48,六. GB150.2压力容器,3.3压力容器受压元件用钢应附有钢材生产单位的钢材质量证明书原件，容器制造单位应按质量证明书对钢材进行验收。如无钢材生产单位的钢材质量证明书原件时，则应按TSG R0004中2.1

30、的规定。对符合TSG0004中2.11所规定的情况，压力容器制造单位应对钢材进行复验。 3.4 选择压力容器受压元件用钢时考虑容器的使用条件（如设计温度，设计压力、介质特性和操作特点等）、材料的性能（力学性能、工艺性能、化学性能和物理性能）、容器的制造工艺以及经济合理性。 3.5压力容器受压元件用钢应当是氧气转炉或者电炉冶炼的镇静钢。对标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的低合金钢钢板和奥氏体-铁素体型不锈钢钢板，以及用于食用温度低于-20的低温钢板和低温钢锻件，还应当采用炉外精炼工艺。,49,六. GB150.2压力容器,3.6压力容器受压元件用钢材的使用温度上限 3.6.1钢材的使用

31、温度上限（相应受压元件的最高设计温度）为本标准各许用应力表中各钢号许用应力所对应的最高温度。如在工艺过程中，钢材需短时在高于使用温度上限操作时，由设计文件规定。许用应力表中粗线右侧的许用应力系由钢材10万小时的高温持久强度极限所确定。 3.6.2碳素钢和碳锰钢钢材在高于425温度下长期使用时，应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向。 3.6.3 奥氏体型钢材的使用温度高于525时，钢中含碳量应不小于0.04。,50,六. GB150.2压力容器,3.7 压力容器受压元件用钢材的使用温度下限 3.7.1钢材（奥氏体型钢材除外）的使用温度下限（相应受压元件的最低设计温度）按第4章至第7章相关条文的规定。

32、3.7.2 奥氏体型钢材的使用温度高于或等于-196时，可免做冲击试验。低于-196-253，由设计文件规定冲击试验要求。 3.7.3对用于低温低应力工况的钢材，其使用温度下限按GB150.3附录E的规定。,51,六. GB150.2压力容器,3.8碳素钢和低合金钢钢材的冲击试验要求 3.9根据设计文件要求，钢材可按GB/T4334进行晶间腐蚀试验，也可按有关标准进行应力腐蚀试验、点腐蚀试验，具体试验方法和合格指标在设计文件中规定。 3.10 对钢材有特殊技术要求时（如特殊冶炼方法、严格的化学成分、较高的冲击功指标、附加保证高温屈服强度、提高无损检测合格等级、增加力学性能检验率等），应在设计文

33、件中规定。,52,六. GB150.2压力容器,3.11对于列入本标准的标准抗拉强度下限值大于或等于540MPa的和用于压力容器设计温度低于-40的低中的合金钢钢板，如钢板制造单位无该钢板在压力容器中的应用业绩，则钢板制造单位仍应按TSG R0004的规定通过技术评审。 3.12 钢材的高温屈服强度、持久强度极限、模性模量和平均线膨胀系数参考值参见附录B。 3.13 高合金钢钢号似对照参考见附录C。 3.14 压力容器制造或现场焊接单位对受压元件用钢材的代用，应事先取得原设计单位的书面批准，并在竣工图上做详细记录。 3.15 本标准中各钢材的许用应力按GB150.1的原则确定，各钢材许用应力表

34、中中间温度的许用应力可用内插法求得。,53,六. GB150.2压力容器,4 钢板 4.1 碳素钢和低合金钢钢板 4.1.4 下列碳素钢和低合金钢钢板，应在正火状态下使用： a）用于多层容器内筒的Q245R和Q345R； b) 用于壳体的厚度大于36mm的Q245R和Q345R； c) 用于其他受压元件（法兰、管板、平盖等）的厚度大于50mm的Q245R和Q345R。,54,六. GB150.2压力容器,4.1.5 下列碳素钢和低合金钢钢板，应每张热处理钢板（热处理后钢板被切割成数张时仍按1张考虑）进行拉伸和V型缺口冲击试验 a）调质热处理钢板； b）多层容器的内筒钢板； c）壳体厚度大于60

