壓力容器設(shè)計基本規(guī)則

壓力容器設(shè)計質(zhì)量保證手冊2011包頭市青峰機(jī)械制造有限公司PAGE14為規(guī)范包頭市青峰機(jī)械制造有限公司（下稱本廠）在壓力容器設(shè)計方面的工作，使設(shè)計的方法系統(tǒng)化、選用的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，同時提高設(shè)計人員的技術(shù)水平。特制定以下設(shè)計要求及設(shè)計規(guī)則，所有設(shè)計人員應(yīng)遵守執(zhí)行。一、設(shè)計的依據(jù)依據(jù)用戶提供的“壓力容器技術(shù)參數(shù)”或公司經(jīng)市場調(diào)查開發(fā)的壓力容器產(chǎn)品類型、類別的技術(shù)參數(shù)。設(shè)計人員在設(shè)計中應(yīng)遵循國家質(zhì)檢總局頒布的《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSGR0004-2009、《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》、GB150.1～150.4-2011《壓力容器》、GB151-1999《管殼式換熱器》、本廠制定的《壓力容器設(shè)計質(zhì)量保證手冊》以及相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)。確保設(shè)計符合要求。二、各級人員應(yīng)具備的條件1、技術(shù)總負(fù)責(zé)人a）具有較全面的壓力容器專業(yè)知識；b)熟知并能正確運(yùn)用有關(guān)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，能組織各級設(shè)計人員正確貫徹執(zhí)行；c)熟知壓力容器設(shè)計工作和國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)發(fā)展情況，具有綜合分析和判斷能力，對重大技術(shù)問題上能做出正確決定。2、審核人員a)熟悉并能指導(dǎo)設(shè)計、校核人員正確執(zhí)行有關(guān)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)規(guī)范，能解決設(shè)計、制造、安裝中的技術(shù)問題；b)能認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)方針、政策，工作責(zé)任心強(qiáng)，具有較全面的壓力容器設(shè)計專業(yè)知識，能保證設(shè)計質(zhì)量；c)具有審查計算機(jī)設(shè)計的能力；d)具有3年以上壓力容器設(shè)計校核經(jīng)歷。e)具有中級以上（含中級）技術(shù)職稱；f)具有《設(shè)計審核員資格證書》。3、校核人員a)熟悉并能運(yùn)用有關(guān)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)規(guī)范，能指導(dǎo)設(shè)計人員的設(shè)計工作；b)具有壓力容器設(shè)計知識，有設(shè)計成果且已投入制造、使用環(huán)節(jié)；c)熟練掌握計算機(jī)進(jìn)行設(shè)計的能力；d)具有3年以上壓力容器設(shè)計經(jīng)歷；e)具有初級以上（含初級）技術(shù)職稱。4、設(shè)計人員a)具有一定的壓力容器設(shè)計專業(yè)知識；b)能較好地貫徹執(zhí)行有關(guān)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)規(guī)范；c)能在審核人員的指導(dǎo)下獨立完成設(shè)計工作，并會使用計算機(jī)進(jìn)行設(shè)計；d)具有初級以上（含初級）技術(shù)職稱和一年以上的設(shè)計經(jīng)歷。5、標(biāo)準(zhǔn)化人員：a）標(biāo)準(zhǔn)化審查是負(fù)責(zé)設(shè)計圖樣和技術(shù)文件貫標(biāo)工作，在審查中發(fā)現(xiàn)如有與國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)不符應(yīng)提出審查意見，確保全部設(shè)計圖樣和技術(shù)文件符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)的要求，并按規(guī)定簽署技術(shù)文件。b）負(fù)責(zé)新標(biāo)準(zhǔn)貫徹實施工作，并負(fù)責(zé)新標(biāo)準(zhǔn)的訂購、學(xué)習(xí)、宣傳、教育、總結(jié)，確保工廠標(biāo)準(zhǔn)化工作順利實施。