低温压力容器设计要点
低温压力容器
目前我国没有专门的低温压力容器标准，JB4732都不划分低温与常温的温度界限。
★低温管壳式换热器见GB151-1999附录A
★低温压力容器见GB150.3-2011附录E(老版150为附录C)
●为什么低温压力容器需要关注：
温度低，材料的韧性降低，会产生低温脆性破坏，而低温脆性破坏前应力远未到达材料的屈服极限（或许用应力），破坏时没有明显的征兆，所以低温压力容器的设计、选材、制造和检验等各个环节要求都有不同程度的提高。
●低温压力容器的定义
设计温度为＜－20℃(新标准GB150-2011第3.1.15条定义，老标准为≤－20℃)的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢制容器，以及设计温度低于-196℃的奥氏体不锈钢制容器。
相关两个定义
●最低设计金属温度（MDMT）
GB150.1-2011第4.3.4d条：在确定最低设计金属温度时，应当充分考虑在运行过程中，大气环境低温条件对容器金属温度的
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。
●低温低应力工况
GB150.3-2011附录E第E1.4条：低温低应力工况系指壳体或其受压元件的设计温度虽然低于-20℃，但设计应力（在该设计条件下，容器元件实际承受的最大一次总体薄膜和弯曲应力）小于或等于钢材标准常温屈服强度的1/6，且不大于50Mpa时的工况。（注：一次应力为平衡压力与其他机械载荷所必须的法向应力或且应力）
这个定义与老标准有差别，设计应力与环向应力的区别，用设计应力更严谨。
新标准明确了在进行容器的“低温低应力工况”判定时，除了对壳体元件进行一次总体薄膜应力的核定外，还应对承受一次弯曲应力的容器元件进行考查，如平封头、管板、法兰等。
●关于低温低应力工况下，选材按照设计温度加50℃（或者，加40℃）的规定
GB150.3-2011附录E第E2.2条：当壳体或受压元件使用在“低温低应力工况”下，可以按设计温度加50℃（对于不要求焊后热处理的设备，加40℃）后的温度值选择材料，但不适用于：
a) Q235系列钢材；
b) 标准抗拉强度下限值Rm≥540Mpa的钢材；
c) 螺栓材料。
新标准规定对于不要求焊后热处理的设备，加40℃，这是与老标准最大的不同。在同样的设计、选材、制造和检验条件下，对低温容器进行焊后热处理可以大大减少接头范围内的焊接残余应力，从而提高了材料和接头的韧性、降低了容器在低温条件下的脆断倾向。因此新标准规定对于不要求焊后热处理的设备，只加40℃（所以最好PWHT，即使根据“低温低应力工况”判断容器不是低温容器，则设计者根据容器的具体条件或者工程经验仍然可以按照低温容器的要求进行设计，仅仅材料不是低温钢材而已）。
●设计温度的确定
由于-20℃是判断是否低温容器的关键指标，所以设计温度的确定特别重要。
设计温度的确定的原则按照GB150.1-2011第4.3.4条的规定。
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设计温度。
a)根据传热计算求得的金属温度，是平均值；
b)在已经使用的同类容器上测定金属温度；
c)根据容器内部介质温度并结合外部条件求得金属温度；
如有可靠的保温或保冷措施，则金属温度直接取介质温度。
d)对于露天或无采暖厂房内放置的容器，则要考虑环境气候条件，即MDMT，尤其是储存容器。
●低温容器的选材
一般压力容器常用的铁素体钢在温度降低到某一温度时,钢的韧性将急剧下降，而显得很脆,通常称这一温度为脆性转变温度。压力容器在低于转变温度的条件下使用时，容器中如存在因缺陷、残余应力、应力集中等因素引起的较高局部应力，容器就可能在没有出现明显塑性变形的情况下发生脆性破裂而酿成灾难性事故。对于低温压力容器首先要选用合适的材料，这些材料在使用温度下应具有良好的韧性。经细化晶粒处理的低合金钢可用到-30℃到-70℃，调质高强钢可用到-20℃到-50℃，3.5％镍钢可用到-100℃,9％镍钢可用到-196℃。低于-196℃时可选用奥氏体不锈钢和铝合金等。
GB150.2-2011第3.7.2条规定使用温度不低于-196℃的奥氏体不锈钢，可以免除冲击试验，低于-196℃至-253℃，则由设计文件规定冲击试验要求，标准不做具体规定。
GB150.2-2011第3.5条规定使用温度低于-20℃的低温钢板和锻件应当采用炉外精炼工艺。
GB150.2-2011第4.1.7条规定设计温度＜－40℃）增加落锤试验要求，用于检测无塑性转变温度（NDT）。
GB150.2-2011第4.1.8条规定低温钢板（＞20mm）的超声
检测（逐张）质量等级由Ⅲ级升为Ⅱ级。
GB150.2-2011中表4规定了钢板的使用温度下限，包含低温用钢板。
GB150.2-2011第5.1.1条规定使用温度低于-20℃的碳素钢和低合金钢管其正火交货的状态不允许用终轧温度符合正火温度的热轧来代替。
GB150.2-2011第5.1.2条规定设计温度低于-40℃的钢管用钢应当采用炉外精炼工艺。
GB150.2-2011第6.1.2条规定使用温度低于-20℃的低温钢锻件应当由经炉外精炼的钢锻制而成（NB/T47009）。
GB150.2-2011第6.1.3条规定使用温度低于-20℃且公称厚度大于200mm的低温钢锻件应选用III级或IV级。
GB150.2-2011第6.2.3条规定了高合金锻件的使用温度：
a) 铁素体型S11306钢锻件为0℃；
b) 奥氏体-铁素体型钢锻件为-20℃；
c) 奥氏体型见GB150.2-2011第3.7.2条规定。
GB150.2-2011第7.1.4条规定了使用温度低于-20℃的低合金螺柱的使用限制。
GB150.2-2011第7.2.3条规定了高合金螺柱的使用温度限制。
为了避免在低温压力容器上产生过高的局部应力，在设计容器时应避免有过高的应力集中和附加应力；在制造容器时应严格
检验，以防止容器中存在危险的缺陷。对于因焊接而引起的过大残余应力，应在焊后进行消除焊接残余应力处理。
低温容器的材料标准
板材标准
板材：GB3531-2008《低温压力容器用低合金钢板》
有4个钢号（标准为3个，第一号修改单又增加了15MnNiNbDR）
16MnDR：t≤60，-40℃，47J
60＜t≤120，-30℃，47J
15MnNiDR：t≤60，-45℃，60J
15MnNiNbDR：10-60，-50℃，60J
09MnNiDR：t≤36，-70℃，47J
36＜t≤120，-70℃，60J
板材：GB19189-2011《压力容器用调质高强度钢板》
有4个钢号
07MnMoVR：10≤t≤60，-20℃，80J
12MnNiVR：10≤t≤60，-20℃，80J
07MnNiVDR：10≤t≤60，-40℃，80J
07MnNiMoDR：10≤t≤50，-50℃，80J
板材：GB24511-2009《承压设备用不锈钢钢板和钢带》
有17个钢号，其中奥氏体不锈钢11个（-196℃），双相钢3个（-20℃），铁素体不锈钢3个（0℃）。
板材：《低温压力容器用9％Ni钢板》（GB24510-2009）
本标准适用于制造液化天然气(LNG)储罐、液化天然气(LNG)船舶等低温压力容器用厚度不大于50mm 的9%Ni钢板。