35、mm的钢板。 4.1.6 根据设计文件要求，对厚度大于36mm的调质状态使用的钢板和厚度大于80mm的正火或正火加回火状态使用钢板，可增加一组在钢板厚度1/2处取样的冲击试验，其冲击功指标在设计文件中规定。 4.1.7 根据设计文件要求，对厚度大于36mm的标准抗拉强度下限值大于或等于540MPa的钢板和用于设计温度低于-40的钢板，可附加进行落锤试验。试验按GB/T 6803进行，采用P-2型试样，无塑性转变（NDT）温度的合格指标在设计文件中规定。,55,六. GB150.2压力容器,4.1.8 壳体用钢板（不包括多层容器的层板）应按表3的规定逐张进行超声检测，钢板超声检测方法和质量等级按

36、JB/T4730.3的规定。 4.1.9 公称容器大于或等于50m3的球形储罐，其球壳板厚度不宜大于50mm。 4.1.10用于设计温度高于200的Q370R钢板，以及用于设计温度高于300的18MnMoNbR、13MnNiMoR和12Cr2Mo1VR钢板，要求钢板按批进行设计温度下的高温拉伸试验，其屈服强度值参见附录B。 4.1.11 受压元件用钢板，其使用温度下限按表4的规定。对厚度大于100mm的壳体用钢板及其焊接接头，应规定较严格的冲击试验要求，设计单位可选用下列方法： a） 冲击试验温度按最低设计温度，但冲击功指标高于表1的规定； b） 冲击试验温度低于最低设计温度，冲击功指标表1的

37、规定。,56,六. GB150.2压力容器,4.1.12 允许使用ISO9328-2中的P265GH和P355GH钢板。当钢板需进行-20冲击试验时，P265GH和P355GH钢板的冲击功指标应分别提高到31J和34J。 4.1.13 Q235系统钢板（Q235B和Q235C）的使用规定见附录D。 4.2 高合金钢钢板 4.2.1钢板的标准、厚度范围及许用应力按表5的规定。 4.2.2 表5中的所有钢板均应由经炉外精炼的钢轧制而成。用连铸坯轧制的钢板其压缩比应不小于3。 4.2.3钢板的交货状态应按GB24511的相应规定。铁素体型（S1）钢板以退火状态交货，奥氏体-铁素体型（S2）钢板和奥氏

38、体型S2）钢板以固溶热处理状态交货。 4.2.4 GB24511标准中热轧厚钢板、热轧钢板及钢带的厚度允许偏差分普通精度和较高精度两个等级，压力容器一般采用普通精度，如需采用较高精度（代号PT）时，应在设计文件中规定。,57,六. GB150.2压力容器,4.2.5 GB 24511标准中钢板的表面加工类型，热轧产品分为1E级（热轧、热处理、机械除氧化皮）和1D级（热轧、热处理、酸洗），冷轧产品分为2D级（冷轧、热处理、酸洗或除鳞）和2B级（冷轧、热处理、酸洗或除鳞、光亮加工），设计文件中应规定表面加工类型。压力容器中热轧产品一般采用1D级，冷轧产品一般采用2B级。 4.2.6 受压元件用钢板

39、，使用温度下限按下列规定： a） 铁素体型钢板为0； b）奥氏体-铁素体型钢板为-20； c） 奥氏体型钢板按3.7.2规定。 4.2.7 设计文件可按GB 24511 标准提出对奥氏体型钢板附加检验RP1.0的要求，并用标准规定值按GB150.1中4.4确定钢板的许用应力。,58,六. GB150.2压力容器,4.3复合钢板 4.3.1 不锈钢钢复合板 4.3.2 镍钢复合板 4.3.3 钛钢复合板 4.3.4 铜钢复合板,59,六. GB150.2压力容器,5 钢管 5.1 碳素钢和低合金钢钢管 5.1.3 GB/T 8163中10、20钢和Q345D钢管的使用规定如下： a) 不得用于换

