壓力容器的設(shè)計教程

壓力容器的設(shè)計一、概述1、所采用的標準GB150《鋼制壓力容器》JB/T4730.1~4730.6－05《承壓設(shè)備無損檢測》GB151《管殼式換熱器》《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》HG20660－00《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險程度分類》HG20580~HG20585六聯(lián)本JB/T4700~4707《壓力容器法蘭》HG20592~HG20635《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》JB/T4709－2007《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》JB/T4710－05《鋼制塔式容器》JB/T4746－02《鋼制壓力容器用封頭》JB/T4736－02《補強圈》JB/T4731－05《鋼制臥式容器》JB/T4712.1～4712.4－07《容器支座》2、壓力容器分GB150容器和容規(guī)容器GB150容器（-0.1MPa~-0.02MPa(149mmHg)）（+0.1MPa～+35MPa）設(shè)計壓力PJB/T4735-97《鋼制焊接常壓容器》(-0.02MPa~+0.1MPa)容規(guī)容器（+0.1MPa～最高工作壓力）100MPaPwGB150容器（-0.1MPa~-0.02MPa(149mmHg)）（+0.1MPa～+35MPa）設(shè)計壓力PJB/T4735-97《鋼制焊接常壓容器》(-0.02MPa~+0.1MPa)容規(guī)容器（+0.1MPa～最高工作壓力）100MPaPw3、容規(guī)適用于同時具備的3個條件1、最高工作壓力，大于等于0.1MPa（不含靜壓力）；2、內(nèi)徑大于等于0.15m且容積大于等于0.025m3；3、盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標準沸點的液體；中華人民共和國國務(wù)院令第373號（2003.03.11）壓力容器是是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPaL的氣體，液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體的固定和移動式容器，盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MPa（表壓）且壓力與容積的乘積大于或等于1.0MPa的氣體液化氣體和標準沸點等于或者低于60℃液體的氣瓶、氧艙。注：表壓＝絕壓－大氣壓注：特種設(shè)備安全監(jiān)察條例于2003年2月19日國務(wù)院第68次常務(wù)會議通過，自2003年6月1日起執(zhí)行。4、GB150適用范圍GB150適用范圍：設(shè)計壓力不大于35MPa；設(shè)計溫度范圍按鋼材允許的使用溫度確定。GB150不適用范圍：直接火加熱的容器經(jīng)常運搬的容器設(shè)計壓力小于0.1MPa的容器真空度低于0.02MPa的容器（149mmHg）截面尺寸小于150mm的容器要求作疲勞分析的容器注：截面尺寸——圓形為直徑、矩形為對角線、橢圓形為長軸

二、容器的設(shè)計1、容器類別的劃分1、按作用原理分：反應(yīng)容器（R）換熱容器（E）分離容器（S）儲存容器（C、球罐為B）2、按壓力分（P設(shè)計壓力）0.1MPa≤P＜1.6MPa低壓容器（L）1.6MPa≤P＜10MPa中壓容器（M）10MPa≤P＜100MPa高壓容器（H）P≥100MPa超高壓容器（U）－0.02MPa＜P＜0.1MPa常壓容器3、按溫度分T≤20℃低溫容器4、容規(guī)把壓力容器分為三類根據(jù)壓力容器用途、介質(zhì)的毒性危害程度和爆炸危險程度來分。介質(zhì)的毒性程度分為極度危害、高度危害、中毒危害和輕度危害。易燃介質(zhì)系指其氣體或者液體蒸汽、薄霧與空氣混合形成爆炸混合物，且其爆炸下限小于10％或爆炸上限與爆炸下限的差值大于等于20％的介質(zhì)。在HG20660《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險程度分類》其中無規(guī)定時，按下列原則確定毒性危害程度。極度危害：最高容許濃度＜0.1mg/m3高度危害：最高容許濃度0.1mg/m3～＜1.0mg/m3中度危害：最高容許濃度1.0mg/m3～＜10.0mg/m3低度危害：最高容許濃度≥10.0mg/m3具體壓力容器分類見附表或壓力容器設(shè)計工程師手冊P182、壓力容器的焊接接頭系數(shù)Φ焊接接頭系數(shù)的選取與接頭的焊接工藝特點，無損檢測比例和對容器的要求有關(guān)。