压力容器设计常用标准介绍201805

压力容器设计常用标准简介技术中心郝世荣压力容器设计常用标准培训压力容器设计常用标准培训目录一、特种设备安全法规二、特种设备安全技术规范三、压力容器（GB/T150-2011）四、压力容器部件标准1.第一层次：法律《特种设备安全法》2.第二层次：行政法规国务院令第549号《特种设备安全监察条例》（2009版）特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场（厂）内机动车辆。(承压设备3类、机电类5类）压力容器设计实行许可制度，并有相应专业人员,设备设施及场所,质量保证、管理及责任制度。《特种设备目录》：国家对特种设备实行目录管理一、特种设备安全法规一、特种设备安全法规一、特种设备安全法规压力容器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：最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）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、容积大于或者等于30L且内直径(非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸)大于或者等于150mm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1.0MPa•L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。《特种设备目录》固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG21-2016）一、TSG21-2016的适用范围：1、本规程适用于特种设备目录所定义的、同时具备下列条件的压力容器：(1)工作压力大于或者等于0.1MPa；(2)容积乘积大于或者等于0.03m3并且内直径(非圆形截面指截面内边界最大尺寸)大于或等于150mm；(3)盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。注1-4：容器内介质为最高工作温度低于其标准沸点的液体时，如果气相空间的容积大于或者等于0.03m³时，也属于本规程的适用范围。二、特种设备安全技术规范二、特种设备安全技术规范可不监检且不需划分类别的压力容器，但其设计制造要符合有关规范及标准（GB/T150-2011、GB/T151-2014或NB/T47012-2010等)的规定。容积≤0.03m³的压力容器内直径≤150mm的压力容器二、适用范围的特殊规定本规程适用范围内的以下压力容器1.只需要满足本规程总则、材料、设计、制造（第1章至第4章）要求的压力容器：(1)深冷装置中非独立的压力容器、直燃型吸收式制冷装置中的压力容器、铝制板翅式热交换器、过程装置中冷箱内的压力容器；(2)盛装第二组介质（注1-5）的无壳体的套管热交换器；(3)超高压管式反应器。二、特种设备安全技术规范2.只需要满足本规程总则、设计、制造（第1、3、4章）要求的压力容器：(1)移动式空气压缩机的储气罐；(2)水力自动补气气压给水装置气压罐；消防装置气体或气压给水装置气压罐(3)水处理设备中离子交换或过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱。(4）蓄能器承压壳体。二、特种设备安全技术规范注意：上述两类容器按分类图进行分类，制造过程需要进行制造监检。以下容器不属于本规程的适用范围。三、不适用范围二、特种设备安全技术规范四、压力容器类别的划分：压力容器的类别由设计压力、容积和介质危害性三个因素决定。划类方法根据介质危险程度不同,按设计压力和容积和不同介质分组按《固容规》附录A坐标图上查取相应的类别。1.介质按危害性分为两组：1)第一组介质:毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。极度如甲醛及硫酸，高度如SO2、NO2，H2S、Cl2、SO3、HCl、CO；易爆甲醇等2)第二组介质:由除第一组以外的介质组成,包括水蒸气、氮气等。