压力容器设计基础.ppt

《压力容器设计基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力容器设计基础.ppt（147页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、压力容器设计基础 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2设计基础设计基础概论概论n压力容器产品是各工业行业均涉及的通用性产品。压力容器产品是各工业行业均涉及的通用性产品。n由于压力容器在承压状态下工作，并且所处理的介质多为高温或易由于压力容器在承压状态下工作，并且所处理的介质多为高温或易燃易爆，一旦发生事故，将会对人们的生命和财产造成不可估量的燃易爆，一旦发生事故，将会对人们的生命和财产造成不可估量的损失，因此世界各国均将压力容器作为特种设备予以强制性管

2、理。损失，因此世界各国均将压力容器作为特种设备予以强制性管理。n压力容器的类型千差万别，功能也随应用场合而变化，其整个建造压力容器的类型千差万别，功能也随应用场合而变化，其整个建造过程涉及冶金、结构设计、机械加工、焊接、热处理、无损检测等过程涉及冶金、结构设计、机械加工、焊接、热处理、无损检测等专业技术门类。因此，压力容器行业的国际地位在一定程度上反映专业技术门类。因此，压力容器行业的国际地位在一定程度上反映了国家的综合实力。了国家的综合实力。3设计基础设计基础概论n在压力容器建造的初期，产品建造的目的为满足本国相应工业的在压力容器建造的初期，产品建造的目的为满足本国相应工业的需求，压力容器的

3、生产技术也是以本国的基本生产条件为基础。需求，压力容器的生产技术也是以本国的基本生产条件为基础。n生产技术的总结和统一安全质量的要求，使得国家依据自己的生生产技术的总结和统一安全质量的要求，使得国家依据自己的生产技术和管理要求制订出了适合于本国国情的相应安全法规和技产技术和管理要求制订出了适合于本国国情的相应安全法规和技术标准体系。术标准体系。n安全法规和技术标准水平的先进性如何，应体现在安全法规和技安全法规和技术标准水平的先进性如何，应体现在安全法规和技术标准是否能有效地保证压力容器产品的安全性和经济合理性，术标准是否能有效地保证压力容器产品的安全性和经济合理性，是否体现了代表时代的技术手段

4、的应用，是否能推动行业的技术是否体现了代表时代的技术手段的应用，是否能推动行业的技术进步。进步。4设计基础设计基础概论n随着全球经济一体化的逐步发展，承压设备法规和标准的国际化趋势已随着全球经济一体化的逐步发展，承压设备法规和标准的国际化趋势已经越来越明显。经越来越明显。n欧洲议会于欧洲议会于1997年年5月正式批准了统一的压力设备指令（月正式批准了统一的压力设备指令（Pressure Equipment Directive）,于于2002年年5月在欧盟内强制执行。月在欧盟内强制执行。n欧洲标准化委员会（欧洲标准化委员会（CEN）现正在采取积极行动，试图将现有的欧洲标）现正在采取积极行动，试图

5、将现有的欧洲标准上升为国际标准。准上升为国际标准。n本届秘书处设在美国的本届秘书处设在美国的ISO/TC11已多次召开会议，并已经提出了已多次召开会议，并已经提出了ISO 15386 国际锅炉压力容器标准草案。其目的是建立一个压力设备的通则，国际锅炉压力容器标准草案。其目的是建立一个压力设备的通则，用以保证压力设备的安全使用，消除各国标准中可能出现的技术壁垒，用以保证压力设备的安全使用，消除各国标准中可能出现的技术壁垒，在相互标准认可的基础上，实现承压设备产品的全球自由贸易。在相互标准认可的基础上，实现承压设备产品的全球自由贸易。5设计基础设计基础概论n中国已经加入中国已经加入WTO，我国的压

6、力容器行业已经不可避免地面临国，我国的压力容器行业已经不可避免地面临国际市场的激烈竞争。际市场的激烈竞争。n在新形势下，压力容器生产厂家应充分认识自身的优势与不足，在新形势下，压力容器生产厂家应充分认识自身的优势与不足，改变观念，实行国际压力容器生产的通行做法，使产品早日走出改变观念，实行国际压力容器生产的通行做法，使产品早日走出国门。国门。6设计基础 压力容器分类分类原则和方法分类原则和方法以压力等级为主，考虑介质毒性、容积、以压力等级为主，考虑介质毒性、容积、材料和设备类别等因素，依照危险程度材料和设备类别等因素，依照危险程度将压力容器从低到高划分为三类。将压力容器从低到高划分为三类。7设

