移动式压力容器安全技术监察规程(下).doc

移动式压力容器安全技术监察规程（下）    3  设计    3.1  资质及责任    (1)设计单位对设计质量负责，移动式压力容器的设计单位资质、设计类别、品种和级别范围应当符合压力容器压力管道设计许可规则（TSG R1001）的规定；    (2)总体采用规则设计标准，局部参照分析设计标准进行移动式压力容器受压元件分析计算的单位，可以不取得应力分析设计许可项目资质；    (3)总体采用分析设计标准的移动式压力容器，其设计单位除了具有应力分析设计许可项目资质，同时还应当具有相应品种、级别的移动式压力容器设计许可项目资质；    (4)移动式压力容器的设计应当符合本规程的基本安全要求。对于采用国际标准或者境外标准设计的移动式压力容器，进行设计的单位应当向国家质检总局提供设计文件与本规程基本安全要求的符合性申明；    (5)移动式压力容器的设计单位应当向设计委托方提供完整的设计文件。    3.2  设计许可印章    (1)移动式压力容器的设计总图和罐体图上，必须加盖特种设备(压力容器)设计许可印章(复印章无效)，设计许可印章失效的设计图样和已经加盖竣工图章的设计图样不得用于制造移动式压力容器；    (2)设计许可印章中的设计单位名称必须与所加盖的设计图样中的设计单位名称一致。    3.3  设计条件    移动式压力容器的设计委托方应当以正式书面形式向设计单位提出移动式压力容器设计条件。设计条件至少包含以下内容：    (1)运输方式，包括铁路、公路、水路或者这些运输方式的联运等；    (2)工作条件，包括使用环境温度、工作温度范围、工作压力范围、装卸条件及方式、装卸压力、附加载荷等；    (3)充装介质，包括介质的编号、名称、类别、组分以及有害杂质含量等；    (4)罐体容积或者瓶式容器总容积；    (5)预期使用年限；    (6)设计需要的其他必要条件。    3.4 设计文件    3.4.1 基本要求    移动式压力容器的设计文件至少包括以下内容：    (1)设计说明书，包括设计规范与标准的选择、主要设计结构的确定原则、主要设计参数的确定原则、材料的选择、安全附件的选择、主要外购部件(如走行装置、角件等)等的选用说明，同时还需要对所充装介质的主要物理化学性质(编号、名称、类别及与工作温度相对应的饱和蒸气压和密度等)、危害性、混合介质的限制组分以及有害杂质的限制含量要求等作出说明；    (2)设计计算书，包括整体及罐体强度计算、结构强度应力分析报告(需要时)、罐体容积计算、罐体安全泄放量计算、安全阀排量或者爆破片泄放面积计算，需要时还包括内外支撑结构强度计算、传热计算、轴荷分配计算、稳定性计算等；    (3)设计图样，包括总图、罐体图、管路系统图等；    (4)制造技术条件，包括主要制造工艺要求、检验试验方法等；    (5)风险评估报告，包括主要失效模式和风险控制等；    (6)使用说明书，包括主要技术性能参数、适用的介质、装卸阀门和安全附件等的规格和连接方式、操作使用说明以及使用注意事项和必要的警示性要求等。    3.4.2  设计总图及罐体图    3.4.2.1 设计总图及罐体图的审批    设计总图及罐体图应当按照有关安全技术规范的要求履行审批手续，并且其总图及罐体图应当由移动式压力容器设计单位技术负责人或者其授权人批准。    3.4.2.2  总图的主要内容    移动式压力容器的设计总图上，至少应当注明以下内容：    (1)移动式压力容器的名称、型号及设计制造依据的主要法规、标准；    (2)适用的铁路、公路、水路运输方式或者这些运输方式的联运；    (3)工作条件，包括使用环境温度、工作温度、工作压力、介质的危害性以及特殊的腐蚀条件等；    (4)设计条件，包括设计温度、设计载荷(含压力在内的所有应当考虑的载荷)、介质(组分)、腐蚀裕量、焊接接头系数等；对有应力腐蚀倾向的罐体需要注明腐蚀介质的限定含量；    (5)主要特性参数，包括移动式压力容器的总重、自重、罐体容积或者瓶式容器总容积、最大允许充装量等；    (6)移动式压力容器设计使用年限；    (7)特殊制造要求，如氮气或者惰性气体置换要求等；    (8)泄漏试验要求；    (9)防腐蚀要求；    (10)安全附件的规格、性能参数及连接方式；    (11)装卸附件的规格、性能参数及连接方式；    (12)移动式压力容器铭牌位置；    (13)装卸管口方位、规格、连接法兰标准等；    (14)运输中的气体保护要求，如氮气或者其他不溶性气体的封罐压力限制等要求；    (15)铁路、公路或者水路等交通运输管理部门规定的其他有关要求。    