焊接接頭系數(shù)Φ是指對接焊接接頭強度與母材強度之比值，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)Φ應(yīng)根據(jù)容器受壓元件的焊接接頭的焊接工藝特點（單面焊、雙面焊、有或無墊板）以及無損檢的長度比例確定：對接接頭100％無損檢測局部無損檢測雙面焊相當于雙面焊的全焊透接頭1.00.85單面焊（沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板）0.90.8JB/T4730無損檢測合格級別射線檢測Ⅱ級Ⅲ級超聲檢測Ⅰ級Ⅱ級注：封頭拼接接頭的焊接接頭系數(shù)：GB150規(guī)定封頭拼接接頭應(yīng)進行100％射線檢測，但未規(guī)定封頭的拼接接頭系數(shù)的選取，封頭拼接接頭的無損檢測要求主要針對封頭成形時變形較大，缺陷容易擴展而提出的，與封頭厚度計算無關(guān)，因此盡管封頭拼接接頭要求100％射線檢測，但這種檢測仍然是對整臺容器檢測的一部分，其合格指標仍按照對容器整體要求的合格指標而確定，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，在厚度計算中取Φ＝1.0。3、壓力容器器壁厚度厚度是壓力容器最主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，是在規(guī)定的載荷條件下，保證結(jié)構(gòu)強度和結(jié)構(gòu)剛度以及使用壽命的基本條件之一厚度負偏差C1厚度負偏差C1腐蝕裕量C2厚度附加量C計算厚度設(shè)計厚度δd厚度園整值△1有效厚度δe名義厚度計算厚度——考慮計算壓力按標準給定的計算方法計算得到的厚度。是在規(guī)定的載荷條件下保證容器強度、剛度或者穩(wěn)定要求的厚度。設(shè)計厚度——計算厚度與腐蝕裕量之和，是在規(guī)定的載荷條件下保證容器強度、剛度或者穩(wěn)定要求的同時保證規(guī)定的設(shè)計壽命的厚度。名義厚度——設(shè)計厚度加上鋼材厚度負偏差后向上園整至規(guī)格厚度，一般為標注在設(shè)計圖樣上的厚度。有效厚度——名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材厚度負偏差，決定容器真正承載能力的厚度，一般用來校核容器的強度和穩(wěn)定性，也是確定最大允許工作壓力的參數(shù)。鋼材厚度——壓力容器殼體的鋼材厚度是指實際用于制造該殼體元件的材料厚度，是決定容器制造技術(shù)條件的厚度。最小成形厚度——指設(shè)計要求的容器成形后的最小厚度殼體加工成形后不包括腐蝕裕量的最小厚度A、碳素鋼、低合金鋼容器不少于3mmB、對高合金鋼制容器不小于2mmC、換熱器殼體最小厚度碳素鋼、低合金鋼公稱直徑400～≤700＞700～≤1000＞1000～≤1500＞1500～≤2000＞2000～≤2600浮頭、U形810121416固定管板68101214表中數(shù)據(jù)包括厚度附加量C2（按1mm考慮）高合金鋼公稱直徑400～≤500＞500～≤700＞700～≤1000＞1000～≤1500＞1500～≤2000＞2000～≤2600最小厚度3.54.5681012D、碳鋼和低合金鋼制塔器最小厚度為千分之而二的塔內(nèi)徑，且不小于4mm，對不銹鋼塔器厚度不小于3mmE、復(fù)合鋼板最小復(fù)層厚度不小于2mm（為防止干凈不被污染）復(fù)合鋼板最小復(fù)層厚度不小于3mm（為防止腐蝕）F、不銹鋼堆焊層加工后最小厚度3mmG、有襯裡的碳鋼、低合金鋼容器最小厚度為5mmH、裙座筒體厚度不小于6mm，底板不小于14mm（但由計算確定）4、壓力（表壓＝絕壓－大氣壓）工作壓力——在正常工作情況下容器頂部可能達到的最高壓力（即是《容規(guī)》中的最高工作壓力）。設(shè)計壓力——設(shè)定的容器頂部的最高壓力與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不低于工作壓力。確定容器的設(shè)計壓力時考慮如下因素：容器上裝有超壓泄放裝置時，特別是對以爆破片作為超壓泄放裝置是應(yīng)按GB150附錄B的規(guī)定設(shè)計壓力。壓力容器安全閥試驗壓力試驗壓力設(shè)計壓力P工作壓力Pw排放壓力開啟壓力PzPz≤((1.05～1.1)Pw當Pz＜0.18MPa可以適當提高Pz相對于Pw的比值排放壓力＝1.1×Pz＋0.1P≥Pz（蒸汽鍋爐的排放壓力為（開啟壓力））（整定壓力的1.03倍）壓力容器爆破片設(shè)計壓力P——最高標定爆破壓力Psmax(Psmax=Pb+爆破片制造范圍上限)爆破片制造范圍——（＋）設(shè)計爆破壓力Pb爆破片制造范圍——（－）最低標定爆破壓力Psmin(Psmin=Pb－爆破片制造范圍下限)工作壓力Pw——標定爆破壓力——爆破片銘牌上標志的爆破壓力（當制造范圍為零時，其值等于設(shè)計爆破壓力）設(shè)計爆破壓力——爆破片在指定溫度下的爆破壓力對裝有液化氣體的容器在規(guī)定的充裝系數(shù)范圍內(nèi)，設(shè)計壓力應(yīng)根據(jù)工作條件下可能達到最高金屬溫度確定，且不應(yīng)低于《容規(guī)》中的具體相關(guān)規(guī)定。確定真空容器的殼體厚度時，設(shè)計壓力按承受外壓考慮當裝有真空泄壓閥時，設(shè)計壓力取1.25倍最大內(nèi)外壓差或0.1MPa兩者中的低值。當無真空泄壓閥時取0.1MPa。對于兩腔或多腔以上壓力室組成的容器應(yīng)根據(jù)各自的工作壓力確定各壓力室自己的設(shè)計壓力。