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  技术专题
   

GB150-1998钢制压力容器

作者:admin 发表时间:2009/11/27 13:58:41 阅读:
中华人民共和国国家标准
GB 150-1998
钢制压力容器代替GB 150-89
Steel pressure vessels
1 范围
本 标准 规 定了钢制压力容器的设计、制造、检验和验收要求。
1.1 本标准适用于设计压力不大于35 MPa的容器。
1.2 本标准适用的设计温度范围按钢材允许的使用温度确定.
1.3 下列各类容器不属于本标准的范围:
a) 直 接 用火焰加热的容器,
b) 核 能 装置中的容器。
。) 旋 转 或往复运动的机械设备(如泵、压缩机、涡轮机、液压缸等)中自成整体或作为部件的受压器
室;
d) 经 常 搬运的容器,
e) 设 计 压力低于0.1 M Pa的容器;
f) 真 空 度低于0.02 M Pa的容器;
9) 内 直 径(对非圆形截面,指宽度、高度或对角线,如矩形为对角线,椭圆为长轴)小于150m m的
容器;
h) 要 求 作疲劳分析的容器;
1) 已 有其 他行业标准的容器。诸如制冷、制糖、造纸、饮料等行业中的某些专用容器和搪玻璃容器。
1.4 对不能用本标准来确定结构尺寸的受压元件,允许用以下方法设计,但需经全国压力容器标准化
技术委员会评定、认可。
— 包 括 有限元法在内的应力分析;
— 验 证 性实验分析(如实验应力分析、验证性液压试验);
— 用 可 比的已投入使用的结构进行对比经验设计。
2 引用标准
下 列标 准 所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均
为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB 1 9 6一 81 普通螺纹基本尺寸
GB 1 9 7- 81 普通螺纹公差与配合
GB 2 28 -87 金属拉伸试验方法
GB /T 2 29-94 金属夏比缺口冲击试验方法
GB 2 32 -88 金属弯曲试验方法
GB 6 9 9- 88 优质碳素结构钢技术条件
GB 7 0 0- 88 碳素结构钢
国家技术监督局1998一03一20批准1998一10一01实施
GB 150-1998
GB 912-89 碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带
GB 985-88 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸
GB 986-88 埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸
GB 1220-92 不锈钢棒
GB 1221-92 耐热钢棒
GB/T 1804-92 一般公差线性尺寸的未注公差
GB 3077-88 合金结构钢技术条件
GB 3274-88 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带
GB 3280-92 不锈钢冷轧钢板
GB 3531-1996 低温压力容器用低合金钢钢板
GB 4237-92 不锈钢热轧钢板
GB 4238-92 耐热钢板
GB 5310-1995 高压锅炉用无缝钢管
GB 6479-86 化肥设备用高压无缝钢管
GB 6654-1996 压力容器用钢板
GB 8163-87 输送流体用无缝钢管
GB 8165-87 不锈钢复合钢板
GB 9948-88 石油裂化用无缝钢管
GB 12337-90 钢制球形储罐
GB 13296-91 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管
GB/T 14976-94 流体输送用不锈钢无缝钢管
JB 2536-80 压力容器油漆、包装和运输
JB 4700-92 压力容器法兰分类与技术条件
JB 4701-92 甲型平焊法兰
JB 4702-92 乙型平焊法兰
JB 4703-92 长颈对焊法兰
JB 4704-92 非金属软垫片
JB 4705-92 缠绕垫片
JB 4706-92 金属包垫片
