焊接接头系数在压力容器设计中的选取
焊接接头系数的选取
4.5.2 焊接接头系数4.5.2 焊接接头系数φ应根据对接接头地焊缝形式及无损检测地长度比例确定.4.5.2 钢制压力容器地焊接接头系数规定如下：）双面焊对接接头和相当于双面焊地全焊透对接接头）全部无损检测，取φ；）局部无损检测，取φ.）单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属地垫板））全部无损检测，取φ；）局部无损检测，取φ.4.5.2 其他金属材料地焊接接头系数按相应引用标准地规定.采用分析法计算开孔补强时，∅也应该去.10.3.1 全部()射线或超声检测凡符合下列条件之一地容器及受压元件，需采用设计文件规定地方法，对其类和类焊接接头，进行全部射线或超声检测：资料个人收集整理，勿做商业用途）设计压力大于或等于地第Ⅲ类容器；）采用气压或气液组合耐压试验地容器；）焊接接头系数取地容器；）使用后无法进行内部检验容器；）盛装毒性为极度或高度危害介质地容器；）设计温度低于－40℃地或者焊接接头厚度大于25mm 低温容器；）奥氏体型不锈钢、碳素钢、、及其配套锻件地焊接接头厚度大于30mm 者；）、、及其配套锻件地焊接接头厚度大于20mm者；资料个人收集整理，勿做商业用途）、、、奥氏体—铁素体型不锈钢及其配套锻件地焊接接头厚度大于16mm者；资料个人收集整理，勿做商业用途）铁素体型不锈钢、其他低合金钢制容器；）标准抗拉强度下限值≥地低合金钢制容器；）图样规定须检测地容器.注：上述容器中公称直径≥250mm地接管与接管对接接头、接管与高颈法兰对接接头地检测要求与类和类焊接接头相同.资料个人收集整理，勿做商业用途固定式压力容器安全技术监察规程4.5.3 全部射线检测或者超声检测符合下列情况之一地压力容器、类对接接头（压力容器、类对接接头地划分按照地规定），依据本规程4.5.3第（）项地方法进行全部无损检测：资料个人收集整理，勿做商业用途设计压力大于或者等于地第Ⅲ类压力容器；按照分析设计标准制造地压力容器；采用气压试验或者气液组合压力试验地压力容器；焊接接头系数取地压力容器或者使用后需要但是无法进行内部检验地压力容器；标准抗拉强度下限值大于或者等于地低合金钢制压力容器，厚度大于20mm时，其对接接头还应当采用本规程4.5.3第（）项所规定地与原无损检测方法不同地检测方法进行局部检测，该局部检测应当包括所有地焊缝交叉部位；资料个人收集整理，勿做商业用途设计图样和本规程引用标准要求时.4.5.3 无损检测方法地选择()压力容器地对接接头应当采用射线检测或者超声检测，超声检测包括衍射时差法超声检测（）、可记录地脉冲反射法超声检测和不可记录地脉冲反射法超声检测；当采用不可记录地脉冲反射法超声检测时，应当采用射线检测或者衍射时差法超声检测做为附加局部检测；资料个人收集整理，勿做商业用途管壳式换热器焊接接头系数3.16.1 钢制换热器焊接接头系数φ按表选取沿焊接接头根部全长有紧贴基本金属地垫板时，其焊接接头系数φ.资料个人收集整理，勿做商业用途3.16.2 铝、铜、钛及其合金地焊接接头系数按附录（标准地附录）地规定.压力容器设计工程师培训教程焊接接头系数4.11.1 焊接接头系数地基本规定焊接接头系数φ是指对接接头强度与母材强度之比值.用以反映由于焊接材料、焊接缺陷和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱地程度，是焊接接头力学性能地综合反映.资料个人收集整理，勿做商业用途4.11.2 焊接接头系数选取地基本要求焊接接头系数地选取与接头地焊接工艺特点、无损检测比例和对容器地要求相关.主要有一下几个问题：（）当纵向接头与环向接头地结构、无损检测比例不一致时，如纵向接头采用双面焊、或，而环向接头为加垫板地单面焊且无法进行或检测时，在容器地设计计算中应正确采用焊接接头系数.资料个人收集整理，勿做商业用途内压圆筒厚度计算公式是根据圆筒中周向总体（一次）薄膜应力地强度导出，所以与之对应地焊接接头系数应为圆筒地纵向焊接接头系数.在圆筒环向接头地极小断面中同样也存在着环向（周向）薄膜应力，另外尽管环向接头在圆筒轴向地应力仅有环向应力地一半，但是作为一台完整地压力容器，为确保这个圆筒地强度与安全，一般应要求环向接头与纵向接头具有同样地质量水平，即要求具有同样地焊接接头系数.若存在制造上地困难，可按中10.8.2执行.此时环向接头地质量（焊接接头系数）虽然可能与纵向接头地质量（焊接接头系数）不完全相同，但计算圆筒厚度时，仍取纵向接头地焊接接头系数.此时设计者应规定对该焊接接头地技术要求，以提醒制造厂用焊接工艺措施来保证焊接质量.资料个人收集整理，勿做商业用途中10.8.2抄录如下：“对容器直径不超过800mm地圆筒与封头地最后一道环向封闭焊缝，当采用不带垫板地单面焊对接接头，且无法进行射线或超声检测时，允许不进行检测，但需采用气体保护焊打底.资料个人收集整理，勿做商业用途（）封头拼接接头地封头系数.中10.8.2规定封头拼接接头应进行或检测，但未规定封头拼接接头地接头系数如何选取.封头拼接接头地无损检测要求主要是针对封头成形时变形较大，缺陷容易扩展而提出地，与封头厚度无关.因此，尽管封头拼接接头要求或检测，但这种检测仍然只是对整台容器检测地一部分，其合格指标仍按照对容器整台要求地合格指标而确定.因此，封头拼接接头地焊接接头系数一般取压力容器地纵向接头焊接接头系数.资料个人收集整理，勿做商业用途对整张钢板压制地小直径封头，由于不存在焊接接头，在厚度计算中当然取φ.。
焊接接头系数在压力容器设计中的选取
由于球壳 的周 向和经 向应力相 等 ， 因此 要根据球 壳的 Ａ类拼接焊缝选取 ， 取值则根据封头 发
２１ 年 ９ ０１ 月
两种情况 ： 第一种为先分瓣成形再拼焊 的封头 ， 取值根据 Ｇ １０焊接接头 系数 的规定 ； Ｂ５ 第二种为先拼焊再成形 的封头 ， 根据 Ｇ ／２ １８ 压力容器封头》 Ｂ ５９ （ Ｔ （ 的规定 ， 需要成
１０ ０ ％无 损 检 测 ＝ ．； １ ０ 局部 无 损 检 测 ＝ ． ； Ｏ８ ５ 单面焊对接接头 （ 沿焊缝根部全长有紧贴基本金属
２ 焊接接头系数的规定
１ 焊接接头的分类和焊接接头系数的选取分析
我 国在 国家标准 Ｇ １０中对压 力容器 焊接接 头 的 的垫 板 ） Ｂ５ ： 分类有 明确的规定 ， 根据接头 的位置和形式 ， 为 Ａ、 、 分 Ｂ １０ ０ ％无损检测 ＝ ．； ０ ９ 局部 无 损 检 测 ＝ ．。 Ｏ８ ｃ Ｄ四种类型（ 图 １ 、 如 所示 ）其 中 Ａ类 主要 指 圆筒部分 。 的纵 向接头 ， 凸形封头 的拼焊接头等 ； Ｂ类主要指壳体部 分 的环向接头 ； Ｃ类包括平盖 、 管板 、 兰与圆筒 的非 对 法 接接头 ； Ｄ类包括接 管 、 人孔 、 凸缘 、 补强 圈与 圆筒 的连接
计 算过程 中， 引入焊接 接头系数 的概念 ， 义为焊接 头 系数 。 定 接头 的强度与母 材强度之 比，用以反映由于焊接原 因使
