我国压力容器分析设计标准与常规设计标准的对比

标准与规范

石油化工设备技术，２００９，３０（５）・４５・

Ｐｅｔｒｏ—ＣｈｅｍｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

我国压力容器分析设计标准与

常规设计标准的对比

元少昀

（中国石化工程建设公司，北京１００１０１）

摘要：简要叙述了现行的国内、国际分析设计标准和常规设计标准，采用表格形式全面、详细地对比了

我国的ＪＢ４７３２和ＧＢ１５０两标准在适用范围、理论方法、材料、计算、设计、制造、检验和试验等方面要求的差异。对比结果说明，在大多数情况下，分析设计标准比常规设计标准在相同问题上的要求更严格、更细致，但也存在例外。

关键词：ＪＢ

４７３２；ＧＢ

１５０；材料；制造；检验；对比

文献标识码：Ｂ文章编号：１００６—８８０５（２００９）０５—００４５—０５

中图分类号：ＴＥ９６６

目前，压力容器设计所采用的标准有两大类：一类是常规的设计（Ｄｅｓｉｇｎ《压力容器》和日本的ＪＩＳ

ｂｙ

并存，可根据具体条件任选其一，但不能混用。

我国现行的标准ＪＢ４７３２－－２００５《钢制压力容器分析设计标准》是在２００５年对ＪＢ４７３２—１９９５进行了重新编辑、修订后的再版，其与ＧＢ

１５０

Ｒｕｌｅ）标准，以我国

的ＧＢ１５０《钢制压力容器》、美国的ＡＳＭＥⅧ一１

Ｂ

８２４３（（压力容器构造》

ｂｙＡｎａｌｙｓｉｓ）

为代表；另一类是分析设计（Ｄｅｓｉｇｎ在适用范围、材料、设计、制造、检验和试验等方面均有明显区别。通过比较，有助于对ＪＢ４７３２有细微的认识，对掌握该标准将有指导作用。１标准内容对比

为对比分析设计标准和常规设计标准内容的差异，下面把这２种标准的主要不同点作一归纳总结，列于表１。

标准，以我国的ＪＢ４７３２｛钢制压力容器分析设计标准》、ＡＳＭＥＷ一２《压力容器建造一另一规则》、欧盟标准ＰｒＥＮ１３４４５－３｛非接触火焰压力容器》、日本的ＪＩＳ

Ｂ

８２５０｛压力容器构造一另一标准》和

ＩＳＯ／ＷＤ１６５２８《锅炉与压力容器一国际协调标准规范》为代表。通常，在同一个国家内两种规范

表１

项目（大类）

分项（小类）标准代号设计压力

范围

设计温度

温度；

ＪＢ

分析设计标准与常规设计标准对比

钢制压力容器［２］

ＧＢ

钢制压力容器分析设计标准［－３４７３２－－２００５

１５０一１９９８

内压：０．１～１００ＭＰａ

低于以钢材蠕变控制其设计应力强度的相应

内压：０．１～３５ＭＰａ

按钢材允许的使用温度（可高于材料蠕变

１

对大多数材料，允许的使用温度比ＧＢ

不适用于

高温蠕变标准第１．２．３条

５０低

交变载荷热应力分析

温度）

因受篇幅限制，表ｌ中没有给出标准中各设计公式形式或原理的不同，而只针对适用范围、材料、设计、制造、检验和试验等方面。对同一问题，只列出两种标准不同之处，对两者相同的部分，表中不再一一列出。

收稿日期：２００９—０３—１１。

作者简介：元少昀（１９７３一），男，湖南岳阳人，１９９８年毕业于中国石油大学化工过程设备专业，获工学硕士学位，现在中国石化工程建设公司从事石油化工设备的设计工作，高级工程师，已发表论文３篇。

