压力容器波形膨胀节-GB-16749-1997

前言本标准是对钢制压力容器中附录形膨胀节和波形膨胀节的修订并将上述两标准的设计制造检验等内容合并经修改和补充形成压力容器波形膨胀节完整的综合产品标准本标准是参照美国膨胀节制造商协会标准并结合国内近几年来膨胀节设计制造检验及质量管理等方面的实际情况制定的标准中波纹管整体成形基本参数与尺寸厚度小于波纹管对接焊缝射线探伤质量分级厚度小于波纹管焊接工艺评定膨胀节型式检验贮存与安装以及膨胀节设计制造质量管理等内容和要求都是本标准新增的本标准自实施之日起同时代替钢制压力容器中附录形膨胀节和波形膨胀节本标准的附录附录都是标准的附录本标准由全国压力容器标准化技术委员会提出本标准由全国压力容器标准化技术委员会制造分委会归口本标准由合肥通用机械研究所中国石化总公司规划院负责起草辽阳化纤公司机械厂上海电力建设修造厂参加起草本标准主要起草人蔡善祥李建国金日甲李平瑾裴信廉戴伟涛中华人民共和国国家标准压力容器波形膨胀节国家技术监督局批准实施范围本标准规定了金属波纹管膨胀节以下简称膨胀节的设计制造检验验收贮存安装及基本参数与尺寸等本标准适用于钢制压力容器钢制管壳式换热器和常压容器用无加强单层或多层形膨胀节管路膨胀节亦可参照使用本标准适用的膨胀节设计压力不大于设计温度范围根据钢材允许的使用温度确定本标准不适用于直接火焰加热的压力容器用膨胀节引用标准下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性钢制压力容器金属拉伸试验方法金属夏比缺口冲击试验方法金属弯曲试验方法碳素结构钢锅炉用碳素钢和低合金钢钢板碳素结构钢和低合金结构钢气焊手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸一般公差线性尺寸的未注公差紧固件机械性能螺栓螺钉螺柱紧固件机械性能螺母紧固件机械性能不锈钢螺栓螺钉螺柱和螺母碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带不锈钢冷轧钢板钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级不锈钢热轧钢板焊接气瓶用钢板压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板输送流体用无缝钢管石油裂化用无缝钢管标牌结构用不锈钢无缝钢管流体输送用不锈钢无缝钢管压力容器油漆包装运输钢制压力容器焊接工艺评定钢制压力容器焊接规程压力容器无损检测总则资格与职责资格膨胀节的设计制造单位必须具备健全的全面质量管理体系和制度膨胀节的焊接必须由持有劳动部门颁发的相应类别焊工合格证的焊工担任膨胀节的无损检测必须由持有劳动部门颁发的相应方法的中级或中级以上无损检测人员资格证书的人员担任设计单位职责设计单位应对设计文件的完整性和准确性负责膨胀节的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样制造单位职责制造单位应按照设计图样进行制造如对原设计需要进行变更时应取得原设计单位认可制造单位的质量检查部门在膨胀节制造过程中和完工后应按标准和图样规定对膨胀节进行各项具体检验和试验提出检验报告并对报告的完整性和准确性负责每台膨胀节至少应具有下列技术文件备查保存期不少于年制造工艺图或制造工艺卡材料质量证明文件及材料表焊接工艺和热处理工艺记录制造过程中及完工后的检查记录膨胀节竣工图膨胀节各部分名称膨胀节各部分名称见图所示厚度附加量厚度附加量按式计算式中钢板或钢管的厚度负偏差按相应钢板或钢管标准选取当采用限定钢板厚度负偏差值为波纹管设计计算中也应计入钢板的厚度负偏差腐蚀裕量对于碳素钢和低合金钢取当时应选奥氏体不锈钢当不宜采用不锈钢材质时可按容器设计要求选取对于奥氏体不锈钢当介质的腐蚀性极微时取壁厚成形减薄量膨胀节制造单位应根据制造工艺条件并考虑板材的实际厚度自定成形减薄量但不得超过波纹管壁厚的端板波纹管拉杆或定位螺杆螺母内衬套端管图膨胀节各部分名称产品分类