GB150.2-2011附录A增加了3个低温钢板
15MnNiNbDR同GB3531；
08Ni3DR，6-100mm，-100℃，47J（该材料没有专项标准）06Ni9DR，6-40mm，-196℃，100J（要求比GB24510-2009严格）
另外：
JB/T4734《铝制焊接容器》是内容完整（包括设计、选材、制造和检验）的铝制压力容器标准。包括了压力容器和常压容器。也包含了全铝和衬铝两种焊制容器。设计压力≤8MPa，使用温度
下限为-269℃。
JB/T4755《铜制压力容器》,标准的重点为材料和制造，由于铜制压力容器的结构形式、强度计算与钢相似，该部分内容均参照GB150。其焊接工艺评定和产品焊接试板部分均引用有关规定和标准只对铜材的特殊要求作出补充规定。该标准适用于设计压力≤35MPa，设计温度按铜材及其复合钢板允许的使用温度确定。通常使用温度不低于－198℃时对铜材及焊接接头没有特殊要求，当使用温度低于－198℃（一般不低于-268℃）时应保证仍具有良好的拉伸断后伸长率。
JB/T4756《镍及镍合金制压力容器镍及镍合金制压力容器》,标准的重点为材料和制造，由于镍及镍合金制压力容器的结构形式、强度计算与钢相似，该部分内容均参照GB150。其焊接工艺评定和产品焊接试板部分均引用有关规定和标准只对镍材的特殊要求作出补充规定。该标准适用于设计压力≤35MPa，设计温度按铜材及其复合钢板允许的使用温度确定。通常使用温度不低于－198℃时对镍及镍合金材料及焊接接头没有特殊要求，当使用温度低于－198℃（一般不低于-268℃）时应保证仍具有良好拉伸断后伸长率。
锻件标准
NB/T47009 低温承压设备用低合金钢锻件（代替JB/T4727）
有6个钢号：
16MnD：t≤100，-45℃，47J
100＜t≤300，-40℃，47J
20MnMoD：t≤300，-40℃，47J
300＜t≤700，-30℃，47J
08MnNiMoVD：t≤300，-40℃，60J
10Ni3MoVD：t≤300，-50℃，80J
09MnNiD：t≤300，-70℃，60J
08Ni3D：t≤300，-100℃，47J
NB/T47010承压设备用不锈钢和耐热钢锻件（代替JB/T4728）
共有16个钢号
钢管标准
GB9948-2006 石油裂化用无缝钢管
其中10号钢管在外径不小于70mm，壁厚不小于6.5mm时可以用于-20℃，31J（GB150.2-2011第5.1.4条）；
GB6479 高压化肥设备用无缝钢管
其中20号钢管在外径不小于70mm，壁厚不小于6.5mm时可以用于-20℃，31J（GB150.2-2011第5.1.5条）；
16Mn钢管在壁厚不大于40mm时可以用于-40℃，34J（附加杂质含量控制，P≤0.025，P≤0.012）；
GB150.2-2011附录A增加了2个低合金钢管
09MnD t≤8，-50℃，47J
09MnNiD t≤8，-70℃，47J
GB150引用的不锈钢钢管标准
GB 13296-2007 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管
GBT 14976-2012 流体输送用不锈钢无缝钢管（不得用于换热管）
GBT 21833-2008 奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管（用于换热管时，应采用冷拔或冷轧钢管，尺寸精度采用高级精度）GBT 12771-2008 流体输送用不锈钢焊接钢管（不得用于换热管，使用限制见GB150.2第5.2.4条）
GBT 24593-2009 锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢焊接钢管（使用限制见GB150.2第5.2.5条）
GBT 21832-2008 奥氏体-铁素体型双相不锈钢焊接钢管（不
得用于换热管，使用限制见GB150.2第5.2.6,7,8条）
●对低温容器材料的原则性要求
a) 所有受压元件必须经过炉外精炼；
b) 符合相关低温材料标准；
c) 一些材料不能用，如Q235系列钢材以及标准抗拉强度下限值Rm≥540Mpa的钢材；
d) 焊接材料也有要求：应与母材的性能，尤其韧性方面相当。焊条应按批进行药皮汗水量或熔敷金属扩散氢含量的复验。
另外
GB150.2-2011第6.1.3条规定使用温度低于-20℃且公称厚度大于200mm的低温钢锻件应选用III级或IV级。
GB150.2-2011第4.1.8条规定低温钢板（＞20mm）的超声检测（逐张）质量为Ⅱ级。
●低温容器的结构设计
a) 结构尽量简单，减少约束；
b) 避免产生过大的温度梯度；
c) 尽量避免结构形状的突然变化，以降低应力突变；
d) 接管与壳体连接部位应圆滑过渡，接管端部内壁处倒圆；
e) 容器的支座或支腿不得直接焊接在受压元件上，需设置垫板；
f) 接管补强尽可能采用整体补强或者厚壁管补强。（经验建议）
上述要求新老标准没有变化，是原则性的要求，没有细节规定。
●低温容器的焊接接头设计
a) A,B类接头要求全焊透；
b) B类接头不能采用双面焊接时，可以采用焊后不坼除垫板的单面对接接头；
c) C类接头的平法兰有具体的温度及压力使用限制，最好不要采用平法兰，而采用对焊法兰；
d) 所有封头与筒体的焊接必须全焊透；
e) 所有接管与壳体的焊接必须全焊透；
f) 补强圈与壳体搭接的角焊缝不允许存在未焊透，且连续焊；
g) E类焊接接头除结构要求外，应避免简短焊接或者点焊；
h) 壳体焊接不得采用十字焊缝。（一般容器为不宜采用十字焊缝）。
●低温容器的制造、检验和验收
a) 要按照NB/T47014进行焊接工艺评定或者具有经过评定合格的焊接工艺支持（通用要求）；
b) 控制焊接线能量，宜多道焊（GB150.4第7.2.5条）；
c) 不得有未焊透、未溶合、裂纹、气孔、咬边等缺陷，尽量
减少余高。
d) 低温容器受压元件不得采用硬印标记（GB150.4第5.3.3条，7.2.6条）
e) GB150.4第7.2.3条规定设计温度低于-100℃但不低于-196℃的奥氏体不锈钢，其焊接接头需要进行冲击试验，31J。
f) GB150.4第8.2.2.1条规定了需要PWHT的厚度，如16MnDR：＞25mm；09MnNiDR、15MnNiDR：＞20mm（设计温度≥－45℃），任意厚度（设计温度＜－45℃）；08Ni3DR，任意厚度。（建议低温容器尽可能PWHT，老标准C4.4条规定所有低温钢板大于16mm就需要PWHT）
g) 需要逐台制备产品焊接试板（GB150.4第9.1.1.1条）；
h) GB150.4第10.3.1条规定了需要100%RT或者UT的条件：其中设计温度低于-40℃，或者焊接接头厚度大于25mm的低温容器。
i) 低温容器的局部RT或者UT则不能少于50%，且不少于250mm。
低温压力容器设计要点