焊接接头强度被削弱 的程度 。 在压力容器设计过程 中， 正 确地选择焊接接头系数 ， 不仅 涉及到容器安全性和可 Ｇ １０规定根据压力容器受压元件 的对接接头的焊 Ｂ５ 靠性 ， 还涉及到容器设计制造过程 中的经济性 。 文章依据 缝 型式及无损检测 的长度 比例确定焊接接头系数 。 《 固定 式 压 力 容 器 安 全 技 术 监 察 规 程 》 Ｇ １０和相 关 规 、Ｂ ５ 双面焊对接接头和相当于双面焊 的全焊透对 接接头 范标准 ， 以焊制压力容器为讨论对象 ， 探讨压力容器设计 （ 如氩弧焊打底 的单面焊对接接头 ） ： 过程 中如何正确选取焊接接头系数 。
钢制压力容器焊接接头系数φ的确定
钢制压力容器焊接接头系数φ的确定摘要:本文通过归纳、分析钢制压力容器设计计算中焊接接头系数φ与对接接头的焊缝形式、无损检测的长度比例等的关系，以及对标准、规范中相关规定的进一步释义，详解焊接接头系数φ的确定。
关键词:钢制压力容器焊接接头系数对接接头焊缝形式无损检测许久以来，设计(校审)人员(下文简称设计人员)在钢制压力容器焊接接头系数φ的确定问题上一直争论不休，一些论坛上关于这方面的讨论比比皆是。
本文主要根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》[1](下文简称《容规》)、GB150.1～150.4-2011《压力容器》[合订本][2](下文简称GB150)等标准、规范的规定，分析钢制压力容器设计中φ的确定因素与确定(选取)。
1 焊接接头系数的确定因素焊接接头系数φ的确定因素有明文规定的，也有引申的，然而都不可忽略。
1.1 确定因素GB150中4.5.2.1:“焊接接头系数应根据对接接头的焊缝形式和无损检测的长度比例确定”。
此规定明确了焊接接头系数φ的确定因素是“对接接头”的“焊缝形式”和“无损检测的长度比例”。
1.1.1 对接接头从而确定:跟φ有关的是A、B类对接接头。
GB150中的公式是根据周向一次薄膜应力的强度导出，所以与之对应的A类焊缝的焊接接头系数φ才是计算参数。
但是为了保证受压元件的强度与安全，要求A、B类接头的焊接接头系数一致，如果由于各种原因不能达到时，应对B类焊缝的质量加以控制，如GB150中10.3.4:“对容器直径不超800mm的圆筒与封头的最后一道环向封闭焊缝，当采用不带垫板的单面焊对接接头，且无法进行射线或超声检测时，允许不进行检测，但需采用气体保护焊打底”。
1.1.2 对接接头的焊缝形式焊制的钢制压力容器，受压元件的对接接头首。
选双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透接头(下文简称全焊透)，然而在制造无法实现的情况下，采用非全焊透的单面焊对接接头(沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板)(下文简称非全焊透)。
2023年压力容器设计校核人员考试试题及答案
压力容器设计校核人员考试试题及答案(Ｃ）单位姓名得分一、填空题:(每题２,共４４分）1、《固定式压力容器安全技术监察规程》规定板厚δ≥1２mm旳碳素钢和低合金钢钢板（不包括多层压力容器旳层板）用于制造压力容器壳体时,凡符合下列条件之一旳,应当逐张进行超声检测:(1)盛装介质毒性程度为极度、高度危害；(2）在湿H2S腐蚀环境中使用；(3)设计压力不小于或者等于10MＰa；(４)引用原则中规定逐张进行超声检测。
钢板超声检测应当按JB/T 473０《承压设备无损检测》旳规定进行,第(１)、第(2)、第(３）款旳钢板,合格等级不低于Ⅱ级，第(4)款旳钢板,合格等级应当符合对应引用原则旳规定。
2、压力容器用灰铸铁,设计压力不不小于0.8ＭPa,设计温度范围为１０-20０℃。
3、压力容器设计单位基于设计条件,应当综合考虑所有有关原因、失效模式和足够旳安全裕量,以保证压力容器具有足够旳强度、刚度、稳定性和抗腐蚀性，同步还应当考虑裙座、支腿、吊耳等与压力容器主体旳焊接接头旳强度规定，保证压力容器在设计寿命内旳安全。
4、对第三类压力容器，设计时应当出具包括重要失效模式和风险控制等内容旳风险评估汇报。
５、简朴压力容器重要受压元件旳壁厚采用试验措施或者计算措施确定。
6、壳体成形后旳实际厚度,奥氏体不锈钢制简朴压力容器不不不小于1 mｍ,碳素钢制简朴压力容器不不不小于 2 mm。
７、D级压力容器设计单位专职设计人员总数一般不得少于5 名，其中审批人员不得少于２名。
8、设计压力指设定旳容器顶部旳最高压力，与对应旳设计温度一起作为设计载荷条件,其值不低于工作压力。
９、在采用钢板制造带颈法兰时,圆环旳对接接头应采用全焊透构造型式，焊后进行热处理及10０% 射线或超声波检测。
1０、压力容器锥体设计时，其大端折边锥壳旳过渡段转角半径ｒ应不不不小于封头大端内直径D i旳10% 、且不不不小于该过渡段厚度旳 3 倍。
１１、确定真空容器旳壳体厚度时,设计压力按外压设计，当装有安全控制装置（真空泄放阀)时，设计压力取 1.25倍最大内外压力差或0.1 MＰa 两者中旳较低值；当没有安全控制装置时，取0．1 ＭPａ。
压力容器设计单位资格考核参考题(附答案)
压力容器设计单位资格考核参考题(附答案)《压力容器设计单位资格考核参考题》一、填空题：1. 易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和储存容器为二类压力容器。
2. 有一只压力容器，其最高工作压力为真空度670mmHg，设计压力为0.15Mpa，其容器类别为类外。
3. 压力容器检验孔的最少数量：300mm＜Di≤500mm 2 手孔;500mm＜Di≤1000mm 1 人孔或 2 手孔;Di>1000mm 1 人孔或 2 手孔。
4. 符合下列条件之一的压力容器可不开设检查孔：1) 筒体内径小于等于 300 mm的压力容器。
2) 压力容器上设有可以拆卸的封头、盖板或其他能够开关的盖子，它的尺寸≥所规定的检查孔尺寸。
3) 无腐蚀或轻微腐蚀，无需做内部检查和清理的压力容器。
4) 制冷装置用压力容器。
5) 换热器。
5. 易燃介质或毒性程度为中度危害介质的中压储存容器其PV乘积≥ 10MPa·m3为三类压力容器。
6. 第二类压力容器中易燃介质的反应压力容器和储存压力容器的对接接头必须进行 100%射线或超声检测。
7. 用于制造压力容器壳体的碳素钢和低合金钢钢板，凡符合下列条件之一，应逐张进行超声检测：1) 盛装毒性程度为极度、高度危害介质的压力容器。
2) 最高工作压力大于等于 10 MPa的压力容器。
3) 盛装介质为液化石油气且硫化氢含量大于 100 mg/L的容器。
8. 压力容器的设计、制造（组焊）、安装、使用、检验、修理和改造均应严格执行《容规》的规定。
9. 常温下盛装混合液化石油气的压力容器(储存容器或移动式压力容器罐体)应进行炉内整体热处理。
10.《容规》适用于同时具备下列条件的压力容器：1)最高工作压力大于等于0.1Mpa(不含液体静压力)；2)内直径(非圆型截面指断面最大尺寸)大于等于 150mm ，且容积(V)大于等于 0.025m3；3)介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。
《压力容器安全技术监察规程》(99版)问题解答(二)
答：+)5 按 !"’$) 规定只能代 0+&$，需原设计单 位批准。
问题 ’*：第 +$ 条规定：压力容器的筒体、封头 （端盖）为主要受压原件，对其用材的复验要求如下： （’）用于制造第三类压力容器的钢板必须复验。（+）