（3）計算壓力——在相應(yīng)設(shè)計溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力，由兩腔式以上壓力室組成的容器，確定計算壓力時應(yīng)考慮各室之間的最大壓力差（即最苛刻條件的壓力）。（4）試驗壓力——在壓力試驗時容器頂部壓力。（5）最大允許工作壓力——指在設(shè)計溫度下，容器頂部所允許承受的最大表壓力，該壓力是根據(jù)容器各部殼體的有效厚度計算所得且取最小值。5、溫度金屬溫度——容器元件的金屬溫度是指元件金屬截面的溫度平均值。工作溫度——指容器在正常工作情況下容器元件的金屬溫度，容器不同部位的工作溫度一般是不同的；在不考慮溫差應(yīng)力計算的情況下，選擇各元件最高或最低工作溫度為容器的工作溫度。設(shè)計溫度（確定設(shè)計溫度時應(yīng)考慮以下幾點）設(shè)計溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達到的最高溫度。對于0℃以下的金屬溫度，設(shè)計溫度不得高于元件金屬達到的最低溫度。容器各部分在工作狀態(tài)下的金屬溫度不同時，可分別設(shè)定各部分的設(shè)計溫度。對由不同工況的容器應(yīng)按最苛刻的工況設(shè)計，并在圖樣或相應(yīng)技術(shù)文件中注明各工況對應(yīng)的壓力和溫度值。6、壓力試驗?zāi)蛪涸囼灐康氖亲罱K檢驗容器的整體強度和可靠性，以高于設(shè)計壓力的試驗介質(zhì)綜合考查容器的制造質(zhì)量、各受壓元件的強度和剛度，焊接接頭和各連接面的密封性能等。耐壓試驗的方式有液壓試驗，以水或其它液體為介質(zhì)；有氣壓試驗，以空氣或其它惰性氣體為介質(zhì)。外壓容器和真空容器以內(nèi)壓進行壓力試驗。對于由兩腔或兩腔以上壓力室組成的容器應(yīng)在圖樣上分別注明各壓力室的試驗壓力，并校核相鄰殼壁在試驗壓力下的穩(wěn)定性，如不能滿足要求，則應(yīng)規(guī)定在做壓力試驗時相鄰壓力室內(nèi)必須保持一定的壓力，各壓力室的壓力差不超過允許壓差，圖樣上應(yīng)注明這一要求和允許壓差。耐壓試驗的試驗壓力A、內(nèi)壓容器液壓試驗PT=1.25P氣壓試驗PT=1.15PB、外壓容器、真空容器液壓試驗PT=1.25P氣壓試驗PT=1.15P注：氣壓試驗一般在無法液壓試驗前提下，還要AB類焊縫100％無損檢測后進行。氣密性試驗——是否要求氣密性試驗取決于容器內(nèi)介質(zhì)性質(zhì)和容器安全使用的要求，對于介質(zhì)的要求，國家的法規(guī)和標準規(guī)定得很明確，對于保證安全使用，要考慮容器的實際情況具體分析。《容規(guī)》第102條規(guī)定——介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害或設(shè)計上不允許有微量泄漏的壓力容器必須進行氣密性試驗。《GB150》第3.10條規(guī)定——介質(zhì)的毒性程度為極度、高度危害的容器應(yīng)在壓力試驗合格后進行氣密性試驗，需做氣密性試驗時，試驗壓力、試驗介質(zhì)和檢驗要求應(yīng)在圖樣上注明。《HG20584》規(guī)定符合下列條件時容器應(yīng)考慮進行氣密性試驗。介質(zhì)為易燃、易爆。B、介質(zhì)為極度、高度危害時。C、對真空度有較嚴格要求時。D、如有泄漏、將危及容器安全和正常操作者。氣密性試驗壓力——為設(shè)計壓力耐壓試驗免除問題——壓力試驗免除相當于減少了壓力容器制造過程中一個檢驗環(huán)節(jié)，當然要采取相當措施以保證壓力容器的安全質(zhì)量。提高對壓力容器材料的要求、化學(xué)成分、力學(xué)性能和檢驗要求。提高結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，盡量采用全焊透接頭，避免嚴重的幾何不連續(xù)。提高無損檢測的比例和級別。提高容器的超壓泄放能力。耐壓試驗還能起到如下作用：①通過短時超壓，有可能減緩某些局部區(qū)域的峰值應(yīng)力，在一定程度上起到消除（殘余）應(yīng)力，使應(yīng)力趨于均勻。②根據(jù)近代斷裂學(xué)的觀點，短時超壓可以使裂紋產(chǎn)生閉合效應(yīng)也即鈍化裂紋尖端，使容器在正常工作壓力下運行使更安全。7、壓力容器用材料板材主要GB/T3274《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼板》GB6654《壓力容器用鋼板》GB3531《低溫壓力容器用低合金鋼板》GB/T4237《不銹鋼熱軋鋼板》Q235-B鋼板設(shè)計壓力P≤1.6MPa鋼板使用溫度為0～350℃用于殼體時鋼板厚度不大于20mm不得使用于毒性程度為高度或極度危害介質(zhì)的容器Q235-C鋼板設(shè)計壓力P≤2.5MPa鋼板使用溫度為0～400℃用于殼體時鋼板厚度不大于30mm下列碳素鋼和低合金鋼鋼板應(yīng)在正火狀態(tài)下使用*用于殼體厚度大于30mm的20R和16MnR；*用于其它受壓元件（法蘭、管板、平蓋）的厚度大于50mm的20R、16MnR；*厚度大于16mm的15MnVR。