化工设备菜鸟成长笔记

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间

化工设备菜鸟成长笔记

―从教材,标准到图纸,施工

(第 3 版)

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间

写在最前面的话:

今天很残酷,明天更残酷,后天很美好, 绝大多数人死在明天晚上.

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间

前言

本书面向的读者是刚刚走出校门,从事化工设备设计工作的年轻朋友. 本书的写作主要基于以下目的: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 对过去 5 年的工作进行总结对设计中常见的错误进行总结对标准上的相关条文进行总结对常见问题,进行简明扼要的分析列出常见问题的不同观点,供读者参考对刚刚从事设计工作的人有一定帮助

本书中的主要观点除引自标准规范及其释义外,还引自以下著作: 1) 2) 王非.《化工压力容器设计—方法,问题和要点》第二版. 化学工业出版社 2009 化学工业部基本建设司,中国五环化学工程总公司.《化工压力容器设计技术问答》 1993 3) 4) 李世玉.《压力容器设计工程师培训教程》.新华出版社 2005 ASME 锅炉及压力容器委员会压力容器分委员会. ASME 锅炉及压力容器规范国际性规范 VIII 第一册压力容器建造规则. 5) 6) 7) 8) 9) 中国石化出版社 2008

董其伍张垚.《石油化工设备设计选用手册换热器》.化学工业出版社 2009 王非林英.《化工设备设计全书化工设备用钢》.化学工业出版社 2004 董大勤.《化工设备机械基础》.化学工业出版社 2003 郑津洋徐平方晓斌 .《ASME 压力容器设计指南》第二版.化学工业出版社 2003 丁伯民黄正林.《化工设备设计全书化工容器》.化学工业出版社 2006

10) 蔡尔辅陈树辉 .《化工厂系统设计》.化学工业出版社 2004 11) 其他文献对于本书中若干问题做以下说明: 1) 本书的内容不局限于一个化工设备设计工程师的知识域, 以总承包项目设备专业工程师的知识域作为目标. 2) 本书的内容都是笔者在实际工作中认为有帮助的. 本书重点在于总结, 内容不可能

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间做到"大而全" ,因此尽量避免了单纯的引用标准和对部分基本概念的解释,相应这些东西大家在标准和教科书里都可以找到. 3) 文中一些观点和高于标准的要求(以"笔者认为""出于较高的要求"或与正文部 , 分空一行) ,

是笔者在工作中的总结.由于笔者长期在设计院工作,对制造,成本等方面考虑较少,这些内容供且仅供参考. 4) 5) 本书中凡不注明标准年号者,均按第十章. 由于现在处于 09 版容规的过渡时期,和 99 版容规并行.本书将逐版增加有关 09 版容规内容.2010 年 11 月 30 日取消 99 版容规内容. 6) 由于笔者水平所限,书中错误在所难免,如有任何意见和建议,十分欢迎读者提出宝贵意见. 历次版本及更新简介: 1) 2) 0版 1版 2009 年 5 月 2009 年 7 月主要更新内容:增加了"计算厚度,设计厚度,名义厚度,有

效厚度是如何定义的"等内容.调整全书结构.写作目的增加第 5 条. 3) 2版 2009 年 9 月主要更新内容:改书名为《化工设备菜鸟成长指南》 ,增加第

八章,第九章和 GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》修改了哪些内容?等内容. 4) 3版 2010 年 5 月主要更新内容:改书名为《化工设备菜鸟成长笔记》 ,对书的结构进行了比较大的调整并且增加了新容规的内容.

更深的蓝一零年五月

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间

目录

前言……- 2 第一章法规和标准……- 8 1.1 《固定式压力容器安全技术监察规程》和《锅炉压力容器用钢板》在过渡期内如何执行? …… - 8 1.2 《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG R0004-2009 修订原则是什么? .. - 10 1.3 09 版《容规》修订了那些内容? …… - 11 1.4 什么是简单压力容器?其适用范围有哪些? …… - 17 1.5 《简单压力容器安全技术监察规程》和《固定式压力容器安全技术监察规程》是什么关系? …… - 17 1.6 99 版《压力容器安全技术监察规程》的适用范围有哪些? …… - 18 1.7 99 版《压力容器安全技术监察规程》不适用的范围有哪些? …… - 19 1.8 GB150《钢制压力容器》的适用与不适用范围是哪些? …… - 20 1.9 《容规》和 GB150 是什么关系,GB150 在整个压力容器标准体系中是什么地位? 20 1.10 99 版《容规》将压力容器分为三类的目的是什么?其划分的原则是什么? …… - 21 1.11 如何正确的使用标准规范? …… - 23 1.12 在标准执行中对例如"应该,禁止"等词应如何理解? …… - 23 1.13 常用的外国国家或团体标准代号有哪些? …… - 24 第二章基本概念……- 25 2.1 压力容器的品种主要划分为哪几种? …… - 25 2.2 什么是公称直径? …… - 25 2.3 什么是公称压力? …… - 26 2.4 什么是计算厚度…… - 26 2.5 计算厚度,设计厚度,名义厚度,有效厚度是如何定义的,相互之间的关系是怎么样的? …… - 26 2.6 什么叫工作压力?什么叫设计压力?什么叫计算压力? …… - 27 2.7 设计压力与计算压力有何不同,如何确定? …… - 28 2.8 什么是设计温度? …… - 28 2.9 什么是静定和静不定? …… - 28 2.10 什么是低温设备? …… - 29 2.11 什么是建造? …… - 29 2.12 什么是尿素四大件? …… - 29 第三章材料……- 30 -

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3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17

压力容器常用的材料类型有哪些? …… - 30 选择压力容器用材时,主要遵循哪些原则? …… - 31 确定钢材许用应力为什么要考虑安全系数? …… - 31 GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》修改了哪些内容? …… - 31 如何选择压力容器用钢? …… - 33 压力容器设计过程中选材有哪些建议? …… - 34 使用厚度超过 30MM 的 Q345R 应注意哪些问题? ……- 34 使用Q345R 时应注意哪些问题? ……- 35 我们在工作中常说的321,304,316 等是如何命名的? …… - 36 工作中经常接触的钢材中哪些为高强钢? …… - 36 GB150 中除奥氏体不锈钢外,还有哪些类型的不锈钢,使用中应注意哪些问题? - 36 对于锻件的级别是如何规定的? …… - 37 用于壳体的哪些钢板需要进行 100%的超声波检

测? …… - 37 压力容器对材料的使用状态有何规定? …… - 38 为什么有的碳素钢和低合金钢钢板,要在正火状态下使用? …… - 39 低温设备为何要进行低温冲击试验? …… - 39 低温压力容器的结构设计应考虑什么问题? …… - 40 -

第四章一般容器……- 41 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 GB150 处理问题的总体思路是怎么样的? …… - 41 GB150-1998 标准规定压力容器设计应考虑的载荷有哪些? …… - 41 盛装介质为极度和高度危害介质的容器应注意哪些问题? …… - 42 压力容器对补强圈的使用有何规定? ……- 43 除满足 GB150(P75)8.3 不另行补强规定外,还有哪些开孔可以不另行补强? …… - 44 钢制压力容器圆筒加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度是多少? …… - 44 常见的容器封头有哪几种?各有何优缺点? …… - 45 计算成形封头厚度时,选取许用应力应注意什么问题? …… - 45 设备图上管口的布置应考虑哪些因素? …… - 46 钢材代用一般应考虑哪些因素? …… - 46 为什么焊接接头是压力容器的薄弱环节,焊接接头系数是如何确定的? …… - 47 99 版《容规》和 GB150 等规范对 100%探伤,焊缝系数的取值是如何规定的? .. - 47 无损检测的方法有哪些?如何选择? …… - 48 压力容器及其受压元件在什么情况下应进行热处理? …… - 48 压力容器焊后热处理的目的是什么? …… - 49 固定管板换热器壳程如何进行焊后热处理? …… - 49 耐压实验的目的是什么? …… - 50 设备在哪些情况下需要做气密性试验? …… - 50 气压试验与气密性试验有何区别? …… - 51 何种情况下方可采用气压试验?对试验的安全和试验用气体有何要求? …… - 52 不能进行压力试验的压力容器应采取哪些措施? …… - 52 --5--

