压力容器标准

目录

一、标准的产生 ……………………………………………………………………2 二、ASME规范 ………………………………………………………………………2 三、GB150和JB4732标准 …………………………………………………………3 3.1 GB150标准………………………………………………………………………3 3.2JB4732标准 ………………………………………………………………………4 四、ASME和GB150\JB4732的区别…………………………………………………4 4.1主要压力容器标准的对应关系…………………………………………………4 4.2两种压力容器标准对应关系……………………………………………………4 4.3材料………………………………………………………………………………5 4.4标准制、修订和管理……………………………………………………………5 4.5设计思想和安全系数……………………………………………………………6 4.6焊接接头及接头系数……………………………………………………………7 4.7强度计算…………………………………………………………………………8 4.8外压圆筒加强圈的设置…………………………………………………………9 4.9开孔和开孔尺寸…………………………………………………………………9 4.10焊工考试和管理 ………………………………………………………………9 4.11焊后热处理 …………………………………………………………………10 4.12产品试板 ……………………………………………………………………11 五、学习体会 ………………………………………………………………………11

一、标准的产生

美国ASME 锅炉及压力容器规范是由美国机械工程师学会(ASME) 的锅炉及压力容器委员会(BPVC) 制定的,是世界上应用最早的标准之一,现已被公认为世界上技术内容最为完整、应用最为广泛的压力容器标准。经过几十年来压力容器设计、制造经验的积累总结和完善, 我国也已形成以GB 150 —1998《钢制压力容器》为核心的一系列压力容器产品标准、基础标准和零部件标准,并以此构成了压力容器标准体系的基本框架。《压力容器安全技术监察规程》(以下简称《容规》) 主要解决安全技术监督问题,而不是产品标准。我国作为产品的设计和制造者,遵守容器安全技术监察规程和标准是一致的。如果标准与《容规》中的规定相抵触时,应以后者为准。目前,国内压力容器标准体系在大多数领域内都有与国外标准相对应的标准,技术内容在总体上也达到了国际先进标准的水平随着我国经济融入全球经济一体化进程的不断深入,外商在华投资或承包国内外项目时,或国内公司承包国外项目时,出现了许多要求压力容器按照国外标准进行设计制造,并要求监检单位按国外标准监检的情况。此外还经常遇到一些要求设备由国内设计制造,而安装使用在国外的情况,这些涉外项目经常遇到压力容器使用标准的问题。对于相关的工程技术人员来说, 将我国的压力容器标准与ASME 规范进行比较、分析,有助于项目实施过程中对两种标准体系的理解和运用。 二、ASME规范

ASME的内容及与压力容器有关的标准：

目前，ASME规范共有十二篇，包括锅炉、压力容器、核动力装置、焊接、材料、无损检测等内容： Ⅰ：动力锅炉铸造规则。 Ⅱ：材料。

Ⅲ：核设施部件建造规则。 Ⅳ：采暖锅炉建造规则。 Ⅴ：无损检测。

Ⅵ：采暖锅炉维护和运行推荐规则。 Ⅶ：动力锅炉维护推荐指南。 Ⅷ：压力容器建造规则。

Ⅸ：焊接和钎接工艺，焊工、钎焊工、焊接和钎接操作工评定标准（焊接和钎接评定标准）。

Ⅹ：纤维增强塑料压力容器建造规则。 Ⅺ：核电站部件运行中检测标准。 Ⅻ：运输罐的铸造和连续使用规则。

篇幅庞大，内容丰富，且修订更新及时，全面包括了锅炉和压力容器质量保证的要求，ASME规范每三年出版一个新的版本，每年有两次增补。在形式上，ASME规范分为4

个层次，即规范（Code）、规范案例（Code Case）、条款解释（Interpretation）及规范增补（Addenda）。

ASME规范中与压力容器设计有关的主要是第Ⅱ篇《材料》、第Ⅲ篇《核电厂部件建造规则》、第Ⅴ篇《无损检测》、第Ⅷ篇《压力容器》、第Ⅹ篇《玻璃纤维增强塑料压力容器》、第Ⅺ篇《核电厂部件在用检测规则》和第Ⅻ篇《移动式容器建造和连续使用规则》。第Ⅲ篇包括核1级部件、核2级部件、核3级部件、混凝土安全壳、乏燃料和高放射性肥料储运运用容器等。第Ⅷ篇又分为三册：第1册《压力容器》，第2册《压力容器另一规则》和第3册《高压容器另一规则》，以下分别简称为ASMEⅧ-1、ASMEⅧ-2和ASMEⅧ-3。 三、GB150和JB4732标准 3.1 GB150标准

GB150-2011为GB150-1998的最新代替版，名称亦由《钢制压力容器》更改为《压力容器》（Pressure vessels），并于2012年3月1日实施。内容由通用要求，材料，设计，制造、检验和验收四部分组成。 GB150.1-2011为第一部分：通用要求。 GB150.2-2011为第二部分：材料 GB150.3-2011为第三部分：设计

GB150.4-2011为第四部分：制造、检验和验收。 本书2011-11-21发布，2012-03-01实施。

本标准适用的设计压力：钢制容器不大于35Mpa，其他金属材料制容器按相应引用标准确定。设计温度范围为-269~900摄氏度，钢制容器不得超过按GB150.2中列入的材料允许使用温度范围，其他金属材料制容器岸本部分相应引用标准中列入的材料允许使用温度确定。

下列容器不在本标准范围内：

1）设计压力低于0.1MPa且真空度低于0.02MPa的容器； 2）《移动式压力容器安全监察规程》管辖的容器；

3）旋转或往复运动机械设备中子程序整体或作为部件的受压器室（如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等）；