D、用于殼體的下列鋼板應(yīng)逐張進行超聲檢測*厚度大于30mm的20R、16MnR質(zhì)量等級不低于Ⅲ級；*厚度大于25mm的15MnVR質(zhì)量等級不低于Ⅲ級；*厚度大于20mm的16MnR質(zhì)量等級不低于Ⅲ級。（2）化工容器用鋼材選用原則A、所需鋼板厚度小于8mm時在碳鋼與低合金高強度鋼之間，應(yīng)盡量采用碳素鋼鋼板。B、在剛度或結(jié)構(gòu)設(shè)計為主的場合應(yīng)盡量選用普通碳素鋼，在強度設(shè)計為主的場合應(yīng)根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)等使用限制，依次選用Q235-B→Q235-C→20R(20g)→16MnR等鋼板。C、所需不銹鋼厚度大于12mm時應(yīng)盡量采用襯里、復(fù)合、堆焊等結(jié)構(gòu)型式。D、不銹鋼盡量不用作設(shè)計溫度小于500℃的耐熱鋼。E、珠光體耐熱鋼應(yīng)盡量不用作設(shè)計溫度小于等于350℃的耐熱鋼，在必須用珠光體耐熱抗氫用途時應(yīng)盡量減少含合金鋼材的品種、規(guī)格。F、碳素鋼用于介質(zhì)腐蝕性不強的常壓、低壓容器，壁厚不大的中壓容器，鍛件、承壓鋼管、非受壓元件以及其它由剛性結(jié)構(gòu)因素決定壁厚的場合。G、低合金高強度鋼用于介質(zhì)腐蝕性不強，壁厚較大（≥8mm）的受壓容器。H、珠光體耐熱鋼用作抗高溫氫或硫化氫腐蝕或設(shè)計溫度350℃（650℃的壓力容器用耐熱鋼）I、不銹鋼用于介質(zhì)腐蝕性較高（電化學(xué)腐蝕、化學(xué)腐蝕）防鐵離子污染或設(shè)計溫度大于500℃或設(shè)計溫度小于－100℃的耐熱或低溫用鋼。J、不含穩(wěn)定元素且碳含量大于0.03％的奧氏特不銹鋼需經(jīng)焊接或400℃以上熱加工時不應(yīng)用于可能引起不銹鋼晶間腐蝕的環(huán)境。（3）管材A、GB/T3092－93《低壓流體輸送用焊接鋼管》?壓力不得大于0.6MPa?公稱直徑不得大于50mm?不得用于有毒易燃易爆及腐蝕介質(zhì)?一般用于常壓、用于工業(yè)輸送水、煤氣，可小于1.0MPaB、GB12771-91《奧氏體不銹焊接鋼管》?壓力小于1.6MPa?輸送無毒、無晶間腐蝕傾向及爆炸危險場合C、以下標準只能用于壓力小于10.0MPa的受壓元件GB/T8163《輸送流體用無縫鋼管》GB3087《低中壓鍋爐用無縫鋼管》GB9948《石油裂化用無縫鋼管》D、以下標準用于壓力大于10.0MPa的受壓元件GB6479《化肥設(shè)備用高壓無縫鋼管》GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》GB/T4976《流體輸送用不銹無縫鋼管》（4）鍛件壓力容器設(shè)計，關(guān)于鍛件的標準（三個）JB4726《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》JB4727《低溫壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》JB4728《壓力容器用不銹鋼鍛件》壓力容器鍛件的選用主要決定于鍛件的截面尺寸和介質(zhì)的毒性程度。鍛件分四個級別，主要在于檢驗項目和要求不同。級別檢驗項目檢驗數(shù)量選用規(guī)定Ⅰ硬度逐件?設(shè)計壓力＜10.0MPa的法蘭以及幾何尺寸類似的鍛件，應(yīng)符合Ⅱ級或Ⅱ級以上要求；?設(shè)計壓力≥1.6MPa的鍛件，應(yīng)符合Ⅱ級或Ⅱ級以上要求；?用作圓筒和封頭的筒形和碗形鍛件及公稱厚度＞300mm的低合金鋼鍛件應(yīng)選用Ⅲ級或Ⅳ級；?毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)，當截面尺寸≥300mm應(yīng)不低于Ⅲ級；?設(shè)計壓力≥10.0MPa的中小型鍛件應(yīng)符合Ⅲ級要求，大型鍛件應(yīng)符合Ⅲ級或Ⅳ級要求。Ⅱ拉伸和沖擊（σb、σS、δ5、AKV）同爐批號、同爐熱處理的鍛件抽檢一件Ⅲ拉伸和沖擊（σb、σS、δ5、AKV）同爐批號、同爐熱處理的鍛件抽檢一件超聲波檢測逐件檢驗Ⅳ拉伸和沖擊（σb、σS、δ5、AKV）逐件檢驗超聲波檢測逐件檢驗*鍛件的截面尺寸實際上指公稱厚度尺寸*法蘭尺寸PN2.5、DN600的人孔法蘭或相當尺寸環(huán)形鍛件；*鍛件重量不大于800kg的筒狀、餅狀鍛件；*直徑不大于200且重量不大于1500kg的條形鍛件；符合以上條件之一著為中小型鍛件，超過者為大型鍛件。（5）鋼材代用（GB150附錄A）A、10、15、20號鋼不能代用20R只能與Q235-B等同；B、GB712船用板B級只可代替Q235-B，經(jīng)沖擊試驗后可代替Q235-C；C、GB731：20g可代用Q235-CD、各種標準鋼管之間代用問題?相當?shù)燃壍匿摴芸梢曰ハ啻茫?高等級鋼管可以代用低等級鋼管；?低等級鋼管不能代用高等級鋼管；?GB3087《低中壓鍋爐用無縫鋼管》中10號20號鋼管可代用GB/T8163《輸送流體用無縫鋼》中相應(yīng)鋼號的鋼管；?GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》中20G、12GrMoG、15CrMoG鋼管可代用GB6479《化肥設(shè)備用無縫鋼管》中相應(yīng)鋼號的鋼管。