JB 4707-92 等长双头螺栓
JB 4708-92 钢制压力容器焊接工艺评定
JB/T 4709-92 钢制压力容器焊接规程
JB 4710-92 钢制塔式容器
JB 4726-94 压力容器用碳素钢和低合金钢锻件
JB 4727-94 低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件
JB 4728-94 压力容器用不锈钢锻件
JB 4730-94 压力容器无损检测
JB 4733-1996 压力容器用爆炸不锈钢复合钢板
3 总论
3.1 容器的设计、制造、检验和验收除必须符合本标准的规定外,还应遵守国家颁布的有关法令、法规
和规章。
3.2 资格与职责
GB 150-1998
3.2.1 资格
3.2.1.1 容器的设计、制造单位必须具备健全的质量管理体系。设计单位应持有压力容器设计单位批
准书,制造单位应持有压力容器制造许可证。
3.2.1.2 压力容器的设计和制造必须接受劳动行政部门安全监察机构的监察。
3.2.2 职责
3.2.2.1 设计单位的职责
3.2.2.1.1 设计单位应对设计文件的正确性和完整性负责。
3.2.2门.2 容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样。
3.2.2.1.3 容器设计总图应盖有压力容器设计单位批准书标志。
3.2.2.2 制造单位的职责
3.2.2.2.1 制造单位必须按照设计图样要求进行制造.如需要对原设计进行修改,应取得原设计单位
认可。
3.2-2-2.2 制造单位的检查部门在容器制造过程中和完工后,应按本标准和图样规定对容器进行各项
具体检验和试验,提出检验报告,并对报告的正确性和完整性负责。
3.2-2-2.3 制造单位对其制造的每台容器产品至少应具有下列技术文件备查,技术文件至少应保存z
年。
a) 制 造 工艺图或制造工艺卡;
b) 材 料证 明文件及材料表;
。) 容 器 的焊接工艺和热处理工艺记录;
d) 标 准 中允许制造厂选择的项目的记录;
e) 容 器 制造过程中及完工后的检查记录;
f) 容 器 的原设计图和竣工图。
3.2-2-2.4 制造单位在取得检验机构确认容器质量符合本标准和图样的要求后,须填写产品质量证明
书并交付用户。
3.3 容器范围
本标 准 管 辖的容器,其范围是指壳体及与其连为整体的受压零部件,且划定在下列范围内。
3.3.1 容器与外部管道连接
a) 焊 接 连接的第一道环向接头坡口端面;
b) 螺 纹连 接的第一个螺纹接头端面;
c) 法 兰 连接的第一个法兰密封面。
d) 专 用 连接件或管件连接的第一个密封面。
3.3.2 接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件。
3.3.3 非受压元件与受压元件的焊接接头。接头以外的元件,如加强圈、支座、裙座等应符合本标准或
相应标准的规定。
3.3.4 直接连在容器上的超压泄放装置应符合附录B(标准的附录)的要求。连接在容器上的仪表等附
件,应符合有关标准的规定。
3.4 定义
3.4.1 压力
除 注 明 者外,压力均指表压力。
3.4.2 工作压力
工 作压 力 指在正常工作情况下,容器顶部可能达到的最高压力.
3.4.3 设计压力
设计 压 力 指设定的容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷条件,其值不低于工
GB 150-1998
作压力。
3.4.4 计算压力
计算 压 力 指在相应设计温度下,用以确定元件厚度的压力,其中包括液柱静压力。当元件所承受的
液柱静压力小于5%设计压力时,可忽略不计。
3.4.5 试验压力
试验 压 力 指在压力试验时,容器顶部的压力。
3.4.6 设计温度
设计 温 度 指容器在正常工作情况下,设定的元件的金属温度(沿元件金属截面的温度平均值)。设计
温度与设计压力一起作为设计载荷条件。
标 志在 铬 牌上的设计温度应是壳体设计温度的最高值或最低值。
3.4.7 试验温度
试验 温 度 指压力试验时,壳体的金属温度。
3.4.8 厚度
3.4.8.1 计算厚度
计算 厚 度 指按各章公式计算得到的厚度。需要时,尚应计入其他载荷所需厚度(见3.5. 4 ).
