GB T 18442固定式真空绝热深冷压力容器-标准编制说明

GB/T18442—2XXX《固定式真空绝热深冷压力容器》编制说明GB/T18442—2XXX《固定式真空绝热深冷压力容器》编制说明GB/T18442—20XX《固定式真空绝热深冷压力容器》

编制说明标准修订的目的、意义及背景原GB/T18442.1～18442.6—2011《固定式真空绝热深冷压力容器》标准自2011年发布实施以来，对于提升我国在固定式真空绝热深冷压力容器的材料、设计、制造、试验、检验、标志、标识及安全防护等方面的技术水平，以及规范国内固定式真空绝热深冷压力容器起到了很好的作用，提高了我国相关产品的设计、建造水平和国际市场竞争力，保障了固定式真空绝热深冷压力容器的安全，保护了人民生命和财产安全，促进了国民经济的发展。但是，随着TSG21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB/T150.1～150.4—2011《压力容器》等规程和标准的颁布和发布，以及NB/T47XXX-XXXX《冷冻液化气体汽车罐车》报批稿的形成，近年我国的科技进步和新材料、新工艺、新技术的运用，以及国际上有关固定式真空绝热深冷压力容器的变化，且我国需求量较大的储存高压液化气体的固定式真空绝热压力容器的设计和建造没有相关的技术标准，有必要组织专家对《固定式真空绝热深冷压力容器》标准进行修订，使其符合最新的相关规程、标准和技术，与国际上相关的先进标准接轨。因此，GB/T18442.1～18442.6-2011已不能适应目前固定式真空绝热深冷压力容器的发展需要。根据国务院以及主管部门有关加强冷冻液化气体和高压液化气体的储存规范制定工作的指示，全国锅炉压力容器标准化技术委员会低温容器工作组（以下简称低温工作组）全面启动GB/T18442.1～18442.6—2011《固定式真空绝热深冷压力容器》标准的制修订工作，确保固定式真空绝热深冷压力容器的公共安全。标准修订主要依据GB/T150.1～150.4-2011压力容器GB12268-2012危险货物品名表GB/T20801.3-2006压力管道规范工业管道第3部份设计与计算GB/T20801.5-2006压力管道规范工业管道第5部分：检验与试验NB/T47013.11-2011承压设备无损检测第11部分：X射线数字成像检测NB/T47013.14-2016承压设备无损检测第14部分：计算机辅助成像射线检测TSG21—2016固定式压力容器安全技术监察规程ASME锅炉及压力容器规范第Ⅻ卷《运输罐建造和延续使用规则》2017版ISO21009-1：2008低温容器—固定式真空绝热容器第1部分：设计、制造、检验及测试EN13458-1：2002低温容器—固定式真空绝热容器第一部分：基本要求API521-2014压力释放和降压系统修订过程按照国家标准化管理委员会和全国锅炉压力容器标准化技术委员会的工作计划安排，2017年2月，低温工作组在全国范围内遴选GB/T18442《固定式真空绝热深冷压力容器》标准修订专家，并于2017年8月正式成立了标准工作组，开展了有关准备工作。2017年8月底，低温工作组组织标准工作组的专家在苏州召开了GB/T18442《固定式真空绝热深冷压力容器》六项国家标准修订工作组首次工作会议。2017年9月，主要起草单位张家港中集圣达因低温装备有限公司，将征求意见稿初稿征求了行业专家的意见，并根据专家的反馈意见进行几次讨论和修改完善后，形成征求意见稿。2018年2月，该标准开始在全国范围内征求意见。有关问题说明通用要求规定了本标准适用于几何容积不小于1m3的固定式真空绝热深冷压力容器（以下简称深冷容器），与TSG21的描述方式相一致。因“真空绝热”是个广义范围，包含了真空粉末绝热、真空复合绝热或高真空多层绝热等多种绝热方式，不宜与其他绝热方式并列，此次根据产品实际情况明确为具体的三种绝热方式。明确适用于真空绝热结构深冷容器储存的标准沸点不低于-196℃的冷冻液化气体介质。