介质毒性危害强度和爆炸危险程度按HG20660-2017规定查询确定。二、特种设备安全技术规范2.压力容器分类应当先按照介质特性,按照下面要求选择分类图,再根据设计压力p(单位MPa)和容积V(单位m3),标出坐标点,确定容器类别。二、特种设备安全技术规范3.同腔多种介质容器分类一个压力腔内有多种介质时,按组别高的介质分类。4.介质含量极小容器分类当某一危害性物质在介质中含量极小时,应当按其危害程度及其含量综合考虑,由压力容器设计单位决定介质组别。5.特殊情况分类(1)坐标点位于图1或者图2的分类线上时,按较高的类别划分其类别。(2)简单压力容器统一划分为第Ⅰ类压力容器。二、特种设备安全技术规范6.多腔压力容器(换热器的管程和壳程、余热锅炉的汽包和换热室、带夹套压力容器的内筒和夹套等)类别划分:对各自压力腔进行类别划定,设计压力取本压力腔的设计压力,容积取本压力腔的几何容积;按照类别高的压力腔作为该容器的类别并按该类别进行使用管理;按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。二、特种设备安全技术规范根据危险程度，本规程适用范围内的压力容器划分为I、II、III类。本规程划分的I、II、III类压力容器等同于特种设备目录第一、二、三类压力容器（品种）超压容器划分为第III类压力容器。第1组介质无I类容器。二、特种设备安全技术规范五、材料要求1.熔炼工艺要求：压力容器受压容器用钢应为氧气转炉或电炉冶炼的镇静钢，以下材料还应采用炉外冶炼工艺：标准抗拉强度下限值大于等于540MPa的低合金钢板；奥氏体-铁素体双相钢钢板；设计温度低于20度的低温钢板；设计温度低于20度的低温钢锻件；炉外冶炼工艺：将初练的钢液在真空、惰性气体或环还氧性气氛中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调，提高钢的质量。二、特种设备安全技术规范2.压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢钢材（钢板、钢管和钢锻件），其S、p含量应符合以下要求：二、特种设备安全技术规范1.用于焊接的碳素钢和低合金钢:碳素钢和低合金钢钢材C、P、S的含量，C≤0.25%,P≤0.035%、S≤0.035%；2.压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢(钢板、钢管和钢锻件)，其磷、硫含量应当符合以下要求:(1)标准抗拉强度下限值小于或者等于540MPa的钢材，P≤0.030%,S≤0.020%；(2)标准抗拉强度下限值大于540MPa的钢材，P≤0.025%,S≤0.015%;(3)用于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值小于或者等于540MPa的钢材，P≤0.025%、S≤0.012%;(4)用于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值大于540MPa的钢材，P≤0.025%、S≤0.010%;二、特种设备安全技术规范2.力学性能：足够高的强度、良好的韧性和塑性、足够的断裂韧性。碳素钢和低合金钢(钢板、钢管和钢锻件)冲击吸收能量钢材标准抗拉强度下限值Rm(MPa)3个标准试样冲击吸收能量平均值KV2J)≤450≥20≥450～510≥24≥510～570≥31≥570～630≥34≥630～690≥38(且侧膨胀值LE≥0.53mm690≥47(且侧膨胀值LE≥0.53mm焊接用碳素钢和低合金钢高强度钢板、低合金低温钢板的断后伸长率指标钢板标准抗拉强度下限值Rm(MPa)断后伸长率A(%)≤420≥23420～550≥20550～680≥17680≥16六、设计要求1、设计通用要求1）设计单位资质：设计单位及其主要负责人对压力容器的设计质量负责;单位资质应符合安全技术规范要求。2）设计专用印章要求。3）设计文件内容应包含风险评估报告（需要时，如分析设计、三类容器等）、计算书、设计图样，必要时安装使用说明书。4）设计文件审批签署要求。5）设计总图主要内容要求，如设计工作条件、主要参数及特殊要求等。