化工设备A2级压力容器设计技术规定.doc

化工设备制造有限公司设计技术规定第1章 总则 本规定是结合本公司设计许可范围内化工容器设计的具体情况，对gb150钢制压力容器和nb/t47003.147003.2(jb/t4735)钢制焊接常压容器的补充和具体化。1.1 适用范围本规定适用于设计压力大于等于0.1mpa且小于10.0mpa和小于等于-0.02mpa且大于-0.1mpa的gb150容器，并适用于设计压力大于-0.02mpa且小于0.1mpa的jb/t4735容器。本规定仅适用于固定式钢制容器。1.2 不适用范围本规定不适用于设计压力大于等于10.0mpa的高压容器。本规定不适用范围包括gb150钢制压力容器和jb/t4735钢制焊接常压容器所同时规定的不适用范围，以及石油、冶金、轻工等另有专门行业标准管辖的容器。1.3 管辖范围 本规定的管辖范围是容器壳体及与之连为整体的受压零部件；与容器壳体相连的非受压元件及其连接焊缝，以及直接连接在容器壳体上的安全附件等。1.4 需遵循的规程、规定、标准 特种设备安全监察条例 tsg r1001压力容器压力管道设计许可规则 tsg r0004固定式压力容器安全技术监察规程 gb150钢制压力容器 gb151管壳式换热器 nb/t47003.147003.2(jb/t4735)钢制焊接常压容器 jb/t4731钢制卧式容器 jb4710钢制塔式容器 hg20580钢制化工容器设计基础规定 hg20581钢制化工容器材料选用规定 hg20582钢制化工容器强度计算规定hg20583钢制化工容器结构设计规定hg20584钢制化工容器制造技术要求hg20585钢制低温压力容器技术规定jb/t4712.14712.4容器支座jb/t47004707压力容器法兰hgt2059220635钢制管法兰、垫片、紧固件第2章 定义2.1 压力（pressure）除注明者外，压力均指表压力。2.1.1 工作压力内压容器：在正常工作情况下，容器顶部可能出现的最高压力。真空容器：在正常工作情况下，容器顶部可能出现的最大真空度。外压容器：在正常工作情况下，容器可能出现的最大内外压力差。2.1.2 设计压力设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷的条件，其值不低于工作压力。2.1.3 计算压力在相应设计温度下，用以确定壳体各部位厚度的压力，其中包括液柱静压力。当壳体各部位或元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略不计。2.1.4 最大允许工作压力在指定温度下，压力容器安装后顶部所允许的最大工作压力。该压力应是按容器各受压元件的有效厚度减去除压力外的其他载荷所需厚度后，计算得到的最大允许工作压力（且减去元件相应的液柱静压力）中的最小值。最大允许工作压力可作为确定保护容器的安全泄放装置动作压力（安全阀开启压力或爆破片设计爆破压力）的依据。2.1.4.1 当压力容器根据使用条件要求有不同的设计温度时，应分别计算对应于各个设计温度下的最大允许工作压力。2.1.4.2 当不能通过计算来确定最大允许工作压力时，可用设计压力来代替最大允许工作压力。2.1.5 安全阀的开启压力安全阀阀瓣开始离开阀座，介质呈连续排出状态时，在安全阀进口测得的压力。2.1.6 爆破片的标定爆破压力爆破片名牌上标志的爆破压力。2.2 温度（temperature）2.2.1 金属温度容器元件沿截面厚度的温度平均值。2.2.2 工作温度容器在正常工作情况下的介质温度。2.2.3 最高工作温度容器在正常工作情况下可能出现的介质最高温度。2.2.4最低工作温度容器在正常工作情况下可能出现的介质最低温度。2.2.5 设计温度容器在正常工作情况，在相应的设计压力下，设定的元件的金属温度。容器的设计温度是指壳体的金属温度。2.2.6 环境温度极端气温：历年来的最高（最低）气温。日平均最高（最低）气温：历年来日平均气温的最高（最低）值。冬季空气调节室外计算温度：历年来平均每年不保证一天的日平均气温。月平均最低气温：当月各天的最低气温相加后除以当月天数得到的气温值。2.3 （全）容积（volume） 指压力容器的几何容积，由设计图样标注尺寸计算，且不扣除内部附件体积的容积。夹套容器的夹套容积仅为夹套内部的几何容积。2.4 厚度（thickness）2.4.1 最小厚度为满足制造工艺要求及运输、安装等过程中刚度要求，根据工程实践经验，对壳体元件规定的不包含腐蚀裕量的最小厚度。2.4.2 计算厚度容器受压元件为满足强度及稳定性要求，按规程、规定、标准中有关公式计算得到的不包括厚度附加量的厚度。