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第五章卧式容器……- 53 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 卧式容器的设计计算通常应包括哪些内容? …… - 53 卧式容器的支座设计应注意那些问题? …… - 53 在双支座卧式容器设计中,为什么要求 A≤0.2L,并尽可能满足 A≤0.5RA…… - 54 为何卧式容器多采用双支座? …… - 54 鞍座处筒体周向应力不能通过时,应如何进行结构参数的调整? …… - 55 - 第六章管壳式换热器……- 56 6.16.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 6.12 6.13 6.14 6.15 6.16 请简述管壳式换热器在化工装置的重要性? …… - 56 管壳式换热器有哪些类型,各有何优缺点? …… - 56 换热管与管板之间的连接方式有哪几种?各自的适用范围如何? …… - 58 什么是内孔焊? …… - 59 换热面积如何计算? …… - 59 GB151 标准中换热器壳体最小厚度由哪些因素决定? …… - 59 对多管程管壳式换热器,分程设计时应考虑什么? …… - 59 GB151 中管板材料必须采用锻件的情况有那些? …… - 59 管箱平盖的计算厚度应考虑那些情况? …… - 60 在什么情况下固定管板式换热器的壳程需设置膨胀节? …… - 60 U 形管换热器管板与管壳程连接结构有哪些? …… - 61 管壳式换热器管板的延长部分兼作法兰时,法兰部分对管板有什么影响? …… - 64 管壳式换热器中折流板的布置应遵循什么原则? …… - 65 管壳式换热器中折流板的最小间距和最大间距为多少? …… - 65 在什么情况下,管壳式换热器应设置支持板? …… - 65 换热器壳程进口处的防冲板位置及大小如确定? …… - 66 -

第七章钢制塔式容器……- 67 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 JB/T4710《钢制塔式容器》 (以下简称塔器)的适用范围是什么?…… - 67 JB/T4710 规定高度和高径比适用范围的原因是什么?…… - 67 地震是如何发生的?其破坏程度是如何度量? …… - 68 《塔器》设计中有关风和地震的基本概念有哪些? …… - 69 为何地脚螺栓的安全系数小于压力容器法兰的安全系数…… - 70 裙座为何要设置排气孔或排气管? …… - 70 何时采用圆锥形裙座? …… - 71 为什么要对塔器顶部挠度进行控制? …… - 71 -

第八章制图……- 72 8.1 什么是项目设计规定? …… - 72 8.2 什么是工程图? ……- 72 8.3 什么是施工图? …… - 72 --6--

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8.4 施工图设计中的常见问题有哪些? …… - 73 第九章制造施工……- 75 9.1 9.2

9.3 9.4 制造中的常见问题有哪些? …… - 75 塔类设备预埋地脚螺栓施工质量控制要点有哪些? …… - 77 大件设备吊装施工安全控制要点有哪些? …… - 78 安全生产中常提到的海恩法则和墨菲法则是什么意思? …… - 78 -

第十章常用标准规范简介及注意问题……- 80 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 压力容器的标准体系类型有哪些? …… - 80 什么是 TSG 规范?其是如何分类的? …… - 80 特种设备安全技术规范…… - 80 设计,制造与检验标准…… - 82 材料及其相关标准…… - 83 零部件及其相关标准…… - 85 国家质检总局有关文件…… - 88 -

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第一章法规和标准

1.1

《固定式压力容器安全技术监察规程》和《锅炉压力容器用钢板》在过渡期内如何执行?

答: 以下全文摘自《关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见》质检特函〔2009〕 89 号.

各省,自治区,直辖市及新疆建设兵团质量技术监督局,各有关单位: 《固定式压力容器安全技术监察规程》 (TSG R0004-2009,以下简称新容规)将于 2009 年 12 月 1 日起施行, 1999 年 6 月 25 日国家质量技术监督局颁布的《压力容器安全技术监察规程》 (质技监局锅发[1999]154 号, 以下简称旧容规) 中有关固定式压力容器的规定同时废止. 《锅炉压力容器用钢板》 (GB713-2008)标准已于 2008 年 9 月 1 日起施行.为更好地贯彻执行新容规和 GB713 标准,现就执行过程中的有关问题做出如下规定: 一,新容规的过渡期考虑到压力容器设计制造单位转换质量体系文件,人员培训及换证工作时间需要等实际问题,新容规的过渡时间定为 2009 年 12 月 1 日-2010 年 11 月 30 日.在此期间,能够具备条件的要按照新容规执行;对于确有困难的,设计单位可以采用旧容规进行设计,制造单位按照设计图样的规定进行制造,但制造必须在过渡期内完成.新旧容规并行期间,在同一产品生产中不得混用. 二,压力容器类别划分 2010 年 11 月 30 日之前完成制造的压力容器以及在用压力容器,其类别不再重新划分,仍按原设计规定的类别进行监督管理;已经签订了制造合同的压力容器,可以继续执行合同, 不考虑按新容规压力容器类别划分的变化以及由此产生的制造许可级别的变化.2010 年 12 月 1 日后不允许采用旧容规制造压力容器. 三,过渡期内有关规定的执行 (一)行政许可工作. 对于新容规 1.4 条新增加要求取得设计,制造许可的压力容器(包括 1.4.1(3) ,1.4.2,1.4.3 条中的压力容器) ,相关设计,制造单位应当按照有关要求做好准备工作,在我局制订新容规 1.4 条范围内压力容器生产单位的专项许可条件后申请取证. 新容规 1.4.2 条和 1.4.3 条涉

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间及的压力容器应当按照相应产品标准(国家标准或行业标准)的要求进行设计,制造.如无相应的产品标准,设计,制造单位应当制定企业标准,并按照有关规定备案.鉴定评审机构实施生产单位鉴定评审时, 对设计文件依据设计完成的时间确定所选用的规程进行评审, 对试制产品依据制造合同签订的时间确定所选用的规程进行评审. 由于新容规的规定引起许可级别升级变化的, 生产单位应当将本单位的实际情况, 制造监检机构证明等材料报新级别发证机关. 发证机关对仅生产单一产品的企业直接变更许可证书, 否则应当按照升级许可要求重新进行鉴定评审,该工作应当于 2010 年 11 月 30 日前完成. (二)引用标准的执行. 在《钢制压力容器》 (GB150-1998)《钢制压力容器——分析设计标准》 , (JB4732-95)等新容规引用标准修订前,按照新容规进行的设

计,设计温度在 350℃以下的碳钢和 400℃以下的低合金钢,可以按照新容规规定的安全系数,根据相应材料标准规定的力学性能,由设计者计算材料的许用应力.同时,有关材料复验,焊接试件,无损检测,耐压试验,泄漏试验等内容均应当按照新容规的规定执行. (三)衍射时差法超声检测(TOFD)方法的应用. 在《衍射时差法超声检测》标准颁布之前,采用 TOFD 方法对压力容器进行无损检测的检验检测机构及制造单位, 应当制定相应的企业标准, 通过全国锅炉压力容器标准化技术委员会(以下简称锅容标委)的技术审查和标准备案后,按照《关于进一步完善锅炉压力容器压力管道安全监察工作的通知》 (国质检特函[2007]402 号)的要求开展工作. (四)采用国际(境外)标准设计制造问题. 采用国际(境外)标准设计压力容器,应当经过国家质检总局的同意,也可以按新容规的规定提供设计文件与本规程基本安全要求的符合性申明. (五)境外材料的制造和使用. 选用境外牌号的材料制造压力容器,按新容规2.9 条的规定执行.制造境外牌号材料的企业应当按照新容规 1.9 条的规定通过技术评审,我局已委托锅容标委为评审单位,各单位可直接向锅容标委提出评审申请. 四, 《锅炉压力容器用钢板》标准过渡期的补充规定《锅炉压力容器用钢板》 (GB713-2008)标准已于 2008 年 9 月 1 日实施.为了解决新旧标准转换过程中的具体问题,我局下发了《关于GB713-2008 和 GB/T9222-2008 实施过渡期安排的通知》 (质检特函〔2008〕64 号,以下简称《通知》.但由于国际金融危机影响,部分 ) 锅炉压力容器制造单位预先采购的锅炉压力容器用钢板库存量较大. 为解决国内锅炉压力容

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间器制造单位的材料积压的实际问题,减少经济损失,经商有关标准化技术委员会,将锅炉压力容器制造单位采用GB713-1997,GB6654-1996(含修改单)的材料进行锅炉压力容器制造的允许期限顺延至 2010 年 11 月 30 日, 《通知》中其他要求不变.