7、计基础 压力容器的范围n压力的限制：以设计压力为依据压力的限制：以设计压力为依据GB150:JB4732:JB4735:n结构和操作形式：结构和操作形式：容器、换热器、塔器、球形储罐。；容器、换热器、塔器、球形储罐。；稳定、间歇、工况考虑；稳定、间歇、工况考虑；8设计基础 压力容器的范围GB150的压力的限制：的压力的限制：n设计压力设计压力p35MPa;n设计压力设计压力p0.1MPa;n真空度低于真空度低于0.02MPa;真空度的计算方法：真空度的计算方法：Pz=po-p9设计基础 压力容器的范围JB4732的压力的限制：的压力的限制：n设计压力设计压力p 100MPa;n设计压力设计压力

8、p0.1MPa;n真空度低于真空度低于0.02MPa;真空度的计算方法：真空度的计算方法：Pz=po-p10设计基础 压力容器的范围超高压容器的压力的限制：超高压容器的压力的限制：n设计压力设计压力p100MPa;11设计基础 压力容器的范围结构和操作形式：结构和操作形式：n尺寸范围：尺寸范围：150mm;n移动容器；移动容器；n直接火焰加热的容器；直接火焰加热的容器；n核能装置中直接承受中子辐射的容器；核能装置中直接承受中子辐射的容器；n转动机械的组件；转动机械的组件；n承受交变载荷的容器承受交变载荷的容器12设计基础标准和法规的属性n法规的强制性：所有内容都是强制性法规的强制性：所有内容都

9、是强制性n标准的三重属性：标准的三重属性：1.强制性内容；给定的计算方法、制造检验要求（应、必须）强制性内容；给定的计算方法、制造检验要求（应、必须）2.禁用内容：材料、结构（不得）禁用内容：材料、结构（不得）3.推荐性方法（宜、可以）推荐性方法（宜、可以）13设计基础标准的使用原则标准的使用原则标准的使用原则 The Code does not address all aspects of these activities and those aspects which are not specifically addressed should not be considered prohi

10、bited.The Code is not a handbook and cannot replace education,experience,and the use of engineering judgment.The phrase engineering judgment refers to technical judgments made by knowledgeable designers experienced in the application of the Code.Engineering judgments must be consistent with Code phi

11、losophy and such judgments must never be used to overrule mandatory requirements or specific prohibitions of the Code.14设计基础标准的使用原则n技术法规和标准的规定只是保证压力容器安全质量的技术法规和标准的规定只是保证压力容器安全质量的最基本要求。最基本要求。n压力容器的设计单位和制造单位应该结合本单位的实压力容器的设计单位和制造单位应该结合本单位的实际情况，对压力容器产品提出更为严格的质量要求。际情况，对压力容器产品提出更为严格的质量要求。n设计者应认真地研究标准和法规的技

12、术及管理规定，设计者应认真地研究标准和法规的技术及管理规定，提高解决实际压力容器设计问题的能力，特别是解决提高解决实际压力容器设计问题的能力，特别是解决特殊结构压力容器的能力，以增加设计、建造中的技特殊结构压力容器的能力，以增加设计、建造中的技术含量，保障压力容器安全。术含量，保障压力容器安全。15设计基础设计基础基本概念压力容器的失效形式压力容器的失效形式n强度失效：爆破、过度变形强度失效：爆破、过度变形n稳定性失效：失稳稳定性失效：失稳n刚性失效：泄漏刚性失效：泄漏n疲劳失效：疲劳开裂疲劳失效：疲劳开裂n腐蚀失效：均匀腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀腐蚀失效：均匀腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀16设计基

13、础设计基础基本概念压力容器的设计准则压力容器的设计准则nGB150常规设计：常规设计：弹性失效、第一强度理论；弹性失效、第一强度理论；nJB4732分析设计：分析设计：弹塑性失效、第三强度理论；弹塑性失效、第三强度理论；n超高压容器设计准则：超高压容器设计准则：全壁厚屈服失效和爆破失效准则全壁厚屈服失效和爆破失效准则17设计基础设计基础基本概念确定材料许用应力或设计应力强度的系数确定材料许用应力或设计应力强度的系数GB150钢制压力容器钢制压力容器JB4732钢制压力容器钢制压力容器-分析设计标准分析设计标准18设计基础设计基础基本概念确定材料许用应力或设计应力强度的系数确定材料许用应力或设计