结构型式及规格系列膨胀节各类结构型式见图其规格系列见表基本参数与尺寸见附录标准的附录表膨胀节类型公称压力公称直径型膨胀节单层多层型膨胀节型膨胀节型膨胀节单层对于本标准规格系列以外或非标膨胀节设计可按照第章进行计算其设计制造检验试验和验收要求不应低于本标准的规定膨胀节标记标记方法膨胀节名称型式代号见表公称直径公称压力层数厚度波数波纹管材料代号见表标准号膨胀节型式代号由结构代号和使用代号两部分组成符号说明按表的规定表型式代号说明结构代号表示整体成型小波高膨胀节见图表示整体成型大波高膨胀节见图表示膨胀节由两半波零件焊接而成见图表示膨胀节由带直边两半波零件焊接而成见图使用代号表示用在立式设备上表示带内衬套用在立式设备上表示用在卧式容器上表示带内衬套用在卧式设备上型表示带丝堵适用于单层无疲劳设计要求的膨胀节型表示无丝堵适用于单层与多层有疲劳设计要求的膨胀节标记示例例卧式单层壁厚四波整体成形无丝堵膨胀节采用小波高其公称压力公称直径则其标记为膨胀节例卧式单层壁厚波整体成形无丝堵膨胀节采用大波高其公称压力公称直径则其标记为膨胀节例卧式单层壁厚单波冲压成形无丝堵膨胀节其公称压力公称直径则其标记为膨胀节例卧式单层壁厚单波带直边冲压成形无丝堵膨胀节其公称压力公称直径则其标记为膨胀节图型立式图型卧式图型内衬套立式图型内衬套卧式图型立式图型卧式图完图型内衬套立式图完图型内衬套卧式图完图型立式图型卧式图型内衬套立式图型内衬套卧式图完图型立式图型卧式图型内衬套立式图型内衬套卧式图完材料一般规定膨胀节用的材料质量及规格应符合相应的国家标准行业标准的规定材料生产单位必须保证质量并符合下列要求按相应标准规定提供材料质量证明书原件材料质量证明书的内容必须填写齐全并经材料生产单位质量检验部门盖章确认按相应标准规定在材料的指定部位作出清晰牢固的标记膨胀节制造单位应按材料质量证明书对钢材进行验收投产前认真核对质量证明文件炉批号和材料牌号的标记并按相应标准规定认真检查材料表面质量不合格的不能投用用于制造膨胀节的材料凡符合压力容器安全技术监察规程年版第条规定者均应复验合格后方可使用膨胀节制造过程中必须按以下规定作好标记移植保证使用者识别和查询时追踪波纹管的材料上禁止打硬印标记包括材料标记焊工检验员和无损检测印记制造波纹管应采用绘制标记分布图明确材料标记和其他印记该图存入质量档案其标记分布图的表达方式由制造单位自行规定采用国外钢材制造膨胀节时应是国外压力容器标准允许使用的材料其使用范围应符合相应标准的规定并有该材料的质量证明书钢板膨胀节用钢除应符合第章材料及其附录材料的补充规定的有关要求外还应符合本标准的规定膨胀节采用的材料及代号按表的规定其化学成分力学性能应符合相应的国家标准或行业标准的要求波纹管用奥氏体不锈钢材料应是软态的对用奥氏体不锈钢板制造波纹管一般按选用对厚度大于的钢板当按选用时应注明压力容器用钢板对厚度小于或等于的钢板当按选用时其钢板表面质量应为或含碳量大于的碳素钢和低合金钢熔炼分析及非容器用钢不得用于制造膨胀节壁厚小于的碳素钢波纹管应采用钢板制造容积大于的压力容器不得选用材料制造膨胀节采用钢板制造波纹管当厚度小于或等于时其钢板应每批取一张按附录规定分别复验抗拉强度屈服点延伸率和常温冲击功型缺口表名称材料牌号代号设计压力设计温度范围标准号波纹管内衬套端管同设备壳体材料端管当端管公称直径时宜选用无缝钢管此时除应符合和规定外还应按的要求复验力学性能当端管公称直径时宜选用板材卷制此时材料性能及要求应与压力容器筒体板材要求相同拉杆装运螺栓或螺母自制的拉杆装运螺栓或螺母其材料选用及制造技术要求应按第章第章中有关螺栓螺柱和螺母的规定外购的装运螺栓或螺母等商品紧固件应符合下列要求螺栓双头螺柱的机械性能等级应符合的级或级要求螺母的性能等级应符合的级或级要求不锈钢紧固件应符合的或要求拉杆和装运螺栓用螺母应使用型或型的螺母不得使用薄型螺母拉杆和装运螺栓的硬度一般应比螺母稍高可通过选用不同强度级别的钢材或不同的热处理状态实现设计计算符号说明波纹管有关符号见图所示图形波纹管各符号说明如下系数由图查得系数由图查得钢板厚度负偏差按规定腐蚀裕量按规定