压力容器设计审核人员培训2011-3
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压力容器设计审核人员培训_GB150.2-2011_压力容器_第2部分
6~12 ＞12~16 ＞16~150 ＞12~20 ＞12~150
＜6
热轧ห้องสมุดไป่ตู้ 控轧、
正火
热轧、控轧 正火
0℃冲击
-20℃冲击 （协议） 免做冲击
6~20 ＞20~25 ＞25~200 ＞20~30 ＞30~200
热轧、 控轧、
正火
热轧、控轧 正火
0℃冲击 -20℃冲击 （协议）
10~60
正火
-20℃冲击
不低于Ⅱ级
9
7） 第5章钢管中增加了2个低合金钢钢管
（09MnNiD和08Cr2AlMo），2个奥氏体型 高合金钢无缝钢管（1Cr19Ni9和 0Cr25Ni20），4个奥氏体-铁素体型高合金 钢无缝钢管（S21953、S22253、S22053和 S25073），高合金钢焊接钢管列入5个奥氏 体型钢号（S30408、S30403、S31608、 S31603和S32168）和3个奥氏体-铁素体型 钢号（S21953、S22253、S22053）；
28
4.1.4 下列碳素钢和低合金钢钢板,应在正火 状态下使用：
a) 用于多层容器内筒的 Q245R 和 Q345R； b) 用于壳体的厚度大于 36mm 的 Q245R 和 Q345R； c) 用于其他受压元件(法兰、管板、平盖等) 的厚度大于50mm 的 Q245R 和 Q345R。
29
表2 ：碳素钢和低合金钢钢板许用应力 30
15
制冷压力容器执行的标准： NB/T47012-2011《制冷装置用压力容器》 代替 JB/T4750；
简单压力容器执行的标准：TSG R0003《简单压力容器安全技术监察规程》
16
三、总则
3.1 本标准对压力容器受压元件所采用的钢 板、钢管、钢锻件和螺柱（含螺栓）用钢 材做出了相关规定。与受压元件相焊接的 非受压元件用钢应是焊接性良好的钢材。 压力容器受压元件是：包括容器直接 承受工作压力的受力部件。压力容器非受 压元件是：如支座附板、塔式容器的裙座、 加劲板等。
压力容器设计审批人员培训PPT学习教案
尚应计入其他载荷所需厚度（见 4.3.2） 对于外 压元件，系指满足稳定性要求的最小厚度。 3.1.11 设计厚度 design thickness
计算厚度与腐蚀裕量之和。 3.1.12 名义厚度 nominal thickness
设计厚度加上材料厚度负偏差后向上圆整至材 料标准规格的厚度。
第25页/共83页
第22页/共83页
基于上述原因，本次修订进一步强调利用容器的最 高允许工作压力作为超压泄放装置动作压力这一观 点。但是，目前若对每台压力容器都提出注明其最 高允许工作压力的要求，就要重新进行全面强度校 核(如对法兰、补强、外压。局部不连续、卧式容器 等），还存在一定困难。大多数设计文件中可能并 未给出最高允许工作压力，如果需要，就应当(在合 同中)明确要求设计者给出最高允许工作压力。
6）增加了采用标准规定之外的设 计方法的实施细则。
第7页/共83页
7）增加了进行容器设计阶段风险评估 的要求和实施细则。 8）增加了附录A :标准的符合性声明 及修订。
第8页/共83页
4、引言
本标准的技术条款包括了压力容器建造 过程（即指设计、制造、检验和验收工作） 中应遵循的强制性要求、特殊禁用规定以 及推荐性条款，其中推荐性条款不是必须 执行的部分。由于本标准没有必要、也不 可能囊括适用范围内压力容器建造中的所 有技术细节，因此，在满足法规所规定的 基本安全要求的前提下，不应禁止本标准 中没有特别提及的技术内容。
本条与《固容规》第8.2.2条安全阀的整定压力的 规定是协调一致的。
第23页/共83页
3.1.7 设计温度 design temperature 容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度
（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。 3.1.8 试验温度 test temperature
计算厚度与腐蚀裕量之和。 3.1.12 名义厚度 nominal thickness
设计厚度加上材料厚度负偏差后向上圆整至材 料标准规格的厚度。
