壓力容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)講義

壓力容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

講義

第一部分、壓力容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識

第一章壓力容器失效模式

壓力容器在載荷作用下喪失了正常的工作能力稱為失效。

壓力容器所考慮的失效模式主要為斷裂、泄漏、過度變形和失穩(wěn)。

壓力容器失效常以三種形式表現(xiàn)出來：強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。

壓力容器建造標(biāo)準(zhǔn)中主要考慮的失效模式：

1)短期失效模式：

(1)脆性斷裂

(2)韌性斷裂

(3)超量變形引起的接頭泄漏

(4)超量局部應(yīng)變引起的裂紋形成或韌性剪切

(5)彈性、塑性或彈塑性失穩(wěn)

2)長期失效模式：

(1)蠕變斷裂

(2)蠕變超量變形

(3)蠕變失穩(wěn)

(4)沖蝕、腐蝕

(5)環(huán)境助長開裂，如：應(yīng)力腐蝕開裂

3)循環(huán)失效

(1)擴(kuò)展性塑性變形

(2)交替塑性

(3)彈性應(yīng)變疲勞或彈-塑性應(yīng)變疲勞

(4)環(huán)境助長疲勞，如：腐蝕疲勞

第二章GB150適用范圍

(1)適用的設(shè)計(jì)壓力

①對于鋼制容器不大于35MPa；

②其它金屬材料制容器的設(shè)計(jì)壓力適用范圍按相應(yīng)引用標(biāo)準(zhǔn)確定。

(2)適用的設(shè)計(jì)溫度范圍

①設(shè)計(jì)溫度范圍：一269℃?900℃。

②鋼制容器不得超過按GB150.2中列入材料的允許使用溫度范圍。

③其他金屬材料制容器按本部分相應(yīng)引用標(biāo)準(zhǔn)中列入的材料允許使用溫

度確定。

(3)下列各類容器不在標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍內(nèi)：

①設(shè)計(jì)壓力低于0.IMPa且真空度低于0.02MPa的容器；

②《移動式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》管轄的容器；

③旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動機(jī)械設(shè)備中自成整體或作為部件的受壓器室(如泵殼、

壓縮機(jī)外殼、渦輪機(jī)外殼、液壓缸等)；

④核能裝置中存在中子輻射損傷失效風(fēng)險(xiǎn)的容器；

⑤直接火焰加熱的容器；

⑥內(nèi)直徑(對非圓形截面，指截面內(nèi)邊界的最大兒何尺寸，如：矩形為

對角線，橢圓為長軸)小于150mm的容器；

⑦搪玻璃容器和制冷空調(diào)行業(yè)中另有國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的容器。

(4)對不能按GB150.3確定結(jié)構(gòu)尺寸的容器或受壓元件，允許采用以下方

法進(jìn)行設(shè)計(jì)：

①按照附錄C的規(guī)定，進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)分析（如實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析、驗(yàn)證性

液壓試驗(yàn)）。

②按照附錄D的規(guī)定，利用可比的已投入使用的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

③按照附錄E的規(guī)定，采用包括有限元法在內(nèi)的應(yīng)力分析計(jì)算和評定。

（5）容器界定范圍

①容器與外部管道連接：

a）焊接連接的第一道環(huán)向接頭坡口端面；

b）螺紋連接的第一個(gè)螺紋接頭端面；

c）法蘭連接的第一個(gè)法蘭密封面；

d）專用連接件或管件連接的第一個(gè)密封面。

②接管、人孔、手孔等的承壓封頭、平蓋及其緊固件。

③非受壓元件與受壓元件的連接焊縫。

④直接連接在容器上的非受壓元件如支座、裙座等。

⑤容器的超壓泄放裝置。

注：

1、設(shè)計(jì)壓力最高為35MPa,最低為0.IMPa。其中的最高設(shè)計(jì)壓力為35Mpa系沿襲中國石油化工總公司

和機(jī)械、化工兩部《鋼制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定》；最低設(shè)計(jì)壓力0.IMPa系考慮與TSGR004《固

定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》協(xié)調(diào)一致，并考慮與大多數(shù)國家的容器標(biāo)準(zhǔn)所劃定的界限相同。

當(dāng)設(shè)計(jì)壓力高于35MPa時(shí),可采用JB/T4732《鋼制壓力容器一分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》,當(dāng)設(shè)計(jì)壓力低于0.IMPa

時(shí)，可采用JB/T4735《鋼制焊接常壓容器》。真空度低于0.02MPa的容器時(shí)，采用JB/T4735《鋼制

焊接常壓容器》，以考慮經(jīng)濟(jì)效用。

2、不適用范圍

①設(shè)計(jì)壓力低于0.IMPa且真空度低于0.02MPa的容器：常壓容器有自己的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但對于盛裝極

度和高度毒性介質(zhì)的容器，可以參考GB150執(zhí)行。

②移動式壓力容器：指工作狀態(tài)經(jīng)常變化、用于運(yùn)輸?shù)膲毫θ萜鳌?/p>

③旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動的機(jī)械設(shè)備中自成整體或作為部件的受壓器室（如泵殼、壓縮機(jī)外殼、渦輪機(jī)外

殼、液壓缸等）：主要的原因是此類元件已有特殊的設(shè)計(jì)方法。

④核能裝置中直接接受中子輻射的容器：指核島內(nèi)的壓力容器，核能裝置中的其他壓力容器可以參

照執(zhí)行。

⑤直接火焰加熱的容器：由于不能考慮材料直接接觸火焰而可能發(fā)生的材料失效因素，因此不適用。

⑥內(nèi)直徑（對非圓形截面，指截面內(nèi)邊界的最大兒何尺寸，如：矩形為對角線，橢圓為長軸）小于

150mm的容器：由于GB150有最小厚度限制，對此類容器不經(jīng)濟(jì)，故不包含，但需要時(shí)，可以參

考執(zhí)行。

3、超出GB150.3確定結(jié)構(gòu)尺寸的容器或受壓元件的設(shè)計(jì)問題

一般超出GB150.3的設(shè)計(jì)問題集中在下述兩個(gè)方面：

①結(jié)構(gòu)或兒何尺寸超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限制，如：大開孔、異形容器；

②載荷類型為標(biāo)準(zhǔn)之外的情況，如：集中載荷、振動或沖擊載荷。

GB150.1中1.6條規(guī)定：對不能按GB150.3確定結(jié)構(gòu)尺寸的容器或受壓元件，允許采用以下方法

進(jìn)行設(shè)計(jì)：

①按照附錄C的規(guī)定，進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)分析（如實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析、驗(yàn)證性液壓試驗(yàn)）。

②按照附錄D的規(guī)定，利用可比的已投入使用的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

③按照附錄E的規(guī)定，采用包括有限元法在內(nèi)的應(yīng)力分析計(jì)算和評定。

應(yīng)該說明，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)分析指實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析（如應(yīng)力測量、光彈實(shí)驗(yàn)）、驗(yàn)證性液壓試驗(yàn)（如驗(yàn)證性

爆破試驗(yàn)）。

利用可比的已投入使用的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，這種方法有時(shí)會十分保守，應(yīng)盡可能避免經(jīng)驗(yàn)設(shè)