三、設(shè)計基本參數(shù)的確定及標(biāo)準(zhǔn)件的選擇1、根據(jù)用戶提出的工藝參數(shù)，包括工作溫度、工作壓力、工作介質(zhì)等條件確定設(shè)計的基本技術(shù)參數(shù)，基本技術(shù)參數(shù)包括：a容器類別b設(shè)計壓力c設(shè)計溫度d介質(zhì)e幾何容積f腐蝕裕度j焊縫系數(shù)h主要受壓元件材質(zhì)等項。a）確定容器類別容器類別的劃分在中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒發(fā)的《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（以下簡稱固容規(guī)）附錄A中有詳細(xì)的規(guī)定，主要根據(jù)介質(zhì)的危害性確定介質(zhì)的組別，然后根據(jù)容器設(shè)計壓力的大小查對應(yīng)的圖表確定容器的類別。另：具體壓力容器類別及等級劃分見《固容規(guī)》附錄A（P41）；易爆介質(zhì)見《固容規(guī)》A1.2.2(P41)介質(zhì)的毒性危害程度和爆炸危險程度分HG20660-2000《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險程度分類》。HG20660-2000中沒有規(guī)定的，參照GB5044-85《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》的相關(guān)規(guī)定。b）確定設(shè)計壓力設(shè)計壓力一般取值為最高工作壓力的1.05～1.10倍。至于是取1.05還是取1.10，取決于介質(zhì)的危害性和容器所附帶的安全裝置。介質(zhì)無害或裝有安全閥就可以取下限1.05，否則取上限1.10。另：具體規(guī)定參見GB150.1-2011《壓力容器-通用要求》4.3.3(P10)的相關(guān)規(guī)定。c）確定設(shè)計溫度一般是在用戶提供的工作溫度的基礎(chǔ)上，再考慮容器所處環(huán)境溫度和容器工作中可能達(dá)到的最高溫度（最低溫度）綜合考慮獲得。另：具體設(shè)計溫度的確定參見GB150.1-2011《壓力容器-通用要求》4.3.4（P11）的相關(guān)規(guī)定。d）確定幾何容積按結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后的實際容積填寫即可。e）確定腐蝕裕量由所選定受壓元件的材質(zhì)、工作介質(zhì)對受壓元件的腐蝕率、容器使用環(huán)境和用戶期待的使用壽命來確定，實際上應(yīng)先選定受壓元件的材質(zhì)，再確定腐蝕裕量。工作介質(zhì)對受壓元件的腐蝕率主要按實測數(shù)據(jù)和經(jīng)驗來確定，受使用環(huán)境影響很大，變數(shù)很多，目前無現(xiàn)成的數(shù)據(jù)。一般介質(zhì)無腐蝕的容器，其腐蝕裕量取1～2mm即可滿足使用壽命的要求。另：《固容規(guī)》3.11（P15）和GB150.1-2011《壓力容器-通用要求》4.3.6.2（p11）對腐蝕裕量進(jìn)行了規(guī)定。f）確定焊縫系數(shù)焊縫系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)叫法叫焊接接頭系數(shù)，GB150.1-2011《壓力容器-通用要求》4.5.2（P13）對其取值進(jìn)行了規(guī)定。其焊縫系數(shù)取1.0，即焊接接頭應(yīng)進(jìn)行100%的無損檢測，其他情況一般選焊縫系數(shù)為0.85。具體取值，可以按《固容規(guī)》3.14.2（P15）所規(guī)定的情況選擇。g）主要受壓元件材質(zhì)的確定材質(zhì)的確定在滿足安全和使用條件的前提下，還要考慮工藝性和經(jīng)濟(jì)性。GB150.2-2011《壓力容器-材料》中對材料的使用作了相應(yīng)規(guī)定，對這些規(guī)定的掌握是非常必要的。比較常用的材料有Q245R、Q345R、16MnDR和Q235B(Q235C)等材料.。1）、Q245R為常用的壓力容器專用鋼板，使用最廣也最經(jīng)濟(jì);2）、Q345R在材料要求比較高的容器中使用廣泛；3）、16MnDR一般用于低于－20℃的低溫容器；4）、對于Q235B(Q235C)的使用應(yīng)嚴(yán)格控制：●鋼的化學(xué)成分應(yīng)符合GB/T700-2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》的規(guī)定，但鋼板質(zhì)量證明書中的磷、硫含量應(yīng)符合P≤0.035%、S≤0.035%的要求。●厚度等于或大于6mm的鋼板應(yīng)進(jìn)行沖擊試驗，試驗結(jié)果應(yīng)符合GB/T700的規(guī)定。