第25页/共83页
第22页/共83页
基于上述原因，本次修订进一步强调利用容器的最 高允许工作压力作为超压泄放装置动作压力这一观 点。但是，目前若对每台压力容器都提出注明其最 高允许工作压力的要求，就要重新进行全面强度校 核(如对法兰、补强、外压。局部不连续、卧式容器 等），还存在一定困难。大多数设计文件中可能并 未给出最高允许工作压力，如果需要，就应当(在合 同中)明确要求设计者给出最高允许工作压力。
6）增加了采用标准规定之外的设 计方法的实施细则。
第7页/共83页
7）增加了进行容器设计阶段风险评估 的要求和实施细则。 8）增加了附录A :标准的符合性声明 及修订。
第8页/共83页
4、引言
本标准的技术条款包括了压力容器建造 过程（即指设计、制造、检验和验收工作） 中应遵循的强制性要求、特殊禁用规定以 及推荐性条款，其中推荐性条款不是必须 执行的部分。由于本标准没有必要、也不 可能囊括适用范围内压力容器建造中的所 有技术细节，因此，在满足法规所规定的 基本安全要求的前提下，不应禁止本标准 中没有特别提及的技术内容。
本条与《固容规》第8.2.2条安全阀的整定压力的 规定是协调一致的。
第23页/共83页
3.1.7 设计温度 design temperature 容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度
（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。 3.1.8 试验温度 test temperature
压力容器设计审核人员培训 GB150.3-2011 压力容器 第3部分：设计
的，认为应力是沿圆筒壁厚均匀分布的，这
对薄壁容器是适合的。
27
但对于具较厚壁厚的圆筒，其环向应力并
不是均匀分布的。薄壁内径公式与实际应力存
在较大误差。对厚壁圆筒中的应力情况以由弹
性力学为基础推导得出的拉美公式较好地反映
了其分布。
28
厚壁和薄壁圆筒的概念：按照承压回转壳 体的无力矩理论是指壁厚和直径的比值；若壁 厚超过直径的1/10则被称为“厚壁筒”；反之， 则为“薄壁筒”。与这个指标相当的是“径 比”K，K=DO/Di,当K大于1.2时为“厚壁筒”，
小于或者等于1.2时为“薄壁筒”。
29
由拉美公式知：
σt=Pc(K2+1)/(K2-1)
厚壁筒中存在的三个方向的应力，其中只 有轴向应力是沿厚度均匀分布的。环向应力和 径向应力均是非均匀分布的，且内壁处为最大 值。筒壁三向应力中，周向应力最大，内壁处 达最大值，外壁处为最小值，内外壁处的应力 差值随K= D0 / Di增大而增大。当K=1.5时， 由薄壁公式按均匀分布假设计算的环向应力值 比按拉美公式计算的圆筒内壁处的最大环向应 力要偏低23%，存在较大的计算误差。
40
临界压力值受若干因素影响，如受容 器筒体几何尺寸及几何形状的影响，除此之外， 载荷的均匀和对称性、筒体材料及边界条件等 也有一定影响。 a. 影响因素δ/D 两个圆筒形外压容器， 当其他条件（材料、直径D、长度L）一定，而 厚度不同时，当L/D相同，δ/D大者临界压力高， 其原因是筒壁较厚抗弯曲的能力强；
δ=
PcDi t 4[ ] Pc
32
上式即为GB150.3-2011第94页式3-8
适用范围：
Pc≤0.6［ζ］t φ 此时计算应力大于按弹性力学计算的厚 壁球壳的最大应力，且误差在10%左右。
对薄壁容器是适合的。
27
但对于具较厚壁厚的圆筒，其环向应力并
不是均匀分布的。薄壁内径公式与实际应力存
在较大误差。对厚壁圆筒中的应力情况以由弹
性力学为基础推导得出的拉美公式较好地反映
了其分布。
28
厚壁和薄壁圆筒的概念：按照承压回转壳 体的无力矩理论是指壁厚和直径的比值；若壁 厚超过直径的1/10则被称为“厚壁筒”；反之， 则为“薄壁筒”。与这个指标相当的是“径 比”K，K=DO/Di,当K大于1.2时为“厚壁筒”，
小于或者等于1.2时为“薄壁筒”。
29
由拉美公式知：
σt=Pc(K2+1)/(K2-1)
厚壁筒中存在的三个方向的应力，其中只 有轴向应力是沿厚度均匀分布的。环向应力和 径向应力均是非均匀分布的，且内壁处为最大 值。筒壁三向应力中，周向应力最大，内壁处 达最大值，外壁处为最小值，内外壁处的应力 差值随K= D0 / Di增大而增大。当K=1.5时， 由薄壁公式按均匀分布假设计算的环向应力值 比按拉美公式计算的圆筒内壁处的最大环向应 力要偏低23%，存在较大的计算误差。