14、应力强度的系数GB150钢制压力容器钢制压力容器19设计基础设计基础基本概念确定材料许用应力或设计应力强度的系数确定材料许用应力或设计应力强度的系数JB4732钢制压力容器钢制压力容器-分析设计标准分析设计标准20212223一、一、压力容器技术进展压力容器技术进展结构设计结构设计 现代的压力容器结构设计正在逐现代的压力容器结构设计正在逐步摆脱传统观念的束缚，体现真步摆脱传统观念的束缚，体现真正满足工艺要求的设计理念，追正满足工艺要求的设计理念，追求实效性、安全性和经济性的和求实效性、安全性和经济性的和谐统一。谐统一。24一、一、压力容器技术进展压力容器技术进展结构设计结构设计 结构的合理性设

15、计：事实上，标准中对压结构的合理性设计：事实上，标准中对压力容器的具体结构形式不予限制，因此压力容器的具体结构形式不予限制，因此压力容器结构所受的制约较少，给设计者很力容器结构所受的制约较少，给设计者很大的发挥空间，有利于设计出更加合理的大的发挥空间，有利于设计出更加合理的结构。另外，分析设计手段的运用和验证结构。另外，分析设计手段的运用和验证性试验的实施为结构的合理性设计提供了性试验的实施为结构的合理性设计提供了必要的保障。必要的保障。25一、一、压力容器技术进展压力容器技术进展结构设计结构设计 结构的经济性设计：压力容器的安全结构的经济性设计：压力容器的安全性和经济性的和谐统一一直是设计者

16、性和经济性的和谐统一一直是设计者的追求，应力分析标准就是应此要求的追求，应力分析标准就是应此要求而出现的。焊接钢管的使用和特殊结而出现的。焊接钢管的使用和特殊结构的应用，在很大程度上是考虑了压构的应用，在很大程度上是考虑了压力容器结构的经济性。力容器结构的经济性。26一、一、压力容器技术进展压力容器技术进展结构设计结构设计 27一、一、压力容器技术进展压力容器技术进展安全系数的降低安全系数的降低 降低安全系数是目前世界各国和地区压力降低安全系数是目前世界各国和地区压力容器标准的普遍倾向，美国（容器标准的普遍倾向，美国（ASMEASME）和欧）和欧洲统一压力容器标准（正在制订中）均降洲统一压力容

17、器标准（正在制订中）均降低了相应的安全系数，美国将低了相应的安全系数，美国将n nb b由由4.04.0降为降为3.53.5，欧洲统一压力容器标准的，欧洲统一压力容器标准的n nb b最小值为最小值为1.8751.875。我国也提出了将特定材料按分析设。我国也提出了将特定材料按分析设计方法设计的安全系数计方法设计的安全系数n nb b降为降为2.62.6的提案。的提案。安全系数的降低关系到压力容器标准的基安全系数的降低关系到压力容器标准的基础，对压力容器行业的经济性及安全性影础，对压力容器行业的经济性及安全性影响极大，必须慎之又慎。响极大，必须慎之又慎。28一、一、压力容器技术进展压力容器技术

18、进展安全系数的降低安全系数的降低 降低安全系数的前提条件是：降低安全系数的前提条件是：l l结构分析设计水平的提高；结构分析设计水平的提高；l l制造经验的积累和制造技术水平的提高；制造经验的积累和制造技术水平的提高；l l更严格的材料技术要求；更严格的材料技术要求；l l更科学的质量保证体系。更科学的质量保证体系。29主要标准简介GB15030主要标准简介GB150GB150-1998钢制压力容器钢制压力容器:适适用用范范围围：设设计计压压力力p35MPa（包包括括真真空空和和负负压）压）;n标标准准内内容容：总总则则、材材料料、结结构构、强强度度设设计计、制制造、检验、验收等技术要求；造、

19、检验、验收等技术要求；n引引用用标标准准：材材料料、试试验验方方法法、焊焊接接、无无损损检检测测、载荷规范等；载荷规范等；n标准性质：强制性。标准性质：强制性。31主要标准简介GB15132主要标准简介GB151GB151-1999管壳式换热器管壳式换热器适用范围：设计压力适用范围：设计压力p35MPa（包括真空和负压）（包括真空和负压）;适用结构：固定管板、浮头、适用结构：固定管板、浮头、U形管和填函形管和填函标标准准内内容容：总总则则、材材料料、结结构构、强强度度设设计计、制制造造、检检验验、验收等技术要求；验收等技术要求；引引用用标标准准：材材料料、试试验验方方法法、焊焊接接、无无损损检