（6）焊條選用原則A、滿足機械性能的要求，從等強度觀點出發(fā)，選擇能滿足高溫、低溫或常溫機械性能要求的焊條，即能滿足強度的要求，又能滿足沖擊韌性、延伸率等塑性的要求。B、化學(xué)成分相當應(yīng)使熔敷金屬中的合金成分和母材相同或接近，選用焊條時應(yīng)考慮在焊接過程中合金元素的燒損。C、根據(jù)工作的重要性，危險程度來選擇焊條，對重要或危險的場合選用低氫、堿性焊條，以保證焊縫的塑性。D、根據(jù)焊接位置、坡口形狀、剛性大小選擇焊條。E、根據(jù)施工設(shè)備條件選擇焊條。F、根據(jù)工人的習(xí)慣選用有焊接經(jīng)驗、易掌握的焊條。G、考慮經(jīng)濟，選擇價格便宜、容易取得、并能符合要求的焊條。H、不同強度級別的低碳鋼、低合金鋼之間異種鋼焊接一般要求焊接接頭的強度不低于強度低一側(cè)母材標準規(guī)定的抗檢強度下限值，而接頭的塑性、韌性應(yīng)不低于強度高而韌性差的一側(cè)母材。I、焊接材料的標注：?手工電弧焊要求對焊接材料進行規(guī)定，一般以焊條牌號進行標注；?采用氬弧焊或氬弧焊打底時應(yīng)規(guī)定焊接方法標注氬弧焊、焊絲；?采用埋弧焊、電渣焊時應(yīng)提出推薦或規(guī)定焊絲、焊劑。8、容器、法蘭、墊片和緊固件容器法蘭采用JB/T4701～JB/T4703；墊片采用JB/T4704～JB/T4706；緊固件采用JB/T4707；這三件套互相匹配使用件附表；同時要考慮到各種法蘭適用材料的最大允許工作壓力。*真空容器上法蘭選用不低于0.6MPa*墊片中反應(yīng)密封性能的兩個參數(shù)m和y很重要：Y——預(yù)緊密封比壓，是形成初始密封條件而必須施加在墊片單位面積上最小的壓緊力M——墊片系數(shù)，在操作條件下，臨界泄漏時單位密封面上所具有密封壓緊力稱為工作密封比壓σS，工作密封比壓與介質(zhì)操作壓力的比值就稱為墊片系數(shù)mm、y小密封容易，m、y大密封難。關(guān)于墊片的選擇：*常溫中低溫、常壓、低壓宜選用非金屬墊，常用為石棉橡膠板。首先介質(zhì)為環(huán)氧乙烷時不能采用含石棉的墊片；其次在介質(zhì)不允許微量纖維混入場合，如航空汽油及航空煤油，應(yīng)選用膨脹石墨或四氟乙烯作填料的纏繞墊；真空操作時不允許用石棉橡膠板，應(yīng)采用橡膠板。*液氯貯槽或裝有濕氯氣的容器法蘭不能使用石棉橡膠墊，因為濕氯對石棉橡膠墊有腐蝕作用，應(yīng)選用柔性石墨復(fù)合墊。*纏繞墊有四種型式。基本型——適用于榫槽面；帶內(nèi)環(huán)——適用于凹凸面；帶外環(huán)和帶內(nèi)外環(huán)——適用于凸面。*環(huán)的作用：外環(huán)——起對中和限制墊片受壓時向外膨脹作用，厚度一般為3.2mm；內(nèi)環(huán)——能阻止墊片受壓時向內(nèi)擠壓變形，同時可防止鋼帶和填充物進入容器內(nèi)污染物料，裝上內(nèi)環(huán)后，減小了法蘭之間之間隙，從而減少流體停滯，并防止渦流，對腐蝕介質(zhì)亦能減少腐蝕產(chǎn)生，厚度一般為3.2mm；內(nèi)外環(huán)——除具有上述內(nèi)外環(huán)的綜合性能外，還起到軸間限制過分擠壓金屬帶的作用，另外防止墊片比壓的減少。9、管法蘭、墊片、緊固件接管、法蘭及緊固件是壓力容器上重要的壓力元件。法蘭采用HG20592~HG20602墊片采用HG20606~HG20612緊固件可采用國標螺栓、國標螺柱及專用級HG20613螺柱。**當采用非金屬墊片（軟墊片），突面法蘭可車制水線RF（A)除此之外密封面不得有水線（1）法蘭A、當容器真空度小于600mmHg時，管法蘭公稱壓力不低于0.6MPa，真空度600～760mmHg時，管法蘭公稱壓力不低于1MPa；B、對易爆或毒性程度為中度危害介質(zhì)，管法蘭的公稱壓力不低于1.0MPa，毒性程度為高度、極度危害介質(zhì)，或強滲透介質(zhì)，管法蘭公稱壓力為1.6MPa；C、高度、極度毒性介質(zhì)和易爆易燃介質(zhì)用和Ⅲ類壓力容器，盡量采用帶頸對焊法蘭，當設(shè)計溫度高于300℃應(yīng)采用對焊法蘭；D、管法蘭選用限制?板式平焊法蘭，不使用在易燃易爆和極度、高度危害場合；?帶頸平焊法蘭和承插焊法蘭，在劇烈循環(huán)條件下不宜使用，應(yīng)采用帶頸對焊法蘭；?采用螺紋連接時，壓力容器上應(yīng)采用GB/T7306錐管螺紋：①對于易燃流體DN≤20mm且還應(yīng)采用密封焊。②設(shè)計溫度不大于200℃，壓力大于1.0，無毒、不可燃流體。DN32～50mm時，設(shè)計壓力不大于4MPa；DN25mm設(shè)計壓力不大于8MPa；DN≤20mm設(shè)計壓力不大于10MPa。（2）緊固件A、商品級螺栓GB/T57828.8級（配螺母GB/T61708級）使用條件：?P≤1.6MPa?非劇烈循環(huán)場合?配用非金屬軟墊片?介質(zhì)為非易燃易爆及非毒性危害場合?工作溫度＜250℃B、商品級螺栓GB/T9018.8級（配螺母GB/T61708級）使用條件：?P≤4.0MPa?非劇烈循環(huán)場合?配用非金屬軟墊片?工作溫度＜250℃除外均采用專用級螺柱HG20613配專用級螺母HG20613。