40
临界压力值受若干因素影响，如受容 器筒体几何尺寸及几何形状的影响，除此之外， 载荷的均匀和对称性、筒体材料及边界条件等 也有一定影响。 a. 影响因素δ/D 两个圆筒形外压容器， 当其他条件（材料、直径D、长度L）一定，而 厚度不同时，当L/D相同，δ/D大者临界压力高， 其原因是筒壁较厚抗弯曲的能力强；
δ=
PcDi t 4[ ] Pc
32
上式即为GB150.3-2011第94页式3-8
适用范围：
Pc≤0.6［ζ］t φ 此时计算应力大于按弹性力学计算的厚 壁球壳的最大应力，且误差在10%左右。
2011年D级压力容器设计审批人员培训讲稿
行政许可法第五条 设定和实施行政许可，应当 遵循公开、公平、公正的原则。
行政许可法第十二条 （四）直接关系公共安全、 人身健康、生命财产安全的重要设备、设施、产品、 物品，需要按照技术标准、技术规范，通过检验、 检测、检疫等方式进行审定的事项；
行政许可法第十八条 设定行政许可，应当规定行 政许可的实施机关、条件、程序、期限。
2009条例共有八章：
2003条例共有七章：
第一章 总 则
第一章 总则 特种设备的生产
第三章 特种设备的使用
第三章 特种设备的使用
第四章 检验检测
第四章 检验检测
第五章 监督检查
第五章 监督检查
第六章 事故预防和调查处理
第七章 法律责任
第六章 法律责任
条例的重要意义
《条例》首次以行政法规的形式，界定了特种设 备的定义、范围；
确立了特种设备安全监察基本体制。行政许可 （市场准入）、监督检查两项基本制度；
实现了“境内外”安全监察的统一，
明确了生产使用单位、安全监察部门及其检验检 测机构、政府的安全责任；
完善了安全监察行政处罚手段和行政强制措施；
早在1963年5月28日，国务院批准劳动部 《关于加强各地锅炉和受压容器安全监察机 构的报告》中，将政府负责锅炉和压力容器 的行政管理工作称为安全监察。
1982年2月6日，国务院颁布《锅炉压力容 器安全监察暂行条例》，正式使用了安全监 察，并法制化。
2003年、2009年条例再次确立了安全监 察体制
行政处罚的种类
行政处罚法规定，行政处罚的种类有:
（一）警告； （二）罚款； （三）没收违法所得、没收非法财物； （四）责令停产停业； （五）暂扣或者吊销许可证、暂扣或者
行政许可法第十二条 （四）直接关系公共安全、 人身健康、生命财产安全的重要设备、设施、产品、 物品，需要按照技术标准、技术规范，通过检验、 检测、检疫等方式进行审定的事项；
行政许可法第十八条 设定行政许可，应当规定行 政许可的实施机关、条件、程序、期限。
2009条例共有八章：
2003条例共有七章：
第一章 总 则
第一章 总则 特种设备的生产
第三章 特种设备的使用
第三章 特种设备的使用
第四章 检验检测
第四章 检验检测
第五章 监督检查
第五章 监督检查
第六章 事故预防和调查处理
第七章 法律责任
第六章 法律责任
条例的重要意义
《条例》首次以行政法规的形式，界定了特种设 备的定义、范围；
确立了特种设备安全监察基本体制。行政许可 （市场准入）、监督检查两项基本制度；
实现了“境内外”安全监察的统一，
明确了生产使用单位、安全监察部门及其检验检 测机构、政府的安全责任；
完善了安全监察行政处罚手段和行政强制措施；
早在1963年5月28日，国务院批准劳动部 《关于加强各地锅炉和受压容器安全监察机 构的报告》中，将政府负责锅炉和压力容器 的行政管理工作称为安全监察。
1982年2月6日，国务院颁布《锅炉压力容 器安全监察暂行条例》，正式使用了安全监 察，并法制化。
2003年、2009年条例再次确立了安全监 察体制
行政处罚的种类
行政处罚法规定，行政处罚的种类有:
（一）警告； （二）罚款； （三）没收违法所得、没收非法财物； （四）责令停产停业； （五）暂扣或者吊销许可证、暂扣或者
(情绪管理)年月日压力容器设计审批人员考核答疑材料
2011年压力容器设计审批人员考核答疑第一部分一、理论考试要求：1．应熟悉压力容器设计相关的基本基础知识，包括容器介质、材料、结构、力学基础、设计计算方法、热处理、腐蚀、焊接、无损检测等；CAD制图及相关计算（本次不考）。
