壓力容器

設(shè)計(jì)基本知識

（講稿）

北京

目錄

基本概念1.1壓力容器設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的法規(guī)和規(guī)程

1.2標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)（規(guī)程）的關(guān)系。4.6采用國外鋼材的要求

1.3壓力容器的含義（定義）4.7鋼材的代用規(guī)定

1.4壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)簡述4.8特殊工作環(huán)境下的選材

1.5D1級和D2級壓力容器說明5.內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球體的計(jì)算

5.1內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球體計(jì)算的理論基礎(chǔ)

二.GB150-1998《鋼制壓力容器》5.2內(nèi)壓圓筒計(jì)算

1.范圍5.3球殼計(jì)算

2.標(biāo)準(zhǔn)6.外壓圓筒和外壓球殼的設(shè)計(jì)

3.總論6.1受均勻外壓的圓筒（和外壓管子）

3.1設(shè)計(jì)單位的資格和職責(zé)6.2外壓球殼

3.3GB150管轄的容器范圍6.3受外壓圓筒和球殼計(jì)算圖的來源簡介

3.4定義及含義6.4外壓圓筒加強(qiáng)圈的計(jì)算

3.5設(shè)計(jì)參數(shù)選用的一般規(guī)定7.封頭的設(shè)計(jì)和計(jì)算

3.6許用應(yīng)力7.1封頭標(biāo)準(zhǔn)

3.7焊接接頭系數(shù)7.2橢圓形封頭

3.8壓力試驗(yàn)和試驗(yàn)壓力7.3碟形封頭

4.對材料的要求7.4球冠形封頭

4.1選擇壓力容器用鋼應(yīng)考慮的因素7.5推殼

4.2D類壓力容器受壓元件用鋼板8.開孑■口開孔補(bǔ)強(qiáng)

4.3鋼管8.1開孔的作用

4.4鋼鍛件8.2開檢查孔的要求

4.5焊接材料8.3開孔的形狀和尺寸限制

8.4補(bǔ)強(qiáng)要求11.3壓力容器的安全泄放量

8.5有效補(bǔ)強(qiáng)范圍及補(bǔ)強(qiáng)面積11.4安全閥

8.6多個(gè)開孔的補(bǔ)強(qiáng)

9法蘭連接GB151-1999《管殼式換熱器》

9.1簡介01簡述

9.2法蘭連接密封原理02標(biāo)準(zhǔn)與GB150-1998《鋼制壓力容器》的關(guān)系。

9.3法蘭密封面的常用型式及優(yōu)缺點(diǎn)03基本章節(jié)

9.4法蘭型式1適用范圍

9.5法蘭連接計(jì)算要點(diǎn)29

9.6管法蘭連接3型號表示法

10.壓力容器的制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收4有關(guān)參數(shù)的確定

10.1制造許可5焊接接頭系數(shù)

10.2材料驗(yàn)收及加工成形6試驗(yàn)壓力和試驗(yàn)溫度

10.3焊接7其它要點(diǎn)

10.4D類壓力容器熱處理8管板計(jì)算

10.5試板和試樣9制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收

10.8無損檢測

10.9液壓試驗(yàn)附錄受內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力分析

10.10容器出廠證明文件。目錄

11.安全附件和超壓泄放裝置1.薄壁旋轉(zhuǎn)殼體的幾何概念和基本假設(shè)

11.1安全附件1.1幾何概念

11.2超壓泄放裝置1.2薄壁殼體的基本假設(shè)

2薄壁圓筒的應(yīng)力分析4.,應(yīng)用舉例

2.1軸向應(yīng)力的計(jì)算4,,1圓筒形殼體

2.2環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算4,,2球殼

3旋轉(zhuǎn)薄壁容器的應(yīng)力分析4,,3橢球殼（橢圓封頭）

3.1薄壁殼體的T殳方程式4,,4錐形殼（錐形封頭）

3.2經(jīng)向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力。2的計(jì)算4,,5薄壁圓環(huán)（彎管段）

壓力容器設(shè)計(jì)基本知識

-.基本概念

1.1壓力容器設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的法規(guī)和規(guī)程

1）《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》（本文簡稱《條例》），是國務(wù)院2003年3月11日公布的條例，條例自2003

年6月1日起施行。原《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》同時(shí)廢止。

2）《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（本文簡稱《容規(guī)》），此《容規(guī)》自2000年1月1日起正式實(shí)施。在安

全監(jiān)察中，包括的七個(gè)環(huán)節(jié)是：設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、檢驗(yàn)、改造和修理。此規(guī)程與《條例》有不一致之處,

應(yīng)按《條例》的內(nèi)容修改。

3）《壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)單位資格許可與管理規(guī)則》，此規(guī)則自2003年1月1日起實(shí)施。

1.2標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)（規(guī)程）的關(guān)系。

《容規(guī)》第4條規(guī)定，壓力容器的設(shè)計(jì)、制造（組焊\安裝、使用、檢修、修理和改造，均應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行本規(guī)

程的規(guī)定；第5條規(guī)定：本規(guī)程是壓力容器質(zhì)量監(jiān)督和安全監(jiān)察的基本要求，有關(guān)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、部門規(guī)章、企

事業(yè)單位規(guī)定等，如果與本規(guī)程的規(guī)定相抵觸時(shí)，應(yīng)以本規(guī)程為準(zhǔn)。

GB150總論第3.1條規(guī)定：容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收除必須符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外，還應(yīng)遵守國家頒布的

有關(guān)法令、法規(guī)和規(guī)章。

因此，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)或規(guī)程有不一致時(shí)，應(yīng)按法規(guī)（和規(guī)程）的規(guī)定執(zhí)行。

1.3壓力容器的含義（定義）

根據(jù)《條例》第八十八條中的規(guī)定，壓力容器用語的含義是：“壓力容器，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等于O.IMPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或等于

2.5MPal2L的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體的固定式容器和移動式容器；盛裝公

稱工作壓力大于或等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或等于l.OMPadL的氣體液化氣體和標(biāo)準(zhǔn)沸

點(diǎn)等于或者低于6（TC液體的氣瓶；氧艙等

1.4壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)簡述

我國壓力容器專業(yè)性的具有一定規(guī)模的壓力容器的設(shè)計(jì)和制造，起于五十年代初期。

1980年起，壓力容器設(shè)計(jì)方面依據(jù)為：《鋼制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定》和《鋼制管殼式換熱器設(shè)計(jì)規(guī)

定》。

GB150-1998《鋼制壓力容器》是強(qiáng)制性的壓力容器國家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對鋼制壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)