計(jì)方法。

采用包括有限元法在內(nèi)的應(yīng)力分析計(jì)算和評定，并不意味著采用JB/T4732進(jìn)行應(yīng)力分析設(shè)計(jì)，而僅

僅是根據(jù)壓力容器特定的結(jié)構(gòu)和載荷進(jìn)行局部的應(yīng)力分析計(jì)算，作為評價(jià)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)，分析局部

的制造技術(shù)要求應(yīng)參照J(rèn)B/T4732的相關(guān)要求。按GB150附錄E進(jìn)行容器局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的設(shè)計(jì)單

位和設(shè)計(jì)者一般不要求具備分析設(shè)計(jì)資格。設(shè)計(jì)單位應(yīng)對局部結(jié)構(gòu)分析的正確性負(fù)責(zé)，分析報(bào)告應(yīng)作

為對應(yīng)局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算書。應(yīng)力分類及應(yīng)力分析結(jié)果的評定方法應(yīng)符合JB4732的規(guī)定。材料

的設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度按GB150.2對應(yīng)材料的許用應(yīng)力確定。局部結(jié)構(gòu)的制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收要求應(yīng)滿足

JB4732的相應(yīng)規(guī)定

第三章壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程與條例的關(guān)系

1、壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》與《特種設(shè)備安全

監(jiān)察條例》的關(guān)系

（1）以GB150為核心的一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和零部件標(biāo)準(zhǔn)是國家（行

業(yè)）標(biāo)準(zhǔn)，是設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收壓力容器的依據(jù)?！豆潭ㄊ綁毫θ?/p>

器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》是壓力容器安全技術(shù)監(jiān)督和管理的依據(jù)，屬技術(shù)法

規(guī)范疇，涉及壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、檢驗(yàn)、修理和改造。

國務(wù)院發(fā)布的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》屬行政法規(guī)，是我國壓力容器安

全監(jiān)察工作的基本法規(guī)，是壓力容器安全監(jiān)察工作的依據(jù)和準(zhǔn)則。

（2）容器標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)同時(shí)實(shí)施，兩者相輔相成，構(gòu)成了中國壓力容器產(chǎn)品完

整的國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和安全管理法規(guī)體系。如兩者不一致時(shí)，按較高要求執(zhí)

行。

注：

《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》不是壓力容器產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。有的設(shè)計(jì)圖樣的技

術(shù)要求第一條為“本設(shè)備按GB150-2010《固定式壓力容器》和《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》

進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收”，這樣要求混淆了兩者的區(qū)別，應(yīng)改為“本設(shè)備按GB150-2010《固定式

壓力容器》進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收，并接受國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的《固定式壓力容器安全技

術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)督?！?/p>

第四章壓力容器設(shè)計(jì)載荷

1、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下載荷：

a）內(nèi)壓、外壓或最大壓差；

b）液柱靜壓力，當(dāng)液柱靜壓力小于設(shè)計(jì)壓力的5%時(shí)，可忽略不計(jì)；

需要時(shí),還應(yīng)考慮下列載荷：

c）容器的自重（包括內(nèi)件和填料等），以及正常工作條件下或耐壓試

驗(yàn)狀態(tài)下內(nèi)裝介質(zhì)的重力載荷；

d）附屬設(shè)備及隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺等的重力載荷；

e）風(fēng)載荷、地震載荷、雪載荷；

f）支座、底座圈、支耳及其他型式支承件的反作用力；

g）連接管道和其他部件的作用力；

h）溫度梯度或熱膨脹量不同引起的作用力；

i）沖擊載荷，包括壓力急劇波動引起的沖擊載荷、流體沖擊引起的反

力等；

j）運(yùn)輸或吊裝時(shí)的作用力。

2、確定設(shè)計(jì)壓力或計(jì)算壓力時(shí)一，應(yīng)考慮：

a）容器上裝有超壓泄放裝置時(shí)，應(yīng)按附錄B的規(guī)定確定設(shè)計(jì)壓力；

b）對于盛裝液化氣體的容器，如果具有可靠的保冷設(shè)施，在規(guī)定的裝

量系數(shù)范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)根據(jù)工作條件下容器內(nèi)介質(zhì)可能達(dá)到的最

高溫度確定；否則按相關(guān)法規(guī)確定；

c）對于外壓容器（例如真空容器、液下容器和埋地容器），確定計(jì)算

壓力時(shí)應(yīng)考慮在正常工作情況下可能出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓力差；

d）確定真空容器的殼體厚度時(shí)一，設(shè)計(jì)壓力按承受外壓考慮。當(dāng)裝有安

全控制裝置（如真空泄放閥）時(shí)，設(shè)計(jì)壓力取1.25倍最大內(nèi)外壓力

差或O.IMPa兩者中的低值；當(dāng)無安全控制裝置時(shí)，取O.IMPa；

e）由2個(gè)或2個(gè)以上壓力室組成的容器，如夾套容器，應(yīng)分別確定各壓

力室的設(shè)計(jì)壓力。確定公用元件的計(jì)算壓力時(shí)一，應(yīng)考慮相鄰室之間的

最大壓力差。按最苛刻的工況進(jìn)行載荷組合，確定設(shè)計(jì)載荷條件

3、載荷組合原則

按最苛刻的工況進(jìn)行載荷組合，確定設(shè)計(jì)載荷條件

第五章壓力容器的設(shè)計(jì)壽命

1、注明壓力容器設(shè)計(jì)壽命的原因

(1)材料力學(xué)性能如高溫蠕變和高溫?cái)嗔褜r(shí)間的依賴性

(2)腐蝕裕量中的設(shè)計(jì)壽命因素

(3)載荷(如交變載荷)的時(shí)間性

2、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程對腐蝕裕量的規(guī)定

(l)GB150中規(guī)定：為防止容器受壓元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削

弱減薄，應(yīng)考慮腐蝕裕量，具體規(guī)定如下：

a)對有均勻腐蝕或磨損的元件，應(yīng)根據(jù)預(yù)期的容器設(shè)計(jì)使用年限和介質(zhì)

對金屬材料的腐蝕速率確定腐蝕裕量；

b)容器各元件受到的腐蝕程度不同時(shí)，可采用不同的腐蝕裕量；

c)介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸汽或水的碳素鋼或低合金鋼制容器，腐蝕裕量

不小于1mnio

(2)規(guī)程中規(guī)定：對于有均勻腐蝕的壓力容器，腐蝕裕量根據(jù)預(yù)期的壓力容

器使用年限和介質(zhì)對材料的腐蝕速率確定；同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)考慮介質(zhì)流動

對受壓元件的沖蝕、磨損等影響。

注：

1、設(shè)計(jì)壽命是設(shè)計(jì)者根據(jù)容器預(yù)期的使用條件及重要性而給出的估計(jì)，其目的是提醒使用者，當(dāng)容器