2．应熟练掌握压力容器安全监察法规、规定及有关文件：3．应熟练掌握压力容器设计相关的标准、规范并及时掌握压力容器行业相关的标准信息。
4．能够正确解决压力容器设计、制造中常见的实际工程问题；二、闭卷考核范围：1、《特种设备安全监察条例》基础知识2、压力容器基础知识：介质特性、金属学和压力容器材料上述两部分是第一天和第二天的课程。
3、固定式压力容器安全技术监察规程基础知识（总则）4、GB150基础知识（1-3章）5、压力容器压力管道设计许可规则第二部分答疑一、《特种设备安全监察条例》内容1、特种设备的定义：指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶，下同）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场（厂）内专用机动车辆。
2、压力容器定义：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，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa （表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L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；氧舱等。
3、行政法规：行政法规是指国家最高行政机关国务院，依据宪法和法律制定的规范性文件的总称，它包括由国务院制定和发布的以及由国务院各主管部门制定，经国务院批准发布的规范性文件。
条例属于行政法规，根据《中华人民共和国行政许可法》规定，条例作为行政法规，可设定行政许可3.1行政许可：行政许可是指行政机关根据公民、法人或者其他组织的申请，经依法审查，准予其从事特定活动的行为。
压力容器设计审核人员培训GB1503XX压力容器第3
•1) 可能产生缝隙腐蚀或严重冲蚀的场合；
•2) 要求焊接部位及管道内壁光滑过渡的场合；
•3) 剧烈循环工况或 GC1 级管道的场合，且承插焊 连接接头的公称直径大于 DN50。
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压力容器设计审核人员培训 GB1503XX压力容器第3
⑶ 压力-温度额定值 不同材料的法兰在不同的温度下有不同的最大许用压力。
构，现场安装较方便。对施工单位可以省略焊缝拍
片探伤的工序，所以，比较受欢迎。
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压力容器设计审核人员培训 GB1503XX压力容器第3
• 由于带颈平焊法兰和承插焊法兰的结构特点， 对其使用亦有限制。可参考GB／T 20801—2006
• 《压力管道规范工业管道》的规定。
•以下场合不得采用承插焊焊接：
•⑹ 板式平焊法兰建议不使用在易燃易爆和高度、
极度危害介质等要求的场合。
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压力容器设计审核人员培训 GB1503XX压力容器第3
⑺ 容器腐蚀裕量取3mm 时,对于内部联接用以及某 些情况下的地脚螺栓如用碳钢则很难考虑腐蚀裕度 的选取,建议采用不锈钢制螺栓。
⑻ 接管法兰密封面朝向配置：接管法兰配置成凸面是不合理的， 因为这样配置使密封面容易受到损伤。而容器底 部的管口应该设置成凸面结构，这样就易于垫片 的安装和更换。但是与阀门连接的管法兰密封面 应与阀门匹配。
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压力容器设计审核人员培训 GB1503XX压力容器第3
•⑵．凹凸面(male．female seal face) • 凹凸面是由一对相配合的凹面和凸面组成的密封面， •此密封面便于安装时垫片对中，垫片不会被挤出密封面， •密封性能优于平面。适用于压力较高或介质为易燃、易爆、 •有毒的场合。
•2) 要求焊接部位及管道内壁光滑过渡的场合；
•3) 剧烈循环工况或 GC1 级管道的场合，且承插焊 连接接头的公称直径大于 DN50。