答：第 "* 条规定了可不设检查孔的容器的条 件，无损检测程度取决于设计时所选取的焊接接头 系数和图样的规定。对制冷装置用压力容器的局部 无损检测比例，第 ’" 条已有规定。
问题 *：新规程第 (+ 条没有管板拼接接头，而 原规程第 "% 条有规定，管板拼接接头如何执行？
答：应符合新《容规》第 ’% 条的规定。 问题 %：第 ! 条中将螺旋板换热器纳入《容规》 第三、四、五章的适用范围，如若设计、制造需要取得 何等资格？在设计、制造中按何类容器要求？ 答：螺旋板换热器应按其设计压力、介质、操作 温度确定类别。设计、制造单位须取得相应的资格。 设计、制造依据的标准是 5$+(& 及螺旋板换热器行 业标准。 问题 ’：第 (! 条规定：设计者在对角焊缝的强 度进行验算后，应将角焊的强度验算结果列入设计 技术文件中。5$+(& 中没有列出角焊缝强度校核方 法，设计者个人对角焊缝的强度校核没有理论依据， 是否可暂缓执行此条？ 答：第 (! 条设计者对角焊缝的强度校核应列入 技术文件中，以不断总结经验，目前尚无统一的计算 理论依据。 问题 @：第 )! 条规定：“为防止压力容器超寿命 运行引发安全问题，设计单位应在图样上注明压力
压力容器设计参数选择
对有经验者，可按经验选取。
2、容器筒体、封头腐蚀裕量。 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C2不小于1mm； 对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，取C2＝0。 其他情况可按表3确定筒体、封头的腐蚀裕量。
腐蚀程度 腐蚀速率 （mm/年 腐蚀裕量（mm） 不腐蚀 <0.05 0 轻微腐蚀 0.05～0.13 ≥1 腐蚀 0.13～0.25 ≥2 重腐蚀 >0.25 ≥3
ns nb
Rm
ReL
[ ]t min{
st bt Dt nt
ns , nb , nD , nn
)
b -常温强度极限； b t -设计温度下的强度极限 s -常温屈服极限，对于没有明显屈服台阶的塑性材料常
；
取相应于产生0.2％塑性应变时的应力 0.2
26
许用应力和安全系数
B、腐蚀裕量的选取 5、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；
6、两侧同时与介质接触的元件，应根据两侧不同的操作介 质选取不同的腐蚀裕量，取两者之和作为总的腐蚀裕量。
7、容器地脚螺栓根径的腐蚀裕量一般取3mm。
8、碳钢、低合金钢裙座圆筒的腐蚀裕量应不小于2mm。 C、影响腐蚀裕量的因素 •介质对材料的腐蚀速度可查有关的防腐手册，—般容器的 设计寿命，除有特殊要求外，塔器、反应器等主要容器一 般不应少于15年；一般容器和换热器等应不少于8年。 •腐蚀裕量一般只针对均匀腐蚀，对于各种类型按相关技术 23 资料和实际经验确定防腐蚀技术方案。
10%ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10% 10% 12.5% 12.5%
19
腐蚀裕量C2
A、确定腐蚀裕量的原则 1、对于与工作介质接触的圆筒、封头、接管、人孔及内部构件 等均考虑腐蚀裕量。 2、用涂刷涂料可以有效防止环境腐蚀的容器外部构件，如支座、 支腿、底板、托架、塔顶吊架等原则上不考虑腐蚀裕量，但 不包括裙座。
ASME Ⅷ-1焊接接头系数的选取
③: 连接容器筒体和封头(或对焊法兰)对的每一条 B 或 C 类焊接接头的检测比率和合格级别 均应在图纸上详细注明。就以上椭圆封头与筒体连接而言描述如下：
焊接接头种类 筒体
检测率
检测方法
合格级别
FULL UW-11 (a) FULL UW-11 (a) SPOT UW-11(b)且满足
UW-11(a)(5) (b)
RT RT RT
UW-51 UW-51 UW-52
A
封头
B
或者 焊接接头种类 筒体
检测率
检测方法
合格级别
FULL UW-11 (a) FULL UW-11 (a) SPOT UW-11(b)
RT RT RT
UW-51 UW-51 UW-52
A
封头
B
④: 以上焊接接头系数的选取是假设筒体与封头的焊接接头为 1 型,若筒体与封头的焊接接头 型式为 2 型,焊接接头系数应按 UW-12 作相应的变化。 ⑤: 对于塔器、换热器、卧式容器等需考虑附加载荷(UG-22)导致纵向弯曲或拉伸与内压力共 同作用时，当总的合成应力为拉伸时，应考虑环向焊缝的焊接接头系数，也就是筒体轴向应力计 算公式中的焊接接头系数。当分析轴向压缩时，对所有对接焊接接头 E=1.0。 ⑥: 对于筒体与球形封头连接的情况,焊接接头系数的取法类同按 UW-12 作相同的考虑。 ⑦: 以上焊接接头系数的选取，假定不受孔排削弱系数的影响，若遇到筒体上有孔排的情况， 应按 ASME 规范另行考虑。 ⑧： ，UW-11 （a） （5） （b）不适用 RF1-----FULL，全部射线检测， 15m。 A1,A2,A3 满足 FULL UW-11 (a)。 FULL UW-11 (a) 的合格级别
焊接接头系数
焊接接头系数焊接接头系数是指对接焊接接头强度与母材强度之比值。
用以反映由于焊接材料、焊接缺陷和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱的程度，是焊接接头力学性能的综合反映。
（实际上焊接接头系数并不真正反映焊缝处材料强度被削弱的程度，而且一个经验数据，表示焊缝质量的可靠程度。
）焊接接头系数的大小与焊缝型式，焊接工艺及焊缝无损检测的严格程度有关。
与美国的ASME Ⅷ-1，日本JISB8241一样，GB150规定，焊接接头系数应根据容器受压元件的焊接接头的焊接工艺特点（焊缝型式——单面焊或双面焊；有或无垫板）以及无损检测抽查率确定，而且只对对接焊缝作了规定，见表1。
表1 焊接接头系数焊接接头系数只为压力容器强度计算所用并应根据焊缝型式和无损探伤检测要求选取，焊缝熔敷金属的强度不应低于强度较低一侧母材的强度下限。
规定的系数值是以焊接接头设计及制造要求符合GB150第十章的规定为前提。
例如：⑴焊缝坡口表面不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷；⑵焊前坡口表面及邻近区域应除去油污等；⑶. 控制焊缝对口错边量；⑷不等厚度钢板对接，板厚差超限，单、双面消薄；⑸任何A类焊接接头之间的距离应大于三倍名义厚度，且不小于100mm；⑹焊接接头余高的要求；⑺抗拉强度＞540MPa及Cr-Mo和奥氏体不锈钢制容器及焊缝系数为1的容器，其焊接接头表面不得有咬边；其它容器焊接接头表面咬边深度不得大于0.5mm，其连续长度不得大于100 mm，且两侧咬边总长不得超过该焊缝长度的10%；⑻限制焊接接头返修次数不得超过规定，并保证原有的抗腐蚀性能；⑼. 厚度超限应按规定进行热处理；⑽. 低温容器A类焊接接头如果采用垫板，焊后须去除，B 类焊接接头如受结构的限制，垫板可以不折除；⑾. 低温容器应按焊接工艺严格控制焊接线能量。
焊接接头系数φ是指对应焊接接头强度与母材强度之比值。
用以反映由于焊接材料、焊接缺陷和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱的程度，是焊接接头力学性能的综合反映。
