GB T 18442固定式真空絕熱深冷壓力容器-標(biāo)準(zhǔn)編制說明

GB/T18442—2XXX《固定式真空絕熱深冷壓力容器》編制說明GB/T18442—2XXX《固定式真空絕熱深冷壓力容器》編制說明GB/T18442—20XX《固定式真空絕熱深冷壓力容器》

編制說明標(biāo)準(zhǔn)修訂的目的、意義及背景原GB/T18442.1～18442.6—2011《固定式真空絕熱深冷壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)自2011年發(fā)布實施以來，對于提升我國在固定式真空絕熱深冷壓力容器的材料、設(shè)計、制造、試驗、檢驗、標(biāo)志、標(biāo)識及安全防護(hù)等方面的技術(shù)水平，以及規(guī)范國內(nèi)固定式真空絕熱深冷壓力容器起到了很好的作用，提高了我國相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計、建造水平和國際市場競爭力，保障了固定式真空絕熱深冷壓力容器的安全，保護(hù)了人民生命和財產(chǎn)安全，促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是，隨著TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、GB/T150.1～150.4—2011《壓力容器》等規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)的頒布和發(fā)布，以及NB/T47XXX-XXXX《冷凍液化氣體汽車罐車》報批稿的形成，近年我國的科技進(jìn)步和新材料、新工藝、新技術(shù)的運用，以及國際上有關(guān)固定式真空絕熱深冷壓力容器的變化，且我國需求量較大的儲存高壓液化氣體的固定式真空絕熱壓力容器的設(shè)計和建造沒有相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，有必要組織專家對《固定式真空絕熱深冷壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，使其符合最新的相關(guān)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，與國際上相關(guān)的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)接軌。因此，GB/T18442.1～18442.6-2011已不能適應(yīng)目前固定式真空絕熱深冷壓力容器的發(fā)展需要。根據(jù)國務(wù)院以及主管部門有關(guān)加強(qiáng)冷凍液化氣體和高壓液化氣體的儲存規(guī)范制定工作的指示，全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會低溫容器工作組（以下簡稱低溫工作組）全面啟動GB/T18442.1～18442.6—2011《固定式真空絕熱深冷壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作，確保固定式真空絕熱深冷壓力容器的公共安全。標(biāo)準(zhǔn)修訂主要依據(jù)GB/T150.1～150.4-2011壓力容器GB12268-2012危險貨物品名表GB/T20801.3-2006壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第3部份設(shè)計與計算GB/T20801.5-2006壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第5部分：檢驗與試驗NB/T47013.11-2011承壓設(shè)備無損檢測第11部分：X射線數(shù)字成像檢測NB/T47013.14-2016承壓設(shè)備無損檢測第14部分：計算機(jī)輔助成像射線檢測TSG21—2016固