低温压力容器 目前我国没有专门的低温压力容器标准，JB4732都不划分低温与常温的温度界限。 ★低温管壳式换热器见GB151-1999附录A ★低温压力容器见GB150.3-2011附录E(老版150为附录C) ●为什么低温压力容器需要关注： 温度低，材料的韧性降低，会产生低温脆性破坏，而低温脆性破坏前应力远未到达材料的屈服极限（或许用应力），破坏时没有明显的征兆，所以低温压力容器的设计、选材、制造和检验等各个环节要求都有不同程度的提高。 ●低温压力容器的定义 设计温度为＜－20℃(新标准GB150-2011第3.1.15条定义，老标准为≤－20℃)的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢制容器，以及设计温度低于-196℃的奥氏体不锈钢制容器。 相关两个定义 ●最低设计金属温度（MDMT） GB150.1-2011第4.3.4d条：在确定最低设计金属温度时，应
当充分考虑在运行过程中，大气环境低温条件对容器金属温度的影响。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。 ●低温低应力工况 GB150.3-2011附录E第E1.4条：低温低应力工况系指壳体或其受压元件的设计温度虽然低于-20℃，但设计应力（在该设计条件下，容器元件实际承受的最大一次总体薄膜和弯曲应力）小于或等于钢材标准常温屈服强度的1/6，且不大于50Mpa时的工况。（注：一次应力为平衡压力与其他机械载荷所必须的法向应力或且应力） 这个定义与老标准有差别，设计应力与环向应力的区别，用设计应力更严谨。 新标准明确了在进行容器的“低温低应力工况”判定时，除了对壳体元件进行一次总体薄膜应力的核定外，还应对承受一次弯曲应力的容器元件进行考查，如平封头、管板、法兰等。 ●关于低温低应力工况下，选材按照设计温度加50℃（或者，加40℃）的规定 GB150.3-2011附录E第E2.2条：当壳体或受压元件使用在“低温低应力工况”下，可以按设计温度加50℃（对于不要求焊后热处理的设备，加40℃）后的温度值选择材料，但不适用于：
浅析压力容器分析设计的塑性措施
引言 《压力容器》“压力容器应力分析设计方法的进展和评述”中曾介绍和评述了压力容器分析设计的弹性应力分析方法（又称应力分类法）的最新进展。本文将进一步介绍和评述压力容器分析设计的塑性分析方法，包括ASME的极限载荷分析方法、弹塑性应力分析方法和欧盟的直接方法等。 压力容器设计是一个创新意识非常活跃的工程领域，它紧跟着科学技术的发展而不断地更新设计方法。随着弹性理论、板壳理论和线性有限元分析方法的成熟，20世纪60年代，压力容器界提出了基于弹性应力分析和塑性失效准则的“弹性应力分析设计方法”。进入21世纪后，由于塑性理论和非线性有限元分析方法的日趋成熟，欧盟标准和ASME规范又先后推出了压力容器的塑性分析设计方法。其中涉及许多新的基本概念和新的分析方法，需要我们及时学习领会和消化吸收，以提高我们的分析设计水平，并结合国情进一步修订我国的压力容器设计规范。 ASME和欧盟的新规范都是以失效模式为主线来编排的。ASME考虑了以下4种模式： （1）防止塑性垮塌。对应于欧盟的“总体塑性变形(GPD)”失效模式。 （2）防止局部失效。 （3）防止屈曲（失稳）垮塌。对应于欧盟的“失稳（I）”失效模式。 （4）防止循环加载失效。对应于欧盟的“疲劳（F）”和“渐增塑性变形（PD）”2种失效模式。 欧盟还考虑了“静力平衡（SE）”失效模式，即防止设备发生倾薄。 文中讨论的塑性分析设计方法主要应用于防止塑性垮塌和防止局部失效2种情况。 1、极限载荷分析法 在一次加载情况下，结构的失效是一个加载历史过程，即随着载荷的增加从纯弹性状态到局部塑性状态再到总体塑性流动的失效状态。对无硬化的理想塑性材料和小变形情况，结构进入总体塑性流动时的状态称为极限状态，相应的载荷称为极限载荷。此时，结构变成几何可变的垮塌机构，将发生不可限制的塑性变形，因而失去承载能力。 一般的弹塑性分析方法都要考虑上述复杂的加载历史过程，但极限载荷分析法（简称极限分析）则另辟蹊径，跳过加载历史，直接考虑在最终的极限状态下结构的平衡特性，由此求出结构的承载能力（即极限载荷）。它是塑性力学的一个
D类压力容器设计资格换证考核试题(第五部分)
D类压力容器设计资格换证考核试题（五） 姓名得分 一、判断题（正确的打“√”，错误的打“×”，每题1分，共20分） 1、GB150-1998标准中，设计温度下内压圆筒计算公式δ=PD i/2[σ]tφ-P适用设 计压力不大于35MPa的钢制压力容器设计。（）2、管壳式换热器当设计温度高于300℃时，换热管与管板的连接不允许采用强度 胀接的连接形式。（）3、压力容器在进行压力试验时，其圆筒的薄膜应力不得大于材料在试验温度下 的屈服点σs（σ0.2）的90％。（） 4、对易燃、易爆介质，选用管法兰的公称压力不得低于1MPa。（） 5、压力容器筒体上开设长圆孔，当长轴与短轴之比≤2，且短轴平行于筒体轴线 时，开孔补强应按长圆形孔的长轴计算。（） 6、内压圆筒强度计算公式的理论依据是第一强度理论。（） 7、盛装易燃、易爆介质的容器，应采用玻璃板液面计或自动液位指示器。（） 8、压力容器进行气密性试验时，安全阀应安装齐全。（） 9、压力容器受压元件可采用贴补的修理办法。（） 10、压力容器设计中，将主要受压元件材料选错，属设计技术性错误。（） 11、二类压力容器水压试验时，压力表精度等级不得小于1.5级。（） 12、换热器管板与管子连接形式采用胀接时，换热管材料的硬度值一般须高于管板材料的硬度值。（） 13、压力容器的补强圈，应至少设置一个直径不小于M6的泄漏信号指示孔。（） 14、GB151-1999规定，设计温度高于等于300℃，管法兰应采用对焊法兰。（） 15、对锥壳大端，当半锥角α＞30°时，应采用带过渡段的折边结构，否则应按应力分析的方法进行设计。（）16、D i＜800mm的圆筒与封头的最后一道环焊缝，当采用气体保护焊打底的单面焊接接头，无法进行RT或UT时，允许不进行无损检测。（）17、校核耐压试验压力时，对壳程压力低于管程压力的列管换热器可以不扣除腐蚀裕度。（）
浅谈压力容器的两种设计方法
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/5612775167.html, 浅谈压力容器的两种设计方法 作者：王艳 来源：《价值工程》2010年第15期 摘要:本文介绍了压力容器的两种设计方法,指出分析设计方法虽然相对复杂,但较常规设计方法更安全更经济,且随着计算机技术的发展、有限元方法的应用及各种功能软件的使用它将 会得到更广泛的应用。 Abstract: This paper introduces two kinds of pressure vessel design methods and points that analysis and design methods are relatively complex and more economical,but safer than the conventional design method,and with the development of computer technology,finite element method and software applications will be more widely used. 