系数由图查得系数由图查得系数由图查得直边段加强圈平均直径波纹管平均直径波纹管直边段平均直径波纹管直边段与波纹内径容器圆筒外直径室温下波纹管材料的弹性模量操作温度变化范围内波纹管材料下限温度时的弹性模量操作温度变化范围内波纹管材料上限温度时的弹性模量设计温度下波纹管材料的弹性模量设计温度下加强圈材料的弹性模量容器壳体材料在设计温度下的弹性模量一个波的轴向位移膨胀节总轴向力波纹管波高波纹管断面惯性矩与波纹管等长的壳体断面惯性矩膨胀节一个波的轴向弹性刚度膨胀节总体轴向弹性刚度系数当时取波纹管直边段长度波纹管波的长度直边段加强圈长度膨胀节长度见图波纹管长度连接膨胀节的容器圆筒长度内衬套长度波纹管的层数单层波纹管波纹管的疲劳破坏循环次数波纹管的许用循环次数波纹管的操作循环次数疲劳寿命安全系数波纹管的波数设计压力试验压力许用外压力膨胀节平面失稳压力波纹管一层材料的名义厚度波纹管一层材料的有效厚度直边段加强圈的有效厚度考虑成形过程中厚度减薄时波纹管一层材料的有效厚度亦可采用成形减薄后的实测值容器圆筒名义厚度容器圆筒有效厚度膨胀节当量圆筒的厚度内衬套名义厚度疲劳寿命的温度修正系数用于未进入蠕变范围的波纹管室温条件下波纹管一个波的波长内衬套有效厚度内压引起的直边段加强圈周向薄膜应力内压引起波纹管直边段周向薄膜应力内压引起波纹管周向薄膜应力内压引起波纹管经向薄膜应力内压引起波纹管经向弯曲应力轴向位移引起的波纹管经向薄膜应力轴向位移引起的波纹管经向弯曲应力设计温度下波纹管材料的许用应力值设计温度下波纹管材料的屈服点应力计算内压引起的波纹管直边段的周向薄膜应力按式计算内压引起的直边段加强圈周向薄膜应力按式计算内压引起的波纹管周向薄膜应力按式计算内压引起的波纹管经向薄膜应力按式计算内压引起的波纹管经向弯曲应力按式计算轴向位移引起的波纹管经向薄膜应力按式计算轴向位移引起的波纹管经向弯曲应力按式计算组合应力应力校核波纹管的各项应力应满足以下条件应分别小于或等于对于碳素钢低合金钢材料波纹管对于奥氏体不锈钢材料波纹管当时可不考虑低周疲劳问题否则应按规定进行疲劳寿命校核当各项应力不能满足评定条件时按下述原则调整结构尺寸并重新进行应力计算直至满足要求为止当轴向位移引起的应力过大时宜适当增加波数或减少波纹管壁厚当内压引起的应力过大时则应减少波高或增加波纹管壁厚增加波纹管的波数或层数可改善波纹管的应力状态疲劳寿命校核对于奥氏体不锈钢材料制造的波纹管当时需要进行疲劳寿命校核疲劳破坏时的循环次数按式计算奥氏体不锈钢材料常温时的疲劳循环次数也可由图查得许用循环次数按式确定设计要求的波纹管操作循环次数必须小于或等于许用循环次数即图系数图系数图系数注本图曲线用来预计未经热处理的奥氏体不锈钢波纹管在室温下的平均疲劳寿命适用于循环次数范围内图无加强奥氏体不锈钢波纹管常温疲劳曲线外压校核膨胀节用于真空操作或承受外压时除满足规定外还须按对波纹管以及与其相联接的设备壳体进行外压稳定性校核惯性矩计算见图波纹管断面对轴的惯性矩按式计算被波纹管取代的圆筒部分对轴的惯性矩按式计算惯性矩评定当时可将波纹管视为当量圆筒按进行外压校核当量圆筒直径取为长度为波纹管波的长度即当量厚度按式确定同时波纹管未加支撑的直边段及每一侧圆筒均应按进行外压校核当时将波纹管视为容器圆筒的一部分与容器圆筒作为一整体按进行外压校核图惯性矩计算外压校核步骤外压校核按照第章进行膨胀节轴向刚度和轴向位移膨胀节一个波的轴向弹性刚度按式计算膨胀节的整体轴向弹性刚度按式计算在给定轴向力时膨胀节一个波的轴向位移按式确定膨胀节的平面失稳压力根据平面失稳确定的极限设计压力两端固定按式计算要求内衬套凡符合下列要求之一者膨胀节应设置内衬套要求流量损失小介质流动平稳的场合膨胀节内的介质流速超过表规定的数值表公称直径使用介质介质流速空气蒸汽及其他气体水及其他液体空气蒸汽及其他气体水及其他液体注容器内因介质流向改变或因其内件等发生湍流时应将实际流速乘以然后按本表规定确定要否内衬套内衬套厚度内衬套有效厚度按表规定表公称直径内衬套有效厚度内衬套名义厚度当内衬套长度介质流速时内衬套的名义厚度按式计算当内衬套长度介