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范第Ⅻ卷《運輸罐建造和延續(xù)使用規(guī)則》2017版ISO21009-1：2008低溫容器—固定式真空絕熱容器第1部分：設(shè)計、制造、檢驗及測試EN13458-1：2002低溫容器—固定式真空絕熱容器第一部分：基本要求API521-2014壓力釋放和降壓系統(tǒng)修訂過程按照國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會和全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的工作計劃安排，2017年2月，低溫工作組在全國范圍內(nèi)遴選GB/T18442《固定式真空絕熱深冷壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)修訂專家，并于2017年8月正式成立了標(biāo)準(zhǔn)工作組，開展了有關(guān)準(zhǔn)備工作。2017年8月底，低溫工作組組織標(biāo)準(zhǔn)工作組的專家在蘇州召開了GB/T18442《固定式真空絕熱深冷壓力容器》六項國家標(biāo)準(zhǔn)修訂工作組首次工作會議。2017年9月，主要起草單位張家港中集圣達(dá)因低溫裝備有限公司，將征求意見稿初稿征求了行業(yè)專家的意見，并根據(jù)專家的反饋意見進(jìn)行幾次討論和修改完善后，形成征求意見稿。2018年2月，該標(biāo)準(zhǔn)開始在全國范圍內(nèi)征求意見。有關(guān)問題說明通用要求規(guī)定了本標(biāo)準(zhǔn)適用于幾何容積不小于1m3的固定式真空絕熱深冷壓力容器（以下簡稱深冷容器），與TSG21的描述方式相一致。因“真空絕熱”是個廣義范圍，包含了真空粉末絕熱、真空復(fù)合絕熱或高真空多層絕熱等多種絕熱方式，不宜與其他絕熱方式并列，此次根據(jù)產(chǎn)品實際情況明確為具體的三種絕熱方式。明確適用于真空絕熱結(jié)構(gòu)深冷容器儲存的標(biāo)準(zhǔn)沸點不低于-196℃的冷凍液化氣體介質(zhì)。明確本標(biāo)準(zhǔn)不適用于充裝按GB12268規(guī)定有毒介質(zhì)的深冷容器，限定了只適用于無毒介質(zhì)。對深冷容器范圍、罐體、管路以及主要受壓元件的范圍分別進(jìn)行了界定。術(shù)語和定義中取消了真空纖維絕熱、真空絕熱、工作壓力、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度，增加了真空復(fù)合絕熱、充滿率，對于GB/T150和GB/T26929確立的術(shù)語和定義不再列出，直接引用。按照TSG21、GB/T150修改了設(shè)計和制造單位的職責(zé)要求，并增加用戶及委托方的職責(zé)。將設(shè)計文件的內(nèi)容和要求移至GB/T18442.3設(shè)計部分，并作細(xì)化。將GB/T18442.4制造部分的焊接接頭分類要求移至本部分，便于后續(xù)章節(jié)的引用，且按照深冷容器的常見焊接接頭型式細(xì)化，并分成內(nèi)容器和外殼兩個焊接接頭分類圖。材料按照TSG21、GB/T150和相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)對本部分進(jìn)行修訂。對內(nèi)容器和外殼常用材料鋼板的力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行列表，方便設(shè)計時選用。將材料的復(fù)驗要求移至GB/T18442.4制造部分進(jìn)行敘述。增加了鋼鍛件用材料的技術(shù)要求。增加了用于復(fù)合絕熱的超細(xì)玻璃纖維棉的材料要求，修改了膨脹珍珠巖和高真空多層絕熱材料的技術(shù)要求。增加了常溫吸附劑的要求，規(guī)定氧化鈀的使用要求；由于氧化鈀不能使用于液氧深冷容器，目前很多深冷容器使用了Ag400合成銀離子交換分子篩，因此增加了相關(guān)技術(shù)要求，并將吸附劑材料和絕熱材料區(qū)分出來。