20、检测测、载载荷荷规规范等；范等；标准性质：强制性。标准性质：强制性。33GB12337-1998钢制球形储罐钢制球形储罐 34GB12337-1998钢制球形储罐钢制球形储罐适用范围：设计压力适用范围：设计压力p4.0MPa;V50M3适用结构：赤道正切支柱支撑适用结构：赤道正切支柱支撑标标准准内内容容：总总则则、材材料料、结结构构、强强度度设设计计、制制造造、检验、验收等技术要求；检验、验收等技术要求；引引用用标标准准：GB150、材材料料、试试验验方方法法、焊焊接接、无无损检测、载荷规范等；损检测、载荷规范等；标准性质：强制性。标准性质：强制性。35JB/T4710-2003钢制塔式容器钢

21、制塔式容器 36JB/T4710-2003钢制塔式容器钢制塔式容器适适用用范范围围：设设计计压压力力p35MPa（包包括括真真空空和和负负压）压）;适用结构：裙式支座支撑的适用结构：裙式支座支撑的塔式容器塔式容器标标准准内内容容：总总则则、材材料料、结结构构、强强度度设设计计、制制造造、检验、验收等技术要求；检验、验收等技术要求；引引用用标标准准：材材料料、试试验验方方法法、焊焊接接、无无损损检检测测、载荷规范等；载荷规范等；标准性质：强制性。标准性质：强制性。37JB/T 4731-2003 JB/T 4731-2003 钢制卧式容器钢制卧式容器 38JB/T4731-2003钢制卧式容器钢

22、制卧式容器适适用用范范围围：设设计计压压力力p35MPa（包包括括真真空和负压）空和负压）;适用结构：双鞍座支撑的适用结构：双鞍座支撑的卧式容器卧式容器标标准准内内容容：总总则则、材材料料、结结构构、强强度度设设计计、制造、检验、验收等技术要求；制造、检验、验收等技术要求；引引用用标标准准：材材料料、试试验验方方法法、焊焊接接、无无损损检测、载荷规范等；检测、载荷规范等；标准性质：推荐性。标准性质：推荐性。39GB16409-1996板式换热器板式换热器 40GB16409-1996板式换热器板式换热器适用结构：可拆板式换热器适用结构：可拆板式换热器标标准准内内容容：总总则则、材材料料、结结构

23、构、强强度度设设计计、制制造造、检验、验收等技术要求；检验、验收等技术要求；引引用用标标准准：材材料料、试试验验方方法法、焊焊接接、无无损损检检测测、载荷规范等；载荷规范等；标准性质：强制性。标准性质：强制性。41设计基础设计基础基本概念 贯穿于压力容器设计的参数：贯穿于压力容器设计的参数：压力压力(载荷载荷)温度温度厚度厚度42设计基础设计基础基本概念载荷：载荷：n内、外压内、外压n工作介质静压工作介质静压n容器和介质重量容器和介质重量n水压试验下的水重水压试验下的水重n风载荷风载荷n雪载荷雪载荷n地震载荷地震载荷43设计基础设计基础基本概念 压力压力工作压力工作压力设计压力设计压力计算压力

24、计算压力试验压力试验压力最大允许工作压力最大允许工作压力安全泄放装置的动作压力安全泄放装置的动作压力44设计基础设计基础基本概念 压力（载荷）压力（载荷）工作压力：在正常工作情况下，容器顶部可能达工作压力：在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。到的最高压力。45设计基础设计基础基本概念 压力（载荷）压力（载荷）设计压力：设定的容器顶部的最高压力，与相应设计压力：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条件，其值不低的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力于工作压力。46设计基础设计基础基本概念 压力（载荷）压力（载荷）计算压力：在相应设计温度下，用以确定元件

25、厚计算压力：在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。度的压力，其中包括液柱静压力。47设计基础设计基础基本概念 压力（载荷）压力（载荷）试验压力：在压力试验时，容器顶部的压力。试验压力：在压力试验时，容器顶部的压力。液压试验压力：液压试验压力：气压试验压力：气压试验压力：致密性试验压力：致密性试验压力：48设计基础设计基础基本概念 压力（载荷）压力（载荷）最大允许工作压力：在设计温度下，容器顶部所最大允许工作压力：在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力。该压力是根据容器元允许承受的最大表压力。该压力是根据容器元件的有效厚度计算所得，且取其中的最小值。件的有效厚度计算