二、特种设备安全技术规范2、常规设计压力容器金属材料(板、锻件、管和螺栓)安全系数及许用应力二、特种设备安全技术规范3、许用用力板、锻件、管的许用应力取室温下的抗拉强度Rm、设计温度下的屈服强度ReL（RtP0.2）、设计温度下持久强度极限平均值RtD、设计温度下蠕变极限平均值Rtn除以相应安全系数后的最小值。4、压力容器管法兰、垫片、紧固件的设计应参照HG/T20592-20635-2009((钢制管法兰、垫片、紧固件》系列标准的规定选用;5、压力容器的无损检测方法包括射线、超声、磁粉、渗透和涡流检测等，应当采用NB/T47013规定的方法;基本比例要求:压力容器对接接头的无损检测比例分为全部(100%)和局部(≥20%)两种。碳钢和低合金钢制低温压力容器局部无损检测的比例≥50%。二、特种设备安全技术规范6、压力容器的耐压试验分为液压试验、气压试验以及气液组合压力试验三种。耐压试验的最低试验压力PT：耐压试验的压力系数：7、压力容器的泄漏试验分为气密性试验、氨检漏试验、卤素检漏试验及氦检漏试验。二、特种设备安全技术规范1.压力容器设计常用标准：GB/T150-2011《压力容器》JB/T4736-2002《补强圈》GB/T25198-2010《压力容器封头》NB/T47013-2015《承压设备无损检测》JB/T4712.1～4-2007《支座》NB/T47021～47023-2012《压力容器法兰标准》HG/T20635-2009《钢制管法兰、垫片、紧固件》HG/T21514～21535-2014《钢制人孔和手孔》三、压力容器设计常用标准1.GB/T150适用范围适用的温度范围：1）设计温度范围：-269℃∽900℃。2）钢材不得超过按GB/T150.2所列材料的允许使用温度范围。3）其他金属材料制容器按相应规范所列材料的的允许使用温度范围。三、压力容器（GB/T150-2011）第2条GB/T150.2所列钢材使用温度范围不含有色金属。其中奥氏体不锈钢的最低使用温度为-253℃（对应液氢设计温度），S31008最高使用温度为800℃，部分奥氏体不锈钢最高使用温度为700℃。第1条款说明了本标准涵盖的所有容器设计温度范围为-269℃∽900℃，其下限值269℃对应于铝的极限使用（设计）温度，上限值900℃对应于镍合金的极限使用（设计）温度。适用的压力范围：钢制容器适用于设计压力不大于35MPa，不低于0.1MPa及真空度高于0.02MPa。特殊材质容器的设计压力按相应标准。真空容器常压容器压力容器这里压力范围是指钢制容器设计压力适用范围，对其他金属材料制容器设计压力适用范围见相应标准规范三、压力容器（GB/T150-2011）压力容器与容规压力适用范围三、压力容器（GB/T150-2011）三、压力容器（GB/T150-2011）最高允许工作压力在指定的相应温度下，容器顶部所允许承受的最大压力，该压力是根据容器各受压元件的有效厚度，考虑了该元件承受的所有载荷而计算得到的，且取最小值。注：当压力容器的设计文件没有给出最高允许工作压力时，则该容器的设计压力即为最高允许工作压力。低温容器指设计温度低于-20度的碳钢、低合金钢、双相钢和铁素体不锈钢容器，以及设计温度低于-196度的奥氏体不锈钢制容器。大气环境低温条件指历年来月平均最低气温的最低值。三、压力容器（GB/T150-2011）设计压力设定容器顶部的最高压力，与相应设计温度一起作为容器的基本设计载荷条件，其值不低于工作压力。对于1台容器或一个独立的压力腔（室），在某一特定操作工况设计条件下，具体唯一的设计压力值。超压泄放装置动作压力1）装有超压泄放装置的压力容器，其动作压力（指整定压力或设计爆破压力）不得大于压力容器的设计压力；2）对于设计图纸中注明最高允许工作压力的压力容器，允许超压泄放装置的整定压力高于设计压力，但不得高于该压力容器的最高允许工作压力。设计压力应根据内压或外压容器分别选取。三、压力容器（GB/T150-2011）装有安全阀的容器设计压力装有爆破片的容器设计压力容器的设计压力应大于等于爆破片的设计爆破压力加上所选爆破片制造范围的上限。装有超压泄放装置的容器设计压力Pd≥安全阀的整定压力Pz，安全阀的整定压力Pz为容器工作压力Pw的1.05至1.1倍，即Pw＜Pz≤(