超過設(shè)計(jì)壽命時(shí)應(yīng)采取必要的措施，如：經(jīng)常測量厚度、縮短檢測周期。壓力容器的設(shè)計(jì)壽命不等

同于于容器的實(shí)際使用壽命。

2、容器設(shè)計(jì)壽命的規(guī)定

(1)確定容器的設(shè)計(jì)壽命，一般應(yīng)考慮以下因素：

①選擇適宜的材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

②合理的腐蝕裕量

③限制蠕變(高溫工況)或疲勞的可能性

④容器建造的費(fèi)用

⑤裝量的更換周期

(2)推薦的容器設(shè)計(jì)壽命

一般容器、換熱器：10年

分儲塔類、反應(yīng)器、高壓換熱器：20年

球形容器：25年

重要的反應(yīng)容器(厚壁加氫反應(yīng)器、氨合成塔等)：30年

(3)對于進(jìn)行疲勞分析設(shè)計(jì)的容器，應(yīng)在設(shè)計(jì)圖樣中注明設(shè)計(jì)壽命期間內(nèi)交變載荷的循環(huán)次數(shù)。

第六章壓力容器設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

1、壓力

壓力垂直作用在容器單位表面積上的力。在本標(biāo)準(zhǔn)中，除注明者外，

壓力均指表壓力。

工作壓力工作壓力指在正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓

力。

設(shè)計(jì)壓力指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為

設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。

計(jì)算壓力指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括

液柱靜壓力等附加載荷。

試驗(yàn)壓力指進(jìn)行耐壓試驗(yàn)或泄漏試驗(yàn)時(shí)，容器頂部的壓力。

最高允許工作壓力在指定的相應(yīng)溫度下，容器頂部所允許承受的最大壓

力。該壓力是根據(jù)容器各受壓元件的有效厚度，考慮了

該元件承受的所有載荷而計(jì)算得到的，且取最小值。

注：當(dāng)壓力容器的設(shè)計(jì)文件沒有給出最高允許工作壓力時(shí)，則可以認(rèn)為該容

器的設(shè)計(jì)壓力即是最高允許工作壓力。

注：

1、設(shè)計(jì)壓力與計(jì)算壓力的區(qū)別

(1)定義不同

在GB150中設(shè)計(jì)壓力的定義為設(shè)計(jì)壓力指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為

設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。而計(jì)算壓力則定義為在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件厚度

的壓力，其中包括液柱靜壓力等附加載荷。

(2)性質(zhì)不同

設(shè)計(jì)壓力是整臺設(shè)備的載荷條件，而計(jì)算壓力是具體受壓元件的計(jì)算參數(shù)，設(shè)計(jì)壓力雖然是反映容

器受壓狀況的重要指標(biāo)，但不能全部、準(zhǔn)確地反映容器的實(shí)際受力狀況。設(shè)計(jì)壓力與計(jì)算壓力在具

體數(shù)值上有可能?致也有可能是不相同的。

(3)取值依據(jù)不同

設(shè)計(jì)壓力是依據(jù)容器的工作壓力，即在正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力，并考慮一

定的安全裕量或考慮設(shè)置的安全泄放裝置等因素確定的。而受壓元件的計(jì)算壓力則是依據(jù)容器的設(shè)

計(jì)壓力并考慮液柱靜壓力等因素確定的。

(4)用途不同

一臺設(shè)備或一個(gè)腔體的設(shè)計(jì)壓力只有一個(gè)，是容器材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、類別劃分以及各受壓元件

計(jì)算壓力、容器液壓、氣壓試驗(yàn)壓力、氣密性試驗(yàn)壓力確定的依據(jù)。計(jì)算壓力僅用于元件的強(qiáng)度計(jì)

算。受壓元件的計(jì)算壓力在一臺容器的不同部位可能隨它內(nèi)外受壓情況變化有所不同。

(5)對矩形等非圓形截面的壓力容器，計(jì)算壓力應(yīng)取其水壓試驗(yàn)壓力，即檢驗(yàn)和使用過程中的最大承

載壓力。

(6)設(shè)計(jì)壓力出現(xiàn)在壓力容器總圖(裝配圖)的技術(shù)特性表和壓力容器產(chǎn)品銘牌上，而計(jì)算壓力只出

現(xiàn)在壓力容器計(jì)算書中。

2、設(shè)計(jì)壓力(P)的確定

1)內(nèi)壓容器

①容器上裝有超壓泄放裝置(安全閥)時(shí)，容器的設(shè)計(jì)壓力確定的步驟如下：

確定安全閥的開啟壓力PZ，取PZW(1.05~1.1)PW.當(dāng)PZVO.18MPa時(shí),可適當(dāng)提高PZ相對于

PW的比值。再令P，PZo

②容器上裝有爆破片：P=Pb+AP

式中：Pb為設(shè)計(jì)爆破壓力，其其值等于最低標(biāo)定爆破壓力Psmin加上所選爆破片爆破范圍的下

限(取絕對值)；

△P為爆破片制造范圍上限。

最低標(biāo)定爆破壓力Psmin和上下限查表B2和表B3。

③容器上無安全閥，但出口管線有安全閥：P2Pz+Ah.Ah為容器到安全閥的壓力降。

④容器的壓力源如與泵直接連接，則可有下列情況：

容器位于泵的出口側(cè)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取下述情況中的大值，泵正常入口壓力+正常工作揚(yáng)程；泵最大

入口壓力+正常工作揚(yáng)程；泵正常入口壓力+出口全關(guān)閉時(shí)的揚(yáng)程。

容器位于泵（壓力源）的進(jìn)口側(cè)，且無安全泄放裝置時(shí)，取P=（1.0-1.1）Pw,并以p=-o.IMPa

進(jìn)行外壓校核。

2）外壓、真空容器及夾套容器（按外壓設(shè)計(jì)）

①確定外壓容器的設(shè)計(jì)壓力時(shí)，應(yīng)考慮在正常情況下可能出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓力差。

②確定真空容器的殼體厚度時(shí)，設(shè)計(jì)壓力按承受外壓考慮。當(dāng)裝有真空泄放閥時(shí)，設(shè)計(jì)壓力P=l.25

△P式中△P為最大內(nèi)外壓力差，或P=0.IMPa兩者中的低者。未裝真空泄放閥時(shí)，取P=0.IMPa。

③夾套容器：

帶內(nèi)壓夾套的真空容器：內(nèi)筒為真空，設(shè)計(jì)壓力=真空設(shè)計(jì)的外壓力（按②條）+夾套內(nèi)壓力，并

以1.25倍的夾套外壓力核定內(nèi)筒的外壓穩(wěn)定性。夾套按內(nèi)壓計(jì)算。

帶真空夾套的內(nèi)壓容器（即夾套為負(fù)壓，內(nèi)筒為正壓）：內(nèi)筒的設(shè)計(jì)壓力=內(nèi)筒的壓力+0.IMPa,

并核對在夾套試驗(yàn)壓力下的穩(wěn)定性；夾套按②考慮。

3）盛裝液化氣和液化石油氣的容器

①無安全泄放裝置時(shí)，設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于1.05倍的工作壓力。

②裝有安全閥時(shí)，設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于（等于或稍大于）安全閥開啟壓力（開啟壓力取1.05?1.1

倍的工作壓力）。

③工作壓力指盛裝液化氣和液化石油氣的容器可能達(dá)到的最高工作溫度下的飽和蒸汽壓。常溫儲存

液化氣或液化石油氣壓力容器的壓力（即飽和蒸汽壓）見TSGR0004《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)