Ｅｍａｉｌ：ｙｕａｎｓｙ＠ｓｅｉ．ｃｏｒｆｌ．ｃｒｌ

・

４６

・

石油化工设备技术

续表ｌ

２００９往

项目（大类）分项（小类）设计准则

钢制压力容器分析设计标准［－］

塑性失效或弹塑性失效，允许出现局部可控的塑性变形

弹性或塑性力学方法（理论、数值和实验方

钢制压力容器［２

弹性失效，只允许弹性变形

３

分析方法

法）、板壳理论

理论及方法

压力评定

用第三强度理论

设计文件

样，见３．４．３条

载荷特点

静载荷、交变载荷

ａ）设计载荷为设计压力，重力载荷时，Ｋ—１．０

载荷组合

载荷

系数Ｋ

ｂ）设计载荷为ａ）＋风／地震载荷时，Ｋ一１．２ｃ）设计载荷为试验压力，重力载荷时，Ｋ—１．２５（液压试验），或Ｋ＝１．１５（气压试验）

计算压力总体要求

考虑液柱静压力

柱静压力

按ＪＢ４７３２第６章，附录Ｆ

选用优质、延性好、性能稳定的材料

选用原则

许用板材约２１种

扣除腐蚀裕量后，受压部分所用板材的最小厚

最小厚度

度如下：

碳素钢和低合金钢≥６ｍｍ；高合金钢≥３ｍｍ

２０Ｒ、１６ＭｎＲ：３７５℃

材料力学方法、板壳理论、简化公式加经验系数

应力不分类，统一的许用应力，用第一强度理论

设计文件至少应包括设计计算书和设计图样，见３．４．３条一次加载（静载荷）

应力分类，用应力强度对各类应力进行评定，

设计文件至少应包括应力分析报告和设计图

考虑风或地震载荷时，Ｋ—１．２

当液柱静压力＜５％设计压力时，忽略液

按ＧＢ１５０第４章，附录Ａ一般要求

许用板材约２１种

扣除腐蚀裕量后，壳体加工成形后的最小厚度：

碳素钢和低合金钢≥３ｍｍ；高合金钢＞７２ｍｍ

２０Ｒ、１６ＭｎＲ：４７５℃１５ＣｒＭｏＲ：５５０℃

０Ｃｒｌ８Ｎ１９、０Ｃｒｌ７Ｎｉｌ２Ｍ０２：７００℃

最高使用温度

（举例）

１５ＣｒＭｏＲ：４７５℃

０Ｃｒｌ８Ｎｉ９、０Ｃｒｌ７Ｎｉｌ２Ｍ０２：４２５℃

安全系数（除螺栓材料外）

‰一２．６，ｎ。一１．５

碳素钢和低合金钢：ｍ一３．Ｏ，”，一１．６；高合金钢：矾＝３．０，ｎ。一１．５

ａ）定义为设计应力强度Ｓ。；

材料

材料的应力许用值

ｃ）在材料、温度和厚度相同的情况下，Ｓ。大于

ＧＢ

ｂ）钢板、钢管、锻件和螺柱的设计应力强度Ｓ。，分别见表６－２、６－４、６－６和６

８；

ａ）定义为许用应力［一］；

ｂ）钢板、钢管、锻件和螺柱的许用应力，分别见表４—１、４－３、４－５和表４—７