2.4.3 厚度附加量设计容器受压元件时所必须考虑的附加厚度，包括钢材厚度负偏差和腐蚀裕量。2.4.4 设计厚度计算厚度与腐蚀裕量之和。2.4.5 名义厚度设计厚度加上钢材厚度负偏差后，向上圆整至钢材标准规格的厚度，即是图样上标注的厚度。对于容器壳体，在任何情况下，其名义厚度不得小于最小厚度与腐蚀裕量之和。2.4.6 有效厚度名义厚度减去厚度附加量。2.4.7 各项厚度之间的关系 钢材厚度负偏差 腐蚀裕量 设计厚度 名义厚度 计算厚度 有效厚度 圆整值2.5 应力（stress）2.5.1 一次应力根据压力和其他机械载荷和内力、内力矩的平衡所产生的法向应力或切向应力称为一次应力。他的基本特征是具有非自限性，即当这种应力达到材料的屈服极限以后，即使载荷不再增加，仍将产生不可抑制的塑性流动，直至破坏。2.5.2 二次应力在外部载荷作用下，由于相邻部件的约束或结构自身的约束，需要满足变形连续条件所产生的法向应力或切向应力称为二次应力。他的基本特征是具有自限性，即局部屈服和小量塑性变形就可使变形连续条件得到部分或全部满足，从而塑性变形不再发展，由此缓解以至消除产生这种应力的原因。2.5.3 峰值应力由局部结构不连续或局部热应力引起的，附加于一次加二次应力之上的应力增量称为峰值应力，它同时具有自限性和局部性，其基本特征是不会引起明显的变形。2.6 许用应力（allowable stress） 在设计计算中，在规定的设计温度下，材料所允许达到的最大应力值，一般以材料的各项强度数据除以相应的安全系数后，取其中的最小值。2.7 焊缝系数和开孔削弱系数2.7.1 焊缝系数根据容器受压部分的焊缝型式和无损检测的要求选取的焊接部分母材许用应力的折减系数。2.7.2 开孔削弱系数考虑容器开孔后，引起开孔周围应力集中现象，对被开孔材料许用应力削弱的系数。第3章 设计参数选取3.1 设计压力3.1.1 容器设计时，必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和对应的工作温度两者组合中的各种工况，并以最苛刻工况下的工作压力来确定设计压力。3.1.2 确定初步的设计压力单台容器初步的设计压力可按下表确定： 类 型设 计 压 力内压容器无安全泄放装置1.01.10倍工作压力装有安全阀不低于（大于或等于）安全阀开启压力（安全阀开启压力取1.051.10倍工作压力）装有爆破片取爆破片设计爆破压力加制造范围上限出口管线上装有安全阀不低于安全阀开启压力加上流体从容器流至安全阀处的压力降容器位于泵进口侧，且无安全泄放装置时取无安全泄放装置时的设计压力，且以0.1mpa外压进行校核容器位于泵出口侧，且无安全泄放装置时取下面三者中最大值泵的正常入口压力加1.2倍泵的正常工作扬程；泵的最大入口压力加泵的正常工作扬程；泵的正常入口压力加关闭扬程（泵出口全关闭时的扬程）；容器位于压缩机进口侧，且无安全泄放装置时取无安全泄放装置时的设计压力，且以0.1mpa外压进行校核容器位于压缩机出口侧，且无安全泄放装置时取压缩机出口压力真空容器无夹套真空容器有安全泄放装置设计外压力取1.25倍最大内外压力差或0.1mpa两者中的较小值无安全泄放装置设计外压力取0.1mpa夹套内为内压的带夹套真空容器容器（真空）设计外压力按无夹套真空容器规定选取。计算外压力为设计外压力加上夹套设计内压力，且必须校核在夹套试验压力（外压）下的稳定性。夹套（内压）设计内压力按内压容器规定选取夹套内为真空的带夹套内压容器容器（内压）设计内压力按内压容器规定选取。计算内压力应为设计内压力加0.1mpa，且必须校核在夹套试验压力（外压）下的稳定性。夹套（真空）设计外压力按无夹套真空容器规定选取外压容器设计外压力取不小于在正常工作情况下可能产生的最大内外压力差。续表 类 型设 计 压 力在规定的充装系数范围内，常温下盛装液化石油气或混合液化石油气的（指丙烯与丙烷或丙烯、丙烷与丁烯等的混合物）容器介质50的饱和蒸汽压力低于异丁烷50的饱和蒸汽压力时（如丁烷、丁烯、丁二烯）0.79mpa介质50的饱和蒸汽压力高于异丁烷50的饱和蒸汽压力时（如液态丙烷）1.77mpa介质50的饱和蒸汽压力高于丙烷50的饱和蒸汽压力时（如液态丙烯）2.16mpa两侧受压的压力容器元件一般应以两侧的设计压力分别作为该元件的设计压力。当有可靠措施确保两侧同时受压时，可取两侧最大压力差作为设计压力。3.1.3 确定最终的设计压力 根据该容器在每一安全系统中与安全泄放装置的相对位置，对初步的设计压力进行调整，得出单台容器最终的设计压力。3.1.4 密闭的薄壁容器，在运输或存放期间受环境温度影响可能造成负压时，应以0.0175mpa外压进行校核。3.1.5 当国家或行业的相关法规、标准对容器的设计压力有规定时，其设计压力应按有关规定确定。