1.2

《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG R0004-2009 修订原则是什么?

答:以下内容摘自《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG R0004-2009(以下简称 09 版容规)及其条文释义. 本次修订工作的基本原则是:转化《容规》为特种设备安全技术规范TSG,确立其在特种设备法规标准体系中的位置; 充分吸收事故教训; 充分体现法规是安全基本要求的思想, 在设计,制造,安装改造维修,使用,检验检测等方面提出基本安全要求,并且不涉及与产品有关的技术细节;解决《容规》中存在的对行业影响较大的突出问题,重要内容变化要有论证,调研,数据的支撑;强化使用管理和应急救援预案;体现节能原则;促进生产,方便企业;吸纳成熟的科技成果,有利于技术进步,科学发展;兼顾国际发展,具有中国特色; 安全技术规范与技术标准协调一致. 在实际制(修)工作,考虑与《特种设备安全监察条例》(以下简称《条例》 )所规定的各项制度,有关要求,名词术语等统一,变更安全监察主体为国家质量监督检验检疫总局及其各地质量技术监督部门.转化《容规》为特种设备安全技术规范 TSG,确立其在特种设备法规标准体系中的位置, 基本保留原来的结构框架和主体内容. 充分体现法规是安全基本要求的思想,在设计,制造,安装改造维修,使用,检验检测等方面提出基本安全要求,并且不涉及与产品有关的技术细节. 与当前节能减排降耗的基本国策相结合, 提出有关的基本要求,如安全系数调整,换热器热效率,保温保冷要求,定期检验的耐压试验等问题.力争解决压力容器分类问题,引入危险性,失效模式的概念,突出本质安全思想,按危险程度对压力容器进行分类监管.调整《容规》的适用范围,覆盖《条例》范围内尚未纳入安全监察的全部压力容器;同时,将原 1999 版压力容器安全技术监察规程改为《固定式压力容器安全技术监察规程》 ,另行制定《移动式压力容器安全技术监察规程》 ,并且暂时保留超高压容器,简单压力容器,非金属压力容器等近年颁布的有关压力容器安全技术监察规程.调整一些过于刚性的规定,给新材料,新工艺,新技术的应用留有出路和渠道.调整一些不

合理, 过时的规定,如液化气体设计压力,有色金属,胀管率,材料复验,焊接试板等问题.与科技工作协调,吸收先进科技成果,引入基于风险的检验(RBI)技术,衍射时差法超声检测

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间 (TOFD) ,缺陷评定方法等成熟的科技成果.调整(删除)过细的数据表格,增加压力容器产品数据表,提出信息化工作要求,为今后信息化管理打下基础.

1.3

09 版《容规》修订了那些内容?

答:以下摘自《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG R0004-2009(以下简称 09 版容规) 及其条文释义. 1) 适用范围

调整总体适用范围, 《特种设备安全监察条例》与 (以下简称《条例》保持一致; 《条 ) 按例》方式定义压力容器; 明确部分适用, 不适用的具体情况; 去掉移动式压力容器有关规定, 本规程仅适用于固定式压力容器(并定义之) ,另行制定《移动式压力容器安全技术监察规程》 . 除调整原部分适用和不适用的范围外,新增下列内容保持《条例》《容规》 , ,99 版容规的协调与连续性:新增加《简单压力容器安全技术监察规程》不适用的移动式空压机的储气罐(主要是指非批量生产的) ,铝制板翅式热交换器,机器设备上附属的蓄能器只需满足总则,设计,制造的有关要求;容积大于 1 升并且小于 25L,或者内直径(对非圆形截面, 指截面内边界的最大几何尺寸.例如矩形为对角线,椭圆为长轴)小于 150mm,只需要满足设计,制造许可规定,容积小于等于 1 升的压力容器只需要满足制造许可规定,并按相关产品标准的要求进行设计制造.并且简化上述容器的安装,修理,改造和使用管理要求.调整 99 版容规不适用的无壳体的套管热交换器,钎焊板式热交换器进人监管范围,并列入本条.可拆卸垫片式板式热交换器(包括半焊式板式热交换器) ,空冷式换热器,冷却排管仍然不在容规监督管理范围内. 2) 压力容器类别划分方法

考虑 99 版容规中容器分类方法在使用过程中反映出的问题, 本次修订与欧盟承压设备分类方法的指导思想接轨,由设计压力,容积和介质危害性三个因素决定压力容器类别,不再考虑容器在生产过程中的作用,材料强度等级,结构形式等因素,简化分类方法,强化危险性原则, 突出本质安全思想, 按危险程度对压力容器进行分类监管. 根据危险程度的不同, 仍然划分为三类(Ⅰ类,Ⅱ类和Ⅲ类) ,利用 PV 值在不同介质分组坐标图上查取相应的类别,简单易行,科学合理,准确唯一.

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间新的压力容器类别划分方法将于本规程正式实施时开始启用,在本规程实施后,新设计制造的压力容器必须按新方法进行类别划分, 而实施日期之前设计制造的压力容器以及在用压力容器,其类别不再重新划分,仍按原来的类别进行设计制造及使用管理. 3) 新技术

调整一些过于刚性的规定,给新材料,新工艺,新技术的应用留有出路和渠道,简化程序. 采用新材料, 新技术, 新工艺以及有特殊使用要求的压力容器, 不符合本规程要求时, 相关单位应当将有关的设计,研究,试验等依据,数据,结果及其检验检测报告等技术资料报国家质量监督检验检疫总局, 由国家质检总局委托有关的技术组织或者技术机构进行技术评审.技术评审的结果经过国家质检总局批准后,方可进行试制,试用. 4) 材料制造许可将 "压力容器材料的生产应经国家安全监察机构认可批准. 改为压力容器专用钢板制 " 造单位应当取得相应的特种设备制造许可证. 目前, 国家质检总局已决定将压力容器专用钢板的原生产许可证改为特种设备制造许可证, 已开始实施, 并且要求对压力容器专用钢板进行型式试验. 5) 材料质量证明书

针对材料质量证明书问题, 对实施许可的压力容器专用钢板, 要求制造单位应当取得质

量证明书原件.对于压力容器专用钢板,由材料制造单位直接向压力容器制造单位供货时, 双方商定钢板质量证明书的份数; 由中间商销售时, 材料制造单位应当每张钢板出具一份质量证明书.此要求也是本次修订取消材料复验强制性规定的一种补充保证措施.但是,目前这个规定对于国外钢板,锻件,管子等也难以做到. 6) 材料成分,性能

对一般压力容器用钢的硫磷含量要求不变,提高对高强钢和低温钢硫磷含量的要求. 除化学成分外,增加冲击功,伸长率等基本要求. 压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢钢材(钢板,钢管和钢锻件) ,其磷,硫含量应当符合以下要求: 碳素钢和低合金钢钢材基本要求,P≤0.030%,S≤0.020%; 标准抗拉强度下限值大于或者等于 540MPa 的钢材,P≤0.025%,S ≤0.015%; 用于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值小于 540MPa 的钢材,P≤0.025 %,S≤0.012%;

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间用于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值大于或者等于 540MPa 的钢材, P≤0.020%,S≤0.010%. 明确用于焊接的碳素钢和低合金钢 C≤0.25%,删除有关"在特殊条件下,如选用含碳量超过 0.25%的钢材,应限定碳当量不大于 0.45%"的规定.规定碳素钢和低合金钢(钢板,钢管和钢锻件)冲击功(KV2)最小不低于 20J;焊接结构用碳素钢,低合金高强度钢和低合金低温钢钢板断后伸长率(A)最小不低于17%. 7) 复合材料