明确本标准不适用于充装按GB12268规定有毒介质的深冷容器，限定了只适用于无毒介质。对深冷容器范围、罐体、管路以及主要受压元件的范围分别进行了界定。术语和定义中取消了真空纤维绝热、真空绝热、工作压力、设计压力、设计温度，增加了真空复合绝热、充满率，对于GB/T150和GB/T26929确立的术语和定义不再列出，直接引用。按照TSG21、GB/T150修改了设计和制造单位的职责要求，并增加用户及委托方的职责。将设计文件的内容和要求移至GB/T18442.3设计部分，并作细化。将GB/T18442.4制造部分的焊接接头分类要求移至本部分，便于后续章节的引用，且按照深冷容器的常见焊接接头型式细化，并分成内容器和外壳两个焊接接头分类图。材料按照TSG21、GB/T150和相关材料标准对本部分进行修订。对内容器和外壳常用材料钢板的力学性能指标进行列表，方便设计时选用。将材料的复验要求移至GB/T18442.4制造部分进行叙述。增加了钢锻件用材料的技术要求。增加了用于复合绝热的超细玻璃纤维棉的材料要求，修改了膨胀珍珠岩和高真空多层绝热材料的技术要求。增加了常温吸附剂的要求，规定氧化钯的使用要求；由于氧化钯不能使用于液氧深冷容器，目前很多深冷容器使用了Ag400合成银离子交换分子筛，因此增加了相关技术要求，并将吸附剂材料和绝热材料区分出来。细化了焊接材料的技术要求。对玻璃钢非金属内支撑材料增加了出厂文件的要求，规定应包含强度参数（压缩强度、弯曲强度、拉伸强度、冲击韧性等）、热导率、线膨胀系数、允许使用温度范围等性能参数，确保选用的玻璃钢满足深冷容器的绝热性能和结构强度要求。设计在本部分的术语和定义中，“封口真空度”反映的是一个瞬间测量值，而“封结真空度”反映的则是罐体夹层抽真空结束并且封闭抽真空接口后，在常温下真空夹层压力相对稳定时的真空度测量值，所以将“封口真空度”改为“封结真空度”，以便更准确地反映出深冷容器的夹层真空度。修改了设计的一般要求。其内容除引用TSG21对压力容器设计通用要求外，增加设计者应按用户提供的设计条件进行设计的规定，基于失效模式设计的规定，可采用的设计准则和相应标准的规定，以及针对深冷容器特殊要求的规定。根据TSG21和GB/T150.1的规定，对深冷容器的设计文件的内容做了规定，至少应当有6种设计文件。参照TSG21的规定，并针对深冷容器的特点，规定了设计总图应注明的内容。在设计载荷章节中，参考GB/T20801.3的规定，按载荷的性质对设计载荷进行分类，将机械载荷分为压力载荷、重力载荷、惯性力载荷、动力载荷，动作载荷包括风载、地震载荷、流体流动导致的冲击力、由机械载荷、风或流体流动引起的震动及流体排放的反作用力。计算规定运输模式和空罐运输工况下夹层支承和运输支座承受的惯性力时，设计载荷系数来自ASME规范第XII卷模式附录3的规定。修改了对内容器设计温度的规定。2011版没有严格区分设计温度与最低设计金属温度的概念，将内容器及与液体接触的组件可能达到的最低金属温度作为设计温度，显然这是错误的。本次标准修订规定内容器的设计温度应不低于元件金属在正常工况下可能达到的最高温度。介质的设计温度与设计压力一一对应。增加对最低设计金属温度的规定，与GB/T150.1最低设计金属温度的定义一致。修改了对设计压力的规定，在确定内容器的设计压力时，应考虑的3种典型工况条件，且满足承受外压不小于0.04MPa的要求。修改了对材料许用应力的规定，分别对采用规则设计、分析设计和局部结构应力分析时，如何确定材料的许用应力或设计应力强度做出规定；同时对于材料标准中规定了Rp1.0的值，怎样确定材料许用应力作了规定。对应用于夹层内支撑的非金属材料的许用应力，考虑到非金属材料的成熟程度、材料性能的稳定性比金属差，因此非金属的安全系数应大于金属材料的安全系数。