关键词:压力容器;常规设计;分析设计 Key words: pressure vessel;conventional design;analysis and design 中图分类号:TH49 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0166-01 压力容器是化工、冶金、轻工、纺织、机械以及航空航天工业中广泛使用的承压设备。尽管各类压力容器设备功能各异、结构复杂程度不一,但一般可将其分解为筒体、封头、法兰、 开孔、接管、支座等部件。 压力容器及其部件的两种设计方法分别是常规设计和分析设计。 常规设计是以弹性设计准则为基础,以壳体的薄膜理论或材料力学方法导出容器及其部件 的设计计算公式,这些公式均以显式表达,给出了压力、许用应力、容器主要尺寸之间的关系。它包含了设计三要素:设计方法、设计载荷及许用应力,但这些并不是建立在对容器及其部件进行详尽的应力分析基础之上。如容器筒体,是采用“中径公式”(根据内压与筒壁上均匀分布的薄膜应力整体平衡推导而得),一般情况它仅考虑壁厚中均布的薄膜应力,不考虑其它类型的应力,如对弯曲应力,只有当它特别显著、起主导作用时才予以考虑。实际上,当容器承载以后器壁上会出现多种应力,其中包括由于结构不连续所产生的局部高应力,常规设计对此只是结合经典力学理论和经验公式对压力容器部件设计做一些规定,在结构、选材、制造等方面提出要求,把局部应力粗略地控制在一个安全水平上,在考虑许用应力时选取相对高的安全系数,留有足够的安全裕度。因此,常规设计从本质上讲,可以说是基于经验的设计方法。 工程实际中我们用常规设计的观点和方法解决了很多问题,但也有一些问题无法解释,因为常规设计只考虑弹性失效,没有去深究隐含在许用应力值后面的多种失效模式。
关于ASME压力容器的几个设计要点
关于ASME压力容器的几个设计要点 VIII-1卷的设计方法 VIII-1卷的设计要求根据： 所采用的制造方法； 所使用的材料。 使用条件的要求 用户必须说明使用条件的类型、以及其它有关情况，否则，可能造成制造厂不能满足规范对特定使用条件提出的有关要求。 设计公式 如果规范公式适合于具体一个元件的计算，那么，该公式的运用是强制性的。 使用条件的类型 VIII-1卷提到使用条件有以下5个： 1.有毒介质 2.低温 3.非受火蒸汽锅炉 4.直接受火容器 5.其它（UW-2中未提到的容器） 设计载荷 VIII-1卷列出了以下几类载荷，在设计时都必须考虑到： ●压力 ●温度梯度 ●容器和介质的重量 ●叠加载荷（如：静压头） ●局部应力* ●循环和动载荷（如：疲劳考虑） ●风载* ●地震载荷* *如果存在的话。 注：VIII-1提供的设计法则仅适合于压力载荷的计算，对于其它载荷，任何适用的工程方法都可使用。 确定设计参数的责任 在“ASME体系”里涉及到的几个单位之间存在着接口，为每个单位规定了职责或要做的工作。每个单位负责进行他们自己的工作，ASME持证单位仅负责确保符合ASME规范的所有相关要求。 用户的责任 用户应向制造厂提供以下数据，以便使所设计的容器满足预期的使用条件： ●设计压力和温度 ●载荷 ●腐蚀余量 ●使用要求 ●附加的PWHT或RT VIII-1卷容器的设计可以由用户或其设计代理、ASME持证单位或其分供方进行，但是，给容器打钢印的ASME持证单位必须对设计符合ASME规范的要求负责。VIII-1卷对设计人员
的资格没有要求。 接头形式及限制 接头类别（Joint Category） 接头类别是按接头在容器上的位置定义的。 注：D类接头可以是角接接头，也可以是对接接头。平封头上拼接焊缝为A类接头。焊接接头 除类别外，规范还用类型（Type）来描述接头。Type是焊接接头结构的定义。 Type 1 Type 2 Type 3 Type 4 Type 5 Type 6 UW-2(a) 有毒介质 当容器按有毒介质设计时，所有的焊接接头必须100%RT。 各类接头必须是： ●A类Type 1 ●B类Type 1或2
压力容器设计方法分析对比.docx
压力容器设计方法分析对比 目前我国压力容器设计所采用的标准规范有两大类：一类是常规设计标准，以GB150-2011《压力容器》标准为代表；另一类是分析设计,以JB4732-1995《钢制压力容器--分析设计标准》为代表。两类标准是相互独立的、自成体系的、平行的压力容器规范, 绝对不能混用, 只能依据实际的工程情况而选其一。 设计准则比较 常规设计主要依据是第一强度理论，认为结构中主要破坏应力为拉应力，限定最大薄膜应力强度不超过规定许用应力值，当结构中某最大应力点一旦进入塑性, 结构就丧失了纯弹性状态即为失效。常规设计是基于弹性失效准则,以壳体的薄膜理论或材料力学方法导出容器及其部件的设计计算公式。一般情况它仅考虑壁厚中均布的薄膜应力，对于边缘应力及峰值应力等局部应力一般不作定量计算，如对弯曲应力。 分析设计的主要依据是第三强度理论，认为结构中主要破坏应力为剪切力。采用以极限载荷、安定载荷和疲劳寿命为界限的“塑性失效”与“弹塑性失效”的设计准则，对容器的各种应力进行精确计算和分类。对不同性质的应力, 如：总体薄膜应力、边缘应力、峰值应力等；同时还考虑了循环载荷下的疲劳分析, 在设计上更合理。 标准适用范围对比 常规设计标准GB150-2011适用于设计压力大于或等于且小于35MPa，及真空度高于。对于设计温度，GB150-2011规定为-269℃-900℃，是按钢材允许的使用温度确定设计温度范围, 可高于材料的蠕变温度范围。 " 分析设计标准JB4732-1995适用于设计压力大于或等于且小于100MPa，及真空度高于。对于设计温度，JB4732-1995 将最高的设计许用温度限制在受钢材蠕变极限约束的温度。 应力评定对比 常规设计标准GB150-2011，采用统一的许用应力，如容器筒体，是采用“中径公式”进行应力校核，最大应力满足许用应力即可。 分析设计标准JB4732-1995的核心是将压力容器中的各种应力加以分类，根据所考虑的失效模式比较详细地计算了容器及受压元件的各种应力。根据各种应力本身的性质及对失效模式所起的不同作用予以分类如下： 一次应力
低温绝热压力容器定期检验细则正式版
Through the joint creation of clear rules, the establishment of common values, strengthen the code of conduct in individual learning, realize the value contribution to the organization.低温绝热压力容器定期检 验细则正式版
低温绝热压力容器定期检验细则正式 版 下载提示：此管理制度资料适用于通过共同创造，促进集体发展的明文规则，建立共同的价值观、培养团队精神、加强个人学习方面的行为准则，实现对自我，对组织的价值贡献。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1、总则 （1）目的为了认真贯彻《特种设备安全监察条例》，保证低温绝热压力容器的安全运行，特制定本工艺。 （2）范围本规则适用于已经注册登记的属于《固定式压力容器安全技术规程》管辖的低温绝热压力容器的定期检验。 2、依据 （1）《特种设备安全监察条例》；《山东省特种设备安全监察条例》； （2）TSG R0004-2009《固定式压力容