增加压力容器用复合钢板的基本要求.对复合钢板复合界面的结合剪切强度,基层材料的使用状态,冲击功合格指标等进行规定. 8) 国外材料

压力容器受压元件采用国外牌号的材料时,分两种情况考虑:①国外材料制造单位生产的材料应当符合相关材料标准, 并且满足我国对材料的基本要求; 使用前需要进行抽查复验;对标准抗拉强度下限值大于或者等于 540MPa 的钢材,以及用于压力容器设计温度低于-40℃的低合金钢钢材,材料制造单位还应当通过有关技术组织或者技术机构的技术评审, 其材料方可允许使用.②国内材料生产单位生产的材料,除应当符合标准,满足我国对材料的基本要求外,还应当通过有关技术组织或者技术机构的技术评审. 设计者若选用境外牌号的材料,要求在设计文件中充分说明其必要性和经济性. 9) 新材料的范围

进一步明确新材料的范围, 99 版容规规定的未列入引用标准的材料外, 除对已列入GB 150 或 JB 4732 的标准抗拉强度下限值大于或者等于 540MPa 的钢材,以及用于压力容器设计温度低于-40℃的低合金钢钢材,如钢材制造单位没有该钢材的制造和压力容器使用业绩,仍应当进行系统的试验研究工作,并且通过有关技术组织或者技术机构的技术评审,该钢材方可允许使用. 10) 材料复验

部分取消有关钢板,钢管复验的强制性规定.近年来我国冶金行业装备条件大为改善, 钢材质量得到很大提高;另一方面,压力容器专用钢板,钢管的制造已经由工业生产许可转化为特种设备制造许可.基于上述原因,对于压力容器用钢板,钢管进行大量复验,已无必要.同时,通过对 100 多家锅炉压力容器制造单位进行的调研表明,钢板,钢管复验不合格量只占钢板总量极小的比例, 复验数据与材质证明书及相关标准的符合性好, 复验材料的合格率总体在 99%以上,反映出钢板,钢管质量具有很高的稳定性.因此基本不再强制要求

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间钢板,钢管的复验.但对进口的国外牌号材料,采购的第Ⅲ类压力容器用Ⅳ级锻件,以及不能确定质量证明书的真实性或者对性能和化学成分有怀疑的受压元件材料, 仍然要求进行材料复验. 11) 设计资质目前,境内实行设计单位资质行政许可,但对境外设计单位没有实施行政许可制度.对采用国际标准或境外标准设计制造的压力容器, 改变目前单纯由国家质检总局特种设备局批准的行政方式. 本规程颁布后, 国家质检总局特种设备安全监察局将组织安全技术委员会压力容器分委会归纳,

提炼其中的基本安全要求, 并与境外主要压力容器产品标准进行比较分析,形成按境外压力容器标准设计制造在中国境内使用的压力容器设计制造指南.今后,凡是按境外标准设计制造的压力容器, 也必须符合本规程的基本安全要求. 对于采用国际标准或者境外标准设计的压力容器,在向国家质检总局申请审查批准时,进行设计的单位(包括境内外的设计单位, 制造单位或者工程公司) 应当同时提供一份设计与本规程基本安全要求的符合性申明, 由国家质检总局对其设计文件和申明与我国压力容器基本安全要求的符合性进行审查,并做出是否批准的决定.在制造监检或者进口产品安全性能监督检验过程中,如果发现其产品安全性能不符合本规程要求,将予以处罚. 12) 风险评估报告对第Ⅲ类压力容器, 设计时要求设计者出具包括主要失效模式, 风险控制等内容的风险评估报告. 13) 设计条件压力容器的设计委托者应当以正式书面形式向设计单位提出压力容器设计条件, 保障设计输入条件的可靠性. 压力容器的设计委托方应当以正式书面形式向设计单位提出压力容器设计条件.设计条件至少包含以下内容: 操作参数(包括工作压力,工作温度范围,液位高度,接管载荷等) ; 压力容器使用地及其自然条件(包括环境温度,抗震设防烈度,风和雪载荷等) ; 介质组分与特性; 预期使用年限; 几何参数和管口方位; 设计需要的其他必要条件. 14) 液化气体压力

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间对盛装液化气体的固定式压力容器,原来规定 50℃饱和蒸气压力为设计压力,现修改为工作压力. 15) 安全系数调整通过专项研究,调整钢材安全系数.对钢材规则设计,抗拉强度的安全系数由 3.0 调整为 2.7,屈服强度的安全系数由 1.6 调整为 1.5;分析设计,抗拉强度的安全系数由 2.6 调整为 2.4,屈服强度的安全系数 1.5 不变.同时,钛及钛合金,镍及镍合金规则设计抗拉强度的安全系数相应地由 3.0 调整为 2.7. 除钢材,钛镍及其合金外,其他有色金属,螺栓,铸铁等尚未开展有关研究,故其安全系数暂不调整. 16) 焊接接头系数对焊接接头系数只提出要考虑对强度削弱的原则要求,具体取值按引用标准选取,不在法规中列出具体焊接接头系数.明确不允许降低焊接接头系数而免除无损检测. 17) 快开门容器明确快开门结构的定义(指进出容器通道的端盖或者封头和主体间带有相互嵌套的快速密封锁紧装置的容器,用螺栓(例如活节螺栓)连接的不属于快开门式压力容器) ,并要求在设计时考虑疲劳载荷因素的影响. 强调快开门应当具有安全联锁功能, 不再强调安全联锁装置.同时,去掉"同步的报警功能"要求. 18) 容器制造许可取消进口压力容器安全质量许可制度,明确对境内外压力容器制造单位统一实行制造许可制度.明确蓄能器型式试验要求,明确对制造过程的监督检验. 19) 焊接工艺评定压力容器的焊接工艺评定应当符合 JB 4708 《承压设备焊接工艺评定》的要求,统一焊接工艺规程(WPS) ,焊接工艺评定报告(PQR) ,焊接作业指导书(WWI)等名词术语并且与国际接轨. 要求监检机构派出的监检人员对焊接工艺的评定过程进行监督. 焊接工艺评定完成后,焊接工艺评定报告(PQR)和焊接工艺规程(WPS)应当由制造(组焊)单位的焊接责任工程师审核,技术负责人批准,经过监检人员签字确认后方可生效.焊接工艺评定技术档案应当保存至该工艺评定失效为止,焊接工艺评定试样应当至少保存 5 年. 20) 焊接试件(板) 调研表明, 643 个产品焊接试件中, 在初次不合格的有 11 个, 其中弯曲 8 个, 拉力 3 个, 不合格的主要原因是由于试验条件和试样加工, 试验过程的控制而导致的. 上述不合格产品

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间试件经过复验都己合格,没有出现由于产品试件不合格而导致压力容器产品不能出厂的情况.从调研情况看,压力容器制造企业普遍反映 99 版容规对制作产品焊接试件的数量要求过多,比世界上所有国家的建造规范都严格,不利于行业的国际竞争力的提高,应当放宽. 产品焊接试件在压力容器行业清理整顿时期, 对提高企业质量意识, 改善产品安全状况是发挥了重要的历史作用的. 随着焊接工艺评定

的推广普及, 产品焊缝的力学性能主要依靠焊接工艺评定, 对产品焊接试件的依赖性急剧减少, 产品焊接试件的检验结果也很少发现不合格现象,说明产品焊接试件已不是控制产品质量的关键.为了节约用材,减少能源与工时的无谓消耗,尽量与境外通行的做法取得一致,促进外贸的发展,在考虑国情的基础上,对 99 版容规焊接试件的规定进行重大修改: 大大减少了需制备焊接试件的产品的数量, 不再要求焊接工艺纪律检查性质的试板,只保留低温压力容器,需经过热处理改善力学性能指标,毒性为极度或高度危害介质,标准或者图样要求的压力容器制作产品焊接试板. 21) 无损检测方法选择根据无损检测技术发展现状, 规定压力容器的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(TOFD) ,可记录的脉冲反射法超声检测和不可记录的脉冲反射法超声检测; 当采用不可记录的脉冲反射法超声检测时, 应采用射线检测或衍射时差法超声检测做为附加局部检测.

22) 耐压试验除液压试验,气压试验外,增加气液组合压力试验有关规定.