40、热管； b) 设计压力不大于4.0MPa； c) 10、20和Q345D钢管的使用温度下限相应为-10、0和-20； d) 钢管壁厚不大于10mm； e) 不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质。,60,六. GB150.2压力容器,5.1.4 GB9948中各钢号钢管的使用规定如下： a) 换热管应选用冷拔或冷轧钢管，钢管的尺寸精度应选用搞基精度； b) 外径不小于70mm，且壁厚不小于6.5mm的10和20钢管，应分别进行-20和0的冲击试验，3个纵向标准试样的冲击功平均值应不小于31J。1个试样的最低值以及小尺寸试样的冲击功指标按3.8.2的规定。10和20钢管的使用温度下限分别是-20

41、和0。,61,六. GB150.2压力容器,5.1.5 GB 6479中各钢号钢管的使用规定如下： a) 钢中含硫量应不大于0.020%； b) 换热管应选用冷拔或冷轧钢管，钢管尺寸精度应选用高级精度； c) 外径不小于70mm，且壁厚不小于6.5mm的20和16Mn钢管，应分别进行0和-20的冲击试验，3个纵向标准试样的冲击功平均值应分别不小于31J和34J。2个试样的最低值以及小尺寸试样的冲击功指标3.8.2的规定。20和16Mn钢管的使用温度下限分别为0和-20。,62,六. GB150.2压力容器,5.2 高合金钢钢管 5.2.1 钢管的标准、壁厚范围及许用应力按表8的规定。钢管的交货

42、状态应按表8中相应钢管标准的规定。表8中GB 13296和GB/T14976钢号中的统一数字代号系按GB/T 20878的规定。 5.2.2 GB/T 14976中的钢管不得用于换热管。 5.2.3 GB/T 21833中的钢管如用于换热管时，应选用冷拔或冷轧钢管，钢管的尺寸精度应选用高级精度。 5.2.4 GB/T 12771中的类-类钢管允许使用，但不得用于换热管，图样上应注明所选用的钢管类别。类钢管的许用应力可选用GB/T 14976中相应钢号无缝钢管的许用应力。类和类钢管使用规定如下： a） 设计压力小于10.0MPa; b) 不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质。,63,六. GB

43、150.2压力容器,6 钢锻件 7 螺柱（含螺栓）和螺母用钢棒,64,六. GB150.2压力容器,附录A (规范性附录)材料的补充规定 附录D（规范性附录）Q235系列钢板的使用规定,65,六. GB150.3压力容器,第3部分：设计 受内压圆筒和球壳（第三章）受外压圆筒和球壳以及外压曲线（第四章）各种封头的设计计算方法（第五章）开孔补强的设计方法（第六章）法兰设计计算方法（第七章） 非圆形截面容器（附录A-规范性附录）钢带错绕筒体（附录B-规范性附录）密封结构（附录C-资料性附录）焊接接头结构（附录D-资料性附录）关于低温压力容器的基本设计要求(附录E-规范性附录),66,六. GB150

44、.3压力容器,第三章中GB150.3对GB150-1998所作的修改和增加的内容 内压圆筒和内压球壳-增加了按外径进行壁厚设计计算的相应公式（3-2）（3-4）（3-7）（3-9）（3-11）（3-13） 受外压圆筒和球壳以及外压曲线-增加了对应于高强度材料的外压曲线-增加了材料与应力系数B曲线图的对应选用表,67,六. GB150.3压力容器,第五章中各种封头的设计计算方法-增加了偏心锥壳、低压折边平封头、带筋平封头和拉撑结构的设计计算方法-调整了部分平盖的结构特征系数K-修改了球冠形封头、锥壳与筒体连接的加强设计方法,68,六. GB150.3压力容器,第六章中开孔补强的设计方法-增加了针