細(xì)化了焊接材料的技術(shù)要求。對玻璃鋼非金屬內(nèi)支撐材料增加了出廠文件的要求，規(guī)定應(yīng)包含強(qiáng)度參數(shù)（壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、沖擊韌性等）、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)、允許使用溫度范圍等性能參數(shù)，確保選用的玻璃鋼滿足深冷容器的絕熱性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。設(shè)計在本部分的術(shù)語和定義中，“封口真空度”反映的是一個瞬間測量值，而“封結(jié)真空度”反映的則是罐體夾層抽真空結(jié)束并且封閉抽真空接口后，在常溫下真空夾層壓力相對穩(wěn)定時的真空度測量值，所以將“封口真空度”改為“封結(jié)真空度”，以便更準(zhǔn)確地反映出深冷容器的夾層真空度。修改了設(shè)計的一般要求。其內(nèi)容除引用TSG21對壓力容器設(shè)計通用要求外，增加設(shè)計者應(yīng)按用戶提供的設(shè)計條件進(jìn)行設(shè)計的規(guī)定，基于失效模式設(shè)計的規(guī)定，可采用的設(shè)計準(zhǔn)則和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，以及針對深冷容器特殊要求的規(guī)定。根據(jù)TSG21和GB/T150.1的規(guī)定，對深冷容器的設(shè)計文件的內(nèi)容做了規(guī)定，至少應(yīng)當(dāng)有6種設(shè)計文件。參照TSG21的規(guī)定，并針對深冷容器的特點，規(guī)定了設(shè)計總圖應(yīng)注明的內(nèi)容。在設(shè)計載荷章節(jié)中，參考GB/T20801.3的規(guī)定，按載荷的性質(zhì)對設(shè)計載荷進(jìn)行分類，將機(jī)械載荷分為壓力載荷、重力載荷、慣性力載荷、動力載荷，動作載荷包括風(fēng)載、地震載荷、流體流動導(dǎo)致的沖擊力、由機(jī)械載荷、風(fēng)或流體流動引起的震動及流體排放的反作用力。計算規(guī)定運輸模式和空罐運輸工況下夾層支承和運輸支座承受的慣性力時，設(shè)計載荷系數(shù)來自ASME規(guī)范第XII卷模式附錄3的規(guī)定。修改了對內(nèi)容器設(shè)計溫度的規(guī)定。2011版沒有嚴(yán)格區(qū)分設(shè)計溫度與最低設(shè)計金屬溫度的概念，將內(nèi)容器及與液體接觸的組件可能達(dá)到的最低金屬溫度作為設(shè)計溫度，顯然這是錯誤的。本次標(biāo)準(zhǔn)修訂規(guī)定內(nèi)容器的設(shè)計溫度應(yīng)不低于元件金屬在正常工況下可能達(dá)到的最高溫度。介質(zhì)的設(shè)計溫度與設(shè)計壓力一一對應(yīng)。增加對最低設(shè)計金屬溫度的規(guī)定，與GB/T150.1最低設(shè)計金屬溫度的定義一致。修改了對設(shè)計壓力的規(guī)定，在確定內(nèi)容器的設(shè)計壓力時，應(yīng)考慮的3種典型工況條件，且滿足承受外壓不小于0.04MPa的要求。修改了對材料許用應(yīng)力的規(guī)定，分別對采用規(guī)則設(shè)計、分析設(shè)計和局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析時，如何確定材料的許用應(yīng)力或設(shè)計應(yīng)力強(qiáng)度做出規(guī)定；同時對于材料標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了Rp1.0的值，怎樣確定材料許用應(yīng)力作了規(guī)定。