察規(guī)程》中的規(guī)定。

表3-4常溫儲存液化氣體壓力容器規(guī)定溫度下的工作壓力

規(guī)定溫度下的工作壓力

有保冷設(shè)施

液化氣體臨界溫度

無保冷設(shè)施無試驗(yàn)實(shí)測有試驗(yàn)實(shí)測最高工作溫度并且

溫度能保證低于臨界溫度

50七飽和可能達(dá)到的最高工作溫度下的

250t

蒸氣壓力飽和蒸氣壓力

在設(shè)計(jì)所規(guī)定的】最大充裝量試驗(yàn)實(shí)測最高工作溫度

<50%：

下為50七的氣體壓力下的飽和蒸氣壓力

表3-5常溫儲存混合液化石油氣壓力容器規(guī)定溫度下的工作壓力

混合液化石油氣50t規(guī)定溫度下的工作壓力

飽和蒸氣壓力無保冷設(shè)施有保冷設(shè)施

小于或者等于異丁烷等于50t異丁烷的可能達(dá)到的最高工作溫度

50苒飽和蒸氣壓力飽和蒸氣壓力下異丁烷的飽和蒸氣壓力

大于異丁烷50ct飽和蒸

等于50t丙烷的可能達(dá)到的最高工作溫度

氣壓力、小于或者等于丙

飽和蒸氣壓力下丙烷的飽和蒸氣壓力

烷50t飽和蒸氣壓力

大于丙烷503c等于50七丙烯的可能達(dá)到的最高工作溫度

飽和蒸氣壓力飽和蒸氣壓力下丙烯的飽和蒸氣壓力

附錄D（規(guī)范性附錄）幾種介質(zhì)的飽和蒸汽壓和常壓下的沸點(diǎn)表

表D幾種介質(zhì)的飽和蒸汽壓和常壓下的沸點(diǎn)

介質(zhì)名稱溫魔（6飽和蒸汽壓［MPa（A）J常壓下的沸點(diǎn)（C）

氨(NH>)502.03-33.5

械（Ch）501.43—34.0

算丁烷(i-C4Hio)500.69-11.7

丙烷501.71-42.1

丙烯（GH.）502.05-47.7

-301.94

一401.45

乙烯-103.7

-501.06

-600.75

容規(guī)為什么規(guī)定盛裝液化氣體的壓力容器設(shè)計(jì)儲存量？

盛裝液化氣體的壓力容器，當(dāng)按規(guī)定進(jìn)行充裝時(shí)，即使溫度達(dá)到設(shè)計(jì)溫度時(shí)，容器內(nèi)還有5%的氣相空

間，此時(shí)，溫度升高1"C,容器內(nèi)的飽和蒸汽壓升高0.02~0.03MPa。當(dāng)超量充裝后，由于液化氣體的體

積膨脹系數(shù)大，約為水的10~16倍，溫度升高時(shí)就會使容器內(nèi)液化氣的液體充滿整個(gè)容器，此時(shí)溫度再

升高，容器就要承受液體膨脹的壓力，當(dāng)溫度每升高時(shí)容器內(nèi)的壓力就升高2~3MPa,與飽和蒸汽壓

相比幾乎是100倍，對一臺充滿液化氣液體的容器，當(dāng)溫度再升高3~5℃時(shí)，就接近或超過了容器的爆

破壓力，容器就會自行爆破

2、溫度

設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度指容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度

（沿元件金屬截面的溫度平均值）。設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力一起

作為設(shè)計(jì)載荷條件。

試驗(yàn)溫度試驗(yàn)溫度指進(jìn)行耐壓試驗(yàn)或泄漏試驗(yàn)時(shí)、容器殼體的金屬溫

度。

最低設(shè)計(jì)金屬溫度設(shè)計(jì)時(shí)，容器在運(yùn)行過程中預(yù)期的各種可能條件下各

元件金屬溫度的最低值。

設(shè)計(jì)溫度取值的幾點(diǎn)說明

（1）設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達(dá)到的最高溫度。對于以下的金屬溫度、設(shè)計(jì)溫

度不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度。

（2）在任何情況下金屬溫度不得超過鋼材的允許使用溫度。

（3）設(shè)計(jì)溫度也是具體受壓元件的溫度（計(jì)算）參數(shù)，也就是說當(dāng)容器各個(gè)元件在工作狀態(tài)下，金屬

溫度不同時(shí)，可以分別設(shè)定每個(gè)元件的設(shè)計(jì)溫度，如換熱器的管程和殼程有不同的設(shè)計(jì)溫度；夾套容器

夾套與內(nèi)殼體有不同的設(shè)計(jì)溫度。

（4）在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表中，工作溫度、設(shè)計(jì)溫度往往出現(xiàn)常溫的字樣，這種表示不確切，因常溫的概念在

不同的范疇有不同的值：在金屬力學(xué)性能測試中，常溫或室溫指20℃；在物化數(shù)據(jù)中，以25℃時(shí)的性

質(zhì)稱為常溫下的物化性能；在容器設(shè)計(jì)中，考慮國內(nèi)環(huán)境溫度可能達(dá)到的最高值，以tW50℃定為常溫。

3、厚度

計(jì)算厚度按本標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)公式計(jì)算得到的厚度。需要時(shí)，尚應(yīng)計(jì)入其他載荷

所需厚度，對于外壓元件，系指滿足穩(wěn)定性要求的最小厚度。

設(shè)計(jì)厚度設(shè)計(jì)厚度指計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。

名義厚度指設(shè)計(jì)厚度加上材料厚度負(fù)偏差后向上圓整至材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的

厚度。

有效厚度有效厚度指名義厚度減去腐蝕裕量和材料厚度負(fù)偏差。

最小成形厚度受壓元件成形后保證設(shè)計(jì)要求的最小厚度。

4、許用應(yīng)力

1、許用應(yīng)力的取法

（1）許用應(yīng)力是壓力容器設(shè)計(jì)中的基本參數(shù)，山材料的力學(xué)性能除以相應(yīng)的材料設(shè)計(jì)系數(shù)來確定。許用

應(yīng)力的確定是設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的重要組成部分，建立在長期實(shí)踐基礎(chǔ)上，體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平、成熟程度和

國家的綜合生產(chǎn)技術(shù)水平和管理水平。容器使用鋼材常用指標(biāo)是力學(xué)性能，在壓力容器中，主要指標(biāo)是

材料的抗拉強(qiáng)度Rm和屈服點(diǎn)ReL（或R'eL）。

（2）從鋼常溫抗拉強(qiáng)度考慮，設(shè)計(jì)安全系數(shù)取2.7；

按鋼的設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度考慮選用的設(shè)計(jì)安全系數(shù)：對碳素鋼和低合金鋼、高合金鋼取1.5。

將鋼材的抗拉強(qiáng)度Rm和屈服點(diǎn)ReL分別除以各自的設(shè)計(jì)安全系數(shù)后，取二值的小者作為材料的許用應(yīng)