使用情況要法蘭形式、密封面形式、墊片緊固件統(tǒng)一綜合考慮見附表。**緊固件最小直徑M12，大于M33應(yīng)采用細牙螺紋，螺矩不大于3mm，螺栓直徑大，個數(shù)少合理。10、開孔補強（1）GB150規(guī)定使用補強圈的條件A、鋼材的標準常溫抗拉強度下限值σb≤540MPa；B、補強圈厚度應(yīng)小于1.5δnC、殼體名義厚度應(yīng)δn≤38mm（2）HG20583規(guī)定遇到下列情況之一時應(yīng)采用整體補強（增加筒體或封頭壁厚或采用補強管HGJ527或厚壁管）A、補強圈的厚度超過被補強件壁厚的1.5倍或超過Smax（注碳素鋼Smax＝34mm；16MnRSmax=30mm；15MnVRSmax=28mm）B、設(shè)計壓力大于等于4MPaC、設(shè)計溫度大于350℃D、容器殼體壁厚大于等于38mmE、極度、高度危害介質(zhì)的壓力容器F、高強度鋼（σb＞540MPa）的鉻鉬鋼容器G、疲勞壓力容器（3）接管與殼體連接的焊縫要求全焊透結(jié)構(gòu)，接管壁厚應(yīng)取大于或等于1/2殼體壁厚或取接管壁厚大于或等于6mm兩者較小值，當殼體壁厚較大時（壁厚大于等于20mm）時接管與殼體的連接焊縫宜用雙面焊，對于低溫壓力容器與殼體相焊的管壁厚度不小于5mm，當殼體壁厚大于16mm時接管壁厚要大于8mm。其中DN≤50的短接管宜采用鍛造后車削的后壁管臺。步驟：首先根據(jù)強度確定接管壁厚，再開孔補強計算所需壁厚，最后根據(jù)焊縫全焊透要求管壁厚度要大于等于容器壁厚的1/2，最后修正管子壁厚。焊縫高K≥0.3δn（殼厚），不小于6mm。11、焊縫接頭壓力容器連接焊縫應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)的雙面焊，如容器因幾何尺寸或結(jié)構(gòu)原因，雙面焊確有困難時可采用達到全焊透目的的單面焊（1）氬弧焊打底（2）單面焊雙面成型（3）相當級別的焊條打底（4）帶墊板的單面焊接下面情況必須采用全焊透接頭??儲存或處理毒性程度為高度、極度危害介質(zhì)的壓力容器的A、B、C、D類焊縫?低溫壓力容器的A、B、C、D類焊縫?考慮疲勞載荷容器的A、B、C、D類焊縫?開孔要求采用整體補強容器上的A、B、C、D類焊縫?處理和儲存（液化氣、液氮）的容器上A、B、C、D類焊縫?Ⅱ、Ⅲ類壓力容器上的A、B、C、D類焊縫12、無損檢測（1）壓力容器A、B類焊縫100％射線或超聲檢測1．毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器2．第二類壓力容器中易燃介質(zhì)的反應(yīng)容器和儲存容器3．設(shè)計壓力大于5MPa的容器4．設(shè)計壓力大于0.6MPa的管殼式余熱鍋爐5．不開檢查孔的壓力容器6．公稱直徑大于250mm接管的對接焊縫7．用戶要求全部檢測額焊縫8．鈦制壓力容器9．第三類壓力容器10．名義厚度大于30mm碳素鋼，名義厚度大于30mm的16MnR容器11．名義厚度大于25mm的15MnVR和奧氏體不銹鋼容器12．材料標準抗拉強度σb≥540MPa或合金元素含量大于3％的鋼制容器13．名義厚度大于16mm的12CrMo和15CrMo鋼制容器，其它Cr-Mo低合金鋼制容器的任意厚度的焊縫14．溫度低于－40℃，溫度低于－20℃且厚度＞25mm或設(shè)計壓力大于1.6MPa的低溫鋼制容器15．如必須在焊縫上開孔，則被開中心兩側(cè)各不小于1.5倍開孔直徑范圍內(nèi)的焊縫16.符合下列條件之一的鋁和銅制壓力容器A、介質(zhì)為易燃或毒性程度為極度、高度、中度危害的容器B、采用氣壓試驗的容器C、設(shè)計壓力大于1.6MPa的容器17．嵌入式接管與筒體、封頭連接的A類焊縫18．管板拼接焊縫19．進行氣壓試驗的容器20．設(shè)計用焊縫系數(shù)Φ＝1.0的壓力容器21．凡被補強圈、支座墊板、內(nèi)件等所覆蓋的焊縫（2）A、B類焊縫50％射線或超聲檢測溫度－20℃≥t≥－40℃的鐵素體鋼制容器。（3）A、B類焊縫20％射線或超聲檢測且＞250mm一、二類容器，除100％和50％檢測外的容器。（4）磁粉或著色檢測1．材料標準抗拉強度σb≥540MPa的鋼制容器上的C、D焊縫2．名義厚度大于16mm的12CrMo鋼制容器，其它Cr-Mo低合金鋼制容器的任意厚度容器上的C、D類焊縫3．堆焊表面4．復(fù)合鋼板的復(fù)合板焊縫5．σb＞540MPa（55kgf/cm2）的材料和Cr-Mo低合金鋼材料經(jīng)過火焰切割的坡口表面以及該容器的缺陷修磨或補焊處表面卡具和拉筋等拆除處的焊痕表面6．對接焊縫100％檢測的低溫容器接管和殼體相連的角焊縫、殼體與法蘭連接的角焊縫、補強圈與殼體連接的角焊縫、殼體與裙座連接的塔接焊縫以及容器殼體的T字焊縫7．現(xiàn)場組裝焊接的容器殼體、封頭和高強度鋼材的焊接容器，耐壓試驗應(yīng)作20％表面檢測者發(fā)現(xiàn)裂痕則應(yīng)對所有焊縫作表面檢測無損檢測合格要求探傷方法及標準射線GB3323超聲JB1152著色磁粉焊縫100％探傷Ⅱ級Ⅰ級不允許任何裂縫和分層存在不得有任何裂紋或排氣孔并符合JB3965中Ⅱ級的線性和園形缺陷顯示焊縫局部探傷管板拼接焊縫Ⅲ級Ⅱ級