45、对筒体上法向接管开孔补强设计的分析方法，开孔率使用范围可达0.9-修改了平盖上开孔接管的补强设计方法,69,六. GB150.3压力容器,第七章中法兰设计计算方法-增加了整体法兰和按整体法兰计算的任意法兰的刚度校核要求-增加了波齿垫片设计选用参数,70,六. GB150.3压力容器,3 内压圆筒和内压球壳 3.3圆筒计算 园筒:环向应力是轴向应力2倍，最大主应力为环向应力，所以公式中焊接接头系数为纵向焊缝接头系数。 适用范围 ： Pc0.4t 计算厚度 =pcDi/2t-pc =pcDo/2t-pc 3.4球壳计算 球壳:环向应力和径向应力相等。按中径公式可推导出，相当于K1.353，公式中焊

46、接接头系数为所有拼接焊缝接头系数。 适用范围 ：球壳Pc 0.6t 计算厚度 =pcDi/4t-pc =pcDo/4t-pc,71,六. GB150.3压力容器,关于最大高允许工作压力（MAWP）的确定方法 对于需安装安全泄放装置且需进行气密性试验的容器，为使安全泄放装置的整定压力高于气密性试验压力（一般为设计压力），应确定设备的最高允许工作压力（MAWP）。 一台设备的最高允许工作压力（MAWP）是客观存在的，在工程设计中一般可不要求得到其精确值。 如在图纸上标注了设备的MAWP，则应以该值来确定压力试验的最低值。,72,六. GB150.3压力容器,确定MAWP的一般条件 1)利用关于壳体

47、（包括筒体和封头）的最高允许工作压力计算公式求得该设备壳体的pmax; 2)以该pmax对设备上所有其他的受压元件进行校核； 3）如所有的校核计算结果都合格，则就取该pmax为设备的MAWP；如有一个或多个受压元件校核不合格，则应适当降低该pmax值后对不合格的元件重新校核，直到所有受压元件都校核合格。,73,六. GB150.3压力容器,内压承压元件计算小结1.圆筒、球形封头、椭圆封头和碟形封头都给出了以内径和外径为基准的壁厚计算公式2.圆筒和球壳计算仍采用中径公式、第一强度理论，其误差满足工程需要。3.球冠形封头计算分球面部分和连接部分4.锥壳压力作用下为满足变形协调产生的边缘应力校核，增

48、加/RL0.002和/Rs0.002情况下，加强段厚度的计算公式5.增加了内压加轴向载荷（风、地震）共同作用下锥壳与圆筒连接处的加强设计6.增加了最高允许工作压力Pw的计算方法,74,六. GB150.3压力容器,H、是以K=Do/Di1.2薄壁容器内径公式导出，认为应力是均匀分布。随壁厚增加K值增大，应力分布不均匀程度加大，当K=1.5时，由薄壁公式计算应力比拉美公式计算应力要低23%，误差较大；当采用（Di+）替代Di内径后，则其应力仅相差3.8%，这样扩大了公式应用范围（K1.5），误差在工程允许范围内。,75,六. GB150.3压力容器,4 外压圆筒和外压球壳 失稳：外压元件承受的压

49、应力，其破坏形式主要是失稳，失稳可分为周向失稳和轴向失稳。 周向失稳 断面由园形变成波形周向压缩应力引起 轴向失稳 轴线由直线变成波形线轴向压缩应力引起,76,六. GB150.3压力容器,外压容器园筒和球壳的设计主要是稳定性计算。 外压容器园筒壁厚的计算，主要是为了防止在外压作用下壳体的失稳。为了防止失稳，应使壳体防止失稳的许用压力P大于或等于计算压力Pc.园筒稳定安全系数取3.0，球壳稳定安全系数取14.52。 1）周向失稳计算 外压容器壳体壁厚计算一般采用图算法，根据壳体直径（或半径），计算长度，假设壁厚(e)和所用材料牌号，利用图表查取系数，然后代入公式得到许用外压力P，使PPc ；否