力。

（3）當(dāng)碳素鋼或低合金鋼的設(shè)計(jì)溫度超過380-420℃,合金鋼（如Cr-Mo鋼等）設(shè)計(jì)溫度超過450℃；

奧氏體不銹鋼的設(shè)計(jì)溫度超過550℃時(shí)，必須同時(shí)考慮高溫持久強(qiáng)度或蠕變強(qiáng)度作為計(jì)算許用應(yīng)力。

材料的蠕變強(qiáng)度對于化工容器用的材料常以一定溫度下，經(jīng)過10萬小時(shí)（約11年）產(chǎn)生1%的蠕變總

變形，為該材料在某高溫下的蠕變強(qiáng)度，以此蠕變強(qiáng)度作為計(jì)算許用應(yīng)力的基準(zhǔn)。這種確定應(yīng)力的方法,

是以限制容器產(chǎn)生一定量的塑性變形為依據(jù)的。

材料的持久強(qiáng)度極限對于化工容器用的材料常以?定溫度下，經(jīng)過10萬小時(shí)后產(chǎn)生的斷裂應(yīng)力作為設(shè)

計(jì)用的持久強(qiáng)度極限。近年來還比較多地采用持久極限來代替蠕變極限作為確定許用應(yīng)力的依據(jù)，這是

因?yàn)殚L期在高溫下工作的材料通常出現(xiàn)小變形的斷裂現(xiàn)象。例如碳鋼在經(jīng)過IO,小時(shí)后斷裂時(shí)，其相對

伸長率6不超過10%,而在變形大于4-5%時(shí)即有脆性斷裂的危險(xiǎn)性。采用持久極限可以直接反映出高溫

長期工作時(shí)對斷裂的抗力。

綜上所述，在高溫下許用應(yīng)力系取下列四者中的最小值

（4）不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的許用應(yīng)力的系數(shù)，與下列因素有關(guān)：

1）設(shè)計(jì)教荷條件的準(zhǔn)確程度及載荷附加的裕度；

2）設(shè)計(jì)計(jì)算方法的精確程度；

3）材料性能穩(wěn)定性及規(guī)定的檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)批量的嚴(yán)格程度；

4）制造和檢驗(yàn)技術(shù)水平及其指標(biāo)控制的嚴(yán)格程度；

5）質(zhì)量管理水平；

6）生產(chǎn)操作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；

7）不可預(yù)見的因素。

2、確定許用應(yīng)力的系數(shù)

（1）GB150確定許用應(yīng)力的系數(shù)

對于板材、管材、鍛件和對于密封螺栓材料具有不同的確定許用應(yīng)力的系數(shù)。

用于確定密封螺栓許用應(yīng)力的系數(shù)要高于對板、管、鍛材的系數(shù)，其原因和特點(diǎn)有：

1）在緊固螺栓的操作中的螺栓預(yù)緊力難于定量控制，一般會大于設(shè)計(jì)值的需要。同時(shí)為保證密封，也

希望螺栓預(yù)緊力適當(dāng)大于設(shè)計(jì)值。

2）操作過程中的載荷循環(huán)或波動可能使螺栓伸長，引起連接松動，墊片松弛，需要多次緊固螺栓。

3）由于螺栓和法蘭不同的材料或不同的溫度，會引起附加熱應(yīng)力。

4）用于密封的螺栓材料不允許產(chǎn)生塑性變形，所以只控制屈服強(qiáng)度系數(shù)。

基于上述特點(diǎn)，對于確定密封螺栓許用應(yīng)力的系數(shù)，當(dāng)螺栓材料強(qiáng)度較高，系數(shù)越大；螺栓直徑越小，

系數(shù)越小。

（2）地腳螺栓和非受壓元件的許用應(yīng)力

JB/T4710-2005《鋼制塔式容器》和川/T4731-2005《鋼制臥式容器》規(guī)定：

碳素鋼Q235[o]bt=147MPa,其他碳素鋼，則ns21.6

低合金鋼Q345[o]bt=170MPa,其他低合金鋼，則ns>2.0

（3）外壓容器殼體失穩(wěn)的安全系數(shù)

Pcr/m=[P]

m=3.0穩(wěn)定安全系數(shù)

Per—臨界壓力或臨界壓應(yīng)力

[P]-許用外壓力或許用軸向壓縮應(yīng)力

3、許用應(yīng)力的規(guī)定

（1）設(shè)計(jì)溫度低于20℃時(shí)，取20℃時(shí)的許用應(yīng)力。

（2）不銹鋼復(fù)合鋼板的許用用力

[o]t=（[o]lt81+[a2]2t82）/（61+62）

（3）對于地震力或風(fēng)載荷與其他載荷相組合時(shí)，容器壁的應(yīng)力允許不超過許用應(yīng)力的1.2倍。

5、焊接接頭分類和焊接接頭系數(shù)

（1）焊接接頭分類

容器受壓元件之間的焊接接頭分為A、B、C、D四類，如圖1T所示。

a）圓筒部分的縱向接頭（多層包扎容器層板層縱向接頭除外）、球形封頭

與圓筒連接的環(huán)向接頭、各類凸形封頭中的所有拼焊接頭以及嵌入式接

管與殼體對接連接的接頭，均屬A類焊接接頭;

b）殼體部分的環(huán)向接頭、錐形封頭小端與接管連接的接頭、長頸法蘭與接管

連接的接頭，均屬B類焊接接頭，但已規(guī)定為A、C、D類的焊接接頭除

外；

c）平蓋、管板與圓筒非對接連接的接頭，法蘭與殼體、接管連接的接頭，內(nèi)

封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭，均屬C類焊

接接頭；

d）接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接的接頭，均屬D類焊接接頭，

但已規(guī)定為A、B類的焊接接頭除外。

圖17

非受壓元件與受壓元件的連接接頭為E類焊接接頭。

（2）焊接接頭系數(shù)

焊接接頭系數(shù)。應(yīng)根據(jù)對接接頭的焊縫型式及無損檢測的長度比例確定。

對于鋼制雙面焊對接焊縫和相當(dāng)于雙面焊的全焊透對接焊縫：

全部無損檢測6=1.00

局部無損檢測6=0.85

對于單面焊對接焊縫（沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板）

全部無損檢測6=0.9

局部無損檢測6=0.8

其它金屬材料的焊接接頭系數(shù)按相應(yīng)引用標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定

1、焊接接頭的分類

（1）焊縫形式與接頭形式

從焊接角度來看壓力容器是由母材與焊接接頭組成的，而焊縫是焊接接頭的組成部分，焊縫與焊接接頭

是兩個(gè)不同的概念。焊接接頭由焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)三部分組成。焊縫是由熔化的焊接材料和熔化

的母材所組成。

在熔化焊范圍內(nèi)，焊縫形式分為五種：對接焊縫（又稱坡口焊縫）、角焊縫、端接焊縫、塞焊縫和槽焊

縫。焊接接頭形式分為12種：對接接頭、T型接頭、十字接頭、搭接接頭、塞焊搭接接頭、槽焊接頭、

角接接頭、端接接頭、套管接頭、斜對接接頭、卷邊接頭和鎖底接頭。同一種焊縫形式可以連接成多個(gè)