压力容器设计中焊接接头系数值的选取
压力容器设计中焊接接头系数Υ值的选取李业勤3 尤爱珍 (宜兴市洪流集团公司)(常州化工设备有限公司) 摘 要 对压力容器设计中几处焊接接头系数Υ值的选取,论述了自己的观点。
关键词 压力容器 焊接接头系数 在学习贯彻GB150-1998、GB151-1999以及国家质量技术监督局《压力容器安全技术监察规程》(下简称《容规》)的过程中,有几处焊接接头系数Υ值的选取易引起争议,为此,笔者谈一下自己的看法,供参考。
1 开孔处计算厚度∆计算式中Υ值的选取 GB150-1998中的81511款给出了对内压容器开孔所需补强面积的计算式:A=d∆+2∆∆et(1-f r)(1)式中∆为开孔处计算厚度。
显然,要求取∆值,就必需解决开孔处焊接接头系数Υ值如何选取的问题。
当壳体的焊接接头系数Υ=1时,任意开孔处Υ=1。
若有人提出,当开孔正好在B类焊接接头上,而B类Υ值又不为1,怎么办?笔者认为,由于B类Υ值不会小于015,不会对开孔处Υ值造成影响。
当壳体Υ值小于1时,开孔处Υ如何选取?这个问题比较复杂,现分析如下: (1)开孔处有效补强范围内,计算截面为母材,此时Υ=1。
(2)开孔处有效补强范围内,计算截面穿过B类焊接接头,由于B类Υ值不小于015,故对计算截面(对圆筒体为轴向截面)而言,其Υ值可取1。
(3)开孔处有效补强范围内,计算截面正好穿过A类焊接接头,而A类Υ值又小于1,例如0185等,笔者认为可仍取1。
理由是:根据GB150-1998第10181212c)款以及10181411 b)和10181412b)款,以开孔中心为圆心、115倍开孔直径为半径的圆中所包容的焊接接头应全部检测,射线检测、超声检测合格的级别分别为不低于 级和不低于 级,即与壳体相一致,《容规》亦有同样规定,因此有人认为Υ值应等同于壳体的Υ值。
从合理的角度考虑,Υ值取小于1的值,有一定道理,但是,由于设计人员在进行设计计算时是无法预先知道这一情况的,更何况计算截面正好位于A类焊接接头上的情形十分少,如果连这一比较特殊的情形也要分清Υ=1还是Υ<1,对设计人员而言未免太苛刻了。
焊接接头系数的选取
GB150—报批稿4.5.2 焊接接头系数4.5.2.1 焊接接头系数φ应根据对接接头的焊缝形式及无损检测的长度比例确定。
4.5.2.2 钢制压力容器的焊接接头系数规定如下：a）双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头1）全部无损检测，取φ=1.0；2）局部无损检测，取φ=0.85。
b）单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板）1）全部无损检测，取φ=0.9；2）局部无损检测，取φ=0.8。
4.5.2.3 其他金属材料的焊接接头系数按相应引用标准的规定。
采用分析法计算开孔补强时，∅也应该去1.0。
10.3.1 全部(100%)射线或超声检测凡符合下列条件之一的容器及受压元件，需采用设计文件规定的方法，对其A类和B 类焊接接头，进行全部射线或超声检测：a）设计压力大于或等于1.6MPa的第Ⅲ类容器；b）采用气压或气液组合耐压试验的容器；c）焊接接头系数取1.0的容器；d）使用后无法进行内部检验容器；e）盛装毒性为极度或高度危害介质的容器；f）设计温度低于－40℃的或者焊接接头厚度大于25mm 低温容器；g）奥氏体型不锈钢、碳素钢、Q345R、Q370R及其配套锻件的焊接接头厚度大于30mm 者；h） 18MnMoNbR、13MnNiMoR、12MnNiVR及其配套锻件的焊接接头厚度大于20mm者；i） 15CrMoR、14Cr1MoR、08Ni3DR、奥氏体—铁素体型不锈钢及其配套锻件的焊接接头厚度大于16mm 者；j）铁素体型不锈钢、其他Cr-Mo低合金钢制容器；k）标准抗拉强度下限值R m≥540MPa的低合金钢制容器；l）图样规定须100%检测的容器。
注：上述容器中公称直径DN≥250mm的接管与接管对接接头、接管与高颈法兰对接接头的检测要求与A类和B类焊接接头相同。
TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程4.5.3.2.2 全部射线检测或者超声检测符合下列情况之一的压力容器A、B类对接接头（压力容器A、B类对接接头的划分按照GB150的规定），依据本规程4.5.3.1第（1）项的方法进行全部无损检测：(1)设计压力大于或者等于1.6MPa的第Ⅲ类压力容器；(2)按照分析设计标准制造的压力容器；(3)采用气压试验或者气液组合压力试验的压力容器；(4)焊接接头系数取1.0的压力容器或者使用后需要但是无法进行内部检验的压力容器；(5)标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的低合金钢制压力容器，厚度大于20mm时，其对接接头还应当采用本规程4.5.3.1第（1）项所规定的与原无损检测方法不同的检测方法进行局部检测，该局部检测应当包括所有的焊缝交叉部位；(6)设计图样和本规程引用标准要求时。
压力容器设计参数选择解读
止在制造、运输或安装时产生过大的变形，应根据具体情况采取临时 的加固措施（如在容器的内部设置临时的支撑元件等）。
25
5、许用应力和安全系数
许用应力是容器壳体等受压元件的材料许用强度，取材料的极限强度 除以相应的安全系数。
介质工作温度T
T<-20℃ -20< T<15℃
T>15℃
设计温度 （注：当最高或最低工作温度不明确时按II确定）
I
II
介质最低工作温度 介质工作温度减0～10℃
介质最低工作温度 介质工作温度减5～10℃
介质最高工作温度 介质工作温度加15～30℃
13
设计温度的选取
1、 设计温度不得低于元件金属在工作状态下可 能达到的最高温度。对于0℃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。
其他情况可按表3确定筒体、封头的腐蚀裕量。
腐蚀程度
腐蚀速率 （mm/年
腐蚀裕量 （mm）
不腐蚀 <0.05
0
轻微腐蚀 0.05～0.13
≥1
腐蚀 0.13～0.25
≥2
重腐蚀 >0.25
≥3
21
腐蚀裕量C2
B、腐蚀裕量的选取
3、容器接管腐蚀裕量，一般取筒体的腐蚀裕量。 4、容器内件与筒体材料相同时，容器内件的单面腐蚀裕量
20
腐蚀裕量C2
B、腐蚀裕量的选取
1、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。
对有经验者，可按经验选取。
2、容器筒体、封头腐蚀裕量。
承压设备设计中焊接接头系数的选取
值不会小于 ０ ，不会对开孔处 值造成影响。 ． ５ 当壳体 值小 于 １ ，开孑 处 如何 选取 ？ 时 Ｌ 这个 问题 比较 复杂 ，现 分析 如下 ：
１ ６
４ －装备技 术 Ｌ＿ ｒ －
第 ３ 第 ５期 ３卷
所 包 容 的焊 接 接 头应 全 部 检 测 ） 中 的 １ ．． ０３２ ｃ条 ： 对 于满足 Ｇ ５ ． ２ １ Ｂ １ ０３ ０ ６１ — １中 ． ３条不 另行 补强 的 ．
为 Ｇ ５ 规 定 的焊 接接 头 系数 是 以焊 接 接头 设 Ｂ １０所 计 及制 造要 求符 合 Ｇ ５ ． １０４ ２ １ 压 力容 Ｂ １０１ ５ ． ０ ～ — １《