当工程设计中对容器的设计压力有规定时，亦应按工程设计的规定确定设计压力。3.2 设计温度3.2.1 当金属温度不可能通过传热计算或实测结果确定时，设计温度应按以下规定选取：3.2.1.1 容器器壁与介质直接接触且有外保温（或保冷）时，设计温度应按下表选取。当介质最高（低）工作温度明确时，按表中的确定，当介质最高（低）工作温度不明确时，按表中的确定。介质工作温度t设 计 温 度t-20介质最低工作温度介质工作温度减010-20t15介质最低工作温度介质工作温度减510t15介质最高工作温度介质工作温度加15303.2.1.2 容器内介质用蒸汽直接加热或被内置加热元件（如加热盘管、电热元件等）间接加热时，设计温度取最高工作温度。3.2.1.3 容器器壁两侧与不同温度介质直接接触而可能出现单一介质接触时，应以较高一侧的工作温度为基准确定设计温度，当任一介质温度低于-20时，则应以该侧的工作温度为基准确定最低设计温度。3.2.1.4 安装在室外无保温的容器，当最低设计温度受地区环境温度控制时，可按以下规定选取：（环境温度取容器安装地区历年来“月平均最低气温”的最低值）3.2.1.4.1 盛装压缩气体的储罐，最低设计温度取环境温度减3；3.2.1.4.2 盛装液体体积占容器容积1/4以上的储罐，最低设计温度取环境温度。3.2.1.5 对裙座等室外钢结构，应以环境温度（冬季空气调节室外计算温度）作为设计温度。3.2.2 下列情况宜通过传热计算求得容器金属温度作为容器的设计温度：3.2.2.1 容器内壁有可靠的隔热层；3.2.2.2容器器壁两侧与不同温度介质直接接触而不会出现单一介质接触时。3.2.3 容器的不同部位在工作情况下可能出现不同温度时，应按不同温度选取元件相应的设计温度。3.2.4 容器的最高（低）工作温度接近所选材料的允许使用温度界限时，应结合具体情况慎重选取设计温度，以免增加投资或降低安全性。3.2.5 当工程设计中对容器的设计温度有特殊要求时，其设计温度应按工程设计的规定确定。3.3 设计载荷3.3.1 容器设计时应考虑的载荷3.3.1.1 压力3.3.1.1.1 内压、外压或最大压差3.3.1.1.2 液柱静压力（当液柱静压力小于5%设计压力时可忽略不计）3.3.1.1.3 试验压力3.3.1.2 重力载荷3.3.1.2.1 容器空重：容器壳体及固定附件（如接管、人孔、法兰、支承圈、支座等）的重量。3.3.1.2.2 可拆内件的重力载荷：容器内部可拆构件（如填料、过滤网、除沫器、催化剂、可拆塔盘等）的重量。3.3.1.2.3 介质的重力载荷：正常工作容器状态下容器内介质的最大重量。对固体物料，应按物料的实际堆积密度计算。3.3.1.2.4 隔热材料的重力载荷：如保温（或保冷）层及其支持件、内部隔热材料等的重量。3.3.1.2.5 附件的重力载荷：与容器直接连接的平台、钢梯、工艺配管及管架等附件的重量。3.3.1.2.6 水压试验时容器内水的重力载荷。3.3.1.2.7 检修时检修人员、检修工具及零部件等的重力载荷。若无确切资料时，可取690790n/m2。3.3.1.3 风载荷和地震载荷风载荷和地震载荷应根据容器类型按相应标准的专门规定进行计算，当无专门规定时，则按gbj9建筑结构荷载规范及sh3048石油化工钢制设备抗震设计规范进行计算。基本风压值按全国基本风压分布图（hg20580附图1）或按当地气象部门资料确定。地震基本烈度和设防烈度执行中国地震烈度区划图（1990）或按hg20580附录b。3.3.1.4 雪载荷雪载荷应按gbj9建筑结构荷载规范进行计算。基本雪压值按全国基本雪压分布图（hg20580附图2）或按当地气象部门资料确定。3.3.1.5 偏心载荷：由于内件或外部附件（或设备）的重心偏离容器壳体中心线而引起的载荷。3.3.1.6 局部载荷：容器壳体局部区域上作用的载荷（如支座、底座圈及其他型式支承件对壳体的反作用力、管道推力等）。3.3.1.7 冲击载荷：由于容器受工作介质的冲击力或压力急剧波动以及运输、吊装时产生的附加载荷。3.3.1.8 温度梯度和不同的热膨胀量引起的载荷。3.3.1.9 其他机械载荷。3.3.2 载荷的组合容器所承受的各项载荷应考虑在安装、水压试验及正常工作状态下可能出现的最不利的组合，一般情况下，载荷的组合可参照下表：容器所处状态设计载荷安装容器空重、冲击载荷；当采用整体吊装时还应考虑：附件的重力载荷、可拆内件的重力载荷、隔热材料的重力载荷、局部外载荷（如吊耳的作用力）水压试验容器空重、附件的重力载荷、试验压力、试压液体的重量、风载荷(30%)、局部载荷、偏心载荷正常工作容器空重、附件的重力载荷、隔热材料的重力载荷、介质的重力载荷、可拆内件的重力载荷、管道推力、设计压力、局部载荷、偏心载荷、冲击载荷、雪载荷、风载荷和地震载荷25%风载荷二者中的较大值不正常工作取正常工作时的载荷，加开停车或工作中断时可能产生的某一种类型载荷的超载。