50、则重新计算直至合格为止。 2）轴向失稳计算 由园筒或管子的半径，壁厚e和所用材料牌号，用图表查取系数，代入公式得B值，使计算压力Pc小于或等于许用轴向压缩应力。许用轴向压缩应力取设计温度下材料许用应力和B值的较小值,77,六. GB150.3压力容器,外压圆筒和外压球壳 注意 *外压计算长度 图 *适用范围：Do/e判别20薄壁圆筒和20厚壁圆筒 *合格指标：ppc *措施：加强圈,78,六. GB150.3压力容器,设计压力和计算压力的概念,79,六. GB150.3压力容器,4.5外压园筒加强圈的设计 防止外压园筒失稳措施 1）增加园筒壁厚； 2）缩短园筒的计算长度； 3）设置加强圈。 加

51、强圈设置应整圈围绕在园筒上，并要求有足够截面积和组合惯性距。加强圈可设置在容器内部或外部。加强圈和园筒之间连接可采用连续焊或间断焊。间断焊外部不少于园筒周长的1/2，内部不少于1/3。,80,六. GB150.3压力容器,受外压承压元件的强度设计 外压容器的失效形式有两种： 发生压缩屈服破坏； 当外压达到一定的数值时，壳体的径向挠度随压缩应力的增加急剧增大，直至容器压扁，这种现象称为外压容器的失稳或屈曲。,81,六. GB150.3压力容器,外压容器的设计参数 外压筒体计算长度L：指筒体上 两个刚性构件如封头、法兰、加强圈之间的最大距离。 对于凸形端盖：L=圆筒长+封头直边段+端盖深度 对于法

52、兰：L=两法兰面之间的距离 对于加强圈：L=加强圈中心线之间的距离,82,六. GB150.3压力容器,5 封头 5.3椭圆形封头： 计算公式:,83,六. GB150.3压力容器,5.4 碟形封头： 应力分布：碟形封头由球面、环壳和园筒组成，应力分布与椭圆封头相似。 径向应力 r为拉伸应力，在球面部分均匀分布，至环壳应力逐渐减小，到底边应力降至一半。 周向应力 在球面部分为均匀分布拉伸应力，环壳上为压缩应力，在连接点到底边逐渐减小，而在球面与环壳连接处最大。,碟形壳的应力与变形,84,六. GB150.3压力容器,球冠形封头： *用途 *两侧受压 *连接的圆筒,85,六. GB150.3压力

53、容器,5.6 锥壳： * 60按圆筒计算(当量圆筒 Dc/cos ) 60 按圆板（平盖）计算 锥形封头半顶角60，以大端直径为当量园筒直径(Di/cos)方法计算（即按当量园筒一次薄膜应力计算）。同一直径处周向应力等于轴向应力2倍；不同直径处，应力是不同的。 半顶角60，按园平板计算，此时应力以弯曲应力为主，与薄膜理论不适应的。大端30采用无折边结构；30带折边；小端45采用无折边结构；45带折边。,86,六. GB150.3压力容器,5.6.1.2结构要求 表5-4 半顶角60的锥形封头按平盖计算,87,六. GB150.3压力容器,6 开孔和开孔补强 开孔不仅削弱容器强度，也造成局部应力

54、集中，是造成容器破坏重要因素，所以开孔补强是压力容器设计重要组成部分。 开孔范围 可不另行补强的条件 开孔补强的结构 开孔补强的要求,88,六. GB150.3压力容器,6.1.1等面积法适用范围： 在筒体、封头上开圆孔，椭圆孔或长圆孔。非园孔的a/b2。 筒体 Di1500或凸形封头 d1/2Di(且筒体d520mm) 筒体 Di1500或锥形封头 d1/3Di(且筒体d1000mm) 注意 d的取值与法线夹角有关系,89,六. GB150.3压力容器,6.1.3 不另行补强的最大开孔直径： 应满足GB150 P75 8.3规定 表6-1 注意腐蚀裕度,90,六. GB150.3压力容器,6