（ ）开 孔 处 有 效 补 强 范 围 内 ，计 算 截 面为 母 １ 材 ，此 时 ＝ 。 １ （ ）开 孔处 有 效补 强范 围 内 ，计 算 截面 穿过 Ｂ ２ 类 焊接 接 头 ，由于 Ｂ类 值不 小 于 ０５ ．，故 对 计算
Ｇ ５ ． １０ —２ ｌ 压力容器》 Ｇ ５— Ｂ１０１ ５． ０ ～ ４ １《 （ Ｂ ｌ０
式 中 —— 开孔 削 弱所需 的补强截 面 积 ，ｍｍ ； 开 孔直 径 ，ｍ ｍ； 开 孔处 计算 厚度 。ｍｍ： 接 管有效 厚 度 ，ｍ ｍ；
．
卜
强度 削弱 系数 ，ｍ ｍ。
显然 ，要求取 就必需解决开孔处焊接接头系
何华兵 ，男 ，１７ ９４年生 ，硕士 ，工程师。蚌埠市 ，２ ３ ０ 。 ３４ ０
第３ ３卷 第 ５期
２１ ０ ２年 １ ０月
＇ ｒ装备 技 术 Ｉ － ｔ＿
压力容器设计人员综合考试题及答案(二)
2013年压力容器设计人员综合考试题姓名:得分一、填空(本题共20 分,每题2 分)1 、当载荷作用时,在截面突变的附近某些局部小范围内,应力数值急剧增加,而离开这个区域稍远时应力即大为降低,趋于均匀,这种现象称为_应力集中。
点评:这是弹性力学的基本概念。
常见于压力容器的受压元件。
2、在正常应力水平的情况下,Q245R 钢板的使用温度下限为-20℃。
点评:该题出自GB150.2,表4,考查设计人员对材料温度使用范围的掌握。
3、对于同时承受两个室压力作用的受压元件,其设计参数中的计算压力应考虑两室间可能出现的最大压力差。
点评:考查设计压力与计算压力的概念,GB150 .1 4.3.3 规定。
4、焊接接头系数的取值取决于焊接接头型式_和无损检测长度比例。
点评:考查设计人员对焊接接头系数选取的理解。
5、整体补强的型式有:a. 增加壳体的厚度,b.厚壁管,c. 整体补强锻件__ 。
点评:GB150.3 6.3.2.2 的规定6、椭圆封头在过渡区开孔时,所需补强面积A 的计算中,壳体的计算厚度是指椭圆封头的_计算_厚度。
点评:明确开孔部位不同,开孔补强计算所用的厚度不同,见公式5-1(P116),开孔位于。
7、奥氏体不锈钢制压力容器用水进行液压试验时,应严格控制水中的氯离子含量不超过25mg/L 。
试验合格后,应立即将水渍去除干净。
点评:见GB150.4 11.4.9.18、压力容器的对接焊接接头的无损检测比例,一般分为全部(100%)和局部(大于等20%)两种。
对碳钢和低合金钢制低温容器,局部无损检测的比例应大于等于50% 。
点评:《固容规》第4.5.3.2.1 条。
9、换热器设计中强度胀中开槽是为了增加管板与换热管之间的拉脱力而对管孔的粗糙度要求是为了密封。
点评:考察设计者对标准的理解和结构设计要求的目的。
10、压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢钢材的P≤%、S ≤%二、选择(本题共20 分,每题 2 分,以下答案中有一个或几个正确,少选按比例得分,选错一个不得分)1 、设计温度为600℃的压力容器,其壳体材料可选用的钢板牌号有a、b.a.S30408,b.S31608,c.S31603点评:奥氏体不锈钢当温度超过525℃时,含碳量应不小于0.04%,超低碳不锈钢不能适用,因热强性下降,此题是考查此概念。
关于ASME Ⅷ-1压力容器设计参数的选取研究
关于ASME Ⅷ-1压力容器设计参数的选取研究摘要：一般情况下，参数值往往会对压力器的使用效果造成一定的影响。
就ASME Ⅷ-1压力容器而言，若要将其使用期限保持在合理的范围内，或者将其安全性得以提升就需要切实重视参数值的恰当与否。
当所取的参数值不够科学合理的时候，则会导致压力容器的使用条件受到影响，往往会被降低。
事实上，在日常的生产实践过程中偶尔会发生参数值不合理导致的安全事故，使得个体的生命受到一定的威胁。
现就其参数取值问题进行探究，继而为日后的实践提供有效的借鉴。
关键词：ASME Ⅷ-1压力容器；设计参数；取值引言就目前来看，现存的压力容器标准体系之一便是ASME，它主要在亚太地区或者是北美地区应用较广。
在我国范围内，诸多的压力容器参考数值同样是依据ASME，例如JB4732以及GB150。
由于ASME拥有极大的优势以及先进性，无论是以前还是现在诸多的公司均认可ASME规范。
久而久之，ASME体系也逐渐得到构建，并且其科学性以及严谨性均得到了一定的提升。
其三卷均有不同的适用对象，依据对象压力等级的不同而选取。
现就其在压力容器设计参数取值中的具体应用，实施全面深入的研究。
一、影响参数选取的重要因素实际操作中的设计环节与其参数值息息相关，只有在正确、合理的参数值下相关设计工作才能够严格按照程序完成，才能够达到高效发展的目标。
然而诸多因素均会对参数的选取产生一定的影响，现将可能性的因素进行归纳，从而为压力容器的正常使用打好坚实的基础。
首先，客户的特殊需求以及具体的实践活动因素。
使用的过程中难免会面临客户的特殊要求，除此之外具体的施工操作同样有可能将其效率降低，因此在严格要求具体施工质量以及满足客户需求的前提下，进一步将两者进行有机地融合，使其具有一致性的特点。
其次，设计人员的认知能力。
若设计人员专业认知能力不强，则极有可能导致施工效率低下。
在遵从客户需求的基础上，重视具体操作以及开车、停车等，防止以上不良因素对其造成极大的影响。
钢制压力容器焊接接头系数φ的确定
钢制压力容器焊接接头系数φ的确定作者：李月丽来源：《科技资讯》2012年第13期摘要:本文通过归纳、分析钢制压力容器设计计算中焊接接头系数φ与对接接头的焊缝形式、无损检测的长度比例等的关系，以及对标准、规范中相关规定的进一步释义，详解焊接接头系数φ的确定。
关键词:钢制压力容器焊接接头系数对接接头焊缝形式无损检测中图分类号:TG441 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0092-01许久以来，设计(校审)人员(下文简称设计人员)在钢制压力容器焊接接头系数φ的确定问题上一直争论不休，一些论坛上关于这方面的讨论比比皆是。
本文主要根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》[1](下文简称《容规》)、GB150.1～150.4-2011《压力容器》[合订本][2](下文简称GB150)等标准、规范的规定，分析钢制压力容器设计中φ的确定因素与确定(选取)。
1 焊接接头系数的确定因素焊接接头系数φ的确定因素有明文规定的，也有引申的，然而都不可忽略。
1.1 确定因素GB150中4.5.2.1:“焊接接头系数应根据对接接头的焊缝形式和无损检测的长度比例确定”。
此规定明确了焊接接头系数φ的确定因素是“对接接头”的“焊缝形式”和“无损检测的长度比例”。
1.1.1 对接接头钢制压力容器焊接接头分类示意图见图1。
从而确定:跟φ有关的是A、B类对接接头。
GB150中的公式是根据周向一次薄膜应力的强度导出，所以与之对应的A类焊缝的焊接接头系数φ才是计算参数。
但是为了保证受压元件的强度与安全，要求A、B类接头的焊接接头系数一致，如果由于各种原因不能达到时，应对B类焊缝的质量加以控制，如GB150中10.3.4:“对容器直径不超800mm的圆筒与封头的最后一道环向封闭焊缝，当采用不带垫板的单面焊对接接头，且无法进行射线或超声检测时，允许不进行检测，但需采用气体保护焊打底”。