在常温下塑性材料的拉伸或压缩的安全系数一般在2～5,参考美国查特公司工程设计实践，夹层支撑管材料为环氧玻璃钢G-11,取轴向压缩许用应力的安全系数f=5，剪切许用应力为压缩许用应力的50%，且确定材料的许用应力值时应当考虑元件实际承力方向与布层方向的关系（平行或垂直于布层方向）。以下是我国四川东材科技公司的低温绝热环氧玻璃钢管材与美国查特公司使用的环氧玻璃钢材料(G-11)在常温下的强度值及许用应力的对比：材料牌号G-11Z3848D3848抗拉强度层间≥180≥210压缩强度MPa层间246≥180≥230垂直≥250≥280剪切强度MPa层间≥25≥28压缩许用应力MPa层间493646垂直5056剪切许用应力MPa垂直252528增加了对罐体最小厚度和设计厚度的规定，这是为了确保罐体的壁厚除了满足强度要求外，还须满足罐体在制造、运输和安装过程中对刚度的要求。增加了对内容器充满率、初始充满率和设置溢流口的规定。控制初始充满率是为了满足用户对储液维持时间的要求，避免出现达到规定的维持时间之前，内容器储存的介质温度（压力）上升、体积膨胀导致内容器满液。增加评定采用真空绝热的高压液化气体容器绝热性能的方法及指标，像液态二氧化碳这类液化气体，在低压下易形成干冰，容器不宜进行静态蒸发率测试，推荐采用升压法评定其绝热性能。修改了高真空多层绝热深冷容器的真空夹层漏气速率指标。因为高真空多层绝热材料的热导率与夹层真空度密切相关，为了确保在冷态下夹层真空度能够长期维持在10E-3的真空度水平，以取得较好的绝热效果，本次修订对高真空多层绝热深冷容器的真空夹层漏气速率要求提高一个数量级，即几何容积100m3以下的深冷容器，要求夹层漏气速率不大于10-8Pa·m3/s数量级，与高真空多层绝热移动式容器的要求一致。修改了高真空多层绝热深冷容器夹层在常温态下的封结真空度。原2011版表5中，规定几何容积10m3以下的高真空多层绝热深冷容器，在常温状态下封口真空度≤0.001Pa，这个要求偏严，难以达到，也没有必要。本次修改为在常温状态下，高真空多层绝热深冷容器封结真空度应达到10-2Pa,充入冷冻液化气体后，夹层真空度维持在10-3Pa的高真空水平。原2011版标准的设计部分末对深冷容器提出泄漏试验的要求，鉴于夹层的微小泄漏将导致深冷容器夹层真空失效，最终降低或丧失深冷容器的绝热性能。因此，夹层的真空检漏是必须的，且漏气速率和漏放气速率必须达到标准的要求。此外，外部管路系统必须进行泄漏试验，检查其密封性能。修改了对真空夹层中吸附剂的使用要求。增加了常用的吸附剂和吸氢剂的选用要求以及吸附剂、吸氢剂与介质相容性的要求，并对吸附剂的布置提出要求。细化对罐体设计的要求：规定夹层管路的设计，必要时应进行应力分析；当内容器设置工艺人孔时，对开孔的位置作了限制；规定内容器的开孔应采用整体补强；采用应变强化技术制造的内容器，结构设计还须符合本标准第7部分的规定。增加对焊接结构的设计要求。对内容器壳体最后一道封闭环焊缝的位置做出规定，这是为了避免碳氢化合物等在永久垫板与壳体壁之间的缝隙内集聚；对夹层内的管子对接接头的型式，管座与内容器壳体的连接接头型式等做了明确的规定。细化对夹层支撑设计的要求，提出深冷容器可采用的夹层支撑结构型式，材料及确定许用应力的原则。细化深冷容器支座的设计要求。目前,已有的容器支座标准JB/T4712.1～4712.4仅适用于单层壳体的容器，大型立式容器的支座尚无现成的标准，一般按NB/T47041塔式容器的裙座设计。就支座标准的适用范围而言，现有的容器支座标准适用范围不含深冷容器。故深冷容器支座设计时，支座的结构型式、参数、尺寸、允许载荷、地脚螺栓的规格和制造技术要求等可选用或参考相应的支座标准。增加结构件与深冷容器壳体连接的要求。细化绝热结构设计的要求。如绝热材料与深冷容器储存介质相容的要求，以及判断相容性的准则；充装液氧的深冷容器，夹层中不允许添加铝粉、活性碳等易燃阻光剂的规定。细化和完善专用结构设计的要求。规定防超装设计可以设置溢流口和电子液位测量装置，以溢流口指示为主；真空封结装置的真空隔离阀和夹层真空度测量装置的真空规管的漏率应比夹层漏率小一个数量级；夹层真空度测量装置的测量范围应与夹层封结真空度匹配。