接頭形式，對接接頭不一定用對接焊縫連接，連接角接接頭的焊縫也不一定是角焊縫。

（2）ASME關(guān)于焊接接頭的分類

ASME將壓力容器的焊接接頭分為A、B、C、D四個(gè)類別，類別越高的焊接接頭在熱處理、無損檢測等方

面提出更高的質(zhì)量要求。這一分類的出發(fā)點(diǎn)是僅考慮焊縫在容器的位置而不考慮其結(jié)構(gòu)型式，即位于同

一位置的焊縫，不管其采用何種結(jié)構(gòu)型式都劃歸同一類別，如接管與殼體連接的焊接接頭，不管采用對

接還是角接，ASME均將其劃為D類接頭?？紤]接頭在容器上的位置的本質(zhì)，是考慮該接頭所承受的應(yīng)

力水平以及該接頭所連接的兩元件的結(jié)構(gòu)類型。例如，縱向接頭所受的應(yīng)力水平高于環(huán)向接頭，則把前

者劃為A類，后者劃為B類，由于球殼縱向、環(huán)向接頭應(yīng)力水平是一致的，因此，將半球封頭與筒體相

連的環(huán)向接頭也劃為A類;又如平板與圓筒連接的受力條件不如接管與圓筒連接的受力條件,因此,ASME

將平蓋、法蘭等于殼體連接的接頭劃為C類，而將接管與殼體連接的接頭劃為D類。

（3）GB150關(guān)于焊接接頭的分類

GB150在考慮焊接接頭所在位置（即應(yīng)力水平）的同時(shí)，也考慮了焊接接頭的型式與結(jié)構(gòu)，參照ASME

將壓力容器受壓元件的焊接接頭分為A、B、C、I）四類。關(guān)于受壓元件的焊接接頭的分類，GB150與ASME

主要差異：

1）多層包扎容器層板層縱向接頭，ASME按其位置分為A類；GB150對A、B類焊接接頭要求進(jìn)行100%

或局部的射線或超聲檢測，而層板層縱向接頭難以進(jìn)行射線或超聲檢測，只能進(jìn)行磁粉或滲透等表面檢

測，因此GB150為了敘述方便將其劃為C類。

2）嵌入式接管與殼體對接連接的接頭，ASME將其分為D類；由于嵌入式接管和殼體采用對接連接，應(yīng)

對其錯(cuò)邊、棱角、余高進(jìn)行檢查，并可進(jìn)行射線或超聲檢測，因此GB150將其劃為A類。

3）平蓋、管板與圓筒連接的接頭，不管其結(jié)構(gòu)型式如何，ASME均將其劃為C類；實(shí)際上管板、平蓋與

圓筒的連接方式分為對接和角接（搭接）兩種，二者的檢驗(yàn)要求與無損檢測方法均不相同，因此GB150

將平蓋、管板與圓筒非對接連接的接頭劃為C類，而將對接連接的接頭劃為B類。

4）GB150還增加了長頸法蘭與接管連接的接頭以及補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體連接的接頭，前者劃為B類，后者劃

為D類。

GB150對非受壓元件與受壓元件的連接接頭為E類焊接接頭。

2、焊接接頭系數(shù)

（1）焊接接頭系數(shù)的基本規(guī)定

焊接接頭系數(shù)4）是指對接焊接接頭強(qiáng)度與母材強(qiáng)度之比值。用以反映由于焊接材料、焊接缺陷和焊接殘

余應(yīng)力等因素使焊接接頭強(qiáng)度被削弱的程度，是焊接接頭力學(xué)性能的綜合反映。GB150規(guī)定：焊接接頭

系數(shù)小應(yīng)根據(jù)容器受壓元件的焊接接頭的焊接工藝特點(diǎn)和無損檢測的長度比例確定。

焊接接頭系數(shù)小

焊接接頭一對接接頭100%無損檢測局部無損檢測

雙面焊

焊接工藝特點(diǎn)1.00.85

相當(dāng)于雙面焊的全焊透結(jié)構(gòu)

單面焊

（沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊0.90.8

板）

JB/T4730

射線檢測（AB級：中靈敏度技術(shù)）II級III級

無損檢測

超聲檢測（B級檢測）I級n級

合格級別

說明：相當(dāng)于雙面焊的全焊透的對接焊縫，是指單面焊雙面成型的焊縫，按雙面焊評定（含焊接試

板的評定），如氮弧焊打底的焊縫或帶陶瓷、銅襯墊的焊縫等。這里應(yīng)注意到1）是對接接頭；2）全焊

透結(jié)構(gòu)；3）沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板。墊板如何才算密貼，看法并不一致，一般以焊接

工藝評定為準(zhǔn)。

（2）焊接接頭系數(shù)選取的基本要求

1）當(dāng)縱向接頭系數(shù)與環(huán)向接頭的結(jié)構(gòu)、無損檢測比例不一致時(shí)。

內(nèi)壓圓筒厚度計(jì)算公式是根據(jù)圓筒中周向總體（一次）薄膜應(yīng)力的強(qiáng)度導(dǎo)出，所以與之相對應(yīng)的焊接接

頭系數(shù)應(yīng)為圓筒的縱向焊接接頭系數(shù)。在圓筒環(huán)向接頭的極小斷面中同樣也存在著環(huán)向（周向）薄膜應(yīng)

力，另外盡管環(huán)向接頭在圓筒軸向的應(yīng)力僅有環(huán)向應(yīng)力的一半，但是作為一臺完整的壓力容器，為確保

整個(gè)圓筒的強(qiáng)度與安全，一般應(yīng)要求環(huán)向接頭與縱向接頭具有同樣的質(zhì)量水平，即要求具有同樣的焊接

接頭系數(shù)。此時(shí)環(huán)向接頭的質(zhì)量（焊接接頭系數(shù)）雖然可能與縱向接頭的質(zhì)量（焊接接頭系數(shù)）不完全

相同，但計(jì)算圓筒厚度時(shí)，仍取縱向接頭的焊接接頭系數(shù)。此時(shí)設(shè)計(jì)者應(yīng)規(guī)定對該焊接接頭的技術(shù)要求,

以提醒制造廠用焊接工藝措施來保證焊接質(zhì)量。

2）封頭拼接接頭的焊接接頭系數(shù)一般取壓力容器的縱向接頭焊接接頭系數(shù)。

GB150規(guī)定封頭拼接接頭應(yīng)進(jìn)行1OO96R或UT檢測，主要是針對封頭成形時(shí)變形較大，缺陷容易擴(kuò)展而

提出的，與封頭厚度計(jì)算無關(guān)。因此，盡管封頭拼接接頭要求10（?R或UT檢測，但這種檢測仍然只是

整分容器檢測的一部分，其合格指標(biāo)仍按照對容器整體要求的合格指標(biāo)而確定。因此，封頭拼接接頭的

焊接接頭系數(shù)一般取壓力容器的縱向接頭的焊接接頭系數(shù)。對于整張鋼板壓制的小直徑封頭，由于不存

在焊接接頭，在厚度計(jì)算中取6=1.0。

6、耐壓試驗(yàn)

1、耐壓試驗(yàn)的目的和種類

耐壓試驗(yàn)的目的是最終檢驗(yàn)容器的整體強(qiáng)度和可靠性，以高于設(shè)計(jì)壓力的試驗(yàn)介質(zhì)綜合考查容器的制造