對應(yīng)用于夾層內(nèi)支撐的非金屬材料的許用應(yīng)力，考慮到非金屬材料的成熟程度、材料性能的穩(wěn)定性比金屬差，因此非金屬的安全系數(shù)應(yīng)大于金屬材料的安全系數(shù)。在常溫下塑性材料的拉伸或壓縮的安全系數(shù)一般在2～5,參考美國查特公司工程設(shè)計實踐，夾層支撐管材料為環(huán)氧玻璃鋼G-11,取軸向壓縮許用應(yīng)力的安全系數(shù)f=5，剪切許用應(yīng)力為壓縮許用應(yīng)力的50%，且確定材料的許用應(yīng)力值時應(yīng)當(dāng)考慮元件實際承力方向與布層方向的關(guān)系（平行或垂直于布層方向）。以下是我國四川東材科技公司的低溫絕熱環(huán)氧玻璃鋼管材與美國查特公司使用的環(huán)氧玻璃鋼材料(G-11)在常溫下的強(qiáng)度值及許用應(yīng)力的對比：材料牌號G-11Z3848D3848抗拉強(qiáng)度層間≥180≥210壓縮強(qiáng)度MPa層間246≥180≥230垂直≥250≥280剪切強(qiáng)度MPa層間≥25≥28壓縮許用應(yīng)力MPa層間493646垂直5056剪切許用應(yīng)力MPa垂直252528增加了對罐體最小厚度和設(shè)計厚度的規(guī)定，這是為了確保罐體的壁厚除了滿足強(qiáng)度要求外，還須滿足罐體在制造、運輸和安裝過程中對剛度的要求。增加了對內(nèi)容器充滿率、初始充滿率和設(shè)置溢流口的規(guī)定?？刂瞥跏汲錆M率是為了滿足用戶對儲液維持時間的要求，避免出現(xiàn)達(dá)到規(guī)定的維持時間之前，內(nèi)容器儲存的介質(zhì)溫度（壓力）上升、體積膨脹導(dǎo)致內(nèi)容器滿液。增加評定采用真空絕熱的高壓液化氣體容器絕熱性能的方法及指標(biāo)，像液態(tài)二氧化碳這類液化氣體，在低壓下易形成干冰，容器不宜進(jìn)行靜態(tài)蒸發(fā)率測試，推薦采用升壓法評定其絕熱性能。修改了高真空多層絕熱深冷容器的真空夾層漏氣速率指標(biāo)。因為高真空多層絕熱材料的熱導(dǎo)率與夾層真空度密切相關(guān)，為了確保在冷態(tài)下夾層真空度能夠長期維持在10E-3的真空度水平，以取得較好的絕熱效果，本次修訂對高真空多層絕熱深冷容器的真空夾層漏氣速率要求提高一個數(shù)量級，即幾何容積100m3以下的深冷容器，要求夾層漏氣速率不大于10-8Pa·m3/s數(shù)量級，與高真空多層絕熱移動式容器的要求一致。修改了高真空多層絕熱深冷容器夾層在常溫態(tài)下的封結(jié)真空度。原2011版表5中，規(guī)定幾何容積10m3以下的高真空多層絕熱深冷容器，在常溫狀態(tài)下封口真空度≤0.001Pa，這個要求偏嚴(yán)，難以達(dá)到，也沒有必要。本次修改為在常溫狀態(tài)下，高真空多層絕熱深冷容器封結(jié)真空度應(yīng)達(dá)到10-2Pa,充入冷凍液化氣體后，夾層真空度維持在10-3Pa的高真空水平。原2011版標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計部分末對深冷容器提出泄漏試驗的要求，鑒于夾層的微小泄漏將導(dǎo)致深冷容器夾層真空失效，最終降低或喪失深冷容器的絕熱性能。因此，夾層的真空檢漏是必須的，且漏氣速率和漏放氣速率必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。此外，外部管路系統(tǒng)必須進(jìn)行泄漏試驗，檢查其密封性能。修改了對真空夾層中吸附劑的使用要求。增加了常用的吸附劑和吸氫劑的選用要求以及吸附劑、吸氫劑與介質(zhì)相容性的要求，并對吸附劑的布置提出要求。細(xì)化對罐體設(shè)計的要求：規(guī)定夾層管路的設(shè)計，必要時應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力分析；當(dāng)內(nèi)容器設(shè)置工藝人孔時，對開孔的位置作了限制；規(guī)定內(nèi)容器的開孔應(yīng)采用整體補(bǔ)強(qiáng)；采用應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)制造的內(nèi)容器，結(jié)構(gòu)設(shè)計還須符合本標(biāo)準(zhǔn)第7部分的規(guī)定。