3.4.8.2 设计厚度
设计 厚 度 指计算厚度与腐蚀裕量之和。
3.4-8.3 名义厚度
名义 厚 度 指设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度。即标注在图样上的
厚度。
3.4-8.4 有效厚度
有效 厚 度 指名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差。
3.5 设计的一般规定
3.5.1 确定设计压力时,应考虑:
容器 上 装 有超压泄放装置时,应按附录B(标准的附录)的规定确定设计压力。
对于 盛 装 液化气体的容器,在规定的充装系数范围内,设计压力应根据工作条件下可能达到的最高
金属温度确定。
确定 外 压 容器的设计压力时,应考虑在正常工作情况下可能出现的最大内外压力差。
确定 真 空 容器的壳体厚度时,设计压力按承受外压考虑。当装有安全控制装置(如真空泄放阀)时,
设计压力取1.25 倍最大内外压力差或。.1 M Pa两者中的低值;当无安全控制装置时,取0.1 M Pao
由两 室 或 两个以上压力室组成的容器,如夹套容器,确定设计压力时,应考虑各室之间的最大压力
差。
3.5.2 确定设计温度时,应考虑:
设 计温 度 不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度。对于。‘C以下的金属温度,设计温度
不得高于元件金属可能达到的最低温度。
低温 容 器 的设计温度按附录C(标准的附录)确定。
容器 各 部 分在工作状态下的金属温度不同时,可分别设定每部分的设计温度。
元 件 的金 属温度可用传热计算求得,或在已使用的同类容器上测定,或按内部介质温度确定。
3.5.3 对有不同工况的容器,应按最苛刻的工况设计,并在图样或相应技术文件中注明各工况的压力
和温度值。
3.5.4 载荷
设 计 时应 考虑以下载荷:
a) 内 压 、外压或最大压差,
Gs 150-1998
b) 液 体 静压力,
需要 时 ,还应考虑下列载荷:
c) 容 器 的自重(包括内件和填料等),以及正常工作条件下或压力试验状态下内装物料的重力载
荷。
d) 附 属 设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷,
e) 风 载 荷、地震力、雪载荷,
f) 支 座 、底座圈、支耳及其他型式支撑件的反作用力,
9) 连 接管 道和其他部件的作用力。
h) 温 度 梯度或热膨胀量不同引起的作用力;
1) 包括 压 力急剧波动的冲击载荷.
J) 冲 击 反力,如由流体冲击引起的反力等;
k) 运 输 或吊装时的作用力。
3.5.5 厚度附加量
厚度 附 加 量按式(3-1)确定:
C = C l+ C : ·· ··· ··· ··“ · ··· ·· ··“ ·⋯ ⋯ ( 3 -1 )
式中:C— 厚度附加量,mm;
C, 钢 材厚度负偏差,按3.5. 5. 1, mm;
Cz 腐 蚀 裕 量,按3.5 .5. 2 ,mm,
3.5.5.1 钢材厚度负偏差
钢板 或 钢 管的厚度负偏差按钢材标准的规定。当钢材的厚度负偏差不大于0.25 m m,且不超过名
义厚度的6%时,负偏差可忽略不计。
3.5-5.2 腐蚀裕量
为 防止 容 器元件由于腐蚀、机械磨损而导致厚度削弱减薄,应考虑腐蚀裕量,具体规定如下:
a) 对 有 腐蚀或磨损的元件,应根据预期的容器寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定腐蚀裕量,
b) 容 器 各元件受到的腐蚀程度不同时,可采用不同的腐蚀裕量,
。) 介 质 为压缩空气、水蒸汽或水的碳素钢或低合金钢制容器,腐蚀裕量不小于1m m.
3.5.6 壳体加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度:
a) 对 碳 素钢、低合金钢制容器,不小于3m m;
b) 对 高 合金钢制容器,不小于2m m.