26、所得，且取其中的最小值。49设计基础设计基础基本概念 压力（载荷）压力（载荷）安全泄放装置的动作压力：安全泄放装置中安全安全泄放装置的动作压力：安全泄放装置中安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力。阀的开启压力或爆破片的爆破压力。n爆破压力：爆破压力：n设计爆破压力：在指定温度下的爆破压力；设计爆破压力：在指定温度下的爆破压力；n标定爆破压力：在铭牌上标注的爆破压力标定爆破压力：在铭牌上标注的爆破压力；50设计基础设计基础基本概念 温度温度n工作温度：一般指容器中介质的温度；工作温度：一般指容器中介质的温度；n设计温度：容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度；设计温度：容器在正常工作情况下，设

27、定的元件的金属温度；n试验温度：压力试验时，压力容器壳体的金属温度；试验温度：压力试验时，压力容器壳体的金属温度；51设计基础设计基础基本概念 厚度厚度n计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；n设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；n名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；n有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；n钢材厚度：决定容器制造技术条件的厚度。钢材厚度：决定容器制造技术条件的

28、厚度。52设计基础设计基础基本概念n 计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；n计算压力：对应最苛刻的设计工况。计算压力：对应最苛刻的设计工况。n设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；n设计压力：保证容器强度、刚度或者稳定，同时保证寿命设计压力：保证容器强度、刚度或者稳定，同时保证寿命n名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；n标注在图样上的厚度标注在图样上的厚度n有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量

29、和钢材厚度负偏差；n最大允许工作压力：容器的最大承载能力最大允许工作压力：容器的最大承载能力53设计基础设计基础基本概念 厚度附加量厚度附加量n腐蚀裕量：；腐蚀裕量：；n钢材厚度负偏差：；钢材厚度负偏差：；n加工裕量：；加工裕量：；54设计基础设计基础基本概念 厚度厚度n计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；n设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；n名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；规格厚度；n有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；有

30、效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；n钢材厚度：决定容器制造技术条件的厚度。钢材厚度：决定容器制造技术条件的厚度。55设计基础设计基础基本概念 厚度厚度n计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；计算厚度：保证容器强度、刚度或者稳定的厚度；n设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；设计厚度：计算厚度与腐蚀裕量之和；n名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；名义厚度：设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至规格厚度；n有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差；n钢材厚度：决定容器制造技术条件的厚度。钢材厚度：决定容器制造

31、技术条件的厚度。56设计基础设计基础 压力容器的设计使用寿命问题n法规对设计寿命的要求：法规对设计寿命的要求：压力容器安全技术监察规程的第压力容器安全技术监察规程的第32条规定：条规定：“为防止压力容器为防止压力容器超寿命运行引发安全问题，设计单位一般应在设计图样上注明压超寿命运行引发安全问题，设计单位一般应在设计图样上注明压力容器设计使用寿命力容器设计使用寿命”。n标准对设计寿命的要求：标准对设计寿命的要求：GB150-19983.3.5.2明确给出了设计者应考虑容器设计寿命的条明确给出了设计者应考虑容器设计寿命的条款：款：“应根据预期的容器寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定应根据预期的容器

32、寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定腐蚀裕量腐蚀裕量”57设计基础设计基础 压力容器的设计使用寿命问题n压力容器的设计使用寿命问题压力容器的设计使用寿命问题（1）材料力学性能如高温蠕变和高温断裂对时间的依性；）材料力学性能如高温蠕变和高温断裂对时间的依性；（2）腐蚀裕量中的设计寿命因素；）腐蚀裕量中的设计寿命因素；（3）载荷如周期性载荷等的时间性）载荷如周期性载荷等的时间性；58设计基础设计基础 压力容器的设计使用寿命问题 应该指出，压力容器的设计寿命不一定等于实际使用寿命，它仅应该指出，压力容器的设计寿命不一定等于实际使用寿命，它仅仅是设计者根据容器预期的使用条件而给出的估计，实际使用条仅是设

33、计者根据容器预期的使用条件而给出的估计，实际使用条件与预期使用条件的偏离和设计者对材料和生产工艺的了解会造件与预期使用条件的偏离和设计者对材料和生产工艺的了解会造成二者之间的差别。成二者之间的差别。在设计图样上标注设计寿命，其作用是提醒容器的最终使用者，在设计图样上标注设计寿命，其作用是提醒容器的最终使用者，当超过压力容器的设计寿命时应采取必要的措施如：经常测量厚当超过压力容器的设计寿命时应采取必要的措施如：经常测量厚度和缩短检验周期等。度和缩短检验周期等。59设计基础设计基础 压力容器的设计使用寿命问题n压力容器的设计寿命是一个复杂的问题，涉及到材料选用、腐蚀压力容器的设计寿命是一个复杂的问