三、低溫壓力容器設(shè)計定義：設(shè)計溫度低于等于－20℃的壓力容器稱低溫壓力容器。1、GB150附錄C低溫壓力容器適用于設(shè)計溫度低于等于－20℃的鋼制低溫壓力容器的設(shè)計制造、檢驗、驗收由于環(huán)境溫度影響殼體的金屬溫度低于等于－20℃時也應(yīng)遵循本附錄規(guī)定。鉻鎳奧氏體不銹鋼低溫容器在設(shè)計溫度高于等于－196℃且滿足下列各項要求時可不遵循本附錄規(guī)定。①母材應(yīng)為含碳量小于等于0.1％符合本標準的鉻鎳奧氏體不銹鋼。②焊接材料和工藝符合JB/T4709的要求。③設(shè)計溫度低-100℃時應(yīng)按JB4708進行焊縫金屬的低溫夏比沖擊試驗且符合C2.1.7表C2低溫夏比沖擊試驗最低沖擊功規(guī)定值。當殼體或其受壓元件使用在“低溫低應(yīng)力工況”下若設(shè)計溫度加50℃后高于－20℃，不必遵循本附錄規(guī)定。“低溫低應(yīng)力工況”指殼體或受壓元件的設(shè)計溫度低于等于-20℃，但其環(huán)向應(yīng)力小于等于鋼材標準常溫屈服點的1/6且不大于50MPa時的工況。螺栓材料一般不列入低溫低應(yīng)力工況考慮。容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求均應(yīng)有足夠的柔性。結(jié)構(gòu)盡量簡單，減少約束避免產(chǎn)生過大的溫度梯度應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)形狀的突變，以減少局部高應(yīng)力，接管端部應(yīng)打磨成園角呈園滑過渡。容器的支座或支腿需設(shè)置墊板，不得直接焊在殼體上。容器的焊接接頭應(yīng)采用雙面焊，或相當于雙面焊的單面焊雙面成型的全焊透對接接頭。焊縫及表面無損檢測低溫壓力容器的對接焊縫符合下列情況之一者應(yīng)進行100％射線或超聲檢測?盛裝易燃介質(zhì)的容器且設(shè)計壓力大于0.6MPa者?設(shè)計壓力大于等于1.6MPa者?殼體板厚大于25mm?鋼材標準規(guī)定的最低抗拉強度σb＞540MPa或合金元素含量大于3％者?設(shè)計溫度低于－40℃者?符合GB150附錄C有關(guān)規(guī)定者除上述規(guī)定以外的對接焊縫，允許局部探傷，其探傷長度不小于相應(yīng)焊縫總長的50％低溫容器以下部位應(yīng)按JB4730進行表面磁粉或滲透探傷?符合100％探傷的對接焊縫，但無法進行射線、超聲探傷者?符合100％探傷的容器殼上的C、D類焊縫以及附件焊接的角焊縫填角焊縫可及表面?鋼材標準規(guī)定的最低抗拉強度σb＞540MPa的高強度鋼容器殼體上的全部焊縫及熱影響區(qū)表面?受壓殼體上工裝卡具、拉筋板等臨時附件、拆除的焊痕表面、焊前的坡口及焊補的表面及電弧擦傷處設(shè)計壓力大于等于1.6MPa且設(shè)計溫度低于－40℃的設(shè)備，法蘭用緊固件材料為鐵素體鋼時應(yīng)逐件進行磁粉探傷無損檢側(cè)方法和評定標準?對接焊縫100％射線檢測Ⅱ級合格，50％射線檢測Ⅱ級合格；?對接焊縫超聲檢測無論100％檢測50％檢測均Ⅰ級合格；壓力試驗時容器壁溫必須比殼體材料和焊接接頭的沖擊試驗溫度（取高者）加20℃G、壓力試驗與氣密性試驗當試驗壓力等于設(shè)計壓力時，試驗溫度應(yīng)不低于設(shè)計溫度；當試驗壓力高于設(shè)計壓力10％以下時，試驗溫度必須比設(shè)計溫度高20℃以上﹡低溫用板材：16MnR——（－20℃）16MnDR——（－30℃，－40℃）15MnNiDR——（－45℃）09Mn2VDR——（－50℃）09MnNiDR——（－70℃）再低用0Cr18Ni9﹡低溫用管材：20——（－20℃）10——（－30℃）16Mn——（－40℃）09MnD——（－50℃）2、HG20585《鋼制低溫壓力容器技術(shù)規(guī)定》本規(guī)定適用于化工用設(shè)計壓力不大于35MPa設(shè)計溫度低于－20℃，不低于-196℃的鋼制低溫壓力容器。低溫低應(yīng)力工況——系指容器殼體或其受壓元件在低溫（≤－20℃）操作條件下一次總體薄膜應(yīng)力降至GB150規(guī)定的材料許用應(yīng)力[σ]與相應(yīng)焊接接頭系數(shù)中Ф乘積的75％以下的工況屬于低溫低應(yīng)力工況，設(shè)計溫度的調(diào)整A、設(shè)計溫度不低于－46℃時，低溫低應(yīng)力工況壓力容器的設(shè)計溫度調(diào)整（提高），按下表的要求調(diào)整，調(diào)整后的設(shè)計溫度等于設(shè)計溫度t與溫度調(diào)整值△t之和。σ/[σ]Ф設(shè)計溫度調(diào)整值△t（℃）0.7500.6100.45200.375300.33400.3050B、設(shè)計溫度低于－46℃但不低于－100℃的僅當容器殼體或其受壓元件的一次總體薄膜應(yīng)力降至小于或等于鋼材標準常溫屈服點的1/6且不大于50MPa時設(shè)計溫度調(diào)整值△t可取50℃。C、設(shè)計溫度低于－100℃，溫度調(diào)整值為0。D、調(diào)整后的設(shè)計溫度等于或低于－20℃時壓力容器的選材（包括鋼材及焊接接頭沖擊試驗溫度）設(shè)計制造檢驗要求按調(diào)整后的設(shè)計溫度來確定。