3.4 厚度附加量与最小厚度的选取3.4.1 厚度附加量c按下式计算：c=c1+c2式中：c1钢板或钢管的厚度负偏差，mm；c2腐蚀裕量，mm。3.4.2 厚度负偏差c1钢板或钢管的厚度负偏差c1应按相应钢材标准的规定选取。3.4.3腐蚀裕量c2 3.4.3.1 腐蚀裕量考虑的原则3.4.3.1.1 与工作介质接触的、封头、接管、人（手）孔及内部构件等，均应考虑腐蚀裕量。3.4.3.1.2 下列情况一般不考虑腐蚀裕量：介质对不锈钢无腐蚀作用时（不锈钢、不锈钢复合钢板或有不锈钢堆焊层的元件）有可靠的耐腐蚀衬里（如衬铅、衬橡胶、衬塑料等）的基体材料可经常更换的非受压元件法兰的密封表面管壳式换热器的换热管管壳式换热器的拉杆、定距管、折流板和支持板等非受压元件用涂漆可以有效防止环境腐蚀的容器外表面及其外部构件（如支座、底板、托架等，但不包括裙座）3.4.3.1.3 腐蚀裕量一般应根据钢材在介质中的腐蚀速率和容器的设计寿命确定。3.4.3.1.4 容器的设计寿命除有特殊要求外，塔、反应器等主要容器一般不应少于15年，一般容器、换热器等不少于8年。3.4.3.2 腐蚀裕量的选取3.4.3.2.1 容器筒体、封头的腐蚀裕量介质为压缩空气、水蒸汽或水的碳素钢或低合金钢制的容器，其腐蚀裕量不得小于1.0mm。除此以外的其他情况可按下表确定筒体、封头的腐蚀裕量腐蚀程度不腐蚀轻微腐蚀腐蚀重腐蚀腐蚀速率（mm年）0.050.050.130.130.250.25腐蚀裕量（mm）01233.4.3.2.2 容器接管（包括人、手孔）的腐蚀裕量，一般情况下应取壳体的腐蚀裕量。3.4.3.2.3 容器内件与壳体材料相同时，容器内件的单面腐蚀裕量按下表选取：内件腐蚀裕量结构形式受力状态不可拆卸或无法从人孔取出者受力取壳体腐蚀裕量不受力取壳体腐蚀裕量的1/2可拆卸并可从人孔取出者受力取壳体腐蚀裕量的1/4不受力03.4.3.2.4 筒体内侧受力焊缝应取与筒体相同的腐蚀裕量。3.4.3.2.5 容器各部分的介质腐蚀速率不同时，则可取不同的腐蚀裕量。3.4.3.2.6 两侧同时与介质接触的元件，应根据两侧不同的操作介质选取不同的腐蚀裕量，两者叠加作为总的腐蚀裕量。3.4.3.2.7 容器地脚螺栓小径的腐蚀裕量可取3mm。3.4.3.2.8 碳钢裙座筒体的腐蚀裕量应不小于2.0mm，当其内、外侧均有保温或防火层时可不考虑腐蚀裕量。3.4.3.2.9 当工程设计中另有规定或有特殊要求时，可根据工程设计的具体规定确定腐蚀裕量。3.4.4 最小厚度（不包括现场制作的大型储罐）3.4.4.1 容器壳体加工成形后，不包括腐蚀裕量的最小厚度应符合以下规定：对碳钢和低合金钢制容器，不小于3mm；对高合金钢制容器，不小于2mm；碳素钢和低合金钢制塔式容器的最小厚度为2/1000的塔器内直径，且不小于4mm；对不锈钢制塔式容器的最小厚度不小于3mm；管壳式换热器壳体的最小厚度应符合gb151管壳式换热器的如下规定：碳素钢和低合金钢圆筒的最小厚度公称直径4007007001000100015001500200020002600浮头式，u形管式810121416固定管板68101214注：表中数据包括厚度附加量c2（按1mm考虑）高合金钢圆筒的最小厚度公称直径4005005007007001000100015001500200020002600最小厚度3.54.56810123.4.4.2 对于名义厚度取决于最小厚度且公称直径较大、厚度较薄的容器，为防止在制造、运输或安装时产生过大的变形，应根据具体情况采取临时的加固措施（如在容器的内部设置临时支撑元件等）。3.4.4.3 复合钢板复层的最小厚度为保证工作介质干净（不被铁离子污染）而采用的复合钢板，其复层厚度不应小于2mm；为了防止工作介质的腐蚀而采用的复合钢板，其复层厚度不应小于3mm；3.4.4.4 不锈钢堆焊层在加工后的最小厚度为3mm；3.4.4.5 对有防腐蚀衬里的碳钢或低合金钢制容器，其钢壳的最小厚度为5mm。3.5 许用应力3.5.1 钢材和螺栓在不同设计温度下的许用应力按gb150第4章选取。3.5.2 当设计温度低于20时，取20时的许用应力。3.5.3 选用未列入gb150第4章，但符合gb150附录a的要求的材料，其许用应力应以材料各项规定的最低力学性能（抗拉强度、屈服强度、持久强度及蠕变极限）除以相应的安全系数，并取其中的最小值。