１５０中相应的许用应力［ｄ］

ａ）纯剪切情况：

纯剪切的截面，平均一次剪应力不得超过

０．６Ｓ。；

特殊应力的许用极限

承受扭矩的实心圆形截面外周，最大一次剪应力不超过０．８Ｓ。；

ｂ）规定了支撑载荷的应力许用极限，见７．４．１条

ａ）无相应要求；ｂ）无相应要求

防止低温脆断的冲击试验要求（对碳素钢和低合金钢）

ａ）￡≤Ｏ℃时；

ｂ）冲击功值ＡＫｖ大于ＧＢ１５０，见表６－１；ｃ）免除低温冲击试验的条件之一：低温低应力工况，Ｐ。＜４０ＭＰａ，ｆ≥一４５。Ｃ；

ａ）ｆ≤一１０。Ｃ时，按厚度分别要求（４．２．７条）；

ｂ）冲击功值ＡＫｖ见表Ｃ．２；

ｃ）免除低温冲击试验的条件之一：低温低应力工况，Ｐ。＜５０ＭＰａ；

第３０卷第５期元少昀．我国压力容器分析设计标准与常规设计标准的对比

续表１

・

４７

・

项目（大类）分项（小类）防止低温脆断的冲击试验要求（对碳素钢和低合金钢）

钢制压力容器分析设计标准［１３钢制压力容器［２］

ｄ）￡≤０℃时，钢板、钢管、锻件和螺柱、螺母的使用状态及最低冲击试验温度，分别按表６－３、

６－５、６－７和６

９

ｄ）ｔ≤一２０℃时，钢板、钢管、锻件和螺柱、螺母的使用状态及最低冲击试验温度，分别按表４－２、４－４、４６和４－９

钢板在其他条件下的拉伸和冲击试验要求

ｂ）、ｃ）略，见６．２．３条

材料

ａ）用于壳体，厚度＞５０ｍｉｌｌ；夏比冲击试验：

下列碳素钢和低合金钢板，应逐张进行拉伸和

拉伸和夏比冲击试验：

ａ）用于壳体碳素钢和低合金钢，厚度＞

６０

下列碳素钢和低合金钢钢板，应逐张进行

ｍｍ；

ｂ）、ｃ）略，见４．２．６条

用于壳体的下列碳素钢和低合金钢钢板，应逐张进行超声检测：

下列碳素钢和低合金钢钢板，应逐张进行超声

ｂ）１５ＭｎＶＲ、１５ＭｎＮｂＲ、１８ＭｎＭｏＮｂＲ、

ａ）２０Ｒ、１６ＭｎＲ：厚度＞３０ｍｍ；

钢板逐张ＵＴ检验要求

检测：

ａ）用于壳体，厚度＞２０ｍｍｉ

ｍｍ；

１３ＭｎＮｉＭｏＮｂＲ和Ｃｒ－Ｍｏ钢板：厚度＞２５

ｂ）、ｃ）略，见６．２．５条

ｃ）１６ＭｎＤＲ、１５ＭｎＮｉＤＲ、０９ＭｎＮｉＤＲ：厚度＞２０ｍｍ；

ｄ）、ｅ）略，见４．２．９条

受压元件的设计公式

对同一元件，计算公式可能完全不同，或虽在形式上相似，但导出的原理完全不同（具体略）对容器作出完整的应力计算后，进行应力分类，从而求出５个基本的应力强度，要求满足以