和驗(yàn)收作出具體的規(guī)定。是壓力容器的基本標(biāo)準(zhǔn)。

對壓力小于O.IMPa的鋼制容器的設(shè)計(jì)，按壓力容器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4735-1997《鋼制焊接常壓容器》的規(guī)

定。

臥式容器和立式容器的設(shè)計(jì)尚應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB4710-2000《鋼制塔式容器》和JB4731-2005《鋼制臥式

容器》的規(guī)定。

GB151-1999《管殼式換熱器》標(biāo)準(zhǔn)，是用鋼、鋁、銅、鈦和銀等材料制造的管殼式換熱器的設(shè)計(jì)制造和驗(yàn)

收標(biāo)準(zhǔn)。

化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG20580-HG20585-1998,是針對化工設(shè)備的特點(diǎn)，對鋼制壓力容器設(shè)計(jì)和制造方面提出

更詳細(xì)的規(guī)定，有關(guān)設(shè)計(jì)方面的標(biāo)準(zhǔn)是：

HG20580-1998《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》HG20581-1998《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》

HG20582-1998《鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定》HG20583-1998《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》

其它配套標(biāo)準(zhǔn)如零部件如封頭、法蘭、支座、加固圈等標(biāo)準(zhǔn)，材料標(biāo)準(zhǔn)、焊接標(biāo)準(zhǔn)等已日趨完備。

1.5D1級和D2級壓力容器說明

根據(jù)《壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)單位資格許可與管理規(guī)則》第三條規(guī)定，壓力容器設(shè)計(jì)類別和級別的劃分是（-）

A類、（二）C類、（=）D類和（四）SAD類。其中D類又分：D1級和D2級。

1.D1級系指第一類壓力容器

2.D2級系指第二類低、中壓容器

第一類和第二類的具體劃分見《容規(guī)》第6條的規(guī)定。

注：壓力等級的劃分是：按容器的設(shè)計(jì)壓力P的大小，其中：

（―）低壓（代號L）0.1MPa4P<1.6MPa

（二）中壓（代號M）1.6MPa<P<lOMPa

二GB150-1998《鋼制壓力容器》

GB150-1998《鋼制壓力容器》（簡稱GB15O）,包括正文十章和八個(gè)附錄。

十章正文目次是：①范圍；②引用標(biāo)準(zhǔn)；③總論；④材料；⑤內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球殼；⑥外壓圓筒和外壓球殼；

⑦封頭；⑧開孔和開孔補(bǔ)強(qiáng)；⑨法蘭；⑩制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收。

八個(gè)附錄中，屬于標(biāo)準(zhǔn)的附錄有：附錄A材料的補(bǔ)充規(guī)定；附錄B超壓泄放裝置；附錄C低溫壓力容器；

附錄D非圓形截面容器。屬于提示的附錄有：附錄F鋼材的高溫性能；附錄G密封結(jié)構(gòu)；附錄H材料的

指導(dǎo)性規(guī)定；附錄J焊接結(jié)構(gòu)。

標(biāo)準(zhǔn)的附錄E產(chǎn)品焊接試板的力學(xué)性能檢驗(yàn)，已被新發(fā)布的JB4744-2000《鋼制壓力容器產(chǎn)品焊接試板的

力學(xué)性能試驗(yàn)》所代替。

1.范圍

GB150-1998《鋼制壓力容器》規(guī)定了“鋼制壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收要求

即是說：GB150是碳素鋼、低合金鋼和高合金鋼制的壓力容器，在設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收的整個(gè)過程中，

必須遵守的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定適用的壓力容器的設(shè)計(jì)參數(shù)的范圍是：容器的設(shè)計(jì)壓力不大于35MPa;

適用的設(shè)計(jì)溫度范圍按鋼材允許的使用溫度而定。

對于D類壓力容器,設(shè)計(jì)壓力范圍應(yīng)小于lOMPa。

在GB15O的1.3和1.4中,還規(guī)定出不屬該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍的各類壓力容器,

其中有：直接用火焰加熱的容器；核能裝置中的容器；經(jīng)常搬運(yùn)的容器；設(shè)計(jì)壓力低于O.IMPa的容器；真空度

低于0.02MPa的容器；要求作疲勞分析的容器；內(nèi)直徑小于150mm的容器；此外，還有旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動的機(jī)

械設(shè)備中自成整體的受壓器室，以及已有其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的容器，諸如制冷、制糖、造紙、飲料和搪玻璃容器等。

2.標(biāo)準(zhǔn)

在GB150所列的引用標(biāo)準(zhǔn)中包括GB、GB/T、JB和JB/T四種代號的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)分為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和推薦性

標(biāo)準(zhǔn)（推薦性標(biāo)準(zhǔn)一經(jīng)采用，即具有強(qiáng)制性的性質(zhì)\GB/T是推薦性的國家標(biāo)準(zhǔn),JB是機(jī)械工業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),JB/T

是機(jī)械工業(yè)推薦性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而JB或JB/T中排號為4XXX號碼的，規(guī)定為壓力容器行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。例如：

國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)：GB6654-1996《壓力容器用鋼板》；GB4237-92《不銹鋼熱軋鋼板》

國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)：GB/T229-94《金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法》；GB/T1804-92《一般公差線性尺寸的未注

公差》

壓力容器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JB4708-2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》；JB/T4709-2000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》

標(biāo)準(zhǔn)一經(jīng)被引用，即構(gòu)成該標(biāo)準(zhǔn)的條文。在GB150第2章中，列了45個(gè)引用標(biāo)準(zhǔn)。從2004年4月1日起

尚應(yīng)實(shí)施下列標(biāo)準(zhǔn)：

JB/T4736-2002《補(bǔ)強(qiáng)圈》JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》

JB/T4747-2002《壓力容器用鋼焊條訂貨技術(shù)條件》JB/T4711-2003《壓力容器涂敷與運(yùn)輸包裝》

3.總論

在“總論”一章中，對下列的8個(gè)方面作了規(guī)定：

①標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)法規(guī)和規(guī)章的關(guān)系；②設(shè)計(jì)和制造壓力容器單位的資格和職責(zé)；③容器的范圍；④壓力、溫度和

厚度的定義；⑤設(shè)計(jì)參數(shù)選用的一般規(guī)定；⑥材料許用應(yīng)力確定的依據(jù)和取值的規(guī)定；⑦焊接接頭系數(shù)的確定；

⑧壓力試驗(yàn)（液壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)）和試驗(yàn)壓力的規(guī)定。

3.1《條例》對設(shè)計(jì)單位的規(guī)定

《條例》第十一條規(guī)定：壓力容器的設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)經(jīng)國務(wù)院特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門許可，方可從事壓力容

器的設(shè)計(jì)活動。

（-）有與壓力容器設(shè)計(jì)相適應(yīng)的設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)、審核人員；