完善对深冷容器自增压汽化器的设计要求。自增压汽化器的汽化能力应能满足用户正常工作状态和应急调峰状态对深冷容器供液、供气流量的要求；设计时应考虑过冷液体对增压汽化器功能的影响，大气环境低温条件对增压汽化器汽化能力的影响等因素。本次标准修订对管路系统的设计要求有较多的修改、补充和完善。2011版标准对于深冷容器外部管路系统的定位不明确，没有说明外部管路系统设计、制造和检验应当遵循什么标准，显然，外部管路系统不属于罐体界定的范围，也不在GB/T150容器的界定范围内，其定位是设备的附属管路。在国外，设备的附属管路设计按ASMEB31.3工艺管道标准。目前我国没有设备附属管路的标准，本次标准修订规定深冷容器的外部管路系统设计条件的确定、设计准则和设计计算方法参照GB/T20801.3的相应规定。本次标准修订增加附录A风险评估报告，其内容除GB/T150.1附录F规定的内容之外，列出深冷容器应考虑的典型工况和可能发生的失效模式。附录B即为2011版标准的附录A,原名称“常见深冷液体物性参数”改为“常见介质热力学数据”。更改的原因是本标准中无“深冷液体”的术语与定义，；物性参数的含义广泛，热力学数据只是物性参数之一。因此，本次标准修订将名称更改为“常见介质热力学数据”更准确。本次修订更正原表A.4甲烷热物性数据的错误（温度135K以上的蒸气比体积数据是错误的）。制造按照TSG21、GB/T150和相关标准对本部分进行修订。取消了术语和定义，对于GB/T150、GB/T18442.1、GB/T18442.2、GB/T18442.3确立的术语和定义不再列出，直接引用。取消了冷、热加工成形的钢板加工变形率要求，直接引用GB/T150.4。考虑到近年我国冶金行业装备条件大为改善，钢材质量得到很大提高；另一方面，压力容器专用钢板、钢管（压力管道元件）的制造已经由工业生产许可转化为特种设备制造许可，根据TSG21的要求罐体内容器和外壳材料的复验要求不再作为强制规定，仅对TSG21、GB/T150.4以及设计图样要求复验的材料进行复验。细化了封头的制造要求，增加拼缝的数量和布置要求。近年来发生多起奥氏体不锈钢制内封头开裂的质量问题，因此对冷成形的奥氏体不锈钢内封头其过渡段和直边段增加了铁素体含量的控制要求，铁素体含量可采用铁素体仪进行检测，同时增加了对冷弯奥氏体不锈钢管子的铁素体含量要求。考虑到管件、钢锻件标准本身规定了对奥氏体不锈钢材料作固溶处理，由于固溶处理过的管件铁素体含量能够被控制在较低水平，故不再提出要求。细化了圆筒上焊接接头的布置要求，明确了环向拼板长度应不小于500mm，以便保证相邻筒节的纵向焊接接头之间具有足够的距离。明确了卧式容器的圆筒纵焊缝布置要求、焊接接头避开开孔的要求等。新增了常见支座类型的制造和装配要求。无损检测增加了检测方法选择、检测实施时机、衍射超声检测、组合检测、检测文件的要求，射线检测新增加了X射线数字成像检测和X射线计算机辅助成像检测两种方法。增加了热处理的规定。增加了吸附剂的安装位置、包装和填充的要求。对管路制造部分，增加了法兰螺栓孔布置、夹层内管路的表面检测、外部管路的无损检测、外部管路的耐压试验和气密性试验方面的要求，并将管路连接结构要求移至GB/T18442.3。铭牌的内容和格式直接引用TSG21的相关规定。按照TSG21的要求对出厂文件的内容进行修改和细化。细化深冷容器的封存和装运要求，增加了内容器和管路的含氧量要求。检验与试验细化了试验顺序的内容，增加了耐压试验、泄漏试验、真空性能测量、冷冲击试验等实施时机。对耐压试验的要求进行细化，规定了尽可能带管进行内容器的耐压试验，增加了外部管路的耐压试验要求。明确了冷冲击试验的试验介质的要求，规定了冷冲击试验后应进行内容器和夹层管路的耐压试验和氦质谱检漏试验，以上两个试验合格后即判定冷冲击试验合格。增加了清洁度的检查方法。增加了测量用试验装置的真空规管及配套的真空计的类型和测量