取消有关耐压试验试验温度,保压时间等具体硬性规定,修改为给出确定这些试验参数的基本原则,根据容器的实际情况由制造单位控制.在液压试验合格条件中,取消"对抗拉强度规定值下限大于等于 540MPa 的材料,表面经无损检测抽查未发现裂纹"这一规定. 23) 泄漏试验除气密性试验外,增加氨检漏试验,卤素检漏试验和氦检漏试验等有关规定.对于带有安全阀,爆破片等超压泄放装置的压力容器,如果设计时提出气密性试验要求,则设计者应当给出该压力容器的最高允许工作压力. 以便和气密性试验安装安全阀, 爆破片等要求相协调. 24) 胀接仅保留对胀接的一些基本要求,要求工厂制定相应的胀接工艺,按程序实施,去掉难以操作的胀管率控制等细节要求. 此次《容规》的制(修)订,充分考虑了压力容器行业的现状和国际接轨的要求,考虑了技术进步和发展趋势,继承了原容规行之有效的安全监察与管理模式,又对材料复验,焊

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间接试板,无损检测等进行合理调整,同时明确监察范围,科学划分类别,并且通过提出基本安全要求,调整安全系数,纳入风险评估技术等体现节能减排思想,所有这些改变,将进一步加强压力容器的安全监察与管理,突出企业安全主体责任,降低企业成本,提高国际竞争能力,为我国压力容器行业又好又快的发展创造良好环境.

1.4

什么是简单压力容器?其适用范围有哪些?

答:根据《简单压力容器安全技术监察规程》TSG R0003-2007 第二条和第三条,简单压力容器是指结构简单和危险性较小的压力容器,其应满足以下条件: 容器由筒体和平封头,凸形封头(不包括球冠形封头) ,或者由两个凸形封头组成筒体,封头和接管等主要受压元件的材料为碳素钢,奥氏体不锈钢设计压力小于或者等于 1.6MPa 容积小于或者等于 1000L 工作压力与容积的乘积大于或者等于 2.5MPa L, 并且小于或者等于 1000MPa L 介质为空气,氧气和医用蒸馏水蒸发而成的水蒸气设计温度大于或者等于-20℃,最高工作温度小于或者等于 150℃非直接火焰的焊接容器

1.5 《简单压力容器安全技术监察规程》和《固定式压力容器安全技术监察规程》是什么关系? 答:根据《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG R0004-2209 第 1.3 条满足三个进门条件的简单压力容器应符合《简单压力容器安全技术监察规程》 .根据《简单压力容器安全技术监察规程》第四十七条,符合《简单压力容器安全技术监察规程》的简单压力容器,如果数量较少,可以按《压力容器安全技术监察规程》和相关标准进行设计,制造按《简单压力容器安全技术监察规程》进行使用管理.这是因为简单压力容器如果是批量生产按照《简单压力容器安全技术监察规程》可以进行抽检,从而降低生产成本.如果是非批量生产,反而不经济.

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间

1.6

99 版《压力容器安全技术监察规程》的适用范围有哪些?

答:以下内容摘自 99 版《容规》及其条文解释, 适用于同时具备下列 3 个条件的压力容器: 1) 最高工作压力(p W)大于等于 0.1MPa(不含液体静压力) ; 对承受内压的压力容器, 其最高工作压力是指在正常使用过程中, 顶部可能出现的最高压力. 承受外压的压力容器, 其最高工作压力是指容器在正常使用过程中, 可能出现的最高压力差值.对夹套容器指夹套顶部可能出现的最高压力差值. 2) 内直径(非圆形截面指其最大尺寸)大于等于 0.15m,且容积(V)大于等于

0.025m3; 容积指的是压力容器的几何容积, 即由设计图样标注的尺寸 (不考虑制造公差) 并圆整,且不扣除内件体积的容积.多腔压力容器(如换热器的管程和壳程,余热锅炉的汽包和换热室, 夹套容器等) 按照类别高的压力腔作为该容器的类别并按该类别进行使用和管理. 但应按照每个压力腔各自的类别分别提出设计, 制造技术要求.对各压力腔类别划定时,设计压力取本腔的设计压力,容积取本压力腔的几何容积. 3) 盛装介质为气体,液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体. 容器内主要介质为最高工作温度低于标准沸点的液体时,如气相空间(非瞬时)大于等于 0.025m3,且最高工作压力大于等于 0.1MPa 时,也属于本规程的适用范围.

在《压力容器安全技术检查规程》 (以下简称 99 版《容规》 )管辖范围内的压力容器通常称为" 《容规》容器"(注意和属于 GB150 管辖的"GB150 容器"的区别,以及我们通常 . 所说的压力容器的区别)" .《容规》容器"是同时具备上述压力,容积和介质三方面条件的容器. 第 1 款强调的是压力,笔者提醒大家 99 版《容规》划类是以工作压力入门的即工作压力要大于等于 0.1MPa,具体划类是以设计压力划分的即所谓的低压,中压,高压,超高压. 也就是"工作压力入门,设计压力划类" .

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间第 2 项强调的是容积. 这一界限值实际上是反映容器所盛装介质的内能, 即容器一旦发生事故时,将能释放的能量. 第 3 项强调的是介质.第三条可简化为:盛装介质为气体和"潜在气体" .液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体,一旦摆脱容器的束缚,将变成气体,并且这种潜在气体的爆炸威力远远大于一般的压缩气体. 在李世玉主编的《压力容器设计工程师培训教程》中提到,对于容积小于 0.025m3 的高压容器仍属于 99 版《容规》的适用范围.此说法目前不具备法律效力,建议在实践中谨慎使用.

1.7

99 版《压力容器安全技术监察规程》不适用的范围有哪些? 答:以下内容摘自《容规》及其条文解释, 不适用于下列压力容器: 1) 超高压容器; 已有专门的监察规程 2) 各类气瓶; 已有专门的监察规程 3) 非金属材料制造的压力容器; 如塑料,玻璃钢制压力容器,由于目前数量不多,尚无标准,条件不成熟,故不列入规程. 4) 核压力容器,船舶和铁路机车上的附属压力容器,国防或军事装备用的压力容器, 真空下工作的压力容器(不含夹套压力容器) ,各项锅炉安全技术监察规程适用范围内的直接受火焰加热的设备(如烟道式余热锅炉等) ; 核压力容器,军事装备用压力容器,国家已设立专门机构管理,所以不列入本规程监察范围(核压力容器指介质具有放射性的承压设备) . 5) 正常运行最高工作压力小于 0.1Mpa 的压力容器(包括在进料或出料过程中需要瞬时承受压力大于等于 0.1MPa 的压力容器,不包括消毒,冷却等工艺过程中需要短时承受压力大于等于 0.1MPa 的压力容器) ; 6) 机器上非独立的承压部件 (包括压缩机, 发电机, 泵, 柴油机的气缸或承压壳体等, 不包括造纸,纺织

机械的烘缸,压缩机的辅助压力容器) ;

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7) 无壳体的套管换热器,波纹板换热器,空冷式换热器,冷却排管.

波纹板换热器由于结构特殊且事故的危险性小,所以未列入监察范围,冷却排管, 无壳体的套管换热器属于压力管道范围未列入.

1.8

GB150《钢制压力容器》的适用与不适用范围是哪些? 答:这出自 GB150 P1 具体内容如下: 适用范围: 设计压力不大于 35MPa 的钢制容器; 设计温度范围按钢材允许的使用温度确定. 不适用范围: 1) 直接用火焰加热的容器; 这主要是因为火焰与钢表面产生氧化层, 成鳞片状易脱落. 加热不均匀也容易产生温差应力. 2) 3) 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; 4) 5) 6) 7) 经常搬运的容器; 设计压力低于 0.1MPa 的容器; 真空度低于 0.02MPa 的容器; 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 150mm 的容器; 8) 9) 要求作废劳分析的容器; 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.

1.9

《容规》和 GB150 是什么关系,GB150 在整个压力容器标准体系中是什么地位?