3.6 许用应力
3.6.1 本标准所用材料的许用应力按第4章选取。确定许用应力的依据为:钢材(除螺栓材料外)按表
3-1,螺栓材料按表3-2,
表 3- 1
│材料 │ 许用应力 │取 下 列 各 值 中 的最 小值 ,M Pa │ │碳素钢、低合金钢│ 。、a, 可ao 此 3│. 0 1 .6 1 .6 1. 5 1. 0 │ │高合金钢 │ ab a.(d o:) a;(a o.2),) a'O a ;, 3│. 0 1 .5 1. 5 1 . 5 │ 1 .0 │” 对奥氏体高合金钢制受压元件,当设计温度低于蠕变范围.且允许有微量的永久变形时,可适当提高许用应 │力至 。.9 0'. (a'. z), 但不超过a.(aoz).此规定不适用于法兰或其他有微量永久变形就产生泄漏或故障的场合. │ 1│ . J │
GB 150-1998
表3-2
│材料 螺 栓 直 径 │ 热│处理状态│ 许用应力,MPa │
m│ m │ │ │ 取下列各值中的最小值│
│碳素钢 < M 2 2 │ │热轧、正火│ a; │Op │
2│. 7 │ 1. 5 │ │ M│ 24 ^ -M 4 8 │ │ │ a; │ │
2│. 5 │ │ │ │低合金钢、马氏体高合金钢│ <M22 │ 调质 │a;(a o:)│ │
3│. 5 │ │ │ M│ 24 ^ -M 4 8 │ │ │a;( ao:)│ │
3│. 0 │ │ │ >│ M 52 │ │ a: (a o: )││ │
2│. 7 │ │ │ │奥氏体高合金钢 毛 M 2│2 │ 固溶 │a;(a o:)│ │
1│. 6 │ │ │ M│ 24 ^ -M 48 │ │ │a;( ao:)│ │
1│. 5 │ │ │ 表中: Orb- 钢材标准抗拉强度下限值,MPa ;
asC a p :) — 钢材标准常温屈服点(或0.2%屈服强度),MPa;
a'.( so. z) — 钢材在设计温度下的屈服点(或0.2%屈服强度),MPa;
屹— 钢 材 在 设 计 温度下经10万小时断裂的持久强度的平均值,MPa;
an 钢 材 在 设 计 温度下经10万小时蠕变率为1%的蠕变极限,MPa,
3.6.2 设计温度低于20℃时,取20℃时的许用应力。
3.6.3 不锈钢复合钢板的许用应力
对于 复 层 与基层结合率达到JB4 733-1996标准中B2级板以上的复合钢板,在设计计算中,如需
计入复层材料的强度时,其设计温度下的许用应力按式(3-2)确定:
[。〕,
1,018,+「司12$z
S, +SZ
MPa;
MPa;
MPa;
””.”””二’·⋯ ⋯(3-2)
式中:〔司,— 设计温度下复合钢板的许用应力
Ca7 i— 设 计 温度下基层钢板的许用应力
Cal — 设 计 温度下复层材料的许用应力
8,— 基 层 钢 板 的 名义厚度,MM;
Sz— 复 层 材 料 的 厚度,不计入腐蚀裕量,mmo
3.6.4 对于地震力或风载荷与3.5 .4 中其他载荷相组合时,容器壁的应力允许不超过许用应力的1.2
倍。
不考 虑 地 震力和风载荷同时作用的情况。
3.7 焊接接头系数
焊接 接 头 系数价应根据受压元件的焊接接头型式及无损检测的长度比例确定。
双面 焊 对 接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头:
100 % 无 损检测0=1.00
局部 无 损 检测0=0.8 5
单面 焊 对 接接头(沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板):
100 % 无 损检测笋=0.9
局部 无 损 检测0=0.8
3.8 压力试验
容器 制 成 后应经压力试验。压力试验的种类、要求和试验压力值应在图样上注明.
压力 试 验 一般采用液压试验。试验液体按第10章的要求,对于不适合作液压试验的容器,例如容器
Gs 150-1998
内不允许有微量残留液体,或由于结构原因不能充满液体的容器,可采用气压试验,作气压试验的容器
必须满足10.9.5的要求.
外 压容 器 和真空容器以内压进行压力试验。
对于 由 两 个(或两个以上)压力室组成的容器,应在图样上分别注明各个压力室的试验压力,并校核
相邻壳壁在试验压力下的稳定性。如果不能满足稳定要求,则应规定在作压力试验时,相邻压力室内必
须保持一定压力,以使整个试验过程(包括升压、保压和卸压)中的任一时间内,各压力室的压力差不超
过允许压差,图样上应注明这一要求和允许压差值。
3.8.1 试验压力
试验 压 力 的最低值按下述规定,试验压力的上限应满足3.8.2应力校核的限制.
3.8.1.1 内压容器
液 压 试 验:
PT一1.25P 留(3-3)
气压试验:
p:一1.15p 斜(3-4)
式中:PT— 试验压力,MPa ;
p— 设 计 压力 ,MPa;
「司 — 容器元件材料在试验温度下的许用应力,MPa;
「司 ‘— 容器元件材料在设计温度下的许用应力,MPa,
注 :
1 容 器 铭牌上规定有最大允许工作压力(见B2.1) 时,公式中应以最大允许工作压力代替设计压力户.