3.5.4 对于内压容器，当需要计算接管、加强圈与壳体的连接焊缝强度时，其焊缝的许用应力可按下表选取：应力消除与否接管壁受剪对接焊缝填角焊缝受剪受拉受剪进行应力消除0.700.740.600.49不进行应力消除0.700.700.560.46表中为焊缝计算截面处母材的许用应力(mpa)3.5.5 关于复合钢板的许用应力，考虑到国内复合钢板的质量现状，一般情况下，设计计算时不计入复层厚度，其许用应力取设计温度下基层材料的许用应力。3.5.6 对于地震载荷或风载荷与其他载荷（如内压）组合时，容器及裙座的应力控制值为许用应力的1.2倍。3.6 焊接接头系数3.6.1 gb150容器的焊接接头系数应按gb150第3章的如下规定选取。双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：100%无损检测 =1 局部无损检测 =0.85单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板）：100%无损检测 =0.9 局部无损检测 =0.83.6.2 jb/t4735容器的焊接接头系数应按nb/t47003.1第4章的如下规定选取。 双面焊和相当于双面焊的全焊透对接接头：全部无损检测 =1 局部无损检测 =0.85不做无损检测 =0.7单面焊对接接头，且沿其根部全长有紧贴基本金属的垫板：全部无损检测 =0.9 局部无损检测 =0.8不做无损检测 =0.65单面焊无垫板对接接头：局部无损检测 =0.7不做无损检测 =0.63.6.3 无法进行无损检测的单面焊环向对接焊缝，无垫板，焊接接头系数=0.60，此系数仅适用于厚度不超过16mm、直径不超过600mm的jb/t4735容器壳体的环向焊缝。3.7 开孔削弱系数在筒体轴向上两个开孔中心线间的距离大于或等于3(d1+d2)；在球壳椭圆形封头或者筒体环向上两个开孔中心的内径弧长大于或等于2(d1+d2)，可不考虑开孔削弱的影响。否则，应按下列公式计算开孔削弱系数。3.7.1 轴向相邻两孔（见下图）的开孔削弱系数按下式计算：s d1 d23.7.2环向相邻两孔（见下图）的开孔削弱系数按下式计算： d1 s d23.7.3斜向相邻两孔（见下图）的开孔削弱系数按下式计算： d1 s 1时，均取=1ad2 图中a为两孔在筒体环向上的内径弧长。 bb为两孔在筒体轴线方向的距离。3.7.4 对于圆筒体横截面上的非径向孔，计算开孔削弱系数时，当量直径dd按下述原则确定：轴向孔桥：dd=d 环向孔桥：斜向孔桥： 式中为孔的轴线偏离筒体径向的角度在计算孔桥削弱系数时，对于圆筒体横截面上的非径向孔，直径d1、d2应以当量直径dd代入。3.7.5 对于椭圆孔，计算开孔削弱系数时，孔径d按该孔沿相应节距方向的尺寸确定。3.7.6 当开孔间距小于两孔直径之和的两倍，且两孔直径均小于不另行补强的最大开孔直径时，可按3.7.1条3.7.5条的规定，计算开孔削弱系数，并代入gb150中式(5-1)中的焊缝系数对圆筒进行厚度校核，其中环向开孔削弱系数的两倍大于焊缝系数时，可不进行此项校核。若相邻两孔中一个孔直径大于不另行补强的最大开孔直径，首先应采用全焊透结构，以提高开孔削弱系数。也可将该孔按规定进行加强，加强后，该孔按无孔处理。3.8 压力试验3.8.1 容器制成后必须进行耐压试验，耐压试验的项目和要求应在图样上注明。耐压试验一般采用液压试验，对于不适宜做液压试验的容器，可采用气压试验。3.8.2 下列情况的容器还应在耐压试验合格后，进行气密性试验。介质是毒性程度为极度、高度危害的介质。介质为易燃易爆的压缩气体或液化气体。设计要求不允许有微量泄露的压力容器。对真空度有较严格的要求时。3.8.3 对设计图样要求作气压试验的容器，是否需再作气密性试验，应在设计图样上规定。3.8.4 试验压力按下表规定。容器种类耐压试验压力pt mpa气密性试验压力mpa液压气压内压容器1.0p外压容器带夹套容器（应在图样上分别注明内筒和夹套内的试验压力）当内筒设计压力为正值时1.0p当内筒设计压力为负值时内筒按内压容器进行试验1.25p内筒按内压容器进行试验1.10p夹套的试验压力夹套的试验压力不带夹套容器按内压容器进行试验1.25p按内压容器进行试验1.10p真空容器1.0p表中：p 容器的设计压力，对内压容器为设计内压力，对外压容器为设计外压力mpa pt 耐压试验压力mpa 试验温度下材料的许用应力mpa t 设计温度下材料的许用应力mpa夹套内的试验压力确定后，必须校核内筒在试验外压下的稳定性，如果不能满足稳定性要求，则在做夹套的耐压试验时，须在内筒内保持一定的压力，以使整个试验过程（包括升压、保压和卸压）中的任一时间内夹套和内筒的压力差不超过设计压差。