压力容器焊接接头系数的本质与选取
收稿日期:２０１８Ｇ０４Ｇ１２.作者简介:李东平,男,１９９７年毕业于天津大学有机化工专业,工学学士,主要从事项目经理工作,高级工程师.E m a i l :l i d p＠s e i ．c o m．c n .压力容器焊接接头系数的本质与选取李东平(中国石化工程建设有限公司,北京１００１０１)㊀㊀摘㊀要:介绍了焊接接头系数的概念,即对接焊接接头强度与母材强度之比值,用以反映由于焊接材料㊁焊接缺陷和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱的程度,是焊接接头综合力学性能的反映,是影响压力容器安全的主要因素之一.本文分析了压力容器强度计算时,圆筒体㊁半球形封头㊁椭圆形封头㊁锥形封头的受力以及对各受压元件如何正确选取焊接接头系数,以确保压力容器的本质安全.关键词:压力容器㊀焊接接头系数㊀本质㊀选取d o i :１０．３９６９/j ．i s s n ．１００６－８８０５．２０１８．０４．００５㊀㊀绝大多数金属制压力容器是通过焊接制造完成的.焊接过程是整个压力容器建造过程中影响压力容器本质安全的重要因素之一.本文对如何正确理解焊接接头系数的本质以及常规设计计算时如何正确选取主要受压元件计算公式中的焊接接头系数进行分析,以提高人们对压力容器本质安全的认识.１㊀焊接接头系数压力容器各个零部件之间,除个别采用螺栓(柱)㊁螺母㊁垫片连接之外,基本都是通过焊接连接.在焊缝区,焊接时可能会产生诸如气孔㊁夹渣㊁未融合㊁未焊透㊁咬边㊁裂纹等缺陷,同时由于结构的约束,还会产生较大的焊接应力;在热影响区,晶粒也会变得粗大而降低母材的强度和韧性.因此焊接接头是容器上较母材更为薄弱的地方.为了保证焊接接头与母材具有相当的强度,标准中引入了焊接接头系数的概念,即对接焊接接头强度与母材强度之比值,用以反映由于焊接材料㊁焊接缺陷和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱的程度,其值为不大于１的常数,是焊接接头综合力学性能的反映.G B１５０规定,焊接接头系数应根据对接接头焊缝形式及无损检测的长度比例来确定,详见表１ʌ１ɔ.当然,在表１中焊接接头系数和检测合格要求不变的情况下,局部无损检测的焊缝也可以要求进行１００％无损检测,但是只提高检测比例,不改变合格级别,这应该是标准赋予设计者根据设备的重要程度进行判断的权利.２㊀如何选取焊接接头系数G B１５０给出了压力容器各受压元件的强度计算公式,其中都含有焊接接头系数ϕ,如何正确理解公式中焊接接头系数的意义和合理地选取数值,是确保容器满足强度要求的关键.表１㊀焊接接头系数㊀㊀常规设计规范G B１５０中采用的是第一强度理论ʌ２ɔ,即最大主应力σm a x ɤ[σ]tϕ.因此,常规设计在选择焊接接头系数之前,首先要了解受压元件中最大主应力的位置.下面通过分析圆筒体㊁球形封头㊁椭圆封头㊁锥形封头等常用的主要受压元件最大主应力的位置来讨论如何选取焊接接头系数.静设备㊀㊀石油化工设备技术,２０１８,３９(４) １６P e t r o ＧC h e m i c a l E q u i p m e n tT e c h n o l o g y２．１㊀受内压作用的圆筒体圆筒体一般由钢板卷制而成,筒体上带有环焊缝和纵焊缝,其所对应的焊接接头系数也有环向和纵向之分.由薄壳无力矩理论分析得知,圆筒体在承受均匀内压作用时,其内壁中产生两向薄膜应力,其性质为一次总体薄膜应力,周向(环向)应力是轴向应力的２倍,或者说,在筒体纵向焊缝所处断面上承受的应力是筒体环向焊缝所处断面上承受应力的２倍,最大主应力在筒体纵向焊缝上,公式中应该取筒体纵向焊缝的焊接接头系数.至于焊接接头系数所取数值,还应根据表１的焊缝形式和无损检测比例来判断,例如:焊缝采用双面焊对接接头,１００％射线检测,要求Ⅱ级合格,则焊接接头系数取１．０;如果同样是双面焊对接接头,局部(不小于整条焊缝长度的２０％)射线检测,要求Ⅲ级合格,则焊接接头系数取０．８５,当然,如果１００％射线检测,要求Ⅲ级合格,焊接接头系数同样要取０．８５.由筒体厚度计算公式可知,焊接接头系数取０．８５时计算得到的筒体壁厚要大于焊接接头系数取１．０时的壁厚,即用增加筒体厚度的代价来减少无损检测的比例和(或)合格等级(缺陷的多少),具体取舍要根据设备的重要程度和(或)增加的筒体厚度与无损检测所花费用的比较,由设计者权衡决定.虽然计算公式中的焊接接头系数是按照最大主应力原则,取纵向焊缝的接头系数,并按照相应的无损检测方法㊁比例及合格要求进行检测,但这并不意味着对环向焊缝可以放任不管.尽管轴向应力水平只是周向应力的一半,但压力容器作为一个整体,应该具有整体的质量,也就是说,环向焊缝与纵向焊缝具有相同的焊接接头系数,所以G B１５０规定,对环向焊缝的质量检测与纵向焊缝采用相同的质量要求,具体来讲,就是具有相同(或相当的)的焊接接头系数㊁无损检测方法和合格要求ʌ３ɔ.当然,如果存在制造上的困难,如:固定管板换热器壳程筒体与管板之间的最后一道环向焊缝,或直径小于８００mm的筒体＋封头的容器中最后一道环向焊缝(无人孔情况下),因焊接结构或无损检测等原因,可能环缝的焊接接头系数与纵缝不完全相同,但在计算圆筒厚度时,仍取纵缝的焊接接头系数,此时设计者应对该环缝的焊接接头提出特殊的技术要求,用焊接工艺措施保证焊接质量.２．２㊀受内压作用的半球形封头由于球壳是全对称结构,球壳上各个方向的应力均相等,且等于等径等厚圆筒体环向应力的一半,所以,球壳的计算厚度只是对应筒体的一半.球壳所对应的应力也是一次总体薄膜应力,且各个方向均相等,所以计算公式中的焊接接头系数可取球壳上所有焊缝的焊接接头系数,包括球壳与圆筒的连接环缝.与圆筒体一样,从设备整体质量考虑,无损检测的方法㊁比例㊁合格要求仍然与圆筒体纵缝取一致.但对于先拼板后成形的封头,要按照G B１５０的规定,进行１００％无损检测,合格要求按照筒体纵缝的合格要求,原因详见２．３节.２．３㊀受内压作用的椭圆封头椭圆封头的强度计算公式是针对由压力引起的一次薄膜应力和由受内压椭圆封头与圆筒的边界效应产生的二次弯曲应力叠加得到的最大应力建立的,最大应力点根据椭圆封头长轴(a)与短轴(b)比值的不同,分布在不同的位置.当１＜(a/b)ɤ１．２时,最大主应力位于椭圆壳赤道处,为周向拉应力,此时如果存在贯穿赤道的经向焊缝,则焊接接头系数应该取此焊缝的焊接接头系数;当１．２＜(a/b)ɤ２．５时,最大主应力位于封头过渡区的内壁,为经向拉应力,此时如果在过渡区存在环向焊缝,则应该取该条焊缝的焊接接头系数,但实际工程中,一般不会在过渡区出现环缝,所以实际的焊接接头系数为１．０,标准椭圆封头[(a/b)＝２]就是这样;当(a/b)＞２．５时,最大主应力位于过渡区外壁,为周向压应力,此时应该考虑的是稳定性问题,而不再是强度问题,其对应的焊接接头系应取１．０ʌ１ɔ.在实际生产中,封头的成形包括整板成形(直径不大时)㊁先拼板后成形(直径不太大时)㊁先成形后拼焊(直径大,由顶圆和若干瓜瓣组成时)三种情况,具体分析如下:１)整板成形的封头由于没有焊接,焊接接头系数自然取１．０;２)先拼板后成形的封头,拼接焊缝不会是贯穿赤道的经向焊缝,所以实际上其强度计算与焊接接头系数无关.