55、.3.2 补强结构形式与补强材料： 两种开孔补强型式整体补强和局部补强（补强圈） 整体补强 增加壳体厚度（经济性差） 厚壁管（推荐） 整体补强锻件与壳体焊接（嵌入式接管） GB150 P222 图J5 a），b） 局部补强 补强圈（推荐）,91,六. GB150.3压力容器,6.3.2.1 补强圈补强： b540MPa ; 1.5n; n38mm 6.3.2.2 整体补强要求： 下列情况之一，应采用整体补强（增加壳体厚度或采用补强锻件与壳体相焊）。HG20583 钢制化工容器结构规定。 b540MPa；1.5n；n38mm Pd4.0MPa；Td350 介质为极度，高度危害介质,92,六. G

56、B150.3压力容器,7 法兰 1）按垫片 窄面法兰 垫片在螺栓孔内侧（一般采用窄面法兰） 宽面法兰 垫片在螺栓孔两侧 2）按整体性程度 松式法兰 法兰与筒体未连成整体，如活套法兰、螺纹法兰 整体法兰 法兰环、锥颈与筒体连成整体，如长颈法兰 任意式法兰 如平焊法兰（JB4700中，甲、乙型平焊法兰） 3）按密封面型式 突面法兰 由一对平面组成 凹凸面法兰 由一对相配合的凹面和凸面组成 榫槽法兰 由一对相配合的榫面和槽面组成 环面法兰 由一对相配合的环面组成,93,六. GB150.3压力容器,按密封面形式 法兰示意图,94,六. GB150.3压力容器,垫片 垫片压紧力： 预紧状态最小压紧力

57、FG=Fa=DGby 操作工况下最小压紧力 FG=Fp=2DGbmpc m垫片系数，垫片操作时，为保持密封需要施加于垫片单位有效密封面积上的最小压紧力与内压力比值。 y垫片比压力，垫片在预紧时，为了消除法兰密封面与垫片接触面间的缝隙，需施加于垫片单位有效密封面积上的最小压紧力。 垫片合理设计，应使垫片在预紧和操作状态下所需压紧力尽可能小。,95,六. GB150.3压力容器,螺栓 螺栓载荷： 预紧状态Wa=Fa=DGby 操作状态Wp=F+Fp=(/4) DG2pc+2DGbmpc 螺栓面积： 预紧时Aa=Wa/ 操作时Ap=Wp/tb 取两者大值作为确定螺栓截面积依据。 在螺栓面积A已定情况

58、下，选用小直径螺栓，个数多；选用大直径螺栓，个数少，为保证扳手在周向和径向间距要求，应选取合适螺栓直径，使螺栓中心圆直径最小。螺栓中心圆直径增大，使螺栓预紧力增大，承受弯距增大，不利于密封。,96,六. GB150.3压力容器,法兰密封要求 法兰是通过紧固螺栓（螺柱）压紧垫片来实现密封，所以法兰设计要防止泄漏，既要保证强度，也要有足够刚性，以保持良好密封性。 影响法兰密封因素： a）操作条件，P、T、介质 b）螺栓的预紧力 c）垫片的性能，应考虑垫片材料对温度及其介质相容性。 d）法兰密封面形式 e）法兰刚度,97,六. GB150.3压力容器,法兰设计的合理性 a）选择垫片时，尽可能选择所需

59、压紧力小的垫片，即m、y小的垫片。 b）尽可能缩小螺栓中心圆直径，减小法兰力矩的力臂，有利密封； c）合理设计法兰锥颈（1）和法兰环（f），既保证强度，又有足够刚度，即调整1、 f使法兰的各计算应力尽可能接近相应许用应力，趋满应力状态。,98,六. GB150.4压力容器,第4部分：制造、检验和验收 （1）适应GB150-1998颁布13年来中国发生的技术和管理变化 压力容器的大型化、高参数、长周期趋势（失效模式发生变化） 高含硫原油的加工，介质腐蚀性愈加严重，压力容器面临着防止应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢损伤等多种失效模式的新课题； 容器大型化导致低合金高强钢广泛应用，裂纹敏感性增强。目前高强钢承压设备占2%左右，其中10%发现有各种原因造成的裂纹。 大型石化装置长周期运行 安