（二）有與壓力容器設(shè)計(jì)相適應(yīng)的健全的管理制度和責(zé)任制度。

3.2GB150-1998對設(shè)計(jì)單位的資格和職責(zé)規(guī)定

資格容器的設(shè)計(jì)單位必須具備健全的質(zhì)量管理體系，應(yīng)持有壓力容器設(shè)計(jì)單位批準(zhǔn)書，壓力容器的設(shè)計(jì)必須

接受國家質(zhì)檢總局相關(guān)安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)的監(jiān)察。

職責(zé)應(yīng)對設(shè)計(jì)文件的正確性和完整性負(fù)責(zé)。容器的設(shè)計(jì)文件至少應(yīng)包括設(shè)計(jì)計(jì)算書和設(shè)計(jì)圖樣。容器設(shè)計(jì)總

圖應(yīng)蓋有容器設(shè)計(jì)資格印章。

3.3管轄的容器范圍劃定

GB150管轄的容器，其范圍包括殼體及與其連為整體的受壓零部件，且劃定在下列范圍內(nèi)。

3.3.1容器與外部管道連接：焊接連接的第一道環(huán)向接頭坡口端面；螺紋連接的第一個(gè)螺紋接頭端面；法蘭連

接的第一個(gè)法蘭密封面；

3.3.2接管、人孔、手孔等的承壓封頭、平蓋及其緊固件。

3.3.3非受壓元件與受壓元件的焊接接頭。接頭以外的元件，如加強(qiáng)圈、支座、裙座等。

3.3.4超壓泄放裝置和儀表附件。

詳見GB150中的3.3.1至3.3.4條的規(guī)定。

3.4定義及含義

3.4.1壓力除注明者外，均指表壓力。

3.4.2工作壓力（PW）指在正常工作情況下,容器頂部可能達(dá)到的最高壓力。

3.4.3設(shè)計(jì)壓力（P）指設(shè)定容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不得低

于工作壓力。即%P（

3.4.4計(jì)算壓力（PC｝指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當(dāng)元件所承

受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)。故PC>P-

3.4.5試驗(yàn)壓力（Pt）指壓力試驗(yàn)時(shí)，容器頂部的壓力。

注：試驗(yàn)用壓力表口設(shè)計(jì)位置應(yīng)位于容器頂部。

3.4.6設(shè)計(jì)溫度指容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值\設(shè)計(jì)

溫度與設(shè)計(jì)壓力一起作為設(shè)計(jì)載荷條件。

3.4.7試驗(yàn)溫度指壓力試驗(yàn)時(shí),殼體金屬的溫度。

3.4.8各種厚度

3.4.8.1計(jì)算厚度5指按厚度計(jì)算公式計(jì)算得到的厚度。

3.4.8.2設(shè)計(jì)厚度6d指計(jì)算厚度（8）與腐蝕裕量（C2）之和。即

6c/=S+C2,因此bd>8

3.4.8.3名義厚度6〃指設(shè)計(jì)厚度（Scf）加上鋼材厚度負(fù)偏差（C1）后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度。

即標(biāo)在圖樣上的厚度。

5n>（8d+Cl）

3.4.8.4有效厚度be指名義厚度（5n）減去腐蝕裕量（C2）和鋼材厚度負(fù)偏（ClI

8e=5n-Cl-C2

=Sn-(C1+C2)=8n-C(厚度附加量)

注：如設(shè)定圓整量為C3,各厚度的關(guān)系為：

5n=8+C1+C2+C3

5e=6+C3=6n-(C1+C2)

dd=8+C2

3.5設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

設(shè)計(jì)的一般規(guī)定，是對設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、載荷、壁厚附加量和最小厚度選用等的規(guī)定。

3.5.1設(shè)計(jì)壓力(P)的確定

1)內(nèi)壓容器

①容器上裝有超壓泄放裝置(安全閥)時(shí)，容器的設(shè)計(jì)壓力確定的步驟如下：

確定安全閥的開啟壓力PZ,取PZ<(1.05~1.1)PW.當(dāng)PW<0.18MPa時(shí)，可適當(dāng)提高PZ相對于PW的

比值。再令陛PZ。

②容器上裝有爆破片：P=AP

式中：Pb為設(shè)計(jì)爆破壓力，其其值等于最低標(biāo)定爆破壓力Psmin加上所選爆破片爆破范圍的下限(取絕

對值)；

△p為爆破片制造范圍上限。

最低標(biāo)定爆破壓力Psmin和上下限查表B2和表B3.

③容器上無安全閥，但出口管線有安全閥：走Qz+Ah.Ah為容器到安全閥的壓力降。

④容器的壓力源如與泵直接連接，則可有下列情況：

容器位于泵的出口側(cè)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取下述情況中的大值，泵正常入口壓力+正常工作揚(yáng)程；泵最大入口壓力

+正常工作揚(yáng)程；泵正常入口壓力+出口全關(guān)閉時(shí)的揚(yáng)程。

容器位于泵(壓力源)的進(jìn)口側(cè)，且無安全泄放裝置時(shí)，取P=(1.0~1.1)Pw,并以P=-0.1MPa進(jìn)行外

壓校核。

2）外壓、真空容器及夾套容器（按外壓設(shè)計(jì)）

①確定外壓容器的設(shè)計(jì)壓力時(shí)，應(yīng)考慮在正常情況下可能出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓力差。

②確定真空容器的殼體厚度時(shí)，設(shè)計(jì)壓力按承受外壓考慮。當(dāng)裝有真空泄放閥時(shí)，設(shè)計(jì)壓力P=1.25AP式

中為最大內(nèi)外壓力差，或兩者中的低者。未裝真空泄放閥時(shí)，取

APP=0.1MPaP=0.1MPao

③夾套容器：

帶內(nèi)壓夾套的真空容器：內(nèi)筒為真空，設(shè)計(jì)壓力=真空設(shè)計(jì)的外壓力（按②條）+夾套內(nèi)壓力，并以1.25倍

的夾套外壓力核定內(nèi)筒的外壓穩(wěn)定性。夾套按內(nèi)壓計(jì)算。

帶真空夾套的內(nèi)壓容器（即夾套為負(fù)壓，內(nèi)筒為正壓）：內(nèi)筒的設(shè)計(jì)壓力=內(nèi)筒的壓力+0.1MPa,并核對在

夾套試驗(yàn)壓力下的穩(wěn)定性；夾套按②考慮。

3）盛裝液化氣體的容器

對盛裝液化氣體的容器，在規(guī)定的充裝系數(shù)范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)根據(jù)工作知牛下可能達(dá)到的最高金屬溫度確定。