但G B１５０规定对拼接焊缝进行１００％无损检测,而焊接接头系数取筒体纵向焊缝的焊接接头系数,无损检测合格要求也按照筒体纵缝的要求.这主要是针对成形过程变形较大,拼接焊缝的缺陷容易扩展,而对整个设备的整７１㊀第３９卷第４期李东平．压力容器焊接接头系数的本质与选取体质量提出的一致性要求;３)先成形后拼焊的封头,当(a/b)＞１．２时,封头的强度计算仍然与拼接焊缝的焊接接头系数无关,可按照先拼板后成形的情况对焊缝按照筒体纵缝的要求提出无损检测要求,而对于１＜(a/b)ɤ１．２的情况,可取瓜瓣之间焊缝的焊接接头系数进行计算,并提出无损检测要求,但考虑到设备质量的一致性,仍然建议取筒体纵缝的焊接接头系数进行强度计算并按照筒体纵缝的要求提出无损检测要求.综上所述,椭圆形封头(含碟形封头)的焊接接头系数及无损检测比例见表２.表２㊀椭圆封头焊接接头系数及无损检测比例２．４㊀受内压作用的锥壳锥壳体是按照锥壳大端的当量圆筒直径,以圆筒进行计算的,其应力计算对象是锥壳中的一次总体环向薄膜应力,计算公式中的焊接接头系数对应于与一次总体环向薄膜应力相关的焊缝,即锥体的纵缝.对于锥壳体大端,其与圆筒体焊接而产生的边界效应,使得圆筒体端部和锥壳体大端局部承受的应力不再仅仅是由内压作用产生的一次总体薄膜应力,取而代之的是一次薄膜应力加上由于边界效应引起的轴向弯曲应力(二次应力).由于边界效应引起的轴向弯曲应力成为控制主因,锥体大端强度计算公式中的焊接接头系数就对应于承受此轴向应力的焊缝,即锥体大端与筒体焊接焊缝(环向焊缝)的焊接接头系数.对于锥壳体小端,其与圆筒体焊接而产生的边界效应,使得圆筒体端部和锥壳体小端局部承受的应力不再是由内压作用产生的一次总体薄膜应力,取而代之的是由于边界效应引起的局部环向薄膜应力.此时,锥体小端强度计算公式中的焊接接头系数就对应于承受此环向应力的焊缝的焊接接头系数,而承受此局部薄膜应力的焊缝包括了锥体小端与筒体焊接的环缝㊁锥体纵缝小端端部及筒体纵缝临近小端端部,所以锥体小端强度计算公式中的焊接接头系数应是上述三条焊缝中较小的焊接接头系数.以上对受内压作用的锥体强度计算时焊接接头系数取值的本质进行了分析,具体取值还要从设备的整体质量以及无损检测的方法㊁比例等方面综合分析.当筒体纵向接头系数取０．８５时,锥体可以取１．０,大端也可以取１．０,而小端则只能取０．８５,但对这些焊缝的无损检测,则都要按照１００％检测,各自的合格级别也要按照表１的相应要求.在实际设计时,无论锥体还是大㊁小端,建议焊接接头系数的取值以及无损检测的方法㊁比例㊁合格等级均与筒体纵向焊接接头一致.２．５㊀承受弯曲应力时的焊接接头系数对于塔器㊁卧式容器,其筒体㊁锥体等会承受由于风载荷或(和)地震载荷等弯矩引起的轴向力的作用,当这个轴向力与内压产生轴向应力叠加后起控制作用时,由于承受这些应力的是环向焊缝,所以在校核其强度时应该采用环向焊接接头的系数.２．６㊀承受外压作用时的焊接接头系数承受外压作用时,考虑的是受压元件的稳定性问题,不存在强度问题,故其焊接接头系数应取１．０.３㊀结语综上分析,在计算各种受压元件的强度时,公式中的焊接接头系数从本质上都有与其对应的焊缝,这些焊缝的具体位置都不尽相同,要从理论上搞清楚弄明白,对压力容器的本质安全至关重要.在工程设计时,要综合考虑各种因素,如容器的设计压力㊁设计温度㊁直径㊁介质的毒性㊁腐蚀性㊁易爆程度㊁制造加工的难易程度㊁所用材质的韧性㊁硬度㊁焊接性㊁贵重程度等等,来分析判断选取相应的焊接接头形式和焊接接头系数,并确定相应的无损检测方法㊁比例及合格要求.尽管从理论上组成压力容器的各个受压元件可以选择不同的焊接接头形式和焊接接头系数,确定不同的无损检测方法㊁比例和合格要求,但考虑到设备整体质量的一致性,压力容器设计仍建议对所有的焊接接头系数取一致的数值,并对所有的焊缝提出相同的无损检测方法㊁比例及合格要求,从本质上保证压力容器的安全性.参考文献:[１]㊀全国锅炉压力容器标准化技术委员会,设计计算方法专业委员会．压力容器工程师设计指南[M]．北京:中国石化出版社,２０１３．[２]㊀全国锅炉压力容器标准化技术委员会．压力容器设计工程师培训教程[M]．北京:新华出版社,２００５．[３]㊀中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会．压力容器:G B１５０．１~１５０．４２０１１[S]．北京:中国标准出版社,２０１２．８１ 石㊀油㊀化㊀工㊀设㊀备㊀技㊀术２０１８年㊀。
焊接接头系数选择
JB/T4730
射线检测
Ⅱ级
Ⅲ级
/
检测合格 脉冲反射法超声检测
Ⅰ级
Ⅱ级
/
级别
衍射时差法超声检测
Ⅱ级
/
福建省泉州市江南冷却器厂
福建省泉州市江南冷却器厂技术部 第1页共1页
设计指南
焊接接头系数
焊接接头系数是指焊接接头强度与母材强度比值。焊接接头系数应根据对接接头的焊缝形式及无 损检测长度的比例确定。
遵循标准
对接接头形式
100%无损检测
局部无损 检测
无法进行损 检测
GB150.1~4 焊缝形式 双面焊对接接头和相当于
1.0
0.85
/
《压力容器》
双面焊的全焊透对接接头
单面焊对接接头（沿焊缝根
0.9
0.8
/
部全长有紧贴基本金属的
垫板）
JB/T4730 射线检测（AB 级，中度灵敏
Ⅱ级
Ⅲ级
/
检测合格
度技术）
级别 脉冲反射法超声检测（B 级
Ⅰ级
Ⅱ级
/
检测）
衍射时差法超声检测
Ⅱ级
/
（TOFD）
注：对于关键、重要压力容器应采用 B 级（高灵敏度技术）射线检测或 C 级超声检测。
封头拼接接头系数一般按容器的纵缝接头系数，无损检测进行 100%RT 或 UT，合格
指标按容器整体要求的合格指标确定。
当一台容器局部或某一元件进行全部无损检测时，焊接接头系数（不一定为 1）根
据对整台容器的检测要求来决定。
NB/T47007 焊缝形式 双面焊对接接头和相当于
1.0
0.85
0.7
《空冷式热交
双面焊的全焊透对接接头
压力容器设计人员测试题3
新乡市万和过滤技术股份公司考试题部门：姓名：成绩：一、判断题（正确的划“√”，错误的划“×”。
）10分1、TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中规定，低压容器均为第Ⅰ类压力容器。
(×)2、GB150-2011《压力容器》中规定，设计温度指容器在正常工作情况下，设定的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。
（√）3、TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中规定，用于制造受压元件的材料在切割(或加工)后应进行标记移植。
（×）4、TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中规定，设计压力容器时，对某些结构特殊的受压元件按常规标准无法解决强度计算时，局部可以参照JB4732规定的方法进行计算，并应经压力容器设计技术负责人的批准。
（√）5、在GB150-2011《压力容器》中规定：低温容器用焊条应按批进行药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量的复验。