對于使用溫度低于20℃至0℃、厚度等于或大于6mm的Q235C鋼板，容器制造單位應(yīng)附加進(jìn)行橫向試樣的0℃的沖擊試驗，3個標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣的沖擊功平均值KV2≤27J，1個試樣的沖擊功最低值以及小尺寸沖擊式樣的沖擊功數(shù)值按GB/T700的相應(yīng)規(guī)定?！皲摪鍛?yīng)進(jìn)行冷彎試驗，冷彎合格標(biāo)準(zhǔn)按GB/T700的規(guī)定?！裨O(shè)計壓力<1.6MPa；●鋼板使用溫度20℃～300℃（0℃～300℃）；●用于殼體時厚度不得大于16mm，用于其他受壓元件時厚度不大于30mm（40mm），且不得用于高度危害的介質(zhì)。另：對材料選用的條件參見GB150.2-2011《壓力容器-材料》4鋼板（P42～51）及附錄D（P87）的相關(guān)規(guī)定。2、確定容器直徑及厚度計算時首先要確定容器直徑。除非用戶有要求，一般取長徑比為2～5，很多情況下取2～3就可以了（經(jīng)驗值可做為設(shè)計時的參考）。有了容器直徑，即可按照中徑公式計算出厚度，此厚度即為計算厚度，其名義厚度為計算厚度與腐蝕裕量之和，再向上圓整到鋼板的商品厚度。另：計算厚度、設(shè)計厚度、名義厚度、有效厚度、最小厚度見GB150.1-2011《壓力容器-通用要求》3.1.10～3.1.13（P7）的相關(guān)規(guī)定。3、容器相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)件及安全附件的規(guī)定3.1、容器接管的規(guī)定選擇接管時應(yīng)參見GB150.2-2011《壓力容器-材料》中5.1碳素鋼和低合金鋼鋼管（P51）及5.2高合金鋼鋼管（P52）的相關(guān)規(guī)定選取。3.2、法蘭及其密封面型式的規(guī)定法蘭及其密封面型式是設(shè)計書中要求的，常用的法蘭有板式平焊法蘭、帶頸平焊法蘭和帶頸對焊法蘭等。其選擇的要求如下規(guī)定：1）、壓力等級必須高于設(shè)計壓力等級；2)、其材質(zhì)一般與筒體相同；3)、確定管口在殼體上的位置時，在空間較為緊張的情況下，一般也應(yīng)保持焊縫與焊縫間的距離不小于50mm，以避免焊接熱影響區(qū)的相互疊加。另：具體法蘭分類見GB150.3-2011《壓力容器-設(shè)計》7.1～7.2（P183）的相關(guān)規(guī)定。3.3、手孔及人孔的設(shè)置人孔和手孔是用來檢查、裝拆和洗滌容器內(nèi)部的裝置。一般規(guī)定手孔的直徑不應(yīng)小于150mm，直徑大于1000mm的容器不宜設(shè)置手孔，而應(yīng)該為人孔。常見的人孔形狀有圓形和橢圓形兩種，圓形人孔的直徑至少應(yīng)為400mm，橢圓形人孔的尺寸一般為350mm×450mm。另：具體開孔尺寸規(guī)定參見《固容規(guī)》3.18（P16）。3.4、支座的選取立式容器所用支座包括腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座，臥式容器多選用鞍式支座。另：具體選取參見標(biāo)準(zhǔn)零部件第九章。3.5、封頭的選取參見GB/T25198-2010《壓力容器封頭》。3.6、補(bǔ)強(qiáng)圈的選取參見JB/T4736-2002《補(bǔ)強(qiáng)圈》3.7、超壓泄放裝置的設(shè)置主要的超壓泄放裝置為安全閥和爆破片，其選取及計算參見GB150.1-2011《壓力容器-通用要求》附錄B（P17）的規(guī)定。四、容器焊接、補(bǔ)強(qiáng)及耐壓試驗要求1、常用鋼號推薦選用的焊材常用鋼號推薦選用的焊接材料表鋼號焊條電弧焊埋弧焊CO2氣保焊焊條型號焊條牌號焊劑牌號焊絲牌號焊絲型號10（管）20（管）E4316E4315J426J427HJ431H08A—Q235BQ235CQ245RE4316E4315J426J427HJ431H08MnA—15MnNiDRE5015-GW607———16MnDR16MnDE5016-GE5015-GJ506RHJ507RH———15CrMo15CrMoG15CrMoRE5515-B2R307HJ350SJ101H08CrMoAH08CrMoAER55-B206Cr19Ni10E308-16E308-15A102A107SJ601HJ260H08Cr21Ni10H08Cr21Ni10—06Cr18Ni11TiE347-16E347-15A132A137SJ641H08Cr20Ni10Nb—16MnQ345RE5016E5015E5303J506J507J502HJ431HJ350SJ101H10Mn2H10Mn2H10Mn2ER49-1ER50-62、容器的開孔補(bǔ)強(qiáng)要求容器上開孔要符合GB150.3-2011《壓力容器-設(shè)計》6.1.1（p152）的規(guī)定，補(bǔ)強(qiáng)方法一般選用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，其適用范圍為：a）、當(dāng)圓筒內(nèi)徑Di≤1500mm時，開孔最大直徑dop≤Di/2，且dop≤520mm；當(dāng)圓筒內(nèi)徑Di>1500mm時，開孔最大直徑dop≤Di/3，且dop≤1000mm；b）、凸形封頭或球殼開孔的最大允許直徑dop≤Di/2；c）、錐形封頭開孔的最大直徑dop≤Di/3，Di為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。