图样上应注明这一要求，以及试验压力和允许压差。3.8.5 对直立容器卧置进行液压试验时，试验压力应为立置时的试验压力加液柱静压力。 式中：试验液体密度kg/m3h直立试验时液柱高度mg重力加速度9.81m/s23.8.6 试验液体一般采用洁净水，也可采用不会导致发生危险的其他液体，试验时液体的温度应低于其闪点或沸点。奥氏体不锈钢制容器用水进行液压试验后应将水渍去除干净，当无法达到这一要求时，应控制水中的氯离子含量不超过25ppm。3.8.7 碳素钢、q345r钢制容器液压试验时，液体温度不得低于5；其他低合金钢制容器，液体温度不得低于15，如由于板厚等因素造成材料无延性转变温度升高，则需相应提高试验液体温度。3.8.8 气压试验时所用气体应为干燥、洁净的空气、氮气或其他惰性气体。碳素钢和低合金钢制容器，气压试验时介质温度不得低于15。3.8.9碳素钢和低合金钢制容器，气密性试验用气体温度应不低于5。气密性试验时，安全附件应安装齐全。3.8.10 在试验压力下壳体平均一次总体薄膜应力值应符合下列要求：液压试验时不得超过试验温度下材料屈服强度的90%，（校核时还应计入液柱静压力）；气压试验时此应力不得超过试验温度下材料屈服强度的80%。第4章 材料4.1 引言本章对本公司设计的钢制容器用钢材和焊材的选用、技术要求、使用限制和范围，钢材代用等进行了规定。本章适用于碳素钢、低合金高强度钢、珠光体耐热钢、不锈钢和不锈复合钢板的焊制容器材料设计。材料的品种包括轧材、锻件、铸件以及焊接材料。当设计对材料有更高或特殊要求时，应在图样或相应的文件上注明。4.1.1 定义碳素钢含锰量小于等于1.20%，含碳量小于等于2.0%，且无有意添加其他合金元素的铁碳合金（可为脱氧目的而加入硅、铝等元素）。低碳钢一般系指含碳量小于等于0.25%的碳素钢。低合金高强度钢以提高钢材强度和改善综合性能为主要目的，合金总含量在3%以下的合金钢。珠光体耐热钢以改善钢材耐热及抗氢性能为主要目的，加入铬(10%)、钼等合金元素的低碳珠光体耐热钢。低合金钢低合金高强度钢和珠光体耐热钢的总称。不锈钢公称含铬量大于等于13%，在大气中不锈的合金钢。根据钢在常温下的金相组织，又可分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢、马氏体不锈钢等。奥氏体不锈钢常温下金相组织大部分为奥氏体的不锈钢。铁素体不锈钢常温下金相组织为铁素体的不锈钢。铁素体钢碳素钢、低合金高强度钢、珠光体耐热钢、铁素体不锈钢的总称。压力容器及受压元件低压、中压、高压容器及其受压元件的总称。主要受压元件系指压力容器的壳体及成型封头之类主要承受总体一次薄膜应力的元件。非受压元件常压容器及压力容器中的非受压元件的总称。4.1.2 一般规定4.1.2.1 钢材的质量及规格应符合相应材料的现行国家标准、行业标准或有关技术条件，4.1.2.2 压力容器用钢材应符合gb150的要求，钢材的选用应接受tsg r0004的监察。4.1.2.3 受压元件以及直接与受压元件焊接的非受压元件用钢材，必须附有钢厂的钢材质量证明书，质量证明书必须符合tsg r0004的要求。4.2 钢材的选用、技术要求及使用范围4.2.1 选材的一般原则4.2.1.1 选择容器用钢材必须考虑设备的操作条件（如设计压力、设计温度、介质特性等）、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构等。4.2.1.2 选择容器用钢材必须在满足4.2.1.1条的前提下，考虑经济合理性，一般情况下，按下述规定：所需钢板厚度小于8mm时，应尽量采用碳素钢钢板。在刚度或结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，依次选用q235a、q235b、q245r、q345r、q370r等钢板。碳素钢用于介质腐蚀性不强的常压、低压容器，壁厚不大的中压容器（仅q235c），锻件、承压钢管以及其他由刚性或结构因素决定壁厚的场合。低合金高强度钢一般用于介质腐蚀性不强，壁厚8mm的受压容器。珠光体耐热钢用作抗高温氢或硫化氢腐蚀，或设计温度350650的压力容器用耐热钢。不锈钢一般用于介质腐蚀性较高（电化学腐蚀、化学腐蚀），防铁离子污染或设计温度500或设计温度-100的耐热或低温用钢。不含稳定化元素，且含碳量0.03%的奥氏体不锈钢，需经焊接或400以上热加工时，不可用于可能引起不锈钢晶间腐蚀的环境。所需不锈钢厚度大于12mm时，应尽量采用复合板、衬里、堆焊等结构形式。不锈钢应尽量不用作设计温度500的耐热用钢。珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度350的耐热用钢。