E、調(diào)整后的設(shè)計溫度高于－20℃，低于0℃時，壓力容器的鋼材及焊接接頭的沖擊試驗溫度應(yīng)等于或低于調(diào)整后的設(shè)計溫度，而其它設(shè)計制造檢驗要求不必遵循本要求。F、調(diào)整后的設(shè)計溫度不低于0℃時的壓力容器選材、設(shè)計、制造檢驗要求均不必遵循本標準。G、低溫低應(yīng)力工況不適用于鋼材標準抗拉強度下限值540MPa的材料。H、除環(huán)境低溫容器外，安裝在容器外的螺栓材料試驗溫度一般可比殼體設(shè)計溫度提高15～30℃，在保溫情況下，對平焊法蘭用螺栓設(shè)計溫度提高15℃，活套法蘭、螺栓提高30℃。螺母用材料的沖擊溫度可比螺栓的沖擊試驗溫度提高30℃。3、低溫壓力容器設(shè)計設(shè)計要點（1）結(jié)構(gòu)簡單盡可能減少焊接的壓束程度（2）容器的支座或裙座宜設(shè)計墊板、盡量避免直接與殼體相焊（3）開孔補強盡量不用補強圈，而采用壁厚管、補強管或整體補強（4）與殼體相焊的管段，壁厚不小于5mm（5）與殼體相焊接的插入接管、管端尖角應(yīng)打磨成R≥3mm的園角（6）A、B、D類焊縫應(yīng)采用全焊透焊縫（7）設(shè)計壓力大于1.6MPa且有極度、高度危害介質(zhì)，易燃介質(zhì)應(yīng)采用帶頸對焊法蘭。法蘭與筒體，接管的平焊結(jié)構(gòu)適用于下列工況：ⅰ設(shè)計溫度不低于－46℃且設(shè)計壓力不大于4.0MPa（或300lb）；ⅱ采用標準帶頸平焊法蘭或JB4702乙型設(shè)備法蘭。（8）緊固件ⅰ低溫壓力容器法蘭上螺栓、螺柱不得采用鐵素體商品級緊固件，但符合低溫、低應(yīng)力工況的壓力容器，當其調(diào)整后的設(shè)計溫度等于或高于－20℃時不受此限制。緊固件配套螺母，但使用溫度應(yīng)不低于－40℃。ⅱ設(shè)計溫度不低于－100℃的鐵素體鋼容器應(yīng)采用鐵素體鋼緊固件。ⅲ設(shè)計溫度低于－100℃的奧氏體鋼容器應(yīng)采用奧氏體鋼緊固件。（9）墊片A、使用溫度低于－40℃時采用金屬包覆墊，纏繞墊及實心金屬墊（不銹鋼、鋁、銅）。B、非金屬墊，一般為石棉橡膠板，使用溫度不低于-46℃，壓力不高于1.6MPa，或柔性石墨，聚四氟乙烯，在低溫下呈良好彈塑性狀態(tài)的材料。(10)10號鋼管用于-30℃漏提附加要求A、GB6479《化肥設(shè)備用高壓無縫鋼管》此標準中規(guī)定10＃鋼管供貨狀態(tài)是正火，并保證－20℃沖擊值，經(jīng)供需雙方協(xié)議10＃鋼管可做－30℃的沖擊試驗。B、GB8163《輸送流體用無縫鋼管》規(guī)定10＃鋼管熱軋狀態(tài)或熱處理狀態(tài)供貨，無沖擊試驗要求。C、GB9948《石油裂化用無縫鋼管》10＃鋼管，有常溫沖擊試驗，不保證－20℃沖擊值。因此，10＃鋼管用于－20℃（－30℃）時應(yīng)采用GB6479鋼管正火狀態(tài)供貨，使用于－30℃要提出做－30℃夏比沖擊試驗。﹡注意低溫容器用鍛件要Ⅲ級。

四、換熱器的設(shè)計1、GB151-99《管殼式換熱器》適用于DN≤2600mm、PN≤35MPa且PN×DN（MPa×mm）乘積不大于1.75×104。2、對無法進行無損檢測的固定管板換熱器殼程園筒局部的環(huán)向焊接接頭，當采用氬弧焊打底或焊接接頭根部全長有緊貼基本金屬的墊板時其焊接接頭系數(shù)Ф＝0.6。3、介質(zhì)的毒性程度為極度或高度危害或管、殼程介質(zhì)互漏會產(chǎn)生嚴重危害時應(yīng)在壓力試驗合格后進行氣密性試驗。4、換熱器用材料（1）筒體、封頭按GB150規(guī)定使用的鋼板。（2）管板、平蓋、法蘭采用鍛件其級別不低于Ⅱ級（厚度大于60mm的管板宜采用鍛件），如采用板材應(yīng)符合GB150之規(guī)定。（3）換熱管GB/T1527《銅與銅合金拉制管》GB/T3625《換熱器及冷凝器用鈦及鈦合金管》GB/T6893《工業(yè)用鋁及鋁合金拉（軋）管》GB/T8163《輸送流體用無縫鋼管》GB/T8890《熱交換器用銅合金管》GB9948《石油裂化用無縫鋼管》GB13296《鍋爐、熱交換器用不銹鋼、無縫鋼管》GB/T14976<流體輸送用不銹鋼、無縫鋼管》換熱器的精度Ⅰ級精度換熱管——采用高精度冷拔管，適用無相變傳熱和易產(chǎn)生振動場合。Ⅱ級精度換熱管——（普通精度）冷拔管，適用重沸、冷凝傳熱和無振動場合。（4）螺柱按GB/T4707選用（5）圓筒的最小厚度——碳鋼制最小厚度6mm，不銹鋼制最小厚度為3.5mm，不同形式，不同直徑有不同的最小厚度GB151中表8、表9（6）管板的最小厚度A、當管板與換熱管脹接時?用于易燃、易爆及有毒介質(zhì)等嚴格場合時管板的最小厚度不小于換熱管的外徑（d0)?用于一般場合，管板厚度d0≤25時，δmin≥0.75d0；25≤d0≤50時，δmin≥0.7d0；d0≥50時δmin≥0.65d0B、管板與換熱管采用焊接時，管板的最小厚應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)換和制造要求且不小于12mm，熱器中管板厚度/法蘭厚度＞0.6C、復(fù)合板復(fù)層最小厚度及相應(yīng)要求?管