答: 由国家质量技术监督局颁布的《压力容器安全技术监察规程》 (以下简称 99 版《容规》, ) 属技术法规,是压力容器安全技术监督和管理的依据.99 版《容规》从国内多起事故和管

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间理实践出发,制定了严格的条款,根据一个时期事故的经验教训,提炼有效控制条文指导压力容器的设计,制造,使用等工作.标准和技术法规发生冲突时,应遵守技术法规(见 99 版《容规》条文解释,另有观点认为应就高不就低) . 由国家技术监督局发布的 GB150 在整个压力容器标准中居于核心地位. GB150 为核以心的一系列技术标准,基础标准和零部件标准是设计,制造,检验与验收压力容器的依据.

99 版《容规》主要是解决安全技术监督问题,其核心在于保证人民的生命财产安全(见 99 版《容规》第一条) 而以 GB150 为核心的标准体系解决的是 . "为了通用或反复使用的目的" , 其核心是在于指导生产和使用等. GB150 属于强制性国家标准,一方面是由于被技术法规 99 版《容规》推荐成为强制性标准,另一方面由于其技术要求和质量指标是最低的,即"最高级别,最低要求" .化工行业还有自己的 HG 标准,在很多方面的要求都是高于 GB150 的.很多企业有自己的企业标准的要求高于 HG 标准的,企业标准才是他们的产品标准.因此从要求上看应该是,GB150

1.10

99 版《容规》将压力容器分为三类的目的是什么?其划分的原则是什么? 答:为有利用于安全技术监督和管理,将 99 版《容规》适用范围内的压力容器划分为三类,划分的原则为: 下列情况之一的,为第三类压力容器: 1) 2) 3) 高压容器; 中压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质) ; 中压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质,且 pV 乘积大于等于10MPam3) ; 4) 中压反应容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质,且 pV 乘积大于等于0.5MPam3) ; 5) 6) 低压容器 (仅限毒性程度为极度和高度危害介质, pV 乘积大于等于

0.2MPam3) 且 ; 高压,中压管壳式余热锅炉;

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间 7) 8) 中压搪玻璃压力容器; 使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于 540Mpa)的材料制造的压力容器; 由于近年来发生多起高强钢材料制压力容器爆炸事故, 所以将高强钢制设备列入三类. 9) 移动式压力容器,包括铁路罐车(介质为液化气体,低温液体) ,罐式汽车[液化气体运输(半挂)车,低温液体运输(半挂)车,永久气体运输(半挂)车]和罐式集装箱(介质为液化气体,低温液体)等; 10) 球形储罐(容积大于等于 50m3) ; 11) 低温液体储存容器(容积大于 5m3) . 下列情况之一的,为第二类压力容器(本条第 1 款规定的除外) : 1) 2) 3) 4) 5) 中压容器; 低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质) ; 低压反应容器和低压储存容器(仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质) ; 低压管壳式余热锅炉; 低压搪玻璃压力容器.

低压容器为第一类压力容器(本条第 1 款,第 2 款规定的除外) .

从上面的划类可以看出反应容器等效于储存容器,换热容器等效于分离容器,极度危害介质等效于高度危害介质,易燃介质等效于中度危害介质. 反应容器由于操作条件复杂,压力难以控制,发生爆炸的危险性大.储存容器虽然压力低,但是一般容积较大,潜在能量大.故反应容器和储存容器被划类别较高. 压力容器的划类综合考虑了设计压力,几何尺寸,材料强度,应用场合和介质危害程度等因素.正确的进行容器划类,是对压力容器设计的基本要求.划类问题综合考核了设计人员对化工原理,工艺过程,介质特性,结构特点,材料性能等多方面知识的掌握程度,在压力容器设计过程中,划类错误属于技术错误,甚至是严重技术错误,划类错误是"不可原谅的" . 在由李世玉主编的《压力容器设计工程师培训教程》中将高压,任意介质的 V<0.025m3 或 Di<0.15m 的压力容器划为一类,此规定现在不具有法律效力.

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间

1.11

如何正确的使用标准规范? 答:ASME 锅炉及压力容器建造规则是目前最先进,最具影响力的国际性规范.我国标准规范在很大程度上参考了 ASME.以下摘自 ASME 压力容器建造规则的前言,希望能对读者正确使用标准规范以及处理设计中的问题有所启示: 所谓建造是包括材料,设计,制造,检验,检查,试验,认证和泄压在内的一个含义广泛的名词. 标准规范包括了对压力容器建造工作的强制性要求, 特殊禁用规定, 非强制性指南等三方面的基本内容. 标准规范不可能涉及容器建造工作的所有方面和细节. 对于哪些没有提及的内容不应认为是被禁用的. 标准规范不是手册,不能代替培训,经验和工程评价的使用. 工程评价是指由知识渊博, 娴于标准应用的设计师作出的技术上的评价. 工程评价必须同标准规范的原则相一致, 绝不能以工程评价或经验为借口来否定标准规范的强制性要求或特殊禁用规定. 设计和分析所用工具和方法是随着技术进步而变化的, 希望工程师们在应用这些工具时作出可靠的判断.设计师的责任是遵守规范的规则,当规范公式是强制性时, 应按照规范公式进行计算. 规范既不要求也不禁止采用计算机对按规范要求制造的部件进行分析或设计. 但是, 提请采用计算机程序进行设计或分析的设计师和工程师们注意的是, 他们要对所采用程序中固有的一切技术上的假定负责, 且要对设计上使用这些程序负责. 标准所制定的规则,不能理解为对任何一种专有或特定设计的批准,推荐或认可, 也不能理解为以任何形式限制设计人员自行选择符合规范规则的任何设计方法或任何结构型式.

1.12

在标准执行中对例如"应该,禁止"等词应如何理解? 答: 1) 2) 表示严格非这样做不可的用词,正面用词采用"必须" ,反面用词采用"禁止" 表示严格,在正常情况下均应这样做的用词,正面采用"应" ,反面用"不应,不

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间得" 3) 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应选择这样做的用词,正面采用"宜" ,反面用词采用"不宜" 4) 表示有选择,在一定条件下可以这样做的用词,采用"可"

1.13

常用的外国国家或团体标准代号有哪些? 答:主要有以下代号: ASME:American Society of Mechanical Engineers 美国机械工程师协会 AISI:American Iron and Steel Institute 美国钢铁学会 ASTM:American Society for Testing and Materials 美国材料试验学会BS:British Standard 英国标准JIS:Japanese Industrial Standard 日本工业标准UNS:Unified Numbering System for Metals and Alloys 美国金属与合金统一编号系统NF:Normes Francaise 法国标准 DIN:Deutsche Industrial Norm 联邦德国工业标准

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间

第二章基本概念

2.1

压力容器的品种主要划分为哪几种? 答:按压力容器在生产工艺过程中的作用原理,分为反应压力容器,换热压力容器,分离压力容器,储存压力容器.具体划分如下: 反应压力容器(代号 R) :主要是用于完成介质的物理,化学反应的压力容器,如反应器,反应釜,分解锅,硫化罐,分解塔,聚合釜,高压釜,超高压釜,合成塔, 变换炉,蒸煮锅,蒸球,蒸压釜,煤气发生炉等; 换热压力容器(代号 E) :主要是用于完成介质的热量交换的压力容器,如管壳式余热锅炉,热交换器,冷却器,冷凝器,蒸发器,加热器,消毒锅,染色器,烘缸, 蒸炒锅,预热锅,溶剂预热器,蒸锅,蒸脱机,电热蒸汽发生器,煤气发生炉水夹套等; 分离压力容器(代号 S) :主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器,如分离器,过滤器,集油器,缓冲器,洗涤器,吸收塔,铜洗塔, 干燥塔,汽提塔,分汽缸,除氧器等; 储存压力容器(代号 C,其中球罐代号 B) :主要是用于储存,盛装气体,液体, 液化气体等介质的压力容器,如各种型式的储罐.

2.2

什么是公称直径? 答:公称直径既不是内径更不是外径,它是人们为了用一个数字能够说明零件之间能

实现连接而引入的一个概念.人们约定:凡是能够实现连接的管子与法兰,管子与管件,管子与阀门等等,就规定这两个连接件具有相同的公称直径. 比如说一个管子和一个法兰它们之间能按要求实现连接,我们如何来表征它们这种关系呢?我们就说它们具有相同的公称直径,比如说 DN200,尽管这个法兰和管子上可能没有一个尺寸是 200 的.