4.2.1.3 用作设备法兰、管法兰、管件、人手孔、液面计等化工设备标准零部件的钢材，应符合有关零部件的国家标准、行业标准对钢材的技术要求。4.2.2钢材的技术要求4.2.2.1通用的技术要求4.2.2.1.1 压力容器及受压元件用钢（板、管、型材、锻件、铸件）应采用平炉、电炉或氧气转炉冶炼。4.2.2.1.2 同时符合下列条件的高温压力容器主要受压元件用钢应按炉罐号复验设计温度下的屈服强度值，其值不得低于相应许用应力值的1.6倍（奥氏体钢为1.5倍）：设计温度大于300；设计压力大于等于1.6mpa；钢材厚度大于等于20mm；钢材主要截面以承受一次薄膜应力为主，且其厚度取决于强度计算的结果。4.2.2.1.3 奥氏体不锈钢使用于可能引起晶间腐蚀的环境时，应按gb4334.14334.5不锈钢晶间腐蚀试验方法进行晶间腐蚀倾向性试验。可能引起晶间腐蚀的环境是指存在电解质的电化学腐蚀环境，可能引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀的电解质主要是酸性介质，如硫酸、亚硫酸、磷酸、盐酸、硝酸、甲酸、工业醋酸、铬酸、乳酸、草酸、氨基甲酸铵等，而一般的醇、醛、酮、醚、苯、酚、烷、汽油等溶液以及气相介质对奥氏体不锈钢不会产生晶间腐蚀。晶间腐蚀倾向性试验的具体方法和合格要求详见hg20581钢制化工容器材料选用规定第5章的规定。4.2.2.2 钢板4.2.2.2.1 原按gb6654供货的钢板，均保证钢板厚度负偏差为0.25mm，设计计算中可不计钢板的厚度负偏差c1。但现行的gb713锅炉压力容器用钢板规定厚度允许偏差按gb/t709的b类偏差，即厚度负偏差为0.30mm，这样在设计计算中就必须计入钢板的厚度负偏差c1。4.2.2.2.2 钢板的力学性能、弯曲性能、冲击韧性要求要符合相应标准和技术条件。4.2.2.2.3 一般钢板的无损探伤压力容器主要受压元件用钢板，凡符合下列条件之一者，应逐张按jb/t4730进行超声波探伤检查：厚度大于30mm的q245r、q345r及强度级别、化学成分相近且不高于q345r的其他低碳钢、碳锰钢钢板，合格级别为级；厚度大于25mm的其他低合金钢钢板，厚度大于20mm的低温压力容器用低合金钢钢板，合格级别为级；使用介质的毒性为极度或高度危害，或使用于湿硫化氢腐蚀环境且厚度大于等于20mm的铁素体钢钢板，合格级别为级。4.2.2.2.4 复合钢板的无损探伤设计压力大于等于1.6mpa的压力容器主要受压元件用不锈钢复合钢板以及换热器管板用不锈钢复合钢板，应按gb7734复合钢板超声波探伤方法进行超声波探伤。壳体、封头用复合板应沿200mm间距的格子线、折边的50mm区域以及预定开孔边缘外侧的25mm区域内进行探伤。热压封头用复合板应符合gb7734的级要求，一般筒体用复合板应符合级要求。管板用复合板应作100%的超声波探伤，并符合gb7734的级要求。4.2.2.2.5 热处理压力容器主要受压元件用厚度大于30mm的q245r、q345r，厚度大于16mm的15mnvr钢板应在正火状态下使用。用于制造其他受压元件（如法兰、管板、平盖）的厚度大于50mm的q245r、q345r钢板也应作正火处理。珠光体耐热钢钢板应在退火或正火加回火状态下使用。经热加工的珠光体耐热钢钢板应根据热加工工艺评定情况，考虑是否需要重新热处理。奥氏体不锈钢应在固溶状态或稳定化处理（仅对加有稳定化元素如ti、nb的奥氏体不锈钢）状态下使用。经600以上热加工的奥氏体不锈钢钢板，当使用于晶间腐蚀环境时应重新进行固溶处理或稳定化处理。同时符合下列各项的压力容器主要受压元件用低合金高强度钢钢板，应检验钢板模拟焊后消除应力热处理状态的机械性能，并且满足设计要求：设计压力大于等于4.0mpa；板厚大于等于40mm；焊后进行消除应力热处理。4.2.2.3 钢管4.2.2.3.1 用作容器圆筒的低碳钢和低合金钢钢管，应按下列要求复验力学性能：壁厚小于或等于16mm的钢管，每批复验一根。壁厚大于16mm的钢管，每批复验的数量不少于10%，且不少于一根。4.2.2.3.2 用作、类压力容器壳体的钢管，应逐根按设备液压试验压力进行水压试验复试，类压力容器壳体使用的钢管，如钢厂已做水压试验者，可不再复试。