設(shè)計(jì)壓力按《容規(guī)》第34條的規(guī)定。常見介質(zhì)的設(shè)計(jì)壓力按《容規(guī)》第36條中表3-3的規(guī)定。由于液化氣

體多屬有毒或易燃性質(zhì)，且設(shè)計(jì)壓力多數(shù)為中壓，因此應(yīng)注意設(shè)計(jì)的范圍，分辨容器的類別。

3.5.2設(shè)計(jì)溫度的確定

設(shè)計(jì)溫度不得彳氐于元件金屬在工作狀態(tài)可能達(dá)到的最高溫度。

在任何狀況下，元件金屬表面的溫度不得超過金屬的允許使用溫度。

對于OY以下的金屬溫度，設(shè)計(jì)溫度不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度。

3.5.3有不同工況的容器

對有不同工況的容器，應(yīng)按最苛刻的工況設(shè)計(jì)，并在圖樣或相應(yīng)技術(shù)文件中注明各工況的壓力和溫度值。

3.5.4載荷

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的載荷有：內(nèi)壓、外壓或最大壓力差；液體靜壓力；根據(jù)容器的具況，還可能考慮自重，內(nèi)件

重和附屬設(shè)備等等的影響（詳見GB150的3.5.4條中的內(nèi)容1

3.5.5厚度的tJU量

厚度附加量C由鋼材厚度負(fù)偏差C1和腐蝕裕量C2兩部分組成。

C=Cl+C2

鋼材厚度負(fù)偏差C1按鋼材標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；當(dāng)鋼材厚度負(fù)偏差不大于0.25mm,且不超過名義厚度的6%時(shí)，

厚度負(fù)偏差C1可忽略不計(jì)。

如選用GB6654-1996《壓力容器用鋼板》標(biāo)準(zhǔn),其厚度負(fù)偏差C1可忽略不計(jì)。

腐蝕裕量C2為防止容器元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)至厚度的削弱減薄，應(yīng)考慮腐蝕裕量。對有腐蝕或

磨損的零件，應(yīng)根據(jù)預(yù)期的容器壽命和介質(zhì)對鋼材的腐蝕速率而定。

注：腐蝕分類：

①均勻腐蝕金屬表面出現(xiàn)各部分的腐蝕速度大致相同的連續(xù)腐蝕；

②非均勻腐蝕金屬表面各部分具有不同速度的連續(xù)性破壞；

③局部腐蝕局部發(fā)生腐蝕，如點(diǎn)蝕（呈一個(gè)個(gè)的點(diǎn)狀）和斑點(diǎn)腐蝕（呈一個(gè)個(gè)的斑點(diǎn)狀）；

④應(yīng)力腐蝕由侵蝕介質(zhì)和應(yīng)力同時(shí)作用下所導(dǎo)致的腐蝕；

⑤晶間腐蝕是金屬晶粒界面的腐蝕。

標(biāo)準(zhǔn)中的材料的腐蝕速率，是對于均勻腐蝕而言，亦即鋼材表面的腐蝕速率（毫米/年）各處基本相同。

腐蝕裕量C2=腐蝕速率X設(shè)計(jì)使用年限

（毫米/年X年=毫米）

在考慮腐蝕的同時(shí)，也應(yīng)考慮容器可能發(fā)生的機(jī)械磨損。

止矽卜,由于金屬所處的介質(zhì)情況（如介質(zhì)的腐蝕性、濃度和溫度）不同，腐蝕程度不同，因此，采用不同的

腐蝕裕量。

GB150中規(guī)定"介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸氣的碳素鋼或低合金鋼制容器，腐蝕裕量不少于1mm"。

3.5.6最小厚度

容器在較低內(nèi)壓力作用下，按厚度計(jì)算方法得到的厚度很小，雖然能滿足容器的強(qiáng)度要求，但剛度不夠。為

解決剛度問題，GB150中規(guī)定了殼體加工成形后不包括腐蝕裕量的最小厚度：

a）對碳素鋼、低合金鋼制容器，不小于3mm;

b）對高合金鋼制容器,不小于2mm。

因此,碳素鋼和低合金鋼制的容器的最小名義厚度應(yīng)不小于4mm。

3.6許用應(yīng)力

容器使用鋼材常用指標(biāo)是力學(xué)性能，在D類容器中，主要指標(biāo)是材料的抗拉強(qiáng)度ob和屈服點(diǎn)。s（或。0.21

容器使用中達(dá)到屈服或斷裂時(shí)即為破壞，在實(shí)際應(yīng)用中必須控制容器的材料受力處在安全范圍內(nèi)，即除以系

數(shù)n,n稱為材料許用應(yīng)力系數(shù)（即是設(shè)計(jì)安全系數(shù)X

從鋼常溫抗拉強(qiáng)度考慮，設(shè)計(jì)安全系數(shù)取3;

按鋼的設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度考慮選用的設(shè)計(jì)安全系數(shù)：對碳素鋼和低合金鋼取1.6;對高合金鋼取1.5。

將鋼材的抗拉強(qiáng)度。b和屈服點(diǎn)。s分別除以各自的設(shè)計(jì)安全系數(shù)后，取二值的小者作為材料的許用應(yīng)力。

說明：考慮安全系數(shù)是基于如下因素：

①材料的性能穩(wěn)定性存在偏差；②估算載荷狀態(tài)及數(shù)值偏差；③計(jì)算方法的精確程度；④制造工藝及允許

偏差；⑤檢驗(yàn)手段及嚴(yán)格程度；⑥使用中的操作經(jīng)驗(yàn)等六個(gè)方面。

在確定具體材料的許用應(yīng)力時(shí)，還要結(jié)合材料的質(zhì)量因素。

GB150所用鋼板材料的許用應(yīng)力按GB150標(biāo)準(zhǔn)的第4章各材料表中的規(guī)定。

螺栓材料的許用應(yīng)力，是從考慮屈服的情況考慮，安全系數(shù)選高了一些，詳見GB150表3-1和表3-2.