增加對焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。對內(nèi)容器殼體最后一道封閉環(huán)焊縫的位置做出規(guī)定，這是為了避免碳?xì)浠衔锏仍谟谰脡|板與殼體壁之間的縫隙內(nèi)集聚；對夾層內(nèi)的管子對接接頭的型式，管座與內(nèi)容器殼體的連接接頭型式等做了明確的規(guī)定。細(xì)化對夾層支撐設(shè)計的要求，提出深冷容器可采用的夾層支撐結(jié)構(gòu)型式，材料及確定許用應(yīng)力的原則。細(xì)化深冷容器支座的設(shè)計要求。目前,已有的容器支座標(biāo)準(zhǔn)JB/T4712.1～4712.4僅適用于單層殼體的容器，大型立式容器的支座尚無現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)，一般按NB/T47041塔式容器的裙座設(shè)計。就支座標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍而言，現(xiàn)有的容器支座標(biāo)準(zhǔn)適用范圍不含深冷容器。故深冷容器支座設(shè)計時，支座的結(jié)構(gòu)型式、參數(shù)、尺寸、允許載荷、地腳螺栓的規(guī)格和制造技術(shù)要求等可選用或參考相應(yīng)的支座標(biāo)準(zhǔn)。增加結(jié)構(gòu)件與深冷容器殼體連接的要求。細(xì)化絕熱結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。如絕熱材料與深冷容器儲存介質(zhì)相容的要求，以及判斷相容性的準(zhǔn)則；充裝液氧的深冷容器，夾層中不允許添加鋁粉、活性碳等易燃阻光劑的規(guī)定。細(xì)化和完善專用結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。規(guī)定防超裝設(shè)計可以設(shè)置溢流口和電子液位測量裝置，以溢流口指示為主；真空封結(jié)裝置的真空隔離閥和夾層真空度測量裝置的真空規(guī)管的漏率應(yīng)比夾層漏率小一個數(shù)量級；夾層真空度測量裝置的測量范圍應(yīng)與夾層封結(jié)真空度匹配。完善對深冷容器自增壓汽化器的設(shè)計要求。自增壓汽化器的汽化能力應(yīng)能滿足用戶正常工作狀態(tài)和應(yīng)急調(diào)峰狀態(tài)對深冷容器供液、供氣流量的要求；設(shè)計時應(yīng)考慮過冷液體對增壓汽化器功能的影響，大氣環(huán)境低溫條件對增壓汽化器汽化能力的影響等因素。本次標(biāo)準(zhǔn)修訂對管路系統(tǒng)的設(shè)計要求有較多的修改、補(bǔ)充和完善。2011版標(biāo)準(zhǔn)對于深冷容器外部管路系統(tǒng)的定位不明確，沒有說明外部管路系統(tǒng)設(shè)計、制造和檢驗應(yīng)當(dāng)遵循什么標(biāo)準(zhǔn)，顯然，外部管路系統(tǒng)不屬于罐體界定的范圍，也不在GB/T150容器的界定范圍內(nèi)，其定位是設(shè)備的附屬管路。在國外，設(shè)備的附屬管路設(shè)計按ASMEB31.3工藝管道標(biāo)準(zhǔn)。目前我國沒有設(shè)備附屬管路的標(biāo)準(zhǔn)，本次標(biāo)準(zhǔn)修訂規(guī)定深冷容器的外部管路系統(tǒng)設(shè)計條件的確定、設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計計算方法參照GB/T20801.3的相應(yīng)規(guī)定。