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压力容器设计审核人员培训 GB1503XX压力容器第3
⑶ 压力-温度额定值 不同材料的法兰在不同的温度下有不同的最大许用压力。
构，现场安装较方便。对施工单位可以省略焊缝拍
片探伤的工序，所以，比较受欢迎。
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压力容器设计审核人员培训 GB1503XX压力容器第3
• 由于带颈平焊法兰和承插焊法兰的结构特点， 对其使用亦有限制。可参考GB／T 20801—2006
• 《压力管道规范工业管道》的规定。
•以下场合不得采用承插焊焊接：
•⑹ 板式平焊法兰建议不使用在易燃易爆和高度、
极度危害介质等要求的场合。
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压力容器设计审核人员培训 GB1503XX压力容器第3
⑺ 容器腐蚀裕量取3mm 时,对于内部联接用以及某 些情况下的地脚螺栓如用碳钢则很难考虑腐蚀裕度 的选取,建议采用不锈钢制螺栓。
⑻ 接管法兰密封面朝向配置：接管法兰配置成凸面是不合理的， 因为这样配置使密封面容易受到损伤。而容器底 部的管口应该设置成凸面结构，这样就易于垫片 的安装和更换。但是与阀门连接的管法兰密封面 应与阀门匹配。
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压力容器设计审核人员培训 GB1503XX压力容器第3
•⑵．凹凸面(male．female seal face) • 凹凸面是由一对相配合的凹面和凸面组成的密封面， •此密封面便于安装时垫片对中，垫片不会被挤出密封面， •密封性能优于平面。适用于压力较高或介质为易燃、易爆、 •有毒的场合。
压力容器审核人员培训班讲稿压力容器设计基础修订稿
压力容器审核人员培训班讲稿压力容器设计基础一．概述压力容器审核人员培训班讲稿压力容器设计基础1、标准适用的压力范围GB150－1998《钢制压力容器》设计压力 P：～35 MPa真空度：≥ MPaGB151－1999《管壳式换热器》设计压力 P：～35 MPa真空度：≥ MPa公称压力PN≤35 MPa，公称直径DN≤2600mmPN DN≤×104JB4732－95《钢制压力容器-分析设计标准》设计压力 P：～100 MPa真空度：≥ MPaJB／T4735－1997《钢制焊接常压容器》设计压力 P：圆筒形容器：MPa≤P≤ MPa立式圆筒形储罐、圆筒形料仓 -500Pa≤P≤ Pa矩形容器：连通大气GB12337－1998《钢制球形储罐》设计压力P≤4MPa,公称容积V≥50M3 JB4710－2000《钢制塔式容器》设计压力 P：～35MPa(对工作压力< 内压塔器,P 取高度范围 h>10m 且 h/D(直径)>52.设计时应考虑的载荷1)内压、外压或最大压差1压力容器审核人员培训班讲稿2) 液体静压力(≥5%P)；需要时，还应考虑以下载荷3) 容器的自重（内件和填料），以及正常工作条件下或压力试验状态下内装物料的重力载荷；4) 附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷；5) 风载荷、地震力、雪载荷；6) 支座、座底圈、支耳及其他形式支撑件的反作用力；7) 连接管道和其他部件的作用力；8) 温度梯度或热膨胀量不同引起的作用力；9) 包括压力急剧波动的冲击载荷；10) 冲击反力,如流体冲击引起的反力等；11) 运输或吊装时的作用力。
3、设计单位的职责1)设计单位应对设计文件的正确性和完整性负责。
2) 压力容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样。
3) 压力容器的设计总图应盖有压力容器设计资格印章。
4．容器范围GB150 管辖的容器范围是指壳体及其连为整体的受压零部件1)容器与外部管道连接2) 接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件3) 非受压元件与受压元件的焊接接头。
压力容器设计审核人员培训GB1503-XXXX压力容器第3
53
54
二、密封结构
GB150.3-2011《压力容器 第3部分 设计》附录C