计算

应力校核

Ｓ１１≤１．５ＫＳ。ＳⅢ≤１．５ＫＳ。ＳⅣ≤３Ｓ。Ｓｖ≤Ｓ。

只针对插入式接管，在满足下列条件下，

ａ）安放式接管、嵌入式接管以及插入式接管，

接管内表面

结构

转角半径ｒ

ｂ）内伸的插入式接管，其内表面转角半径不小于接管名义厚度的１／４，且不大于１０ｍｍ

ｂ）钢材标准抗拉强度下限值乱＞５４０ＭＰａ的容器

（详见附录Ｊ．３．１）

ａ）受压元件的焊接接头要求为全焊透结构；

焊接结构

ｂ）具体结构见附录Ｈ

ａ）对巩＞５４０ＭＰａ、ＣｒＭｏ钢，要求比ＧＢ

焊接与热处理

错边量Ａ、Ｂ接头

严格，见１１．２．４．１；

ｂ）锻焊容器Ｂ类接头，６≤８。／４且≤５ｍｍ（较ＧＢ

１

１５０

下条件：Ｓ１≤ＫＳ。

依据理论公式，求得受压元件中的计算应力一，要求ａ≤［ｄ］。无应力分类的过程

要求接管内径边角倒圆，圆角半径取接管厚度的１／４或１９ｍｍ，取两者之中的较小值：ａ）低温压力容器；

其内表面转角半径ｒ应不小于圆筒或封头名义厚度的１／４，且不大于２０ｍＩｘｌ；

ａ）无相应要求；ｂ）具体结构见附录Ｊ

ａ）对Ｏ＇ｂ＞５４０ＭＰａ、Ｃｒ＿Ｍｏ钢，要求不及

ＪＢ

４７３２严格；

ｂ）锻焊容器Ｂ类接头，ｂ≤ｄ。／８且≤

５０的要求低）

５ｍｍ

不等厚板对接

满足下列条件时需削薄或堆焊：

接头，满足下列条件时需削薄或堆焊：

Ｂ类接头及球封与圆筒对接连接的Ａ类接头，Ｂ类接头及球封与圆筒对接连接的Ａ类

・４８・

石油化工设备技术

续表１１

２００９年

项目（大类）分项（小类）钢制压力容器分析设计标准［－］钢制压力容器［２］

不等厚板对接

ａ，≮产≥÷或

ｂ）厚度差≥３ｍｍ

ａ）Ａ、Ｂ类焊接接头，需进行疲劳分析设计时，不允许保留余高；不需疲劳分析时，对余高的要

ａ）蕊≥１。ｍｍ，坠铲≥３。％或厚度差

≥５ｍｍ

５

ｂ）晤≤１０ｍｍ，且鲰一酶≥３ｍｍ

ａ）Ａ、Ｂ类焊接接头，余高的要求见表１０一

３；

焊缝表面形状及外观尺寸

求与ＧＢ１５０相同。见表１卜３；

ｂ）Ｃ、Ｄ类焊接接头的焊缝表面，需按附录Ｈ的要求进行修磨；

ｃ）焊接接头的焊缝表面不允许有咬边

ｂ）Ｃ、Ｄ类焊接接头要与母材呈圆滑过渡；

ｃ）焊接接头的焊缝表面允许有咬边，要求见１０．３．３．４条

ａ）下列部位应进行ＭＴ或ＰＴ检测；

焊接与热处理

焊接返修

１．返修前，对缺陷去除部位；２．返修后，补焊的表面。

ｂ）当补焊深度≥１０ｍｍ或≥如／２时，应按图样选择的方法进行ＲＴ或ｕＴ检测；其余要求同ＧＢ

１５０

ａ）无相应要求；ｂ）无相应要求

ａ）产品焊接试板：每台容器、每种焊接工艺均需制备１块产品焊接试板；

试板与试样

ｂ）母材热处理试板：钢材未按表６－２状态供货，或在制造过程中破坏了原供货状态时，应制备母材热处理试板

热处理试板

制造资料的保存期

焊接工艺评定报告、热处理等技术资料的保存期不少于１０年

焊接工艺评定报告、热处理等技术资料的保存期不少于７年

ａ）内表面的形状偏差检查：用弦长等于

ａ）内表面的形状偏差检查：用弦长等于０．９Ｄｉ

椭圆封头

成形封头

碟形封头球形封头

的内样板检查，最大间隙应≤１．２５％Ｄｉ；ｂ）封头直边部分不许有纵向皱褶；

ｃ）冷成形的奥氏体不锈钢封头，未说明是否可免作热处理

０．７５Ｄ。的内样板检查，最大间隙应≤１．２５％Ｄ。；

ｂ）封头直边部分的纵向皱褶要求深度≤

１．５

ａ）产品焊接试板：满足１１．５．１．１条的要求才需按每台溶器（没要求按焊接工艺）制备产品焊接试板；

ｂ）母材热处理试板：需经热处理以达到

材料力学性能要求的容器，每台应制备母材

ｍｍ；

ｃ）冷成形的奥氏体不锈钢封头，可不进行热处理

ａ）Ａ、Ｂ类焊接接头，满足１０．８．２．１条要

ａ）Ａ、Ｂ类焊接接头，要求进行１００％ＲＴ或ＵＴ检测－ｂ）条除外；

ｂ）Ｄ≤２５０的接管与长颈法兰、接管与接管连接的Ｂ类焊接接头，标准不要求作１００％ＲＴ或

检验

无损检测／ＲＴ，ＵＴ／ＭＴ、ＰＴ

ＵＴ检测（较ＧＢ１５０的要求低）；

ｃ）Ｄ≤２５０的接管与长颈法兰、接管与接管连接的Ｂ类焊接接头，标准要求作ＭＴ或ＰＴ检测；

ｄ）Ｃ、Ｄ类焊接接头表面，要求做ＭＴ或ＰＴ检测；

求的进行１００％ＲＴ或ＵＴ检测，其余的允许作局部检测；

ｂ）若Ａ、Ｂ类焊接接头进行局部检测，对Ｄ≤２５０的接管与长颈法兰、接管与接管连接的Ｂ类焊接接头，标准要求作１００％ＲＴ或ｕＴ检测，但检测长度可计入局部检测长度之内；