器安全技术监察规程》； （3）TSG R7001《压力容器定期检验规则》； （4）GB150《钢制压力容器》； （5）GB18442《低温绝热压力容器》； （6）HG20585《钢制低温压力容器技术规定》； （7）相关的技术标准及设计文件。 3、方法、程序、内容和要求 3．1 使用单位在检验前应做好下列工作： 3．1．1 隔断介质来源，清空内部介质，缓慢地升温，使之达到可以进行检验工作的程度； 3．1．2必要时按检验单位的要求搭好
低温压力容器设计应考虑的问题
低温压力容器设计应考虑的问题 一、选材。低温压力容器应选用低温压力容器用材料（低温低应力工况除外），选材原则： 1）低温容器受压元件用钢材应是镇静钢，承受载荷的非受压元件也应该是具有相当韧性且焊接性能良好的钢材； 2）一般低温用钢都要求正火处理，正火处理不仅可以细化晶粒，还可以减少由于终轧温度和冷却速率不同而引起的显微组织不均匀，可降低钢材无塑性转变温度； 3）对低温用碳素钢和低合金钢各类钢材，要求进行低温夏比V型缺口冲击试验； 4）C2.1.2 δs>20mm逐张UT Ⅲ；C2.1.4 对不同温度进行冲击试验。 二、容器的结构设计要求均应有足够的柔性需充分考虑下列问题GB150附录C3.2 1)尽可能简单，减少约束。 2)应避免产生过大的温度梯度。 3)应尽量避免结构形状突变,以减少局部高应力，接管、凸缘端部应打磨成圆角，圆滑过渡。 4)容器的鞍座、耳座、支腿应设置垫板或连接板，避免与容器壳体相焊。垫板或连接板按低温材料考虑。垫片要选择在低温下有良好弹性的材料。 5) 容器与非受压元件或附件的连接焊缝应采用连续焊。 6)接管补强应尽可能采用整体补强或厚壁管补强，若采用补强板，应为截面全焊透结构，且焊缝圆滑过渡。 7)在结构上应避免焊缝的集中和交叉。 8)容器焊有接管及载荷复杂的附件，需焊后消除应力而不能整体进行热处理时，应考虑部件单独热处理的可能性。 三、焊缝的结构设计：GB150附录C3.3 1)A类焊缝应采用双面对接焊，或采用保证焊透、与双面焊具有同等质量的单面对接焊。 2)B类焊缝也应采用与A类焊缝相同的全焊透对接焊缝。除非结构限制不得已时，允许采用不拆除垫板的带垫板单面焊。 3)C类、D类焊缝，原则均要求采用截面全焊透结构。对于一般平焊法兰的截面非全焊透结构，规定仅用于压力较低（设计压力不大于 1.0MPa）、较高温度（设计温度不低于-30℃）的场合，且标准抗拉强度下限值低于540MPa的材料。 四、焊接接头的无损检测（NDT/NDE） C4.6.1 容器的对接接头（A、B类）凡符合下列条件之一者应进行100%RT or UT： A）容器设计温度低于-40℃； B）容器设计温度虽高于-40℃，但接头厚度大于25mm； C）10.8.2.1和10.8.2.2者 1）无损检测比例为100%、50%。 2）凡按规定做100RT or UT的容器，其T形对接接头，角焊缝均需做100%MT or PT。 五、焊接要求 GB150附录C4.3 1）焊接前按JB4708进行焊接工艺评定试验，包括焊缝和热影响区的低温夏比（V）冲击试验。 2）当焊缝两侧母材具有不同冲击试验要求时，焊接金属的冲击试验温度应低于或等于母材中较高者，其冲击功按σb的较低者。热影响区按相应母材要求确定。接头的拉伸和弯曲性能按两侧母材中的较低要求。拉伸2块，面弯2块，背弯2块，冲击试验焊缝和热影响区各3块,当焊缝两侧母材的钢号不同时，每侧热影响区都应取3个冲击试样。 3）应严格控制焊接线能量及焊缝质量。 4）焊接区域内，包括对接接头和角接接头的表面不得有裂纹、气孔、咬边等缺陷，不应有急剧的形状变化，呈圆滑过渡。 六、热处理 GB150 附录C4.4.1 钢板厚度>16mm的碳素钢和低合金钢制容器或受压元件，应进行焊后热处理。
压力容器设计.
第四章压力容器设计 CHAPTER ⅣDesign of Pressure Vessel 概述 设计准则 常规设计 分析设计 疲劳分析 & 压力容器设计技术进展 压力容器发展趋势：①高参数 ②大型化 ③选用高强度材料。 本章着重介绍：①压力容器的设计思想 ②常规设计方法——弹性失效 ③分析设计方法——不同失效形式 / 第一节概述 设计要求、设计文件、设计条件是设计的基本知识。 什么是压力容器设计应综合考虑哪些因素 压力容器设计：根据给定的工艺设计条件，遵循现行的规范标准规定，在确保安全的前提下，经济、正确地选择材料，并进行结构、强（刚）度和密封设计。 结构设计——确定合理、经济的结构形式，满足制造、检验、装配、运输和维修等要求。 强（刚）度设计——确定结构尺寸，满足强度或刚度及稳定性要求，以确保容器安全可靠地运行。 密封设计——选择合适的密封结构和材料，保证密封性能良好。 ] 设计要求：安全性与经济性的统一 安全性指结构完整性和密封性。安全是前提，经济是目标，在充分保证安全的前提下尽可能做到经济。 经济性包括材料的节约，高的效率，经济的制造过程,低的操作和维修费用等。 设计文件
设计文件包括：设计图样、技术条件、强度计算书，必要时还应包括设计或安装、使用说明书。若按分析设计标准设计，还应提供应力分析报告。 设计的表现形式，是设计者的劳动体现 强度计算书： 包括设计条件、所用规范和标准、材料、腐蚀裕量、计算厚度、名义厚度、计算应力等。 , 装设安全泄放装置的压力容器，还应计算压力容器安全泄放量、安全阀排量和爆破片泄放面积。 当采用计算机软件进行计算时，软件必须经“全国锅炉压力容器标准化技术委员会”评审鉴定，并在国家质量监督检验检疫总局特种设备局认证备案，打印结果中应有软件程序编号、输入数据和计算结果等内容。 设计图样：①总图②零部件图 总图包括压力容器名称、类别；设计条件；必要时应注明压力容器使用年限；主要受压元件材料牌号及材料要求；主要特性参数（如容积、换热器换热面积与程数等）；制造要求；热处理要求；防腐蚀要求；无损检测要求；耐压试验和气密性试验要求；安全附件的规格；压力容器铭牌的位置；包装、运输、现场组焊和安装要求；以及其它特殊要求。设计条件 工艺设计条件（原始数据、工艺要求）→→设计 设计条件——设计的已知条件：简图、用户要求、接管表等 简图——示意性地画出容器本体、主要内件部分结构尺寸、接管位置、支座形式及其它需要表达的内容。 、 用户要求包括： （1）工作介质：介质学名或分子式、主要组分、比重及危害性等； （2）压力和温度：工作压力、工作温度、环境温度等； （3）操作方式与要求：注明连续操作或间隙操作，以及压力、温度是否稳定；对压力、温度有波动时，应注明变动频率及变化范围；对开、停车频繁的容器应注 明每年的开车、停车次数； （4）其它：还应注明容积、材料、腐蚀速率、设计寿命、是否带安全装置、是否保温等。 设计条件图： ①一般容器条件图 ②换热器条件图：应注明换热管规格、管长及根数、排列形式、换热面积与程数等； . ③塔器条件图：应注明塔型（浮阀塔、筛板塔或填料塔）、塔板数量及间距、基本 风压和地震设计烈度和场地土类别等；
低温压力容器技术要求汇总