（√）6、TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中规定，局部参照JB4732标准进行压力容器受压元件分析计算的单位，应取应力分析设计项目资格。
（×）。
7、GB150-2011《压力容器》中规定，每台低温容器都应制备产品焊接试件。
（√）8、GB150-2011《压力容器》中规定，压力容器的受压部分的纵向焊缝为A类焊缝，环向焊缝为B类焊缝。
(×) 9、GB/T151-2014《热交换器》中规定：低温热交换器的鞍座、耳座、支腿应同壳体直接焊接，不应设置垫板。
(×) 10、GB16749-1997《压力容器波形膨胀节》中规定，增加波纹管的波数或层数并不能改善波纹管的应力状态。
（×）二、选择题10分1、按照TSG R0004-2009(TSG21-2016)《固定式压力容器安全技术监察规程》中规定：设计压力容器时，如采用（C）作为选用安全阀、爆破片的依据，应在设计图样上和压力容器铭牌上注明。
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焊接接头系数在压力容器设计中的选取
摘要：文章针对压力容器设计计算过程中的焊接接头系数，分析了焊接接头系数的实质，探讨了各种常见结构焊接接头系数的选取。
关键词：压力容器；焊接接头系数；选取
焊接接头是焊接压力容器结构中最重要的连接部位，它是由焊缝区、熔合面、热影响区和基本母材四部分组成。
一般情况下，压力容器的焊接接头采用要求焊接接头的最低抗拉强度应不小于母材的标准抗拉强度的等强度设计原则，但焊接接头在由液态到固态凝固过程中，总是存在着各种裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等焊接缺陷，局部的不均匀冶金过程导致焊接接头内部组织不均匀，这些因素都会影响到焊接接头的强度。
由此可见，焊接接头是压力容器结构中比较薄弱的环节，它的性能将直接影响压力容器的质量和安全。
因此，在压力容器设计计算过程中，引入焊接接头系数φ的概念，定义为焊接接头的强度与母材强度之比，用以反映由于焊接原因使焊接接头强度被削弱的程度。
在压力容器设计过程中，正确地选择焊接接头系数φ，不仅涉及到容器安全性和可靠性，还涉及到容器设计制造过程中的经济性。
文章依据《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB150和相关规范标准，以焊制压力容器为讨论对象，探讨压力容器设计过程中如何正确选取焊接接头系数φ。
1焊接接头的分类和焊接接头系数的选取分析
我国在国家标准GB150中对压力容器焊接接头的分类有明确的规定，根据接头的位置和形式，分为A、B、C、D四种类型（如图1所示）。
其中A类主要指圆筒部分的纵向接头，凸形封头的拼焊接头等；B类主要指壳体部分的环向接头；C类包括平盖、管板、法兰与圆筒的非对接接头；D类包括接管、人孔、凸缘、补强圈与圆筒的连接接头。
从JB/T4730《承压设备无损检测》与之对应的无损检测方法来看，对A、B 类接头规定采用射线或超声检测，C、D类接头采用磁粉或渗透检测可知，A、B 类接头应为对接接头，C、D类接头应为角接接头。
而根据规则设计的强度计算一般考虑受压元件承受一次的最大薄膜应力，即起控制作用的一次应力进行设计计算的。
由此可见，用于压力容器受压元件设计计算的焊接接头系数φ选取，是指该容器元件上承受最大应力作用的对接接头，即所谓起控制作用的A、B类焊接接头。
C、D类角接接头仅考虑结构尺寸，以满足焊接接头的强度要求，不使用焊接接头系数。
2焊接接头系数的规定
GB150规定根据压力容器受压元件的对接接头的焊缝型式及无损检测的长度比例确定焊接接头系数φ。
双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头（如氩弧焊打底的单面焊对接接头）：
100%无损检测φ=1.0；
局部无损检测φ=0.85；
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φ=0.9；
局部无损检测φ=0.8。
3焊接接头系数φ在设计过程中选取
基于上述原则，下面就不同的受压元件强度计算公式中焊接接头系数φ的选取做一一说明。
①内压圆筒体。
= （1）
此公式是根据圆筒体所承受最大薄膜应力-周向应力导出的，因此φ要根据圆筒A类焊接接头选取，取值根据上述GB150焊接接头系数φ的规定。
如果圆筒体为无缝钢管时，则A类焊接接头不存在，φ=1.0。
②内压球壳（或球形封头）。
= （2）
由于球壳的周向和经向应力相等，因此φ要根据球壳的A类拼接焊缝选取，取值则根据封头成形方式分为两种情况：第一种为先分瓣成形再拼焊的封头，取值根据GB150焊接接头系数φ的规定；第二种为先拼焊再成形的封头，根据GB/T25198《压力容器封头》的规定，需要成形后100%的RT或UT无损检测，目的是为了检验封头成形时拼焊接头较大的塑性变形时有无超标缺陷出现，因此焊接接头系数φ的取值和其他主要受压元件如筒体要求一致，以满足容器整体设计“等强度原则”。
③内压椭圆形封头。
= （3）
椭圆形封头的最大应力在顶点或过渡区，因此φ要根据椭圆形封头的A类
拼接焊缝选取，取值同球形封头。
④内压碟形封头。
= （4）
碟形封头的最大应力在过渡区，因此φ的选取同球形封头。
⑤内压无折边球冠形封头。
= （5）
φ的选取同球形封头。
⑥内压锥形封头。
=•（6）
φ要根据锥形封头的A类焊接接头即环向对接接头选取，取值根据GB150焊接接头系数φ的规定。
由于锥形封头又分为无折边锥形封头和折边锥形封头，下面分别论述。
无折边锥形封头需要加强时有如下设计计算公式：
第一，锥形封头大端。
= （7）
此公式是根据锥形封头与圆筒体连接处最大应力-轴向弯曲应力导出的，此时主要承力焊接接头为锥形封头与圆筒体的环向对接接头，因此焊接接头系数φ要根据锥形封头与圆筒体的环向对接接头选取，取值根据GB150焊接接头系数φ的规定。
第二，锥形封头小端。
= （8）
此公式是根据锥形封头与接管连接处最大应力-径向弯曲应力导出的，径向弯曲应力影响到锥形封头的纵向接头、接管的纵向接头、锥形封头与圆筒体的环向对接接头，因此焊接接头系数φ要选取三者各自的焊接接头系数的最小值，取值根据GB150焊接接头系数φ的规定。
折边锥形封头分为两部分：大端过渡区焊接接头系数φ类似于碟形封头的取值；与过渡区连接的锥体焊接接头系数φ按内压锥形封头的取值。
⑦平封头。
=DC• （9）
由于平封头的最大应力根据平封头与筒体连接结构不同在平封头的周边或中心，因此φ要根据平封头的拼接焊缝选取，取值根据GB150焊接接头系数φ的规定。
在这里，所强调的焊接接头系数φ选取仅用于设计计算过程中，这并不意味着我们忽视其他类焊接接头。
对于此方面的内容，相关规范、标准和资料中有大量的规定和论述，就不再赘述。
4结语
综上所述，焊接接头系数φ是为了适应压力容器按规则设计需要而提出的理论系数，它实质代表着对压力容器焊接质量的不信任程度。
因此，就要求我们在压力容器设计过程中，正确理解焊接接头系数φ含义和相关规定，正确取值，这样才能做到既保证容器的安全性，又实现压力容器制造的经济性，实现节能降耗的目的。
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