3.7焊接接頭和焊接接頭系數(shù)

3.7.1焊接接頭分類和要求

壓力容器筒體與筒體，筒體與封頭的連接，封頭的拼接，不允許采用搭接結(jié)構(gòu)。也不允許存在十字焊縫。

容器主要受壓部分的焊接接頭分為A、B、C、D四類，具體規(guī)定是：

a）A類焊接接頭圓筒部分的縱向接頭，半球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，各種凸形封頭的所有拼焊接頭,

嵌（qian）入式接管與殼體對接的接頭。

b）B類焊接接頭殼體部分的環(huán)向接頭，錐形封頭小端、長頸法蘭等與接管連接的接頭。

c）C類焊接接頭平蓋、管板與圓筒非對接連接的接頭，法蘭與殼體、接管連接的接頭，內(nèi)封頭與圓筒連接

的搭接接頭。

d）D類焊接接頭接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接的接頭。

壓力容器的所有A、B類焊接接頭均需按GB150標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)圖樣的規(guī)定進(jìn)行無損檢測（RT或UT工

下列情況的壓力容器的A類及B類焊接接頭應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲檢測（材料厚度438mm時(shí)，應(yīng)采用射

線檢測）：

①第二類壓力容器中，易燃介質(zhì)的反應(yīng)容器或儲存容器；

②設(shè)計(jì)壓力大于5.0MPa的壓力容器；

③筒體厚度大于30mm的碳素鋼和厚度大于25mm的低合金鋼或奧氏體不銹耐酸鋼制壓力容器；

④盛裝高度和極度危害介質(zhì)的壓力容器；

⑤耐壓試驗(yàn)為氣壓試驗(yàn)的壓力容器；

⑥使用后無法進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)或耐壓試驗(yàn)的壓力容器；

⑦焊縫系數(shù)為1.0的壓力容器（無縫鋼管制的筒體和壓力容器本體最后焊接的一條環(huán)焊縫除外，但應(yīng)提供保證

其焊接質(zhì)量的相應(yīng)焊接工藝）；

圖樣規(guī)定進(jìn)行局部無損檢測A類和B類焊接接頭，局部無損檢測的檢測長度為不少于每條焊縫長度的20%,

且不小于250mm。且下列焊接接頭應(yīng)全部檢測：①所有的T型焊接接頭；

②開孔區(qū)域內(nèi)（以開孔中心為圓心，1.5倍開孔直徑為半徑的圓內(nèi)）的焊接接頭；③被補(bǔ)強(qiáng)圈支座墊板等其他元

件所覆蓋的焊接接頭；

④拼接封頭和拼接管板的焊接接頭；

⑤公稱直徑大于250mm接管的環(huán)焊縫按容器本體考慮。合格級別按容器要求。

除另有規(guī)定，不允許采用降低焊接接頭系數(shù)而不進(jìn)行無損檢測。

設(shè)計(jì)用的焊接結(jié)構(gòu)可參見GB150的附錄J。焊接結(jié)構(gòu)。

3.7.2焊接接頭系數(shù)

焊接接頭系數(shù)。應(yīng)根據(jù)受壓元件的焊接接頭型式及無損檢測的長度比例確定。

注：焊接接頭系數(shù)有的稱為焊縫系數(shù)，即是焊縫的強(qiáng)度與母材強(qiáng)度之比。

雙面焊對接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全焊透的對接接頭：

100%無損檢測（P=1.00

局部無損檢測（p=0.85

說明：相當(dāng)于雙面焊的全焊透的對接焊縫，是指單面焊雙面成型的焊絳，按雙面焊評定（含焊接試板的評定）,

如氮弧焊打底的焊縫或帶陶瓷、銅襯墊的焊縫等。

單面焊對接接頭（沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板）：

100%無損檢測。=0.9

局部無損檢測。=0.8

說明：這里應(yīng)注意到1）是對接接頭；2）全焊透結(jié)構(gòu)；3）沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板。墊板如

何才算密貼，看法并不一致，一般以焊接工藝評定為準(zhǔn)。

3.8壓力試驗(yàn)和試驗(yàn)壓力

壓力試驗(yàn)是容器制造中檢查容器質(zhì)量的必需工序。它主要檢查容器的強(qiáng)度、剛度和焊接接頭及可拆的密封連

接處的密封質(zhì)量。壓力試驗(yàn)方法有液壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。

壓力試驗(yàn)的種類、試驗(yàn)壓力值和要求，應(yīng)在圖樣中注明。

3.8.1液壓試驗(yàn)

液壓試驗(yàn)是壓力容器常用耐壓試驗(yàn)方法。試驗(yàn)液體一般采用水，也可采用不致發(fā)生危險(xiǎn)的其它液體。

對奧氏體不銹鋼制造的容器水壓試驗(yàn)應(yīng)控制水的氯離子含量不超過25mg/L

3.8.1.1內(nèi)壓容器

液壓試驗(yàn)PT=1.25^[a]/[a]t

式中2-設(shè)計(jì)壓力MPa;

PT-試驗(yàn)壓力MPa

[o]-容器元件材料在試驗(yàn)溫度下的許用應(yīng)力，MPa

[oP-容器元件材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力。MPa

此液壓試驗(yàn)壓力尸廠為常用的壓力，也是最小試驗(yàn)壓力。

如果名義厚度遠(yuǎn)大于計(jì)算厚度，為達(dá)到試驗(yàn)的目的，也可適當(dāng)?shù)奶岣咴囼?yàn)壓力，但確定新的試驗(yàn)壓力值時(shí),

應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力校核，用試驗(yàn)壓力值計(jì)算的換算應(yīng)力。胸符合如下規(guī)定：

5r=PT[；。）<09忖（0-0.2）

6s（6o.2）一圓筒材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)（或殘余變形為0.2%時(shí)的屈服強(qiáng)度）,MPa

3.8.1.2外壓和真空容器，

以內(nèi)壓進(jìn)行液壓試驗(yàn)：PT=1.25P

容器液壓試驗(yàn)合格的條件是：①無滲漏；②無可見的變形；③試驗(yàn)過程中無異常的響聲。

3.8。2氣壓試驗(yàn)

對于不適合作液壓試驗(yàn)的容器，例如容器內(nèi)不允許有微量殘留液體，或由于結(jié)構(gòu)原因不能充滿液體的容器,

可采用氣壓試驗(yàn)。

內(nèi)壓容器的氣壓試驗(yàn)壓力PT=1.15h。]/[。了,設(shè)計(jì)校核結(jié)果，應(yīng)滿足如下要求：

%=PrR+幻<0.8阻（cr0.2）

外壓和真空容器，以內(nèi)壓進(jìn)行氣壓試驗(yàn)，氣壓試驗(yàn)壓力為:PT=1.15P

氣壓試驗(yàn)應(yīng)有安全措施，該安全措施應(yīng)經(jīng)單位技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，單位安全部門檢查監(jiān)督。試驗(yàn)所用氣體應(yīng)為

干燥潔凈的空氣、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w，碳素鋼和低合金鋼壓力容器氣壓試驗(yàn)用氣體的溫度不得低于15。匚設(shè)

計(jì)采用氣壓試驗(yàn)，應(yīng)注明安全要求。

3.8,3氣密性試驗(yàn)：

壓力容器的氣密性試驗(yàn)要求，見《容規(guī)》第101條和第102條的規(guī)定。

介質(zhì)的毒性程度為極度和高度危害的壓力容器,應(yīng)在壓力試驗(yàn)合格后進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，需作氣密性試驗(yàn)時(shí)，