4.2.2.3.3 管壳式换热器用换热管对外径、壁厚有尺寸精度要求，应符合下表要求：钢管尺寸（mm）精度外径300.20mm30 、 510.30mm壁厚312% 、 10%310%符合尺寸精度要求的钢管标准如下表：标准号标准规定的精度等级备注gb8163较高级精度订货时应注明gb3087高级精度订货时应注明gb6479较高级精度订货时应注明gb9948一般级订货时不需注明gb5310普通级精度订货时不需注明gb13296高级精度订货时应注明hg20537.2级订货时不需注明4.2.2.4 锻件压力容器用碳素钢、低合金钢和高合金钢锻件，锻件级别按jb4726压力容器用碳素钢和低合金钢锻件、jb4727低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件、jb4728压力容器用不锈钢锻件的规定选用，并在图样和相应技术文件中注明。4.2.2.4.1 设计压力10.0mpa的法兰和几何尺寸类似的其他环形锻件应不低于级要求。4.2.2.4.2 设计压力1.6mpa的锻件应不低于级要求。4.2.2.4.3 对截面尺寸大于300mm的碳素钢或低合金钢锻件、使用介质的毒性为极度或高度危害且截面尺寸50mm的锻件应不低于级要求。4.2.2.4.4 除了jb4726、jb4727、jb4728及gb150附录a所列的锻件材质外，所采用的其他钢种锻件应符合级要求。4.2.2.4.5 当设计温度低于或等于-20时，锻件的热处理状态及最低冲击试验温度应符合下表钢号热处理状态截面尺寸mm最低冲击试验温度20nt或qt100-2016mndnt或qt300-4009mn2vdnt或qt300-70cf-62qt300-40注：热处理状态字样标记为：n-正火、t-回火、q-淬火、q+t-调质4.2.3 钢材的使用限制和范围4.2.3.1 化学成分焊接的受压元件用钢的化学成分（熔炼分析）应符合下列要求：用于焊接的碳素钢和低合金钢钢材，c0.25%、p0.035%、s0.035%。压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢钢材，p0.030%、s0.020%。 标准抗拉强度下限值大于或者等于540mpa的钢材，p0.025%、s0.015%。用于设计温度低于-20并且标准抗拉强度下限值小于540mpa的钢材，p0.025%、s0.012%。用于设计温度低于-20并且标准抗拉强度下限值大于或者等于540mpa的钢材，p0.020%、s0.010%。4.2.3.2 常压容器和非受压元件用钢应符合hg20581钢制化工容器材料选用规定中第6.3条的要求。4.2.3.3 压力容器用钢除压力容器专用钢外，碳素结构钢和低合金结构钢应遵守以下限制：q235b的使用限制：设计压力小于等于1.6mpa；使用温度0350；用于壳体时，钢板厚度小于等于20mm；不得用于毒性程度为极度、高度危害介质的容器。q235c的使用限制：设计压力小于等于2.5mpa；使用温度0400；用于壳体时，钢板厚度小于等于30mm；4.2.3.4 使用介质的限制：对于介质为naoh、湿h2s环境、氢腐蚀环境、液氨应力腐蚀环境的容器，用材须符合hg20581钢制化工容器材料选用规定中第6.7条的要求。4.2.4 本公司典型产品的选材规定4.2.4.1 一般地区使用的液氨、液化石油气储槽筒体、封头、人孔选用q345r。接管选用20。接管法兰选用16mn锻件。4.2.4.2 高寒地区使用的液氨、液化石油气储槽筒体、封头、人孔选用16mndr。接管选用10。接管法兰选用16mn锻件。4.2.4.3 硫酸设备焙烧炉、转化器、换热器、干吸塔的筒体、封头、人孔均采用q235a，接管选用20，接管法兰选用q235a。硫酸储罐的筒体、底板、盖板均选用q235a。输送硫酸的管道一般选用ht150。输送so2、so3气体的管道一般选用q235a。4.2.4.4 磷铵设备介质为未经中和的磷酸，设备本体、接管、法兰均选用00cr17ni14mo2。介质为已经中和的磷铵料浆，设备本体、接管、法兰均选用0cr18ni9。介质为磷矿粉、浆的设备均选用q235a。4.2.4.5 合成氨设备变换炉、甲烷化炉等中温设备的筒体、封头、人孔选用15crmor。吸附器等设备的筒体、封头、人孔选用q345r。4.2.4.6 尿素设备介质为尿素溶液或甲铵溶液的设备，当p0.3mpa，温度160，可选用0cr18ni9；介质为尿素溶液或甲铵溶液的设备，当0.3mpap2mpa，温度165，应选用00cr17ni14mo2必要时应选用尿素级不锈钢。介质为氨、二氧化碳、尿素溶液或甲铵溶液的二氧化碳气提塔列管，当p16mpa，温度200，应选用00cr25ni22mo2或ta1、zr。普通不锈钢与尿素级不锈钢的化学成分差别（见下表）00cr17ni14mo2csimnpsnicrmongb/t3280冷轧板0.0301.002.000.0350.03012.0015.0016.0018.002.003.00gb/t4237热轧板0.0301.002.00