質(zhì)量、各受壓元件的強(qiáng)度和剛性、焊接接頭和各連接面的密封性能。對于現(xiàn)場制造的大型壓力容器，還

有檢驗(yàn)基礎(chǔ)沉降的作用。

耐內(nèi)壓試驗(yàn)的的種類有：

1）液壓試驗(yàn)：以水或其他液體為介質(zhì)的耐壓試驗(yàn)。

2）氣壓試驗(yàn)：以空氣或其他惰性氣體為介質(zhì)的耐壓試驗(yàn)。

3）混合耐壓試驗(yàn)：是液壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)的組合。

2、耐壓試驗(yàn)種類的選擇

氣壓試驗(yàn)比液壓試驗(yàn)危險(xiǎn)的主要原因在于氣體的可壓縮性。氣壓試驗(yàn)?旦發(fā)生破壞事故，不僅要釋放積

聚的能量，而且要以最快的速度恢復(fù)在升壓過程中被壓縮的體積，破壞程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液壓試驗(yàn)，相當(dāng)于

爆炸時(shí)的沖擊波。只要條件允許應(yīng)優(yōu)先選擇液壓試驗(yàn)，只有當(dāng)無法進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí);方允許采用氣壓試

驗(yàn)：

1）當(dāng)容器內(nèi)充滿液體介質(zhì)時(shí)，會因液體的重量導(dǎo)致容器本身或基礎(chǔ)的破壞，這主要指直徑很大，壓力很

低且僅充裝氣態(tài)介質(zhì)的容器。

2）因結(jié)構(gòu)原因液壓試驗(yàn)后無法將殘存液體吹干排盡，而使用時(shí)容器內(nèi)又不允許殘存任何液體（如毒化

觸媒或?qū)е庐a(chǎn)品品質(zhì)劣化）。

3、外壓及真空容器的壓力試驗(yàn)

外壓及真空容器的失效方式主要是失穩(wěn)。對外壓及真空容器而言，壓力試驗(yàn)的主要目的不在于考核強(qiáng)度,

而是為了檢查產(chǎn)品的致密性，由于考核外壓穩(wěn)定性的試驗(yàn)難以進(jìn)行，因此，外壓及真空容器也采用內(nèi)壓

方式來進(jìn)行壓力試驗(yàn)。

4、帶夾套容器的壓力試驗(yàn)

對于帶夾套的容器，應(yīng)在技術(shù)要求中分別注明內(nèi)筒和夾套的試驗(yàn)壓力和試驗(yàn)介質(zhì)，確定夾套的試驗(yàn)壓力

后，必須按內(nèi)筒元件有效厚度校核在夾套試驗(yàn)外壓作用下內(nèi)筒元件的穩(wěn)定性。如果不能滿足穩(wěn)定要求，

則應(yīng)規(guī)定在作夾套液壓試驗(yàn)時(shí)，必須在內(nèi)筒保持一定壓力，以使整個(gè)試驗(yàn)過程（包括升壓、保壓和卸壓）

中的任一時(shí)間內(nèi)，夾套和內(nèi)筒的壓力差不超過設(shè)計(jì)壓差。圖樣上應(yīng)注明這一要求，以及試驗(yàn)壓力和允許

壓差。

5、直立容器臥置進(jìn)行液壓試驗(yàn)

直立容器臥置進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力應(yīng)為立置時(shí)的試驗(yàn)壓力加液柱靜壓力。但是，對于低壓、直徑

較大的直立容器，應(yīng)注意在進(jìn)行臥置液壓試驗(yàn)前，應(yīng)按臥式容器來校核其應(yīng)力。如果出現(xiàn)應(yīng)力不合格，

而導(dǎo)致增加筒體壁厚過多時(shí)，可采取一些相應(yīng)措施，如在靠近支座處的筒體內(nèi)壁設(shè)置加強(qiáng)圈；試驗(yàn)用的

支架墊板與筒體相焊，并滿足起加強(qiáng)作用的條件（一般采用標(biāo)準(zhǔn)鞍座即可）。

6、耐壓試驗(yàn)免除問題

壓力試驗(yàn)的免除是僅僅針對那些不可能進(jìn)行壓力試驗(yàn)的現(xiàn)場組焊的大型壓力容器，如:催化裂化裝置中

的有隔熱層的大型反應(yīng)器和再生器：基礎(chǔ)不能承受試驗(yàn)液體重量的壓力容器等，不能作為一般在制造廠

內(nèi)生產(chǎn)的壓力容器不進(jìn)行壓力試驗(yàn)的依據(jù)。

壓力試驗(yàn)免除，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施以保證壓力容器的安全質(zhì)量，一般性措施如下：

1）提高對壓力容器材料的要求：化學(xué)成分、力學(xué)性能和檢驗(yàn)要求；

2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：盡量采用全焊透接頭、避免嚴(yán)重的兒何不連續(xù)；

3）提高無損檢測比例和級別；

4）提高容器的超壓泄放的能力。

GB150規(guī)定，對不能按4.7的規(guī)定進(jìn)行耐壓試驗(yàn)的容器，設(shè)計(jì)單位應(yīng)提出在確保容器安全運(yùn)行的前提

下免除耐壓試驗(yàn)所應(yīng)采取的安全措施，經(jīng)設(shè)計(jì)單位技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后在圖樣上注明。

7、泄漏試驗(yàn)包含的內(nèi)容

泄漏試驗(yàn)包括氣密性試驗(yàn)、氨檢漏試驗(yàn)、鹵素檢漏試驗(yàn)和氮檢漏試驗(yàn)。

（1）氣密性試驗(yàn)：以空氣或其他惰性氣體為試驗(yàn)介質(zhì)進(jìn)行的泄漏試驗(yàn)。

（2）氨檢漏試驗(yàn)：利用氨易溶于水、在微濕空間極易滲透檢漏的特點(diǎn)，在壓力容器充入100%、30%或

1%氨氣進(jìn)行檢漏的方法，適用于對有較高致密性要求的容器襯里、焊接接頭、管子和管板連接以及容器

密封面的檢測。目前氮滲漏試驗(yàn)方法有如下三種：

1）氨一空氣法。

2）氨一氮?dú)夥ā?/p>

3）100%氨氣法。

（3）鹵素檢漏試驗(yàn)：這是一種高靈敏度的檢漏方法，將壓力容器抽真空后，利用氟利昂或其他鹵素壓

縮空氣作為示蹤氣體，在壓力容器待檢部位用箱離子吸氣探針進(jìn)行探測，以發(fā)現(xiàn)泄漏。

（4）氮檢漏試驗(yàn)：這是一種高靈敏度的檢漏方法，將受壓件抽真空后，利用氮壓縮空氣作為示蹤氣體,

在壓力容器待檢部位用氮質(zhì)譜分析儀的吸氣探針進(jìn)行探測，以發(fā)現(xiàn)泄漏。

8、泄漏試驗(yàn)的目的、條件及時(shí)機(jī)