試驗(yàn)壓力、試驗(yàn)介質(zhì)和檢驗(yàn)要求應(yīng)在圖樣中注明。

夾套容器壓力試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力和方法，應(yīng)在圖樣中注明。

4.對材料的要求

GB150在壓力容器用鋼的要求方面含三部分，即：

①正文第4章：材料；

②附錄A（標(biāo)準(zhǔn)的附錄）:材料的補(bǔ)充規(guī)定；

③附錄H（提示的附錄）：材料的指導(dǎo)性規(guī)定。

在這些章節(jié)中，主要是對受壓元件用材料的規(guī)定。

GB150對受壓元件未定義。

注：根據(jù)《容規(guī)》第25條規(guī)定，壓力容器的主要受壓元件是：壓力容器的筒體、封頭（端蓋1人孔蓋、人

孔法蘭、人孔接管、膨脹節(jié)、開孔補(bǔ)強(qiáng)圈、設(shè)備法蘭、球罐的球殼板、換熱器的管板和換熱管、M36以上的設(shè)

備主螺栓及公稱直徑大于等于250mm的接管和管法蘭。

4.1選擇壓力容器用鋼應(yīng)考慮的因素

1）選材地合理性是保證壓力容器設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，壓力容器選擇受壓元件用鋼材時(shí)，必須選用GB150

第四章的材料表中列出的鋼材。而非受壓元件與受壓元件焊接者，也應(yīng)選用焊接性能良好的鋼材。

2）選擇壓力容器用鋼應(yīng)考慮的因素有：壓力容器的使用條件，如設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)特性和操作特點(diǎn)；

可焊性良好；制造工藝的可行性（加工難度）和經(jīng)濟(jì)合理等。

說明：可焊性方面，應(yīng)靠慮控制鋼的含碳量或碳當(dāng)量，含碳量大的，焊接性能下降，容易產(chǎn)生裂紋，且塑

性下降，不利于冷熱成形，壓力容器焊接用鋼的碳含量應(yīng)為C40.25%。

從鋼的冶煉上，應(yīng)采用平爐電爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼。因?yàn)榉序v鋼中含有FeO,脫氧情況差，成材率雖高,

但質(zhì)量差。鎮(zhèn)靜鋼是一種充分脫氧的鋼，成材率較低，但鋼中雜質(zhì)少，氣畫口疏松性少,質(zhì)量高。

目前，由于平爐冶煉時(shí)間長，占地面積大，生產(chǎn)效率低，此法逐步被淘汰。

降低鋼中的硫、磷含量：因?yàn)榱?、磷均為鋼中的有害雜質(zhì)，硫與鐵在晶界處生成低熔點(diǎn)硫化鐵（FeS）,熱加

工時(shí)易產(chǎn)生熱脆，即稱熱脆性，焊接時(shí)，硫和氧結(jié)合產(chǎn)生S02使焊縫中產(chǎn)生氣孔和疏松，影響焊接接頭的質(zhì)量；

磷與鐵形成磷化三鐵（Fe3P）,明顯的降低鋼的塑性韌性，尤其是低溫時(shí)更差，屬冷脆現(xiàn)象，磷過多，焊接變壞，

易產(chǎn)生裂紋。

由于磷和硫是礦石中帶來的，隨著冶煉技術(shù)的進(jìn)長和壓力容器質(zhì)量要求的提高，磷、硫含量將逐步降低，要

求的磷、硫含量為：P<0.030%;S<0.020%.

3）GB150中對材料的修改情況是：

2002年起，取消Q235-A.F和Q235-A鋼板在受壓元件中的應(yīng)用；

《制造許可》中規(guī)定，對用于焊接接構(gòu)的壓力容器用鋼磷、硫含量：磷P<0.030%,硫SW0.020%。，并規(guī)定鋼

的含碳量應(yīng)不大于025%,且按下式計(jì)算的碳當(dāng)量Ceq不大于0.45%。

Ceq=C+SR4+Mrv6+N幽0+Cr/5+MM+以4

沸騰鋼不允許用于制造壓力容器的受壓元件。

4）Q235鋼板：在圖樣的材料明細(xì)表中不得只標(biāo)Q235,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)須要在尾部帶上"-A或-B或-C”,Q235

鋼板的具體數(shù)據(jù)見下表：

Q235熱軋厚鋼板（板厚416mm）的化學(xué)成分和力學(xué)性能表

牌號化學(xué)成分%力學(xué)性能MPa沖擊性能

等級CMnSisp6s6b沖擊

<<<>>℃功J

Q235-A0.14-0.220.3-0.650.050.045375

Q235-B0.12-0.200.3-0.70.30.045235-5002027

Q235-C<0.180.35-0.60.040.040

注：Q235-A未提供沖擊功。

4.2D類壓力容器受壓元件用鋼板

在D類壓力容器中，主要使用GB150的表4-1"鋼板許用應(yīng)力”列入的下列鋼板：

1）碳素鋼板：使用Q235-B、Q235-C和20R鋼板。

Q235-B鋼板（GB912和GB3274）的適用范圍：容器設(shè)計(jì)壓力P<1.6MPa；鋼板使用溫度為0~350。（：；用

于殼體時(shí),鋼板厚度不大于20mm;不得用于毒性為高度或極度危害介質(zhì)的壓力容器。在表4-1中所列許用應(yīng)

力值，已乘質(zhì)量系數(shù)0.9。

Q235-C鋼板（GB912和GB3274）的適用范圍：容器設(shè)計(jì)壓力P42.5MPa鋼板使用溫度為0~400^用

于殼體時(shí),鋼板厚度不大于30mm

20R鋼板（GB6654）的應(yīng)用：用作殼體時(shí)，適宜厚度不超過30mm；使用溫度建議為-19~475。（：；為避免

增加試驗(yàn)項(xiàng)目,當(dāng)使用溫度低于00C時(shí)，建議使用厚度小于25mm;使用溫度低于時(shí)，建議使用厚度小

于12mm。

2）低合金鋼板:使用16MnR（GB6654）和16MnDR（GB3531）鋼板

16MnR鋼板：常溫使用時(shí)的厚度不宜超過30mm;使用溫度建議為-19~475。匚

使用溫度低于00C時(shí)，建議使用厚度小于35mm;使用溫度低于-10《時(shí)，建議使用厚度小于20mm,以避免

增加試驗(yàn)項(xiàng)目。

16MnDR鋼板：使用的最高溫度為350℃,厚度不宜超過35mm。

對于有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)單位，也可選用GB6654中的15MnNbR和，15CrMoR;GB3531中的15MnNbDR和

09MnNiDRo

3）高合金鋼板：經(jīng)常使用奧氏體不銹鋼板（GB4237）:

用于清潔美觀的壓力容器用鋼板有：0Crl8Ni9;

用于抗氧化性介質(zhì)腐蝕的不銹鋼有：00Crl9Nil0和0Crl8Nil0.