[ ]tf 设计温度下法兰的许用应力
49
H
R
2
[ ]tf
H T
2
[ ]tf
H 轴向应力 R 径向应力 T 环向应力
[ ]tf 设计温度下法兰的许用应力
50
7.5.3.5 法兰刚度校核
当法兰在相同的操作条件下有成功的使用经验时， 可以免除刚度校核。否则：
对整体法兰和按整体法兰计算的任意法兰，刚度指 数按（7-23）计算：
J
52.14VI MO
λ
Eδ
2 o
K1ho
1
51
式中： K1—刚度系数，取0.3 E—法兰材料的弹性模量，Mpa; 当法兰设计力矩Mo为预紧控制时，E取常温下的弹性模量， 当法兰设计力矩Mo为操作控制时，E取设计温度下的弹性模量， 其他系数同7.5.3.1
立式容器的槽面或凹面应向上，卧式容器的 槽面或凹面应位于筒体上。
22
⑺ 法兰热处理
碳素钢或低合金钢制法兰在下列任一情况下 进行正火热处理: a、法兰断面厚度大于50mm ； b、锻制法兰。
用碳素钢或低合金钢板材或型材制造的法兰环 对接接头、焊制整体法兰，应经焊后热处理。
23
⑻ 选用标准法兰的步骤
a、按照公称直径DN和设计压力P确定法兰类型。 b 、按照P≤［P］的原则确定法兰的公称压力PN。 c、按照公称直径DN和公称压力PN，查出法兰的各
部分尺寸，并标记出标准代号。
24
5、非标法兰设计（ GB150.3-2011第7章）
⑴ 螺栓法兰连接设计的内容 a. 确定垫片材料、型式及尺寸; b. 确定螺栓材料、规格及数量; c. 确定法兰材料、密封面型式及结构尺寸; d. 进行应力校核， 计算中所有尺寸均不包括腐蚀
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二、密封结构
GB150.3-2011《压力容器 第3部分 设计》附录C
[ ]tf 设计温度下法兰的许用应力
49
H
R
2
[ ]tf
H T
2
[ ]tf
H 轴向应力 R 径向应力 T 环向应力
[ ]tf 设计温度下法兰的许用应力
50
7.5.3.5 法兰刚度校核
当法兰在相同的操作条件下有成功的使用经验时， 可以免除刚度校核。否则：
对整体法兰和按整体法兰计算的任意法兰，刚度指 数按（7-23）计算：
J
52.14VI MO
λ
Eδ
2 o
K1ho
1
51
式中： K1—刚度系数，取0.3 E—法兰材料的弹性模量，Mpa; 当法兰设计力矩Mo为预紧控制时，E取常温下的弹性模量， 当法兰设计力矩Mo为操作控制时，E取设计温度下的弹性模量， 其他系数同7.5.3.1
立式容器的槽面或凹面应向上，卧式容器的 槽面或凹面应位于筒体上。
22
⑺ 法兰热处理
碳素钢或低合金钢制法兰在下列任一情况下 进行正火热处理: a、法兰断面厚度大于50mm ； b、锻制法兰。
用碳素钢或低合金钢板材或型材制造的法兰环 对接接头、焊制整体法兰，应经焊后热处理。
23
⑻ 选用标准法兰的步骤
a、按照公称直径DN和设计压力P确定法兰类型。 b 、按照P≤［P］的原则确定法兰的公称压力PN。 c、按照公称直径DN和公称压力PN，查出法兰的各
部分尺寸，并标记出标准代号。
24
5、非标法兰设计（ GB150.3-2011第7章）
⑴ 螺栓法兰连接设计的内容 a. 确定垫片材料、型式及尺寸; b. 确定螺栓材料、规格及数量; c. 确定法兰材料、密封面型式及结构尺寸; d. 进行应力校核， 计算中所有尺寸均不包括腐蚀
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4、标准容器法兰的选用 JB/T4700～4707-2000
⑴ 选用原则：优先选用标准法兰。 ⑵ 选用JB/T4700～4707标准法兰时，可免除计算。 ⑶ JB/T4703筒体最小厚度问题：当需要与小于该厚 度(δ0)的较薄圆筒对接时，需增加法兰高度。按表3
⑷ JB/T4700第6.6.1.2条对长颈法兰当工作压力 大于或等于0.8倍本标准中规定的最大许用工作压 力时，法兰与圆筒的对接焊缝必须进行100%的 射线或超声检测。该要求应在图样中标明。 ⑸ 腐蚀裕度:JB/T4702为2㎜，JB/T4703为3㎜。 ⑹ 凹凸面设备法兰密封面朝向配置的问题 立式容器的槽面或凹面应向上，卧式容器的 槽面或凹面应位于筒体上。
HG20583-1998 自动焊（对接接头）