低温压力容器技术要求汇总 1. 钢板逐张超声检测 板厚大于20mm的16MnDR、Ni系低温钢（调质状态除外），逐张检查，不低于Ⅱ级合格。（GB150-2011）用于制造低温压力容器筒体、凸形封头和球壳的钢板，厚度超过以下数值时，需按《承压设备无损检测》JB4730.3进行超声检测，且不低于Ⅲ级。(HG/T20585-2011) 板厚大于16~20mm的钢板，每批抽检20%，最少1张。 板厚大于20mm的钢板，逐张检查。(GB150规定质量等级不低于Ⅱ级) 用作低温压力容器筒体的无缝钢管应逐根按《承压设备无损检测》JB4730.3进行超声检测检查。 2. 焊后热处理 球壳板厚度≥16mm的低温球罐应进行焊后整体热处理。（GB12337-1998附录A） 受压元件焊接接头厚度超过16mm时，低温压力容器或部件全部施焊工作完成后，应进行消除应力热处理。热处理工艺应与焊接工艺评定的热处理制度（温度曲线）一致。（HG/T20585-2011） 3. 100%射线或超声检测 设计温度低于-40℃的或者焊接接头厚度大于25mm的低温容器。（GB150-2011） 低温压力容器的对接接头符合下列情况之一者，应经100%射线或超声检测：（HG/T20585-2011） 盛装易爆介质的容器，且设计压力大于0.6MPa者 设计压力大于等于1.6MPa者 壳体板厚大于25mm者 钢材标准规定的最低抗拉强度Rm＞540MPa或合金元素含量大于3%的低合金钢。 设计温度低于-40℃者。 C.无损检验方法和评定标准应符合下列要求 对接接头的射线检测按《承压设备无损检测》的规定进行。射线照相的质量应不低于AB级，焊缝质量不低于Ⅱ级为合格（100%检测及局部检测） 焊接接头的超声检测按《承压设备无损检测》的规定进行，无论100%检测及局部检测均应不低于Ⅰ级要求。 焊接接头的TOFD检测《承压设备无损检测》的规定进行，焊缝质量不低于Ⅱ级为合格（100%检测及局部检测）。 4. 磁粉或渗透检测 10.3.1中低温容器上的A、B、C、D、E类焊接接头，缺陷修磨或补焊处的表面，卡具和拉筋等拆除处的割痕表面。（GB150-2011） 设计温度低于-40℃的低合金钢制低温压力容器上的焊接接头。（TSG R0004-2009） 低温压力容器下列部位应按《承压设备无损检测》进行表面磁粉检测或表面渗透检测。（HG/T20585-2011） a.符合本标准第8.7.1条的对接接头，但无法进行射线或超声检测者。 b.符合本标准第8.7.1条的容器壳体上的C类、D类焊接接头以及附件焊接的角接接头、填角焊缝的可及表面。 c.钢材标准规定的最低抗拉强度Rm＞540Mpa的高强度钢容器上的全部焊接接头及热影响区表面。 d.受压壳体上工装卡具、拉筋板等临时附件拆除的焊痕表面，焊补前的坡口及焊补的表面以及电弧擦伤处。设计压力大于或等于1.60Mpa，且设计温度低于-40℃的设备法兰用紧固件材料为铁素体钢时，应逐件进行磁粉检测。（HG/T20585-2011）
压力容器设计的知识点
压力容器设计必须掌握的知识点与考试大纲 1．压力容器用钢的基本要求 2．压力容器规范 2.1我国压力容器规范 2.2美国压力容器规范 2.3欧洲压力容器规范 3．压力容器的分类 3.1三类容器的概念(按重要性分类) 3.2按压力大小的分类 4．压力容器的无力矩理论 4.1无力矩理论的应用条件 4.2受均匀气体内压作用的薄膜应力 4.2.1球形容器 4.2.2圆柱形容器 4.2.3椭圆形封头 4.3储存液体的容器 4.3.1圆柱形储液罐 4.3.2球形储液罐 5．压力容器的有力矩理论 5.1有力矩理论的基本方程 5.2圆柱壳轴对称弯曲的应力计算 6．压力容器的不连续分析 6.1 不连续应力的特点 6.2不连续应力的分析方法 6.3具有半球形封头圆筒的不连续应力6.4具有椭圆形封头圆筒的不连续应力6.5具有厚度突变圆筒的不连续应力 7．圆平板中的应力 7.1周边固支的圆板 7.2周边简支的圆板 7.3承受均布边缘弯矩的环形板 7.4类周边承受均布横剪力的环形板7.5带平封头圆筒的不连续分析 8．内压薄壁容器的设计计算 8.1圆筒和球壳 8.1.1圆筒的设计计算 8.1.2球壳的设计计算 8.2设计参数的确定 8.2.1设计压力、工作压力、计算压力、 设计温度 8.2.2焊接接头系数 8.2.3厚度附加量 8.2.4许用应力和安全系数 8.2.5最小壁厚 8.3压力试验 8.3.1液压试验压力 8.3.2气压试验压力 8.3.3液压试验要求 8.3.4气压试验要求 8.4封头的设计计算 8.4.1凸形封头 8.4.2椭圆形封头 8.4.3蝶形封头 8.4.4锥形封头 8.4.5折边锥形封头 8.4.6平板封头 (1) 周边固支 (2) 周边简支 9．法兰 9.1法兰基础知识 9.1.1法兰类型 9.1.2压紧面形式及选用 9.1.3垫片类型及选用 9.2法兰设计 9.2.1垫片密封机理 (1) 垫片系数m (2) 比压力y 9.2.2密封计算 (1) 螺栓载荷计算
浅谈我国压力容器设计技术的进展
浅谈我国压力容器设计技术的进展 引言 社会经济发展为社会技术完善提供了发展的基础动力，工业是我国国民产业中主要部分，工业技术创新化，生产高效化，是推进社会发展技术融合的有效途径，本文对我国工业技术的创新研究，主要从压力容器的设计技术进步进展与采取的应对措施角度进行的分析，为我国现代工业技术的拓展提供新的探索发展空间。 1.压力容器设计技术进展分析 压力容器的技术随着社会工业技术的发展逐步进步，本文对压力技术设计技术的进展分析主要分为三个阶段：第一阶段，压力容器技术应用的初步阶段，新中国成立初，国家发展百废待兴，我党提出优先发展重工业技术，工业技术主要采用国外进口与国内初步研究相结合，从而达到现代工业技术研究创新分析，在应用和模仿中逐步探索，此时的工业技术应用与发展主要是为了适应社会经济发展需要，工业压力容器技术研究的层次停留在技术研究的表面，但工业生产压力容器探索发展的新渠道已经被打开;第二阶段，压力容器逐步从模仿技术向的技术转变，新的技术研究将压力容器的技术应用分为低压容器技术，中压容器技术，高压容器技术，以及超高压容器技术，压力容器技术的材质也逐步实现探索，结合我国政府提出的相应工业技术研究政策的引导，实现了良好的技术行业的加工与发展，工业装备技术的发展逐渐实现完整的发展整体，促进现代工业技术发展的良性循环;第三阶段，我国压力容器技术的发展逐步取得新的技术突破，结合现代自动化程序，例如：压力容器受压程度自动检验系统，实现现代工业压力容器技术发展结构逐步优化，例如：我国压力容器技术的探究已经不仅仅局限于工业生产在航空、航海等领域也取得了较大的成效。例如：我国压力容器产业结构的发展中，新的技术研究申请美国ASME技术认证，同时压力容器技术的发展从欧洲领域的技术研究，向亚太地区的区域技术开发转变，实现了现代压力容器技术创新与拓展的进步。结合以上对我国压力容器技术发展阶段的分析，将我国压力容器技术研究的发展总结为技术发展与研究探索两部分，主动性更强，技术开发的深度和广度加强，与我国社会发展的各个方面都具有直接性联系，在社会进步完善中具有重要的作用。 2.压力容器设计技术发展的应采取的对策 结合以上对压力容器设计技术发展的阶段进行分析，压力容器技术研究逐步取得新的研究成效，我国是世界工业发展大国，在整体技术应用中逐步进行技术研发与创新，应当多元化压力容器发展市场，我国进行新的技术分析应对策略，结合设计中应用的压力容器种类，对压力容器设计技术发展应采取对策进行全面性分析。 (1)压力容器设计阶段 压力容器的发展已经逐渐从单一的工业加工向社会发展需求的多个领域转变，压力容器技术的发展新策略研究。从容器设计的阶段进行分析，压力容器制造技术实现了容器制造专业化管理，针对压力容器的后期应用作用不同，制造阶段对压力容器的设计也发生巨大的转变，例如：压力容器如果作为普通压力生产使用，则压力容器的设计最低压力和最高压力一般为100bar和500bar,如果压力容器的后期应用作用是具有高压的化学加工，进行压力容器设计时，其压力容器的设计最低压力和最高压力一般为1001bar和5000bar，压力容器技术分析与研究是技术、设计的转化提升了现代压力技术应用与分析整体规划结构取得的效果，从而达到压力容器的设计技术专业化管理。此外，压力容器技术设计阶段的分析中，也融合了现代智能化设计流程技术，采用自动化设计检测系统，可以对设计师的设计图进行分析检验，及时发现压力容器设计中存在的不足，保障压力容器设计阶段的技术应用与分析技术的后期对接。 (2)压力容器制造技术 压力容器制造技术的进步，也是现代压力容器逐步发展的新举措。现代压力容器制造技术分析主要包括两个层面。第一，压力容器制造材质。传统的压力容器制造以铁作为主要的容器材质，铁作为主要材质可以保障压力容器的生产加工成本降低，但铁的耐腐蚀性差。化工生产中，容器容易受到高腐蚀原料的侵