本次標(biāo)準(zhǔn)修訂增加附錄A風(fēng)險評估報告，其內(nèi)容除GB/T150.1附錄F規(guī)定的內(nèi)容之外，列出深冷容器應(yīng)考慮的典型工況和可能發(fā)生的失效模式。附錄B即為2011版標(biāo)準(zhǔn)的附錄A,原名稱“常見深冷液體物性參數(shù)”改為“常見介質(zhì)熱力學(xué)數(shù)據(jù)”。更改的原因是本標(biāo)準(zhǔn)中無“深冷液體”的術(shù)語與定義，；物性參數(shù)的含義廣泛，熱力學(xué)數(shù)據(jù)只是物性參數(shù)之一。因此，本次標(biāo)準(zhǔn)修訂將名稱更改為“常見介質(zhì)熱力學(xué)數(shù)據(jù)”更準(zhǔn)確。本次修訂更正原表A.4甲烷熱物性數(shù)據(jù)的錯誤（溫度135K以上的蒸氣比體積數(shù)據(jù)是錯誤的）。制造按照TSG21、GB/T150和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對本部分進(jìn)行修訂。取消了術(shù)語和定義，對于GB/T150、GB/T18442.1、GB/T18442.2、GB/T18442.3確立的術(shù)語和定義不再列出，直接引用。取消了冷、熱加工成形的鋼板加工變形率要求，直接引用GB/T150.4?？紤]到近年我國冶金行業(yè)裝備條件大為改善，鋼材質(zhì)量得到很大提高；另一方面，壓力容器專用鋼板、鋼管（壓力管道元件）的制造已經(jīng)由工業(yè)生產(chǎn)許可轉(zhuǎn)化為特種設(shè)備制造許可，根據(jù)TSG21的要求罐體內(nèi)容器和外殼材料的復(fù)驗要求不再作為強(qiáng)制規(guī)定，僅對TSG21、GB/T150.4以及設(shè)計圖樣要求復(fù)驗的材料進(jìn)行復(fù)驗。細(xì)化了封頭的制造要求，增加拼縫的數(shù)量和布置要求。近年來發(fā)生多起奧氏體不銹鋼制內(nèi)封頭開裂的質(zhì)量問題，因此對冷成形的奧氏體不銹鋼內(nèi)封頭其過渡段和直邊段增加了鐵素體含量的控制要求，鐵素體含量可采用鐵素體儀進(jìn)行檢測，同時增加了對冷彎奧氏體不銹鋼管子的鐵素體含量要求。考慮到管件、鋼鍛件標(biāo)準(zhǔn)本身規(guī)定了對奧氏體不銹鋼材料作固溶處理，由于固溶處理過的管件鐵素體含量能夠被控制在較低水平，故不再提出要求。細(xì)化了圓筒上焊接接頭的布置要求，明確了環(huán)向拼板長度應(yīng)不小于500mm，以便保證相鄰?fù)补?jié)的縱向焊接接頭之間具有足夠的距離。明確了臥式容器的圓筒縱焊縫布置要求、焊接接頭避開開孔的要求等。新增了常見支座類型的制造和裝配要求。無損檢測增加了檢測方法選擇、檢測實施時機(jī)、衍射超聲檢測、組合檢測、檢測文件的要求，射線檢測新增加了X射線數(shù)字成像檢測和X射線計算機(jī)輔助成像檢測兩種方法。增加了熱處理的規(guī)定。增加了吸附劑的安裝位置、包裝和填充的要求。對管路制造部分，增加了法蘭螺栓孔布置、夾層內(nèi)管路的表面檢測、外部管路的無損檢測、外部管路的耐壓試驗和氣密性試驗方面的要求，并將管路連接結(jié)構(gòu)要求移至GB/T18442.3。銘牌的內(nèi)容和格式直接引用TSG21的相關(guān)規(guī)定。按照TSG21的要求對出廠文件的內(nèi)容進(jìn)行修改和細(xì)化。細(xì)化深冷容器的封存和裝運要求，增加了內(nèi)容器和管路的含氧量要求。檢驗與試驗細(xì)化了試驗順序的內(nèi)容，增加了耐壓試驗、泄漏試驗、真空性能測量、冷沖擊試驗等實施時機(jī)。對耐壓試驗的要求進(jìn)行細(xì)化，規(guī)定了盡可能帶管進(jìn)行內(nèi)容器的耐壓試驗，增加了外部管路的耐壓試驗要求。明確了冷沖擊試驗的試驗介質(zhì)的要求，規(guī)定了冷沖擊試驗后應(yīng)進(jìn)行內(nèi)容器和夾層管路的耐壓試驗和氦質(zhì)譜檢漏試驗，以上兩個試驗合格后即判定冷沖擊試驗合格。增加了清潔度的檢查方法。增加了測量用試驗裝置的真空規(guī)管及配套的真空計的類型和測量