ｃ）若Ａ、Ｂ类焊接接头进行１００％检测，对Ｄ≤２５０的接管与长颈法兰、接管与接管连接的Ｂ类焊接接头表面，要求作ＭＴ或ＰＴ检测；

第３０卷第５期元少昀．我国压力容器分析设计标准与常规设计标准的对比

续表ｌ

・

４９・

项目（大类）分项（小类）钢制压力容器分析设计标准￡ｔ３

ｅ）非受压元件与受压元件相连的焊接接头，

钢制压力容器【２］

检验

ＵＴ／ＭＴ、ＰＴ

无损检测／ＲＴ，

ｆ）弧坑、焊疤、修磨后的表面、缺陷去处后的表面以及焊补表面应作ＭＴ或ＰＴ检测；ｇ）其他要求同ＧＢ

多层包扎

其他类型的

设备

热套压力容器

或ＵＴ检测

ａ）关于液压试验，对碳素钢、低合金钢制低温

试验温度

压力容器，试验液体的温度不得低于壳体材料和焊接接头的冲击试验温度（取其高者）加２０℃ａ）对真空、外压容器，规定作内压试验，Ｐｔ一

１．２５Ｐ；

１５０

应作ＭＴ或ＰＴ检测；ｄ）若Ａ、Ｂ类焊接接头进行１００％检测，则Ｃ、Ｄ类焊接接头要求进行ＭＴ或ＰＴ检测

ａ）内筒Ａ类焊接接头应进行１００％ＲＴ或ＵＴ检测

ａ）单层圆筒的Ａ类焊接接头应进行１００％ＲＴ

无相应要求无相应要求

压力容器

无相应要求

ｂ）对特殊情况，可以采用液压＋气压组合试

试验压力

试验

验，试验压力按气压计算；

ｃ）规定了试验时，若试验压力超过式（３－２）和（３－３）规定的试验压力值，确定试验压力上限的方法

与设计工况下的应力校核过程类似，考虑试验

试验状态下的应力校核

力分析，要求ＳＩ，ｓⅡ，ｓⅢ和ｓⅣ满足各自的许用极限（考虑载荷组合系数）

容器出厂资料

容器出厂质量证明书和铭牌

应包括最大允许工作压力

必要时需包括最大允许工作压力

对容器的总体和局部不连续区域进行完整的应压力、重力载荷和风载（必要时）等载荷的作用，

ｃ）无相应要求ｂ）无相应规定；分液压和气压两种情况；

ａ）对真空、外压容器，规定作内压试验，

筒体应力计算。Ｔ一旦匹掣，要求如

‘Ｏｅ

下：

ａ）Ｏ＇Ｔ≤０．９如。（ａｏ．２）（液压试验）；

ｂ）ａＴｅ０。８如。（ａｏ．２）（气压试验）

２小结

ＪＢ４７３２和ＧＢ１５０是两个独立、平行的压力

上的要求更严格、细致，通过以上比较的形式，可较方便地对ＪＢ４７３２的内容进行深入细致的了解。参考文献：

Ｅ１］ＪＢ４７３２－－２００５钢制压力容器——分析设计标准

Ｅｓ］．

［２］ＧＢ

１

容器设计标准，具体设计中，可根据容器的特定情况选用其一进行设计。ＪＢ４７３２适用的范围更广，解决的问题更多。通过对标准的材料、设计、

制造、检验和试验等方面的对比，说明在大多数情

况下，分析设计标准比常规设计标准在相同问题

５０一１９９８钢制压力容器［Ｓ］．

・技术信息・

耐温、耐压、耐腐，适用于冷却、冷凝、加热等各种工艺生

大型石墨列管式换热器投放市场

一种应用于石化、冶金等行业的大型石墨列管式换热器在河北深州市天承石墨制品有限公司研制成功。

深州市天承石墨制品有限公司推出的６００ｍ２石墨列管式换热器具有换热面积大、阻力小、速度快的优势，且

产过程，也可应用于升、降膜式蒸发工艺。

新产品采用无胶结缝生产工艺，设备结构强度高，抗冲击性能强。它应用酚醛改进树脂浸渍新技术，大大提高了设备的物理性能和使用寿命。该设备市场价格仅为进口同类设备的２／３。

（上海擎督金秋石化科技传播工作室钱伯章供稿）

我国压力容器分析设计标准与常规设计标准的对比

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

元少昀， Yuan Shaoyun

中国石化工程建设公司,北京,100101石油化工设备技术

PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT TECHNOLOGY2009,30(5)

参考文献(2条)

1.GB 150-1998.钢制压力容器 1998

2.JB 4732-2005.钢制压力容器--分析设计标准 2005

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_syhgsbjs200905014.aspx