HG20583-1998 角接焊接接头
HG20583-1998 带补强圈的角接焊接接头
HG20583-1998 非径向接管角接接头
HG20583-1998 斜接管角接接头
HG20583-1998 管子或筒体与平盖的角接接头
HG20583-1998 锥体与筒体的连接接头
介质为环氧乙烷的不能用含石棉的垫片。
强渗透性介质如液氨等，不能使用泄漏率 较高的非金属垫片。
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技 术监察规程》中关于管法兰的规定
3.17 压力容器用管法兰 (1)钢制压力容器管法兰、垫片、紧固件的设计应当 参照行业标准HG/T20592～HG/T20635-2009《钢制 管法兰、垫片、紧固件》系列标准的规定； (2)盛装液化石油气、毒性程度为极度和高度危害介 质以及强渗透性中度危害介质的压力容器，其管 法兰应当按照行业标准HG/T20592～HG/T20635系 列标准的规定，至少应用高颈对焊法兰、带加强 环的金属缠绕垫片和专用级高强度螺栓组合。
⑶ 压力-温度额定值 不同材料的法兰在不同的温度下有不同的最大许用压力。
⑷ 紧固件的使用
商品级六角头螺栓及Ⅰ型六角螺母只能用于 PN≤16，非有毒、非可燃以及非剧烈循环场合，配 非金属平垫片。 商品级双头螺柱及Ⅰ型六角螺母只能用于 PN≤40，非有毒、非可燃以及非剧烈循环场合。 ⑸ 板式平焊法兰、螺纹法兰、对焊环松套法兰和平 焊环松套法兰不应使用于剧烈循环工况。
[ ]tf 设计温度下法兰的许用应力 [ ] 设计温度下圆筒材料的许用应力
t n
法兰连接的合理设计
法兰连接合理设计的三个关键：
(1) 在垫片设计时，应控制尽可能小的垫片载荷。
(2) 在螺栓配置设计中，应控制尽可能小的螺栓中 心圆直径，从而构成尽可能小的法兰力矩，遵循 “最小载荷准则” 。 (3) 在以上基础上，将法兰的锥颈和法兰环比例设 计得当，使法兰各部分允分地发挥强度性能并保 证足够的刚度，即趋于满应力状态，遵循“满应 力准则”。
⑹ 板式平焊法兰建议不使用在易燃易爆和高度、极 度危害介质等要求的场合。
⑺ 容器腐蚀裕量取3mm 时,对于内部联接用以及某 些情况下的地脚螺栓如用碳钢则很难考虑腐蚀裕度 的选取,建议采用不锈钢制螺栓。 ⑻ 接管法兰密封面朝向配置：
原则上所有接管的凹面应向上。如果将容器 顶部或侧面的接管法兰配置成凸面是不合理的， 因为这样配置使密封面容易受到损伤。而容器底 部的管口应该设置成凸面结构，这样就易于垫片 的安装和更换。但是与阀门连接的管法兰密封面 应与阀门匹配。
应力分析模型
法兰强度校核条件：
1.5[ ]tf H min 2.5[ ]tn
R [ ]tf
T [ ]
t f
H R
2 H T t [ ] f 2
[ ]
t f
H 轴向应力 R 径向应力 T 环向应力
4
螺栓直径
Wa 预紧工况： Aa [ ]b
操作工况： AP W P t
[ ]b
取Am=max＜Aa，AP＞
d0
4 Am n
螺栓间距的限制
L (3.5 ~ 4)d B 螺栓最大间距：Lmax 2d B d B 螺栓公称直径 6 f (m 0.5)
f 法兰有效厚度
整体法兰
图2-51法兰的种类
任意式法兰
⑵ 密封机理
⑶ 泄漏形式
⑷ 螺栓法兰连接的密封条件
界面泄漏是螺栓法兰密封的主要失效形式。 防止界面泄漏需要满足两个密封条件： 予紧时，满足初始密封条件。 操作时，满足工作密封条件。
保证密封的条件
预紧时，法兰密封 面上的比压不低于 预紧密封比压y
工作时，法兰密封面 上的比压不低于操作 密封比压，即m倍的 介质计算压力
② 在保证密封的前提下，尽量选用结构简单、价格 便宜、便于安装和更换的垫片。 ③ 依据标准和规范，重视实践经验。
螺栓设计
螺栓载荷
1、预紧工况 Fa=πDGby DG---垫片计算直径 b---垫片有效密封宽度 螺栓载荷Wa=Fa
2、操作工况 FP=2πDGbmPC 螺栓载荷WP=F+FP 2 = DG PC +2πDGbmPC
J3.1 插入式接管
在下列使用条件下，接管内径边角处应 倒圆，圆角半径一般取δnt/4或19 mm两者 中的较小值： a)承受疲劳载荷的压力容器； b)低温压力耷器； c)钢材的标准抗拉强度下限值σb>540 MPa 的容器。
J9 夹套结构
HG20583-1998 手工焊（对接接头）