34、题，涉及到材料选用、腐蚀基础数据、结构设计等一系列设计因素，能否准确地预计，反映基础数据、结构设计等一系列设计因素，能否准确地预计，反映了设计者的经验和水平。笔者认为，无论是按国际压力容器设计了设计者的经验和水平。笔者认为，无论是按国际压力容器设计的惯例，还是为了提高设计的水平和权威性，都应在图纸上标注的惯例，还是为了提高设计的水平和权威性，都应在图纸上标注压力容器的设计使用寿命。压力容器的设计使用寿命。60设计基础 压力试验免除问题n GB150-1998第第3.9条规定：条规定：“对不能按对不能按3.8的规定作压力试的规定作压力试验的容器，设计单位应提出确保容器安全运行的措施，并在图样验的

35、容器，设计单位应提出确保容器安全运行的措施，并在图样上注明。上注明。”对此条的理解问题集中在两点：什么情况下压力试验对此条的理解问题集中在两点：什么情况下压力试验可以免除？需要采取哪些措施？可以免除？需要采取哪些措施？61设计基础 压力试验免除问题n这里所指的是新造容器的耐压试验，包括液压试验和气压试验。这里所指的是新造容器的耐压试验，包括液压试验和气压试验。压力试验免除事实上仅仅针对那些不可能进行压力试验的现场组压力试验免除事实上仅仅针对那些不可能进行压力试验的现场组焊的大型压力容器，如：催化裂化装置中的有隔热层的大型反应焊的大型压力容器，如：催化裂化装置中的有隔热层的大型反应器和再生器；基

36、础不能承受液压试验时水的重量的压力容器等，器和再生器；基础不能承受液压试验时水的重量的压力容器等，不能作为一般在制造厂内生产的压力容器不进行压力试验的依据。不能作为一般在制造厂内生产的压力容器不进行压力试验的依据。62设计基础 压力试验免除问题n压力试验免除相当于减少了压力容器制造过程中的一个检验环节，压力试验免除相当于减少了压力容器制造过程中的一个检验环节，当然应当采取相应的措施以保证压力容器的安全质量。所采取的当然应当采取相应的措施以保证压力容器的安全质量。所采取的措施取决于使用者和设计者对容器的要求，一般性的措施如下：措施取决于使用者和设计者对容器的要求，一般性的措施如下：63设计基础

37、压力试验免除问题n（1）提高对压力容器材料的要求：化学成分、力学性提高对压力容器材料的要求：化学成分、力学性能和检能和检验要求；验要求；n（2）提高结构设计要求：尽量采用全焊透接头、避免严重的几）提高结构设计要求：尽量采用全焊透接头、避免严重的几何不连续；何不连续；n（3）提高无损检测的比例和级别；）提高无损检测的比例和级别；n（4）提高容器的超压泄放的能力。）提高容器的超压泄放的能力。64设计基础 压力试验免除问题n压力试验是设计中需要重点考虑的问题，是否可以免除以及如何压力试验是设计中需要重点考虑的问题，是否可以免除以及如何免除也应作为设计工作中的重点问题予以考虑。不应该在设计阶免除也应作

38、为设计工作中的重点问题予以考虑。不应该在设计阶段忽略了应该采取的措施，而在制造完成后免除压力试验。段忽略了应该采取的措施，而在制造完成后免除压力试验。65设计基础 压力试验免除问题n压力容器安全技术监察规程第压力容器安全技术监察规程第30条规定：条规定：“对不能进行耐压对不能进行耐压试验和气密试验性试验的，应注明计算厚度、和制造及使用的特试验和气密试验性试验的，应注明计算厚度、和制造及使用的特殊要求，并应与使用单位协商提出推荐的使用年限和保证安全的殊要求，并应与使用单位协商提出推荐的使用年限和保证安全的措施措施”。因此，在。因此，在GB150的标准提案中已经明确规定：是否应免的标准提案中已经明

39、确规定：是否应免除压力试验，除压力试验，“应由设计单位技术负责人批准应由设计单位技术负责人批准”。66设计基础 低温压力容器界限问题n我国的低温压力容器界限一直人为地定义为我国的低温压力容器界限一直人为地定义为-20，但其基础是，但其基础是以钢材以钢材U形缺口冲击试样的统计数据为依据。形缺口冲击试样的统计数据为依据。1982年以后，钢材年以后，钢材的韧性改用的韧性改用V形缺口冲击试样作为技术指标，二者相差很大，因形缺口冲击试样作为技术指标，二者相差很大，因此对我国的低温压力容器界限一直是业内人士争论的焦点。按现此对我国的低温压力容器界限一直是业内人士争论的焦点。按现行压力容器设计理念，一台特定