開孔一般都需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計算，不需要補(bǔ)強(qiáng)的條件（需滿足以下全部要求）：a）、設(shè)計壓力p≤2.5MPa；b）、兩相鄰開孔中心的間距（對曲面間距以弧長計算）應(yīng)不小于兩孔之和；對于3個或以上相鄰開孔，任意兩孔中心間距（對曲面間距以弧長計算）應(yīng)不小于該兩孔直徑之和的2.5倍；c）、接管外徑小于或等于89mm；d）、接管壁厚滿足下表要求，表中接管壁厚的腐蝕余量為1mm，需要加大腐蝕余量時，應(yīng)相應(yīng)增加壁厚；接管外徑253238454857657689接管壁厚≥3.5≥4.0≥5.0≥6.0e）、開孔不得位于A、B類焊接接頭上；f）、鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值Rm≥540MPa時，接管與殼體的連接宜采用全焊透的結(jié)構(gòu)型式。另：具體補(bǔ)強(qiáng)要求及計算方法參見GB150.3-2011《壓力容器-設(shè)計》第6部分（p153～p182）的相關(guān)規(guī)定。3、耐壓試驗要求耐壓試驗包括液壓試驗、氣壓試驗和氣液組合試驗。常用的耐壓試驗為液壓試驗。另：具體耐壓試驗的方法選擇及壓力計算參見GB150.1-2011《壓力容器-通用要求》4.6（P14）的相關(guān)規(guī)定。六、技術(shù)要求的書寫樣例（本樣例只作為書寫技術(shù)要求時的參考，具體技術(shù)要求的書寫以設(shè)計實際情況為準(zhǔn)）1、本設(shè)備按GB150.1～150.4-2011《壓力容器》進(jìn)行制造、試驗和驗收，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。2、焊接形式除圖樣規(guī)定外，其余按GB150.3-2011《壓力容器-設(shè)計》中附錄D的規(guī)定和GB985.1-2008《氣焊、焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊和高能束焊的推薦坡口》的規(guī)定。3、焊接采用手工電弧焊，焊條型號：E4315.4、筒體焊接完畢后，形狀、尺寸和外觀合格后，對A、B類焊縫進(jìn)行100%探傷。5、焊縫的射線探傷按JB/T4730.2-2005《承壓設(shè)備無損檢測》的規(guī)定。6、管口方位以本圖為準(zhǔn)。7、容器的油漆、包裝、運(yùn)輸按JB/T4711-2003《壓力容器涂敷運(yùn)輸包裝》的規(guī)定。8、容器的銘牌應(yīng)安裝在明顯的位置。9、使用與管理按《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》執(zhí)行。七、設(shè)計時優(yōu)先選用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：GB150.1～150.4-2011《壓力容器》GB151-1999《管殼式換熱器》JB/T4731-2005《鋼制臥式容器》JB/T4735-1997《鋼制焊接常壓容器》執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSGR0004-2009《壓力容器設(shè)計質(zhì)量保證手冊》焊接標(biāo)準(zhǔn)：NB/T47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》NB/T47015-2011《壓力容器焊接規(guī)程》探傷標(biāo)準(zhǔn)：JB/T4730.1～4730.6-2005《承壓設(shè)備無損檢測》鋼板標(biāo)準(zhǔn)：GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》GB/T1591-2008《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB3531-2008《低溫壓力容器用低合金鋼鋼板》GB/T3280-2007《不銹鋼冷軋鋼板和鋼帶》鋼管標(biāo)準(zhǔn)：GB9948-2006《石油裂化用無縫鋼管》