3.4.2.3  罐体图的主要内容    罐体的设计图上，至少注明以下内容：    (1)主要受压元件材料牌号、规格、标准及要求；    (2)罐体主要设计参数，包括设计温度、设计压力、最低设计金属温度、腐蚀裕量、最大允许充装量、充装介质及介质的危害性、罐体容积或者瓶式容器总容积、焊接接头系数等；对有应力腐蚀倾向的罐体还需要注明腐蚀介质的限定含量；    (3)无损检测要求；    (4)热处理要求；    (5)耐压试验要求；    (6)罐体设计使用年限，如果罐体是疲劳容器需要标明循环次数。    3.4.2.4 特殊要求    3.4.2.4.1 设计总图的特殊要求    (1) 铁路罐车的设计总图上注明车辆性能，如车型代号、轨距、商业运行速度、自重系数、轴重、车辆定距、换长、通过最小曲线半径、车辆限界要求等；    (2) 汽车罐车或者长管拖车的设计总图上注明车辆性能，如底盘型号或者半挂车型号、轴距、整备质量、接近角/离去角、前悬/后悬、设计限速要求、满载时轴荷分配、整车稳定性要求等；    (3) 罐式集装箱或者管束式集装箱的设计总图上，注明允许的堆码层数等；    (4) 长管拖车或者管束式集装箱的设计总图上，注明气瓶公称工作压力等。    3.4.2.4.2  罐体图的特殊要求    (1)罐体为夹套结构时，分别注明内容器和夹套内的耐压试验压力，有特殊要求时注明允许的内外压差值，以及试验步骤和试验要求；    (2)由于结构原因不能进行内部检验的罐体，注明计算厚度、使用中定期检验的要求；    (3)不能进行耐压试验的罐体，注明计算厚度和制造与使用的特殊要求；    (4)要求保温或者保冷的罐体，提出保温或者保冷措施；    (5)真空绝热罐体，注明罐体真空绝热形式、真空绝热性能指标、真空设计使用年限等。    3.5 设计方法    移动式压力容器的设计应当采用规则设计方法或者分析设计方法。    移动式压力容器设计单位应当基于本规程3.3所述的设计条件，综合考虑所有相关因素、失效模式和足够的安全裕量，以保证移动式压力容器具有足够的强度、刚度、稳定性和抗腐蚀性；同时还应当考虑支座、鞍座或者其他型式的支撑件等与罐体或者气瓶连接的牢固可靠，确保移动式压力容器在设计使用年限内的安全。    3.6 风险评估    移动式压力容器的设计单位设计时应当按照型号并且考虑可能参与的运输方式，出具包括主要失效模式和风险控制等内容的风险评估报告。    3.7 节能要求    在满足运输及使用安全的前提下，鼓励和提倡移动式压力容器的轻型化设计。设计人员应当充分考虑移动式压力容器的经济性，合理选材，合理确定结构尺寸。    3.8 安全系数    (1)确定罐体材料许用应力(或者设计应力强度)的最小安全系数，见表3-1至表3-3（略）的规定。安全系数低于这些规定时，应当符合本规程1.7的规定：    (2)除本条(1)的规定以外，确定材料许用应力或者设计应力强度的最小安全系数，应当按照引用标准的规定。    3.9  介质的分类及危害性    3.9.1 介质编号、名称和分类    介质的编号、名称和分类(包括项别)按照GB6944危险货物分类和品名编号和GB12268危险货物品名表的规定。    3.9.2 介质危害性    介质危害性是指移动式压力容器在运输使用过程中因事故致使介质与人体或者大气环境大量接触，发生爆炸、燃烧，或者因泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性危害程度、有毒、剧毒、爆炸危险性和易燃危险性表示。    3.9.2.1 毒性危害程度    是在综合考虑介质的急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等因素后确定的。按照最高容许浓度确定时，可分为以下四个等级：    (1)极度危害，最高容许浓度小于0.1mg/m3；    (2)高度危害，最高容许浓度等于0.1mg/m3且小于1.0mg/m3；    (3)中度危害，最高容许浓度等于1.0mg/m3且小于10.0mg/m3；    (4)轻度危害，最高容许浓度等于或者大于10.0mg/m3。    3.9.2.2  有毒介质    是指经吞食、吸入或者与皮肤接触后可能造成死亡、严重受伤、损害人类健康的气体或者液体物质。    