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间 2.3 什么是公称压力? 答:压力容器,压力管道及其附件在相应的设计温度下,按最大工作压力而划分的标准化压力,以便于设计和管理. 使用公称压力时,应注意随着温度的提高最大允许工作压力(最高无冲击工作压力) 降低的问题.

2.4

什么是计算厚度答:根据 GB150 第 3.4.8.1 条计算厚度是指各章公式计算得来的厚度,必要时,应计

入其他载荷所需的厚度.综合 GB150 各章节的内容看,按此定义计算厚度应是满足,强度, 稳定性和刚度要求所需的最小厚度. 1) 2) 强度的要求不仅要承受内压,还要满足开孔补强等要求. 容器在压应力的作用下,突然改变原来的形状而产生压瘪的失效形式称为失稳.其实

质是壁内压应力由失稳前单纯的压应力突然跃变为弯曲应力.例如; 承受外压的容器类似压杆受力的容器,例如承受重量载荷产生轴向压力的塔,固定管板和浮头换热器的换热管也是类似压杆受力的部件. 卧式容器的鞍座上方,风弯矩作用下的塔也存在稳定性问题. 3) 刚度的要求指的是满足制造,运输等要求的最小厚度.GB150 第 3.5.6 条规定了壳体成形后不包括腐蚀余量的最小厚度,对碳素钢,低合金钢容器不小于 3mm,对高合金钢不小于 2mm.GB151 对壳体有更高的要求.

2.5

计算厚度,设计厚度,名义厚度,有效厚度是如何定义的,相互之间的关系是怎么样的? 答:各种厚度的定义如下: 计算厚度δ是考虑计算压力,按标准给定的计算方法得到的厚度.是在规定的载荷条件下保证容器强度,刚度,稳定性所必须的厚度. 设计厚度δd 计算厚度δ和腐蚀裕量之和.是在规定的载荷条件下保证容器

强度,刚度,稳定性所必须的同时保证设计寿命的厚度.

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间名义厚度δn 是设计厚度δd 加上钢材厚度负偏差 C1 后向上圆整至钢材标准

规格的厚度.一般为标注在设计图样上的厚度. 有效厚度δe 是名义厚度δn 减去腐蚀裕量 C2 和钢材厚度负偏差 C1 的厚度.

决定容器真正承载能力的厚度, 一般用来校核容器的强度和稳定性, 也是确定最大允许工作压力的参数. 钢材厚度δs 压力容器壳体的钢材厚度是指实际用于制造该壳体元件的材料

厚度,是决定容器制造技术条件的厚度. 各厚度之间的关系见表 1.

表 1 各厚度之间的关系 ASME 中定义的三种容器壳体厚度. 所需厚度(require thickness) 是指按照 ASME 第 VIII 卷第 1 分册所列公式

计算出来的厚度,不包括腐蚀裕量在内. 设计厚度(design thickness) 是指所需厚度与腐蚀裕量之和.

公称厚度(normal thickness) 是指按市场材料规格选用的厚度和提供给制造者的选用厚度,可以超过设计厚度.

2.6

什么叫工作压力?什么叫设计压力?什么叫计算压力? 答:根据 GB150 第 3.4 条定义如下: 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. 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

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间值不低于工作压力. 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.

2.7

设计压力与计算压力有何不同,如何确定? 答:设计压力是对容器的各个腔体而言的,是容器选择材料,划分类别,提出制造和检

验要求,确定试验压力等的依据,也是确定容器各个受压元件计算压力的依据.容器各个腔体的设计压力是根据其工作压力, 安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力等确定的. 设计压力不得低于工作压力, 装有安全泄放装置时, 不得低于安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力. 计算压力是对容器的各个受压元件而言的, 仅用于确定容器各个受压元件满足强度, 稳定性和刚度要求的厚度. 容器各个受压元件的计算压力是根据容器各个腔体的设计压力加液柱静压力对它单独和共同作用的情况确定的.对于单腔容器,介质全为气体时,容

器上各个受压元件的计算压力均为该容器的设计压力; 介质中有液体时, 受液柱静压力作用的受压元件的计算压力为容器的设计压力加上液柱静压力. 对于多腔容器中受多腔压力作用的受压元件, 应根据生产操作中可能出现的情况确定其计算压力, 确定换热器管板的计算压力时, 如: 要考虑壳程压力单独作用, 管程压力单独作用和它们共同作用的情况; 确定带夹套的容器中内容器上被夹套包围的受压元件的计算压力时, 要考虑内容器压力单独作用, 夹套压力单独作用和它们共同作用的情况,同时还要考虑其在夹套试验压力下的稳定性.

2.8

什么是设计温度? 答:根据 GB150 第 3.4.6 条设计温度是指容器在正常情况下,设定的元件的金属温度

(沿元件截面积的温度平均值) .设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件.根据第3.5.2 条确定设计温度时,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. 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. 当容器各个部分在工作过程中可能产生不同的温度时可以取不同的温度作为各相应部分的设计温度, 相应的可选用不同的材质. 对比设计压力和计算压力的讨论, 可知虽然 GB150 中没有"计算温度"的概念,但是对于各个部件而言,与计算压力相对应的是"计算温度" . 设计温度与设计压力, "计算温度"与计算压力,前者是容器的载荷条件,后者是元件的计算参数.

2.9

什么是静定和静不定?

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间答:物体上受到的未知外力可以用静力平衡方程求解,这类物体称为"静定"的.意思就是说依靠静力平衡方程,能确定其未知外力.所谓"静不定"的构件,是说这类构件上的未知外力的数目超过了静力平衡方程的数目, 单纯依靠静力方程还不能确定其未知外力的大小,需要根据材料力学的知识补充变形协调方程求解.

2.10

什么是低温设备?

答: 碳素钢和低合金钢的压力容器当设计温度低于或等于-20°C 时为低温压力容器(低温低应力工况除外) .低温压力容器的设计,制造,检验与验收应符合 GB150 及其附录 C 的有关规定.

2.11

什么是建造?

答:根据 ASME 规范,所谓建造是包括材料,设计,制造,检验,检查,试验,认证和泄压在内的一个含义广泛的名词.

2.12

什么是尿素四大件?

答:尿素合成塔,高压冷凝器,CO2 汽提塔,高压洗涤器等尿素高压设备是尿素生产装置中的核心设备,俗称"尿素四大件" .这类设备在高温,高压,强腐蚀条件下操作, 设备的技术要求高,制造难度大.

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间

第三章材料

3.1 压力容器常用的材料类型有哪些? 答:主要有五类材料: 1) 压力容器用板材主要包含以下类型: 碳素结构钢板例如:Q235-B,Q235-C,Q245R 等低合金高强度钢板例

如:Q345R,15MnNbR,18MnMoNbR,13MnNiMoR,07MnCrVR 等低温钢板例如:16MnDR,15MnNiDR,09MnNiDR,07MnNiMoVDR 等中温抗氢钢板例如:15CrMoR,14Cr1MoR,12Cr2Mo1R 等不锈钢板例如:0Cr13,0Cr18Ni9,0Cr18Ni10Ti,00Cr19Ni10,00Cr18Ni5Mo3Si2 等不锈钢复合钢板 2) 压力容器用管材主要包含以下类型: 碳素结构钢和低合金高强度钢管例如:10,10G,20G,20 等低温钢管例如:09MnD 等中温抗氢钢管例如:12CrMoG,12CrMo,12Cr2Mo,1Cr5Mo 等不锈钢钢管例如:0Cr18Ni9,0Cr18Ni10Ti,00Cr19Ni10,等 3) 压力容器用锻件主要包含以下类型: 碳素结构钢和低合金锻件例如:16Mn,15CrMo, 12Cr1MoV,14Cr1Mo,12Cr2Mo1 等低温钢锻件例如:16MnD,20MnMoD,09MnNiD 等不锈钢锻件例如:0Cr13,0Cr18Ni9,0Cr18Ni10Ti,00Cr19Ni10,00Cr18Ni5Mo3Si2 等 4) 压力容器用棒材主要包含以下类型: 螺柱用碳素和低合金钢棒例如:35,40MnB,30CrMoA,35CrMoVA,35CrMoA 等螺柱用低温钢钢棒例如:30CrMoA,35CrMoA,40CrNiMoA 等螺柱用不锈钢钢棒例如:2Cr13,0Cr18Ni9,0Cr18Ni10Ti,0Cr17Ni12Mo2 等螺母用钢棒与各螺柱用钢组合使用的螺母用钢棒的钢号, 标准和使用情况见 GB150 第 4 章. 5) 压力容器用焊材主要包含以下类型: 焊条例如:E4153,J427 等

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间焊剂例如:HJ413 等焊丝例如:H08Mn2MoA 等

3.2 选择压力容器用材时,主要遵循哪些原则? 答:GB150 第 1.