4）核能装置中存在中子辐射损伤失效风险的容器； 5）直接火焰加热的容器；

6）内直径（对非圆形截面，指截面内边界的最大几何尺寸，如：矩形为对角线，椭圆为长轴）小于150mm的容器；

7）搪玻璃容器和制冷空调行业中另有国家标准的容器。 3.2 JB4732标准

4.2两种压力容器标准对应关系

我国压力容器标准分类相对较细,基本按容器类型及容器主体材料来分别制订相应标准,如钢制压力容器、铝制压力容器、卧式容器、塔式容器及球形储罐等。ASME 规范并不按容器类型分别制定相应的标准,只是在设计中引不同的载荷规范。两者主要压力容器标准的对应关系见表4-2。

表4-2 主要压力容器标准对应关系

ASME 规范中将设计作为独立的一方,规范中提及的设计是作为压力容器建造方工

作的一个环节,是容器制造厂工作内容的一部分,而不是建造方以外的另一方。GB 150 和《容规》中明确地把设计作为独立于制造的另一方,实行设计许可证制度,标准中规定了设计单位的职责。

设计思想和许用应力GB 150 和ASME 都采用了一次薄膜应力或最大直接应力不得超过许用应力这一设计思想。但两个标准中规定的安全系数有所不同,主要依据的是经验、试验证据和理论评估,同时与其规定的材料标准、计算方法、制造要求和检验要求相适应。GB 150 与ASME 规范所使用的许用应力差别见表2 。表中,σb 为钢材标准抗拉强度下限值,σs(σ0. 2 ) 为钢材标准常温屈服强度(或0. 2 %屈服强度) ,σts(σt012 ) 为钢材在设计温度下的屈服强度(或者0. 2 %屈服强度) ,σtD为设计温度下钢材经10 ×104 h断裂的持久强度的平均值,σtn为钢材在设计温度下经10 ×104 h 蠕变率为1 %的蠕变极限,MPa 。S T 为室温下规定的最小抗拉强度, S Y 为室温下规定的最小屈服强度, Stc为设计温度下产生(0. 01/ 1000) h 蠕变率的平均应力; St012 为钢材在设计温度下0. 2 %的最小屈服强度, StY 为设计温度下规定的最小屈服强度, StR 为设计温度下10 ×104 h 断裂的持久强度的平均值,ksi 。如表4-3

表4-3 许用应力对比MPa

率

4.12 产品试板 大于260℃/h 大于278℃/h 注:δ为焊接接头处钢材厚度,mm。

为了检验产品焊接接头和其他受压元件的力学性能和弯曲性能,《容规》里明确规定对压力容器纵焊缝应制作焊接试板,制取试样进行拉伸、冷弯和必 要的冲击试验,凡属下列情况之一的压力容器应每 台制作产品焊接试板:(1)移动式压力容器(批量生产的除外)。(2)设计压力大于10MPa的压力容器。(3)现场组焊的球形储罐。(4)使用有色金属制造的中、高压容器或使用σb≥ 540MPa的高强度钢制造的压力容器。(5)异种钢(不同组别)焊接的压力容器。 (6)设计图样上或用户要求按台制作产品焊接试板的压力容器。 (7)GB150中规定应每台制作产品焊接试板的压力容器。 而ASME规范第Ⅷ卷第一分册对常规经过焊接工艺评定合格的不要求做产品焊接试板,而下述情况则要求按规范规定制作产品焊接试板。 (1)对于焊接接头系数不大于0.8,以ASME规范给定的任一压焊焊接方法(电阻焊除外)制作的接头,在其容器或零件上此类焊缝应制作产品焊接试板,试样可取自壳体本身或取自纵焊缝的延长部位。容器无纵焊缝时可取自容器相同材质、相同厚度且按相同工艺焊制的试板,并裁取1件小截面拉伸试样和2件侧弯试样进行试验。 (2)若焊接工艺评定要求做焊缝及热影响区冲击试验时,容器冲击试板应从用于单台或多台容器几炉钢号中的某一炉钢板上制取。对于A类接头,试板应尽可能成为产品接头端部的延长部分,以使试板焊接件尽可能接近于容器焊接接头的质量和形式。对于焊接工艺与A类接头不同的B类接头,试板应在与制造容器相同的焊接条件下焊接,使用同样型式的设备、位置和焊接工艺,且焊接应与产品的焊接同时进行,或在即将开始焊接产品时进行。 质量检验等级的划分 中国标准根据焊缝的重要程度把焊缝划分为 一、二、三级。而ASME标准对所有的焊缝不划分等级,均采用一个标准,势必造成对重要焊缝的质量要求相对较低,而对次要焊缝的质量要求叉太高的情况,对工程质量来说并不是好事。

五、学习体会

在学习的过程中，上网查找了许多关于压力容器标准的资料，让我深刻理解了ASME 规范的内容的广泛，，更新之及时，也了解了我国在借鉴美国的ASME的基础上，根据我国的特点，加以完善而建立我国压力容器标准，并在在中国具有法律效应，是强制性的压力容器标准，保证了我国人民人身和财产安全，而且还针对不一样的压力容器进行系统化、精致的分析。

每一门技术都是经过许多前辈不懈努力而得以升华的，作为一名工科学生，应以严谨的态度去设计设备，过程装备与控制工程学科的发展历史的落在了我们这一代的肩上，任重道远，我们应努力建设，完善标准，补缺漏洞，以保证安全和实现意义为基础，做出贡献。

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