3.9.2.3  剧毒介质    是指具有非常剧烈毒性危害的化学品，包括人工合成的化学品及其混合物(含农药)和天然毒素等物质。    3.9.2.4 易爆介质    是指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的具有爆炸危险性的介质。    3.9.2.5 易燃介质    是指易燃气体和易燃液体等具有易燃危险性的介质。    3.9.3 介质危害性的确定    3.9.3.1 介质毒性危害程度和爆炸危险程度的确定    介质毒性危害程度和爆炸危险程度按照HG20660压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类确定，该标准没有规定的，由移动式压力容器设计单位参照GB5044职业性接触毒物危害程度分级的原则，确定介质的危害性。    3.9.3.2  有毒和易燃危险性介质的确定    有毒和易燃危险性介质按照GB 6944危险货物分类和品名编号的规定。常见危险货物的有毒和易燃类别见GB12268危险货物品名表中的规定。    3.9.3.3  剧毒介质的确定    剧毒介质按照剧毒化学品目录(2002年版)(国家安全生产监督管理局、公安部、国家环境保护总局、卫生部、国家质量监督检验检疫总局、铁道部、交通部、中国民用航空总局，2003年公告第2号)的规定确定。    3.10 设计参数    3.10.1 设计载荷    设计移动式压力容器时，罐体应当能够承受在正常装卸和运输使用过程中可能出现的各种工况条件下的内压、外压、内外压力差等静载荷以及动载荷和热应力载荷等，同时还应当考虑移动式压力容器在设计使用年限内由于反复施加这些载荷而造成的疲劳载荷效应。    3.10.1.1 惯性力载荷    汽车罐车、罐式集装箱、长管拖车和管束式集装箱等，其惯性力载荷按照以下要求转换成等效静态力：    (1)运动方向，最大重量(注3-3，以下同)的2倍；    (2)与运动方向垂直的水平方向，最大重量(当运动方向不明确时，为最大重量的2倍)；    (3)垂直向上，最大重量；    (4)垂直向下，最大重量的2倍。    运输方式为铁路运输的铁路罐车、罐式集装箱、管束式集装箱等，其惯性力载荷的确定应当符合国务院铁路运输主管部门的规定。    注3-3：    (1)考虑罐体在运输工况中所承受的惯性力载荷时，最大重量为介质的最大允许充装量；    (2)考虑罐体与走行装置或者框架的连接处在运输工况中所承受惯性力载荷时，最大重量为介质的最大允许充装量、罐体或者气瓶、附件重量之和；    (3)考虑罐式集装箱、管束式集装箱整体结构在运输工况中所承受的惯性力载荷时，最大重量按照引用标准的规定确定。    3.10.1.2 外压载荷    罐体外压载荷的确定应当符合以下要求：    (1)罐体一般按照不小于0.04MPa外压进行稳定性校核；对于在制造、运输、装卸、检验试验或者其他不可预见工况中，罐体内可能产生真空的，设计时按照0.1MPa外压进行稳定性校核；    (2)夹套结构的罐体，设计时按照罐体所有可能出现工况中的最大内外压力差进行外压稳定性校核；    (3)真空绝热罐体内容器的外压载荷按照外壳爆破装置设定的排放压力确定，且不得小于0.1MPa。    3.10.1.3  其他载荷    移动式压力容器设计中除本规程3.10.1.1、3和3.10.1.2规定以外的设计载荷，按照引用标准的规定，也可以由设计单位按照设计条件通过计算或者试验确定。    3.10.2  设计温度    是指罐体在正常工作情况下，设定的元件金属温度(沿元件金属截面的温度平均值)。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。    设计温度按照以下要求确定：    (1)设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度；对于0以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度；    (2)中国境内全区域使用的无保温或者保冷结构罐体，设计温度上限不得低于50，设计温度下限不得高于-40，但满足引用标准规定的“低温低应力工况”或者设计上规定仅限制部分区域使用的，设计温度下限由设计单位按照设计条件或者引用标准的规定确定；    (3)元件的金属温度可以通过传热计算确定，也可以在已使用的同类罐体上测定，或者根据罐体内部介质温度并结合外部条件等方式确定；    (4)最低设计金属温度，是指罐体在运行过程中预期的各种可能条件下各元件金属温度的最低值；在确定最低设计金属温度时，应当充分考虑在正常运输、使用及检验试验过程中介质最低工作温度以及大气环境低温条件对罐体壳体金属温度的影响；大气环境低温条件系指历年来月平均最低气温(指当月各天的最低气温值之和除以当月天数)的最低值。    