40、的压力容器是否属于低温压力容行压力容器设计理念，一台特定的压力容器是否属于低温压力容器，应按以下因素确定：器，应按以下因素确定：67（1）压力容器所用材料的低温力学性能；压力容器所用材料的低温力学性能；（2）压力容器材料的热处理状态；压力容器材料的热处理状态；（3）材料的厚度；材料的厚度；（4）容器材料中的应力状态（实际应力与许用应力比）。容器材料中的应力状态（实际应力与许用应力比）。68设计基础 低温压力容器界限问题n 根据我国钢材的实际情况和国家对产品安全的考虑，根据我国钢材的实际情况和国家对产品安全的考虑，GB150-19984.2.7中已经对低温压力容器界限做出了相应修正：中已经对低温

41、压力容器界限做出了相应修正：a)使用温度低于使用温度低于0时：厚度大于时：厚度大于25mm的的20R，厚度大于，厚度大于38mm的的16MnR，15MnVR和和15MnVNR，任意厚度的，任意厚度的18MnMoNbR、13MnNiMoNbR和和Cr-Mo钢板；钢板；b)使用温度低于使用温度低于-10时：厚度大于时：厚度大于12mm的的20R，厚度大于，厚度大于20mm的的16MnR，15MnVR和和15MnVNR。69设计基础 低温压力容器界限问题n上述范围内的压力容器已经被列入低温压力容器的管辖范围，其上述范围内的压力容器已经被列入低温压力容器的管辖范围，其制造、检验等方面的要求应视同于按制

42、造、检验等方面的要求应视同于按GB150-1998附录附录C要求的要求的压力容器。应该说，目前的低温容器界定方法不是具有充分科学压力容器。应该说，目前的低温容器界定方法不是具有充分科学依据的，我们将在研究的基础上，参照国际标准，制订更为合理依据的，我们将在研究的基础上，参照国际标准，制订更为合理的规定。的规定。70设计基础 最大允许工作压力问题n最大允许工作压力是国际压力容器行业的通用概念，该压力是根最大允许工作压力是国际压力容器行业的通用概念，该压力是根据容器壳体的有效厚度计算所得，且取最小值。据容器壳体的有效厚度计算所得，且取最小值。n按我国按我国GB150-1998B2.1的定义，最大允

43、许工作压力的定义，最大允许工作压力“指在设指在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力。计温度下，容器顶部所允许承受的最大表压力。”71设计基础 最大允许工作压力问题n最大允许工作压力的作用是设定容器超压限度的起始压力，充分最大允许工作压力的作用是设定容器超压限度的起始压力，充分利用容器的圆整厚度，尽量拉大工作压力与安全阀或爆破片泄放利用容器的圆整厚度，尽量拉大工作压力与安全阀或爆破片泄放压力之间的压力差，使压力容器的工作更为平稳。压力之间的压力差，使压力容器的工作更为平稳。n当采用最大允许工作压力作为设定容器超压限度的起始压力时，当采用最大允许工作压力作为设定容器超压限度的起始压力时，在设

44、计中应考虑最大允许工作压力代替设计压力进行压力试验。在设计中应考虑最大允许工作压力代替设计压力进行压力试验。对此，对此，GB150-19983.8.1.1和附录和附录B4.1有明确规定。有明确规定。n问题在于如何计算容器的最大允许工作压力。问题在于如何计算容器的最大允许工作压力。72设计基础 最大允许工作压力问题n容器的最大允许工作压力应根据容器中包含的所有受压元件容器的最大允许工作压力应根据容器中包含的所有受压元件的设计条件和结构尺寸予以确定，原则上依据各受压元件的的设计条件和结构尺寸予以确定，原则上依据各受压元件的有效厚度计算得到。容器的最大允许工作压力可按下式确定：有效厚度计算得到。容器

45、的最大允许工作压力可按下式确定：73设计基础 最大允许工作压力问题n式中式中分别为容器圆筒、封头、法兰、开孔补强分别为容器圆筒、封头、法兰、开孔补强等受压元件依据各自的设计条件和结构尺寸计算所得的相应等受压元件依据各自的设计条件和结构尺寸计算所得的相应于该元件的最大允许工作压力。于该元件的最大允许工作压力。74设计基础 最大允许工作压力问题n对设计者而言，是否需要提高容器的超压限度，是决定是否对设计者而言，是否需要提高容器的超压限度，是决定是否采用最大允许工作压力进行压力试验的前提条件。应该说，采用最大允许工作压力进行压力试验的前提条件。应该说，GB150中的最大允许工作压力定义不够准确，在标