用于抗醋酸介質(zhì)腐蝕用的不銹鋼有：0Crl7Nil2M。2,0Crl8Nil2Mo2Ti

00Crl7Nil4Mo2;0Crl9Nil3Mo3;00Crl9Nil3Mo3。

說明：①抗腐蝕原理：銘操奧氏體不銹鋼是指上述鋼號經(jīng)固熔熱處理而具有均一的奧氏體鋼，這種鋼在氧化

性介質(zhì)中具有良好的抗腐蝕性，高的塑性和韌性。這種鋼的耐腐蝕的基理通常用鋼生成氧化膜的理論來解釋，即

鋼在空氣中或在氧化性介質(zhì)中，其表面氧化，生成^密的氧化薄膜，它阻止內(nèi)部所步氧化，或受介質(zhì)的侵蝕，

這種現(xiàn)象稱鈍化現(xiàn)象。鈍化膜的生成與不銹鋼的表面的質(zhì)量有關(guān)，機(jī)械損傷破壞的氧化膜會重新生成，但很緩慢，

清潔表面后可再度產(chǎn)生氧化膜。鋼表面的殘余氧化皮、砂眼、起鱗,氧化膜難以生成，會造成局部腐蝕。拋光表

面、經(jīng)磨光和酸洗的表面，可加速氧化膜的形成，提高抗腐蝕性。

②不銹鋼晶間腐蝕：晶間腐蝕是鋼的晶體邊界受到腐蝕的一種破壞形式。這種腐蝕沿著晶界快速傳播到金屬

內(nèi)部。晶間腐蝕特別危險(xiǎn)，因?yàn)槿庋鄄蝗菀装l(fā)現(xiàn)，由于這種腐蝕的結(jié)果，材料的機(jī)械強(qiáng)度喪失達(dá)到很大的數(shù)值。

晶間腐蝕的傾向，主要決定于鋼的含碳量，其原因是：當(dāng)鋼加熱到不太高的溫度（600-800℃）時(shí)，由于富銘的

碳化物在晶界上析出，使固溶體晶界上貧鋁，結(jié)果，晶界未能鈍化，使其耐腐蝕性變差，解決的辦法是：a）采用

鋼在1080-1150℃的固溶處理，使碳重新溶入奧氏體固溶體；b）將鋼中碳含量降低至40.03%;c）加入形成穩(wěn)定

碳化物的元素鈦或鋸到鋼中，加鈦量應(yīng)25C%，但含鈦的不銹鋼的加熱溫度不應(yīng)超過1100Y,以免碳化鈦重新

溶入固溶體中，重新產(chǎn)生碳化鋁而發(fā)生貧銘現(xiàn)象。

4.3鋼管

4.3.1鋼管的標(biāo)準(zhǔn)及許用應(yīng)力按GB150的表4-3鋼管許用應(yīng)力的規(guī)定。

D類壓力容器常用的碳素鋼和低合金鋼鋼管牌號有：102020G16Mn0

10和20鋼管,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為：GB8163-87《輸送流體用無縫鋼管》；

20G和16Mn鋼管，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為：GB6479《化肥設(shè)備用高壓無縫鋼管》。

常用的不銹鋼管0Crl8Ni9、00Crl9Nil0和0Crl8Nil0Ti依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為：

GB13296-91《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》

GB/T14796-94《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》

4.3.2關(guān)于不銹鋼焊接鋼管在壓力容器中的使用問題：

在附錄A的A4.2中有明確規(guī)定。

對奧氏體不銹鋼焊接鋼管（見A4.2.1）應(yīng)遵循GB12771-91《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》的規(guī)定。具體要

求是：壁厚允許偏差為±12.5%;鋼管的彎曲度不大于1.55mm/m;逐根進(jìn)行蝸流或射線（對大直徑管）及水壓

試驗(yàn)合格；

檢測標(biāo)準(zhǔn)按JB/T4730-2005.1《承壓設(shè)備無損檢測》中的相關(guān)部分，水壓試驗(yàn)壓力為容器設(shè)計(jì)壓力的2倍，保壓

時(shí)間為10秒，管壁無滲漏現(xiàn)象。

奧氏體不銹鋼焊接鋼管的使用范圍規(guī)定如下：容器使用溫度定為0Crl8Ni9、00Crl9Nil0和0Crl8Nil0Ti

等鋼號的相應(yīng)允許使用溫度；容器設(shè)計(jì)壓力不大于6.4MPa;管壁厚不大于8mm;不得用于毒性程度為極度危

害的介質(zhì)；焊接接頭系數(shù)為0.85,即按相同鋼號的許用應(yīng)力乘以0.85的焊接接頭系數(shù)。

4.4鋼鍛件

鋼鍛件的標(biāo)準(zhǔn)及許用應(yīng)力按GB150表4-5的規(guī)定，鋼鍛件的標(biāo)準(zhǔn)和常用鋼鍛件為：

JB4726-2000《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》中的20、35和16Mn

JB4727-2000《低溫壓力容器碳素鋼和低合金鋼鍛件》中的16MnD

JB4728-2000《壓力容器用不銹鋼鍛件》中的0Crl8Ni9、00Crl9Nil0和0Crl8Nil0。

4.5焊接材料

壓力容器受壓元件焊接選用的焊條（焊接材料）的參考原則是:

①滿足力學(xué)性能的要求，保持等強(qiáng)度，考慮滿足沖擊韌性和伸長率的要求；

②化學(xué)成分相當(dāng);

③根據(jù)工程重要性、危險(xiǎn)性、焊接位置、剛性大小、施焊條件、焊接經(jīng)驗(yàn)選擇焊條；

④考慮經(jīng)濟(jì)性和容易獲得；

碳鋼和低合金鋼之間焊接，一般要求所選用的焊材焊成的焊接接頭，其強(qiáng)度不低于強(qiáng)度較低的一側(cè)母材標(biāo)準(zhǔn)抗

拉強(qiáng)度下限值，而接頭的韌性和塑性應(yīng)不低于強(qiáng)度較高而塑性韌性較差的母材。

首次選用的焊接材料，應(yīng)按JB4708-2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》和JB/T4709-2000《鋼制壓力容器