HG20583-1998 手工焊（对接厚板接头）
螺栓最小间距按GB150 1998 （表9 - 3）
螺栓材料
螺栓是法兰密封连接中的重要元件，对其基本要 求是强度要高、韧性要好。 ① 螺母更换比螺栓容易，且螺母价廉，所以要 求螺栓材料的强度比螺母高。 ② 为避免螺栓和螺母咬死或胶合，要求螺栓材 料的硬度比螺母高HB30以上。 ③ 对于t≤-20℃的螺栓，要求选用低合金钢，并 进行夏比V形缺口低温冲击试验。
⑽ 压力容器接管法兰选用石棉橡胶垫时应注意的问题
当介质为水，蒸汽，空气，煤气，氨，碱液， 惰性气体等，而工作条件为压力波动小，不经常 拆卸的场合，我们经常选用石棉橡胶垫片。 石棉橡胶垫片不能用于按照真空设计的设备 中，因为石棉橡胶垫片存在微小的孔隙，这样就 不能保证真空度,在这种情况下应该使用橡胶圈或 者缠绕垫片。缠绕垫片分为4 种基本形式：即基 本型(A 型) ，带内环型(B 型) ，带外环型(C 型)和 带内外环型(D 型) 。A 型适用于槽密封面，D 型 适用于突面，B 型适用于凹凸面。
⑶．榫槽面(tongue-groove seal face) 榫槽面是由一对相配合的榫面和槽面组成的密封面， 密封垫片较窄，易被压紧，密封性好，适用于压力较高， 介质易燃、易爆、有毒的场合。但更换垫片困难，装配时 应注意保护好密封榫面。
⑷．环面(ring joint)
环面是由一对相配合的环面组成的密封面，这种密封 面适配金属环垫片。用于温度、压力较高或有波动，介质渗 透性较强的场合。
3、标准管法兰的选用 HG/20592～20635-2009
⑴ HG/T20592 ～20614-2009 PN系列（欧洲体系） A、B两个系列 A系列为国际通用系列（俗称英制管） B系列为国内沿用系列（俗称公制管） 采用B系列的管法兰应在公称直径DN的数值后标注（B）
⑵ HG/T20615 ～20635-2009 Class系列（美洲体系） 注意：两个体系间不能互相配用
⑺ 法兰热处理
在下列任一情况下进行正火或完全退火热处理: a、法兰断面厚度大于76mm 的碳素钢或低合金钢制 法兰； b、焊制整体法兰； c、 锻制法兰。
⑻ 选用标准法兰的步骤
a、按照公称直径DN和设计压力P确定法兰类型。
b 、按照P≤［P］的原则确定法兰的公称压力PN。 c、按照公称直径DN和公称压力PN，查出法兰的各 部分尺寸，并标记出标准代号。
2、法兰密封面型式
法兰密封面型式常用有突平面、凹凸面、榫槽面和环 面四种。 ⑴．突平面(raised seal face) 突平面(平面)是由相对突起的一对平面组成的密封面 ， 此密封面结构简单，制造方便，但密封性能相对较差， 用于较低压力场合。
⑵．凹凸面(male．female seal face) 凹凸面是由一对相配合的凹面和凸面组成的密封面， 此密封面便于安装时垫片对中，垫片不会被挤出密封面， 密封性能优于平面。适用于压力较高或介质为易燃、易爆、 有毒的场合。
5、非标法兰设计（ GB150-1998第9章）
⑴ a. b. c. d. 螺栓法兰连接设计的内容 确定垫片材料、型式及尺寸; 确定螺栓材料规格及数量; 确定法兰材料，密封面型式及结构尺寸; 进行应力校核(计算中C2--腐蚀余量不包括)
法兰的类型 法兰可分为 松式法兰 整体法兰 任意式法兰
松式法兰
二、焊接结构
1、GB150-1998《钢制压力容器》附录J 2、HG20583-1998《钢制化工容器结构设计规定》 第11章焊接结构
焊接接头形式
坡口形式
GB 150—1998 附录J (提示的附录)
焊接结构
J1 附录中给出的接头和坡白的型式及尺 寸均基于等强度原则确定。 焊缝坡口的基本形式及尺寸均需符合 GB/T 985.1及GB/T 985.2的规定。
影响密封的因素
螺栓预紧力 垫片性能 操作条件
法兰刚度
压紧 面形式 和加工质 量
垫片形状
垫片
椭圆形等
平面形、O形、波形、齿形、八角形、 垫片类型
① 非金属垫片 常用材料：石棉橡胶板、橡胶板、聚四氟乙烯、 合成纤维、石墨等。 ② 金属垫片 常用材料：铜、铝、低碳钢、不锈钢、合金等。 ③ 组合式垫片 包括：金属包垫片；缠绕式垫片；带骨架的非金属 垫片等。
压力容器设计
（三）
二〇一一年三月
内容简介
GB150-1998《钢制压力容器》第9章、附录G 、附录H