46、准提案中中的最大允许工作压力定义不够准确，在标准提案中已经给出了修订方案，即已经给出了修订方案，即“该压力是根据容器各承压元件的该压力是根据容器各承压元件的有效厚度计算所得，且取最小值。有效厚度计算所得，且取最小值。”75设计基础 关于焊接接头系数选用问题n焊接接头系数的选取与接头的型式、无损检测比例和对容器的要求有焊接接头系数的选取与接头的型式、无损检测比例和对容器的要求有关。主要有以下几个问题：关。主要有以下几个问题：（1）纵向接头与环向接头的型式、无损检测比例不一致。如：纵向接头）纵向接头与环向接头的型式、无损检测比例不一致。如：纵向接头采用双面焊、采用双面焊、100RT或或UT，而环向

47、接头为加垫板的单面焊且无法，而环向接头为加垫板的单面焊且无法进行进行RT或或UT检测，在容器的设计计算中应采用纵向接头的焊接接头检测，在容器的设计计算中应采用纵向接头的焊接接头系数还是环向接头的焊接接头系数。系数还是环向接头的焊接接头系数。76设计基础 关于焊接接头系数选用问题n内压圆筒厚度计算公式是根据圆筒中周向总体（一次）薄膜应力内压圆筒厚度计算公式是根据圆筒中周向总体（一次）薄膜应力的强度导出，所以与之相对应的焊接接头系数应为圆筒的纵向接的强度导出，所以与之相对应的焊接接头系数应为圆筒的纵向接头焊接接头系数。圆筒环缝中虽也存在环向（周向）薄膜应力，头焊接接头系数。圆筒环缝中虽也存在环向（

48、周向）薄膜应力，但它不属于总体薄膜应力，而是属于局部薄膜应力，它的许用应但它不属于总体薄膜应力，而是属于局部薄膜应力，它的许用应力与圆筒厚度计算中取的许用应力（一倍力与圆筒厚度计算中取的许用应力（一倍不同。所以不应将不同。所以不应将环向接头焊接接头系数与之混淆。环向接头焊接接头系数与之混淆。77设计基础 关于焊接接头系数选用问题n但为确保整个圆筒的强度与安全，一般尽量将环向接头的焊接接但为确保整个圆筒的强度与安全，一般尽量将环向接头的焊接接头系数取与纵向接头一致，若实在制造上存在困难，允许与纵缝头系数取与纵向接头一致，若实在制造上存在困难，允许与纵缝不同，即可按不同，即可按GB150-1998

49、中中10.8.2.3执行。此时环向接头的焊执行。此时环向接头的焊接接头系数虽可能与纵向接头的焊接接头系数不同，但计算圆筒接接头系数虽可能与纵向接头的焊接接头系数不同，但计算圆筒厚度时，仍取纵向接头的焊接接头系数。但此时设计者应规定对厚度时，仍取纵向接头的焊接接头系数。但此时设计者应规定对该焊接接头的技术要求，以提醒制造厂用焊接工艺来保证焊接质该焊接接头的技术要求，以提醒制造厂用焊接工艺来保证焊接质量。量。78设计基础 关于焊接接头系数选用问题n（2）封头拼接接头的焊接接头系数。）封头拼接接头的焊接接头系数。GB150-1998中中10.8.2.2中规定封头拼接接头应进行中规定封头拼接接头应进行

50、100UT或或RT检测，但未规定封头检测，但未规定封头拼接接头的接头系数如何选取。封头拼接接头的无损检测要求主拼接接头的接头系数如何选取。封头拼接接头的无损检测要求主要是针对封头成形时变形较大，缺陷容易扩展而提出的，与封头要是针对封头成形时变形较大，缺陷容易扩展而提出的，与封头厚度计算无关。因此，尽管封头拼接接头要求厚度计算无关。因此，尽管封头拼接接头要求100UT或或RT检检测，其合格指标仍按照压力容器的合格指标而确定。因此，封头测，其合格指标仍按照压力容器的合格指标而确定。因此，封头拼接接头的焊接接头系数一般取压力容器的纵向接头焊接接头系拼接接头的焊接接头系数一般取压力容器的纵向接头焊接接