2 容 器 各元件(圆简、封头、接管、法兰及紧固件等)所用材料不同时,应取各元件材料的〔司/〔司,比值中最小者。
3.8.1.2 外压容器和真空容器
液 压 试 验:
气压试验:
PT=1. 25p
PT“1. 15p
式中:PT— 试验压力,MPa ;
p— 设 计 压 力,MPa,
3.8.2 压力试验前的应力校核
压 力试 验 前,应按下式校核圆简应力
PT (D,+81)
28 ,
(3-5)
(3-6)
(3-7)
式中:LIT-一试验压力下圆筒的应力,MPa ;
D, 圆 筒 内直径,mm ;
PT— 试 验压力,MPa,
16.— 圆 筒 的 有效厚度,mmo
(IT 应 满 足下列条件:
液压 试 验 时,aT簇0.9" a,(a o,z)
气 压试 验 时,aT毛0.8扣.(7o:)
式中:as(a,2)— 圆筒材料在试验温度下的屈服点(或0.2%屈服强度),MPa
0— 圆 筒 的 焊 接 接 头 系数 。
GB 150-1998
3.9 对不能按3.8的规定作压力试验的容器,设计单位应提出确保容器安全运行的措施,并在图样上
注明。
3.10 气密性试验
介 质 的毒 性程度为极度或高度危害的容器,应在压力试验合格后进行气密性试验。需作气密性试验
时,试验压力、试验介质和检验要求应在图样上注明。
注 :介 质 毒性程度的分级按《压力容器安全技术监察规程》的规定(下同)。
4 材料
4.1 总则
4.1.1 压力容器受压元件用钢应符合本章规定。非受压元件用钢,当与受压元件焊接时,也应是焊接性
良好的钢材。
4.1.2 采用本章规定以外的其他钢号的钢材,还应符合附录A(标准的附录)的有关规定.
4.1.3 压力容器受压元件用钢应由平炉、电炉或氧气转炉冶炼.钢材的技术要求应符合相应的国家标
准、行业标准或有关技术条件的规定。
4.1.4 容器用钢应附有钢材生产单位的钢材质量证明书,容器制造单位应按质量证明书对钢材进行验
收,必要时尚应进行复验。如无钢材生产单位的钢材质量证明书,则应按《压力容器安全技术监察规程》
的规定。
4.1.5 选择压力容器用钢应考虑容器的使用条件(如设计温度、设计压力、介质特性和操作特点等)、材
料的焊接性能容器的制造工艺以及经济合理性。
4.1.6 钢材的使用温度上限为本章各许用应力表(表4-1、表4-3、表4-5及表4-7)中各钢号所对应的
上限温度。碳素钢和碳锰钢在高于4251C温度下长期使用时,应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向。奥氏
体钢的使用温度高于525℃时,钢中含碳量应不小于0.04%.
4.1.7 钢材的使用温度下限,除奥氏体钢及本章有关条文另行规定者外,均为高于一20'C。钢材的使用
温度低于或等于一20℃时,应按附录C(标准的附录)的规定进行夏比(V型缺口)低温冲击试验。奥氏体
钢的使用温度高于或等于一196℃时,可免做冲击试验。
4.1.8 当对钢材有特殊要求时(如要求特殊冶炼方法、较高的冲击功指标、附加保证高温屈服强度、提
高无损检测要求、增加力学性能检验率等),设计单位应在图样或相应技术文件中注明。
4.1.9 钢材的高温性能参考值见附录F(提示的附录)。
4.2 钢板
4.2.1 钢板的标准、使用状态及许用应力按表4-1的规定。
4.2.2 碳素钢沸腾钢板Q 235-A·F的适用范围为:
容器 设 计 压力p<0.6 M Pa;
钢板 使 用 温度为0-250'C;
用于 壳 体 时,钢板厚度不大于12m m;
不得 用 于 易燃介质以及毒性程度为中度、高度或极度危害介质的压力容器。
注 :介 质 毒性程度的分级和易嫌介质的划分按《压力容器安全技术监察规程》的规定。
4.2.3 碳素钢镇静钢板的适用范围规定如下:
a) Q 23 5-A钢板:
容器 设 计 压力p<1.0 M Pa;
钢板 使 用 温度为0-350'C,
用于 壳 体 时,钢板厚度不大于16m m;
不得 用 于 液化石油气介质以及毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器;
b) Q 2 35-B钢板:
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