压力容器设计的基本步骤
压力容器设计的基本步骤: 以稳压罐的设计为例，对容器设计的全过程进行讲解。 首先，我们根据用户提出的、在压力容器规范范围内双方签署的具有法律约束力的设计技术协议书，该协议书也可以经双方同意共同修改、完善，以期达到产品使用最优化。 根据稳压罐的设计技术协议，我们知道了容器的最高工作压力为1.4MPa，工作温度为200℃，工作介质为压缩空气，容积为2m3，要求使用寿命为10年。这些参数就是用户提供给我们的设计依据。 有了这些参数，我们就可以开始设计。 一.设计的第一步 就是要完成容器的技术特性表。除换热器和塔类的容器外，一般容器的技术特性表包括 a容器类别b设计压力c设计温度d介质e几何容积f腐蚀裕度j焊缝系数 h主要受压元件材质等项。一般我所图纸上没有做强行要求写上主要受压元件材质 一.确定容器类别 容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称容规）第一章第6条（p7）有详细的规定，主要是根据工作压力的大小(p75)、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分(p75)。本例稳压罐为低压（<1.6MPa）且介质无毒不易燃，则应划为第Ⅰ类容器。 另：具体压力容器划分类别见培训教材p4 1-11何谓易燃介质见p2 1-6 介质的毒性程度分级见p3 1-7划分压力容器等级见p3 1-9 二.确定设计压力 我们知道容器的最高工作压力为1.4MPa，设计压力一般取值为最高工作压力的1.05～1.10倍。 至于是取1.05还是取1.10，就取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。 介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05，否则就取上限1.10。 本例介质为无害的压缩空气，且系统管路中有泄压装置，符合取下限的条件，则得到设计压力为
压力容器设计说明书(储罐液氨)
武汉工程大学 课程设计 题目：液氨储罐设计 院系：化学工程学院 专业：化学工程与工艺 班级： 姓名： 指导教师： 完成日期：2010年12月25日
设计任务书 设计题目：液氨储罐设计 设计任务：试设计一液氨储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计。 包括筒体、封头、零部件的材料的选择及结构的设计；罐的制造施工及焊接形式等；设计计算及相关校核；各设计的参考标准；附CAD图。 已知工艺参数如下： 最高使用温度：T=50℃； 公称直径：DN=3000㎜； 筒体长度（不含封头）：Lo=5900㎜。 任务下达时间：2010年11月19日 完成截止时间：2010年12月30日
目录 设计任务书 1 前言 (1) 2 设计选材及结构 (2) 2.1 工艺参数的设定 (2) 2.1.1设计压力 (2) 2.1.2筒体的选材及结构 (2) 2.1.3封头的结构及选材 (2) 3 设计计算 (4) 3.1 筒体壁厚计算 (4) 3.2封头壁厚计算 (4) 3.3压力试验 (5) 4 附件的选择 (6) 4.1人孔的选择 (6) 4.2人孔补强的计算 (7) 4.3进出料接管的选择 (9) 4.4液面计的设计 (10) 4.5安全阀的选择 (10) 4.6排污管的选择 (10) 4.7 鞍座的选择 (11) 4.7.1鞍座结构和材料的选取 (11) 4.7.2容器载荷计算 (12) 4.7.3鞍座选取标准 (12) 4.7.4鞍座强度校核 (13) 5 容器焊缝标准 (14) 5.1压力容器焊接结构设计要求 (14) 5.2筒体与椭圆封头的焊接接头 (14) 5.3管法兰与接管的焊接接头 (14) 5.4接管与壳体的焊接接头 (14)
低温钢压力容器制造质量控制
低温压力容器制造质量控制 1 低温压力容器材料控制要点 低温压力容器的质量首先取决于低温用钢材的质量。低温用钢按使用温度大体分为三大类：-40℃以上温度时，多用低碳（含碳里小于0.25%）碳锰钢；-40～-196℃时，多用低碳钢、中镍钢，-196～-273℃时，多用铬镍奥氏体钢。常用的钢材有16MnR、16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR、06MnNbDR、CF-62 等，以及镍系低温钢材1.5Ni、2.5Ni、3.5Ni、5Ni、9Ni 钢等。钢材在低温下的主要失效形式是脆性断裂。钢材在温度低于脆性转变温度（NDTT）时，在有足够尖锐的缺口或缺陷时就可能导致低应力下的脆性断裂。这种断裂破坏是突然发生的，并可能导致灾难性的后果。钢材在低温下的冲击值Akv，反映了钢材缺口尖端处的在低温下塑性变形能力和对裂纹扩展的敏感性，即低温韧性。材料采购首先应选择经过企业内部管理评审合格供方，同时为了得到良好的冷热加工性能和低温韧性，采购时对所选的低温钢材在对冶炼方法、化学成分、钢材内部组织、热处理状态等诸方面均应加以严格规定和要求，以保证低温钢材的质量。 1.1 低温材料的检验 低温钢材在入厂后的复验对于保证材料质量，从而在源头上保证低温压力容器的质量具有重大意义。低温压力容器用钢材在加工制造前须对低温冲击值进行复验。对低温三类压力容器和球罐用钢材还要进行全项目复验。即复验材料的化学成分、常温机械性能、低温冲击值以及钢材超声波检测复验。钢材复验按进行精确下料，确保筒体成形准确。对于封头及球壳板批进行，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一规格尺寸、能、低温冲击值以及钢材超声波检测复验。钢材复验按批进行，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一规格尺寸、同一热处理制度的钢材组成。低温压力容器用焊条应选用化学成分和力学性能与母材相近的低氢碱性焊条，埋弧焊焊剂应选用碱性或中性焊剂，并且其低温冲击值不小于标准和母材的规定。所有用于低温钢的焊条应按批复验药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量。 