3.10.3  设计压力    是指设定的罐体顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为罐体设计载荷条件。罐体的设计压力应当大于或者等于以下任一工况中工作压力的最大值：    (1)充装、卸料工况的工作压力；    (2)设计温度下由介质的饱和蒸气压确定的工作压力；    (3)正常运输使用中，罐体内采用不溶性气体保护时，由介质在设计温度下的饱和蒸气压与罐体内顶部气相空间不溶性气体(如氮气或者其他惰性气体等)分压力之和确定的工作压力。    无保温或者保冷结构的充装液化气体介质罐体的设计压力不得小于0.7MPa。    3.10.4 等效压力    是指罐体所承受的在正常运输工况中由于介质惯性力载荷的作用而引起的压力。惯性力载荷按照本规程3.10.1.1的规定确定，等效压力按照引用标准的规定确定。    3.10.5 计算压力    是指在相应设计温度下，用以确定受压元件厚度的压力。计算压力的确定除考虑设计压力外，还应当考虑液柱静压力、等效压力(注3-4)等附加载荷的影响，对于真空绝热罐体的内容器，还应当考虑夹层真空对内容器的影响。    计算压力按照引用标准的规定确定。    注3-4：    (1)受压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)当受压元件所承受的等效压力小于0.035MPa时，按0.035MPa确定。    3.10.6  腐蚀裕量    对于有均匀腐蚀的罐体，腐蚀裕量根据罐体设计使用年限和介质对材料的腐蚀速率确定。    3.10.7  最大允许充装量    移动式压力容器的设计单位应当按照本规程的规定在设计图样上规定最大允许充装量。最大允许充装量按照以下要求确定：    (1)充装液化气体和液体介质的罐体的最大允许充装量，按照介质在设计温度下罐体内留有5%气相空间确定；    (2)充装冷冻液化气体介质的罐体的最大允许充装量，按照本规程附件D的要求确定；    (3)充装压缩气体介质的瓶式容器的最大允许充装量，按照气瓶安全监察规程的规定确定；充装压缩气体介质的罐体的最大允许充装量按照充装压力确定，并且满足设计温度下的工作压力小于或者等于设计压力的要求。    3.10.8 常见介质罐体主要设计参数    常见无保温或者保冷结构的充装液化气体介质的罐体的主要设计参数，见表3-4（略）的规定。表3-4没有规定的充装液化气体或者液体介质移动式压力容器的设计，设计单位应当将满足本规程3.4.1中的(1)、(2)、(3)项规定的设计说明书、设计计算书和设计方案图报国家质检总局，由国家质检总局委托的技术组织或者技术机构进行技术评审，评审的结果经过国家质检总局批准后，方可进行正式设计。    注3-5：所列介质的类别和项别，按照本规程3.9.1的规定。    注3-6：所列设计压力的数值，是按照介质50时饱和蒸气压的1.00倍确定的。如果存在设计压力的确定除受介质饱和蒸气压以外的其他载荷的影响因素，设计单位应当按照本规程3.10.3的规定确定设计压力。    注3-7：所列腐蚀裕量的数值，是按照罐体材料为碳钢或者低合金钢，并且为均匀腐蚀，充装无水氨、氯或者二氧化硫介质设计使用年限为15年，其余液化气体介质设计使用年限为20年而确定的。如果存在非均匀腐蚀情况或者罐体选择其他材料的，设计单位应当按照设计条件另外考虑腐蚀裕量。    注3-8：所列单位容积充装量的数值，是按照介质在设计温度下罐体内留有5%气相空间及该温度下的介质密度确定的。    注3-9：此列的规定不适用于液化气体铁路罐车。    注3-10:Pb为混合液化石油气介质50时的饱和蒸气压。    3.10.9  焊接接头系数    (1)用焊接方法制造的罐体，应当考虑焊接接头对强度的削弱，焊接接头系数按照引用标准选取；    (2)不允许降低焊接接头系数而免除罐体的无损检测。    3.10.10  最小厚度    罐体最小厚度的确定应当考虑制造、运输等因素的影响。