焊接規(guī)程》的規(guī)定。壓力容器用焊條定貨時(shí)，應(yīng)按JB/T4747-2002《壓力容器用焊條訂貨技術(shù)條件》。

焊接材料的標(biāo)準(zhǔn)有：

GB/T5117-1995《碳鋼焊條》；GB/T5118-1995《低合金鋼焊條》；GB/T983-1995《不銹鋼焊條》;

GB/T984-2001《堆焊焊條》；GB/T14957-1994《熔化焊用鋼絲》；GB/T14958-1994《氣體保護(hù)焊用鋼絲》；

GB/T8110-1995《氣體保護(hù)電弧焊用碳鋼，低合金鋼焊絲》GB4241-84《焊接用不銹鋼盤條》；

GB4242-84《焊接用不銹鋼絲》；GB4343-84《惰性氣體保護(hù)焊接用不銹鋼棒及鋼絲》。

YB/T5091-1993《惰性氣體保護(hù)焊用不銹鋼棒及鋼絲》；YB/T5092-1996《焊接用不銹鋼絲》；

GB/T5293-1999《埋弧焊用碳素鋼焊絲和焊劑》；GB/T12470-1999《埋弧焊用低合金鋼焊絲和焊劑》；

4.6采用國外鋼材的要求

采用國外的鋼材，應(yīng)是國外相應(yīng)壓力容器最新標(biāo)準(zhǔn)所允許使用的鋼材；其使用范圍不應(yīng)超出該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，同

時(shí)也不應(yīng)超過GB150第4章材料相近鋼材的規(guī)定。

4.7一些鋼材的代用規(guī)定

1）鋼材的代用的一般原則是：代用材料應(yīng)與被代用的鋼材具有相同或相近的化學(xué)成分、交貨狀態(tài)、檢驗(yàn)項(xiàng)

目、性能指標(biāo)和檢驗(yàn)率以及尺寸公差和夕陽質(zhì)量等。

2）代用圖樣規(guī)定的鋼材時(shí)，應(yīng)取得原設(shè)計(jì)單位的同意。

3）鋼板代用：

①GB712-88《船體用結(jié)構(gòu)鋼》中的A級鋼板，可代用Q235-A（不得作受壓元件）；B級鋼板在鋼廠按標(biāo)準(zhǔn)要

求進(jìn)行沖擊試驗(yàn)合格后，可代用Q235-C鋼板，未作沖擊試驗(yàn)的鋼板，則只能代用Q235-B鋼板；

②GB713-1997《鍋爐用碳素鋼和低合金鋼鋼板》中的20g鋼板可代用Q235-C鋼板。

4）鋼管代用：GB3087-82《低中壓鍋爐用無縫鋼管》中的10和20鋼管，可代用GB8163-1999《輸送

流體用無縫鋼管》中相應(yīng)的鋼管。

4.8特殊工作環(huán)境下的選材

關(guān)于介質(zhì)處于NaOH濕H2s應(yīng)力腐蝕時(shí)的選材問題，可見《容規(guī)》126頁，關(guān)于"壓力容器選材與介質(zhì)”的

說明。

5.內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球體的計(jì)算

5.1內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球體計(jì)算的理論基礎(chǔ)

1）強(qiáng)度理論：內(nèi)壓容器的破壞有四種強(qiáng)度理論，比較為人們接受的有第一、第三和第四強(qiáng)度理論。

①第一強(qiáng)度理論即最大主應(yīng)力理論，它認(rèn)為引起材料斷裂破壞的主要因素是最大主應(yīng)力。亦即不論材料處于

何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大主應(yīng)力達(dá)到材料單向拉伸斷裂時(shí)的最大應(yīng)力值，材料則發(fā)生斷裂破壞，其當(dāng)量應(yīng)力強(qiáng)度

為S=61。

②第三強(qiáng)度理論即最大剪應(yīng)力理論，它認(rèn)為引起材料屈服破壞的主要因素是最大剪應(yīng)力。亦即不論材料處于

何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到材料屈服時(shí)的最大剪應(yīng)力值，材料則發(fā)生屈服破壞，其當(dāng)量應(yīng)力強(qiáng)度為S=

61-63。

③第四強(qiáng)度理論即最大應(yīng)變能理論，它認(rèn)為引起材料屈服破壞的主要因素是最大變形能。亦即不論材料處于

何種應(yīng)力狀態(tài)，只要其內(nèi)部積累的變形能達(dá)到材料單向拉伸屈服時(shí)的應(yīng)變能，材料即發(fā)生屈服破壞，其當(dāng)量應(yīng)力

強(qiáng)度為：

222

s=(1/72)7(0-1-<T2)+(CT2-<T3)+(<T3-O-,)

2)GB150-1998標(biāo)準(zhǔn)中計(jì)算公式主要以第一強(qiáng)度理論為基礎(chǔ)(結(jié)果比較接近\并采用平面應(yīng)力狀態(tài)(忽略第三

向應(yīng)力\如果考慮第三向的應(yīng)力，則是第三強(qiáng)度理論。

5.2內(nèi)壓圓筒計(jì)算

1)設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算厚度按下式計(jì)算：

3=

2Pc

公式適用范圍：PcVO.40[o]t或Do/Di<1.5

式中：5-圓筒的計(jì)算厚度mm;

Pc-計(jì)算壓力，MPa;

Di-圓筒內(nèi)直徑，mm;

[。尸-設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力，MPa;

0-焊接接頭系數(shù)。

2)公式來源：

用第一強(qiáng)度理論，以圓筒平均直徑為基準(zhǔn)計(jì)算的環(huán)向應(yīng)力，考慮了圓筒內(nèi)壁上最大主應(yīng)力與平均拉應(yīng)力的差

值進(jìn)行了修正，并考慮了縱向焊縫(A類焊接接頭)在強(qiáng)度方面相對于母材的削弱。

公式中應(yīng)力的推導(dǎo)是根據(jù)薄膜應(yīng)力理論。

3)公式推導(dǎo)：

設(shè)直徑D筒體受內(nèi)壓力為P的作用，圓筒上的任一小單元上受三個(gè)主應(yīng)力環(huán)向應(yīng)力。1、軸向應(yīng)力。2和徑向

應(yīng)力6的作用，求應(yīng)力時(shí)，可通過中心軸線沿縱向?qū)A筒切成兩部分，去除一部分以應(yīng)力代替，根據(jù)力平衡理論,

在縱向截面厚度產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。1,其合力與外部作用的壓力作用平衡，設(shè)圓筒直徑為D,長度為L,厚度為b,按

平衡關(guān)系則有：

2LSai=PDL

ai=PD/25

沿垂直主軸線的截面將圓筒體切開，在圓形橫截面上的應(yīng)力為。2，產(chǎn)生平衡的條件為:EDSS=1/4nUP;

02=PD/45

徑向應(yīng)力6=P