泄漏試驗(yàn)的目的是檢查容器是否存在不允許的泄漏，檢查的重點(diǎn)是可拆的連接部位以及焊接接頭部位。

一般來說，下列情況下要求進(jìn)行泄漏試驗(yàn)：

1）容器內(nèi)的介質(zhì)毒性程度為極度危害或高度危害的介質(zhì)，一旦發(fā)生微量泄漏，將嚴(yán)重危及人的生命安全,

造成環(huán)境污染。

2）因生產(chǎn)工藝條件或介質(zhì)價(jià)格昂貴等原因，設(shè)計(jì)上不允許有微量泄漏的容器。如真空絕熱容器，在投入

運(yùn)行后一旦有微量泄漏，容器就喪失絕熱狀態(tài)，嚴(yán)重影響容器的安全性。

山于泄漏試驗(yàn)存在潛在缺陷擴(kuò)展的危險(xiǎn)性，因此泄漏試驗(yàn)必須在耐壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行。

1、鋼材生產(chǎn)基本知識

(1)煉鋼爐

現(xiàn)今世界用于大生產(chǎn)的煉鋼爐主要有氧氣轉(zhuǎn)爐、高功率或超高功率電弧爐。作為初煉爐，其主要功能是

完成熔化及粗調(diào)鋼液成分和溫度而鋼的精煉和合金化工作在其后的爐外精煉裝備中完成。

(2)爐外精煉

爐外精煉又叫二次精煉，是提高鋼材內(nèi)在質(zhì)量，保證連鑄機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。爐外精煉的技術(shù)按功

能分類大致分為六類：精煉脫碳技術(shù)、精煉脫硫技術(shù)、精煉脫磷技術(shù)、精煉脫氮技術(shù)、鋼的清潔度和夾

雜物變性技術(shù)、微量有害雜質(zhì)去除技術(shù)。

(3)脫氧工藝

1)脫氧工藝中當(dāng)加入足夠數(shù)量的強(qiáng)脫氧劑(Si,AL)使鋼水脫氧良好，在鋼水凝固時(shí)不產(chǎn)生CO氣泡。

鋼水保持平靜，這樣生產(chǎn)的鋼叫做鎮(zhèn)靜鋼。

2)控制脫氧劑種類和加入量(主要是Mn)使鋼中殘留一定量的氧，在凝固過程中形成CO氣泡逸出而產(chǎn)

生沸騰現(xiàn)象。這類鋼叫做沸騰鋼。

3)介于鎮(zhèn)靜鋼與沸騰鋼之間的鋼叫半鎮(zhèn)靜鋼。

(4)鋼材的熱處理

鋼材的熱處理，因加工工藝和對組織、性能的不同要求而不同。如各種鋼板正火處理以獲得細(xì)化而均勻

的組織和較好的綜合力學(xué)性能。高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼板則需進(jìn)行淬火加高溫回火處理，以保證達(dá)到所要求的力

學(xué)性能。不銹鋼板大多需進(jìn)行固溶處理，以改善其耐蝕性。

熱處理工藝有：

1)退火

將鋼件加熱到高于或低于Ac1點(diǎn)溫度并保溫一定的時(shí)間(壓力容器用鋼件的退火一般加熱到低于Ac

1點(diǎn))，然后緩慢冷卻(通常隨爐冷卻)，這種熱處理工藝稱為退火。退火可分為：完全退火、等溫退

火、球化退火、低溫退火、擴(kuò)散退火。低溫退火是在低于Ac1點(diǎn)進(jìn)行的，主要是為消除鋼件的殘余應(yīng)

力，穩(wěn)定尺寸，消除冷作硬化，降低硬度。低溫退火又稱去應(yīng)力退火，是壓力容器制造中最常用的熱處

理方法。

退火主要目的：①降低鋼的硬度；

②改善或消除壞料的鑄造、鍛造和焊接時(shí)所產(chǎn)生的成分或組織的不均勻性；

③消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸;

④細(xì)化晶粒，改善鋼中碳化物的形態(tài)和分布（完全退火）。

2）正火

正火是將鋼件加熱Ac3以上30?50c或更高的溫度，保溫一定的時(shí)間，然后在空氣中冷卻的一種熱處

理工藝。

正火的主要目的：①細(xì)化晶粒，提高鋼材韌性和穩(wěn)定鋼材的力學(xué)性能；

②得到所要求的金相組織。

3）淬火

淬火是將鋼件加熱到Ac3以上某一個(gè)溫度，保溫一定的時(shí)間，使之奧氏體后，急冷至室溫，以獲得淬

硬組織。對壓力容器用鋼而言，淬火后的鋼件，通常是緊接著進(jìn)行高溫回火，以獲得預(yù)期的最佳性能。

淬火的主要目的：①提高鋼的強(qiáng)度和硬度；

②能改善某些特殊鋼的力學(xué)和化學(xué)性能。

4）回火

將鋼件加熱到Acl以下某一個(gè)溫度，保溫一定的時(shí)間，然后以一定的速度冷卻到室溫的熱處理工藝稱

為回火。

回火的主要目的：①消除淬火或正火后所產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，降低脆性，以防變形和開裂；

②能使淬火或正火后的淬硬組織轉(zhuǎn)變成較穩(wěn)定的組織，以確保得到所要求的良好綜合力學(xué)

性能；

③在不同溫度回火，可以獲得不同組織和性能。通過不同的回火溫度，可以調(diào)整淬火或

回火后鋼件的力學(xué)性能。

5）調(diào)質(zhì)

將淬火后高溫回火的聯(lián)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)處理，獲得回火索氏體組織。如07MnCrMoVR、

07MnNiMoVDR?

6）固溶

奧氏體不銹鋼加熱到iooo℃~iioo℃,保溫??定時(shí)間然后快速冷卻，獲得金相奧氏體組織的工藝方法

稱為固溶處理。這種處理的奧氏體不銹鋼具有一定的強(qiáng)度，很高的韌性和優(yōu)良的耐蝕性。

7）穩(wěn)定化

將含有Ti和Nb穩(wěn)定化元素的不銹鋼，加熱到850?950C,保溫一定時(shí)間后水冷、油冷或空冷，使穩(wěn)

定化元素Ti、Nb和鋼中的碳形成TiC、NbC,提高鋼的耐晶間腐蝕的能力。

（5）金相組織

鋼中常見的金相組織

1、鐵素體

是碳溶于a—Fe中的間隙固溶體。體的立方晶格。

2、滲碳體

是鐵與碳形成的化合物。

3、石墨化

滲碳體在高溫長時(shí)間作用下分解并析出石墨狀自由碳的想象，從而使材料脆性急劇增加。

Fe3cf3F+C（石墨）

4、珠光體

是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。

5、馬氏體

是過冷奧氏體快冷的產(chǎn)物，是過飽和鐵素體，由原來面心立方晶格變?yōu)轶w心正方晶格。

6、貝氏體

7、奧氏體

是碳溶于Y-Fe中的間隙固溶體，面心立方晶格。

8、回火馬氏體

是馬氏體在100℃?250℃范圍時(shí)的分解產(chǎn)物。

9、回火索氏體

馬氏體在500℃?650℃范圍時(shí)的回火產(chǎn)物。

典型鋼號的金相組織

鋼號標(biāo)準(zhǔn)號供貨狀態(tài)金相組織

20RGB6654熱軋或正火