1.2 低温材料的管理 建立严格的低温钢材料的发放、回收以及现场管理制度，对于低温压力容器的制造来讲是重要的质量保证手段。特别在制造现场，由于低温钢材与普通钢材容易混淆，如不严加管理会留下很大的事故隐患。低温钢材和焊条应专人专库管理，经技术交底后，施工人员和相关管理人员应熟识低温钢材和焊条的标识，以防与其他钢材混淆。材料进出库要记录台帐，剩余材料要及时进行标识移植。低温钢材表面质量要求高，低温钢材储运过程中应保护好表面并采用色标进行标识。下料、切割应在材料管理人员监督下进行，并及时进行色标移植，低温钢材表而不允许打钢印作标识。钢板材、半成品按批号、规格分类上架堆放，预制，加工成形的材料用胎具支架存放，严禁低温钢材料特别是焊接材料直接置于地面。支架离地面和墙面的距离不应小于300mm 。焊条库设置符合相关焊材管理规定，库内温度不得低于10℃，相对湿度不大于60% ，并做好记录。焊条使用前按规定温度烘干2 小时，烘干后放置于恒温干燥箱内(100～150℃）。 2 制造安装过程控制要点 压力容器低温下的破坏除钢材本身质量因素外，制造及安装缺陷造成的内部应力集中也是引起低温脆性断裂的一个重要原因。特别在低温下，应力集中处较大的峰值应力与设备总体薄膜应力和弯曲应力 相叠加，使低温压力容器在局部达到很高的应力水平，而低温下钢材的塑性变形能力下降，自限性条件消失，从而引起钢材突然的脆性断裂。此外，在制造过程中，钢材冷态下加工变形率过大时，会出现强度和硬度增
浅析压力容器设计中容易忽视的问题
浅析压力容器设计中容易忽视的问题 发表时间：2016-12-06T10:23:57.213Z 来源：《基层建设》2016年19期作者：史志华 [导读] 摘要：压力容器在工业领域被广泛的应用，在应用过程中渐渐地出现一些影响安全效率的不足之处。而引起这些问题的根本原因就是压力容器的设计质量存在瑕疵。所以在设计的过程中不能轻易忽视可能存在的质量问题。 烟台亚美有色金属有限公司山东烟台 265500 摘要：压力容器在工业领域被广泛的应用，在应用过程中渐渐地出现一些影响安全效率的不足之处。而引起这些问题的根本原因就是压力容器的设计质量存在瑕疵。所以在设计的过程中不能轻易忽视可能存在的质量问题。 关键词：压力容器、设计、要求、问题、措施 压力容器在工业领域被广泛的应用，在应用过程中渐渐地出现一些影响安全效率的不足之处。而引起这些问题的根本原因就是压力容器的设计质量存在瑕疵。在压力容器的设计阶段，如果在关键技术上处理不当，很容易造成有毒有害介质的泄露，甚至引起爆炸，进而危及相关操作人员的生命安全；所以在设计的过程中不能轻易忽视可能存在的质量问题。 一、压力容器的设计要求 1.确保工艺生产的顺利完成 有些压力容器应用于工能够业生产中时是要承担完成相应的工艺过程，例如石油化工生产中，整个工艺过程要在压力容器中进行，这就要求压力容器要满足整个工艺要求达到的压力、温度以及各种工艺完成所需的其他规格标准。 2.确保安全可靠的运行 一些应用于化工生产的物料多数具有强烈的腐蚀性和易燃性，甚至是毒性，很容易在生产过程中引发火灾甚至是恶性的爆炸事故，使得压力容器内部储存的能量瞬间释放，具有极大的摧毁力。因此在进行容器设计时一定要保证容器能够安全可靠地进行运行。 3.满足预定的使用寿命 化工生产材料会对压力容器进行腐蚀，使得压力容器器壁变薄甚至烂穿，造成生产安全隐患。因此，在进行压力容器设计时一定要选择合理的材质，并且经过科学计算确保压力容器在使用寿命周期内的结构性能的完好性。 4.经济性 压力容器在进行设计时，在保证安全使用的前提下，尽量结构简单、方便制造，尽量节约贵重材料的使用降低制造成本和维修的成本。尽量提高压力容器的性价比。 二、压力容器设计中易忽视的问题 1、材料问题 压力容器的设计过程中，对容器承受的压力的能力的有着严格的要求。压力容器所用的钢材必须要经过严谨的计算和分析决定。在此过程中要考虑压力容器的设计压力、设计温度、介质特性、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构外，还需要考虑经济合理性。不能为了增大容器的压力而一味盲目的提高钢板的厚度。（1）当压力设计过大时，使设备的壳体壁厚较大，如果还沿用碳素钢就会导致壁厚增加，质量加大，造成成本浪费。一般在以强度控制为主的情况下，当壳体壁厚超过8mm时，应优先选用低合金钢。当设计压力较小、直径较大、以刚度控制或以结构设计主时，应尽量选用普通碳素钢。（2）在专业的钢制化容器材料选用规定中规定“同时符合下列条件的高温压力容器主要受压元件用钢应按炉罐号，复验设计温度下的屈服强度值，其值不得低于相应许用应力值的1.6倍（奥氏体钢为1.5倍）。包括：设计温度大于300℃；设计压力大于1.6MPa；钢材厚度大于等于20mm：钢材主要截面以承受一次薄膜应力为主，且其厚度取决于强度计算的结果。” 2、法兰问题 法兰的设计问题上，我国制定有严格的规范。压力容器设计中的法兰问题主要是由于设计者对于法兰的使用不能够严格的按照相关的设计标准进行法兰的有效选择，从而导致法兰问题。因此设计者应该熟悉有关法兰的设计标准和规范，准确的进行法兰类型的选择。 3、分气缸设计问题 在进行分气缸设计时，容易忽视分气缸的出气口和进气口之间的有效距离。导致分气缸不能正常的进行工作。在设计的过程中，设计者应该通过对具体的工艺参数的计算来确定出两者之间的距离。 4、储气缸的设计问题 压力容器的储气缸是用来储存气体用的，因此它需要有一定的抗压能力，因此储气缸对于材质的要求很高。对于储气罐的设计首先要做好其材质和尺寸的设计。储气罐的罐体直径和长度之间的比例要控制要求范围之内，合理设计的进行设计，才能使罐体的实际使用性能实现最优化。 三、解决压力容器问题的措施 1．材料的选择。在材料选择方面，除需要考虑材料的耐蚀性及足够的强度和刚度外，还应考虑其经济合理性，通过选材合理，来降低材料厚度，减少生产成本。另外，良好的稳定结构可以很好的避免抗压力不足或泄露带来的事故。 2．法兰的选择。基于法兰的规格具有严格的规范性，因而在设计时需要注意不同结构部位的法兰选择，因为不同规格的法兰，其受力的情况存在较大的差异。在选择标准法兰时，除根据设备的设计压力、温度及介质特性进行选择外，还应考虑法兰的最大允许工作压力，避免因未考虑法兰的最大允许工作压力而导致法兰选择等级过低，影响设备的安全使用。在选用《压力容器法兰》（JB/T 4700-2000）标准中的设备法兰时，应注意以下几个方面：第一，《压力容器法兰》（JB/T 4700-2000）3.2 对法兰的腐蚀裕量有最大腐蚀裕量的要求，即“本标准中乙型法兰的适用腐蚀裕量为不大于2mm，当腐蚀裕量超过2mm但不大于3mm时，应加厚短接厚度2mm。长颈对焊法兰的适用腐蚀裕量不大于3mm。”在设计过程中，当压力容器腐蚀裕量超过上述适用的腐蚀裕量数值时，往往因为没有注意到这一条而直接选用了标准法兰。第二，《压力容器法兰》（JB/T 4700-2000） 6.5.2 规定：与长颈法兰相连接的圆筒厚度应不小于JB/T 4703 中规定的对接筒体最小厚度δ0，且筒节长度不小于（DNδ0）1/2。当对接圆筒厚度小于最小对接圆筒厚度时，应按JB 4703 中表3 要求调整法兰总高度H（其他尺寸不变），并连同法兰厚度在标记中标明。JB/T 4703中给出了最小对接圆筒厚度，当长颈法兰与小于该最小厚度的筒节对接时，通过计算与较