4.5 条和 HG20584 第

4.0.1 条对压力容器的选材做了规定,主要有以下几个原则: 1) 2) 3) 4) 5) 设备的使用及操作条件,例如温度,压力,介质特性及工作特点等. 材料的焊接及冷热加工性能设备结构及制造工艺材料的来源,采购周期及经济合理性等同一工程设计中尽量注意用材的统一性

3.3 确定钢材许用应力为什么要考虑安全系数? 答:安全系数是设计的先进性与可靠性相结合的产物,建立在长期实践的基础上.安全系数是一个经验系数,与其相应的设计准则,计算方法,制造检验等一些列环节相适应,相协调.考虑安全系数有以下原因: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 条件载荷的准确性程度计算方法的精确性材料性能的稳定性制造检验的水平安全裕度的考虑不可以预测的因素

各个国家的标准安全系数是不一样的,GB150 和 JB/T4735,JB4732 的安全系数是不同的,不能在不同技术标准之间简单地套用技术要求.

3.4 GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》修改了哪些内容? 答 : GB713-2008 《锅炉和压力容器用钢板》是对 GB713-1997 《锅炉用钢板》和

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间 GB6654-1996《压力容器用钢板》两个标准修订而成.这次修订和合并的原则是在结合国情和用户要求的基础上,以欧盟的EN10028-2-2002 作为重要的参考对象. GB713-2008 标准 2008 年 3 月 31 日发布,2008 年 9 月 1 日起实施.2008 年 09 月 01 日起钢厂开始按新标准生产,2008 年 12 月 31 日开始设计单位按新标准设计,2009 年 9 月 1 日开始制造厂按新标准制造压力容器. 经笔者总结,新标准主要修改内容如下: 从钢号的变化来看 1) 新标准合并的钢号 20g,20R 合并为Q245R 16Mng,19Mng,16MnR 合并为Q345R 15CrMog 和15CrMoR 合并为15CrMoR 13MnNiCrMoNbg 和 13MnNiMoNbR 合并为 13MnNiMoR 2) 取消的钢号 15MnVR 15MnVNR 22Mng 这三个钢号被取消的原因是目前生产和使用较少,已被其他钢材代替. 3) 增加 14Cr1MoR 和12Cr2Mo1R 14Cr1MoR 和 12Cr2Mo1R 是舞阳钢厂等单位引进 ASTM387Gr11 和 Gr12,经研制开发成功的. 4) 名称修改的钢号 15MnMbR 修改为 Q370R 12Cr1MoVg 修改为 12Cr1MoVR 18MnMoNbR 修改为 18MnMoR 从最大厚度的变化来看 1) 2) 3) 4) 5) 6) 20g,20R 最大厚度

为 150mm,Q245R 的最大厚度依然为 150 mm 15MnNbR 最大厚度为 60mm,Q370R 最大厚度依然为60mm, 15CrMog 和15CrMoR 的最大厚度为100mm, 15CrMoR 的最大厚度为150mm 18MnMoNbR 最大厚度 100mm, 18MnMoR 最大厚度依然为 100mm 16MnR 的最大厚度为 120mm, Q345R 的最大厚度为 200mm 13MnNiCrMoNbg 最大厚度为 150mm, 13MnNiMoNbR 最大厚度为120mm, 合并后的 13MnNiMoR 最大厚度为 150mm 7) 14Cr1MoR 和 12Cr2Mo1R 最大厚度为150mm

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间各钢号冲击功做了如下调整 1) 2) 3) 4) 5) Q245R 由原 20R 的 27J 提案高到 31J Q345R 由原 16MnR 的 31J 提高到 34J 18MnMoNbR 由 0°的 31J 提高到 41J 13MnNiMoR 由 0°的 34J 提高到 41J 将原 GB6654 中 5.4.1.2 规定: "根据需方要求并在合同中注明,20R,16MnR 的 V 型缺口常温冲击试验可按 34J 交货, 18MnMoNbR 常温冲击功可按 41J 交货"和 5.4.1.3 . 规定: "经供需双方协议,16MnR 可进行-20°的冲击试验,冲击功不小于 24J".改为 GB713-2008 中 6.4.1.2: "根据需方要求,经供需双方协议,Q245R,Q345R 和 13MnNiMoR 可进行-20°C 冲击试验,代替表 2 中的 0°冲击试验,其冲击功值应符合表 2 规定". 6) 取消了 GB713-1997 中关于时效冲击试验的规定.

另外新标准对化学成分,高温力学性能做了调整和组批的重量也做了修改

3.5

如何选择压力容器用钢? 答:以下内容摘自 HG20581《钢制化工容器材料选用规定》 4 选材的一般原则,具体

内容如下: 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.一般情况下,按下述原则进行选材: 1) 所需钢板厚度小于 8mm 时,在碳素钢与低合金高强度钢之间,应尽量采用碳素钢钢板(多层容器用材除外) ; 2) 在刚度或结构设计为主的场合,应尽量选用普通碳素钢.在强度设计为主的场合, 应根据压力,温度,介质等使用限制,依次选用Q235-A,Q235-B,Q235-C,20R, 16MnR 等钢板; 3) 4) 5) 所需不锈钢厚大于 12mm 时,应尽量采用衬里,复合,堆焊等结构形式; 不锈钢应尽量不用作设计温度小于等于 500℃的耐热用钢; 珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于等于 350℃的耐热用钢.在必须使用珠光体耐热钢作耐热或抗氢用途时,应尽量减少,合并钢材的品种,规格;

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间 6) 碳素钢用于介质腐蚀性不强的常压,低压容器,壁厚不大的中压容器,锻件,承压钢管,非受压元件以及其它由刚性或结构因素决定壁厚的场合; 7) 8) 低合金高强度钢用于介质腐蚀性不强,壁厚较大(≥8mm)的受压容器; 珠光体耐热钢用作抗高温氢或硫化氢腐蚀, 或设计温度 350～650℃的压力容器用耐热钢; 9) 不锈钢用于介质腐蚀性较高(电化学腐蚀,化学腐蚀) ,防铁离子污染或设计温度大于 500℃或设计温度小于-100℃的耐热或低温用钢; 10) 不含稳定化学元素且含碳量大于 0.03%的奥氏体不锈钢需经焊接或 400℃以上热加工时,不应使用于可能引起不锈钢晶间腐蚀的环境.

3.6

压力容器设计过程中选材有哪些建议? 答:笔者认为在工艺条件允许的前提下,压力容器选材还应遵守以下规定: 1) 设备主体材料为不锈钢复合钢板时,首先采用不锈钢进行计算,当名义厚度不大于 16mm 时,建议采用整体不锈钢.名义厚度大于 16mm 时,采用不锈钢复合钢板. 2) 3) 4) 塔器或者设计压力大于 1.6MPa 的容器宜选用 Q345R 计算壁厚由负压决定时,应优先考虑采用 Q235-B 采用 Q345R 如计算厚度大于 100mm,应考虑采用 13MnNiMoR

3.7

使用厚度超过 30mm 的 Q345R 应注意哪些问题? 答:在使用 30mm 的 Q345R 做壳体材料时,笔者提醒读者应注意以下四个问题要注意: 1) 用作壳体时,正火状态供货.用作法兰时,厚度>50 mm,正火状态供货――GB150 第 4.2.5 条 2) 3) 4) 逐张钢板的超声探伤――GB150 第 4.2.9 条100%的射线探伤――GB150 第10.4.1.1 条焊后热处理――GB150 第10.8.2.1 条

据估算,100%的无损检测,焊后热处理,气密试验等保证容器安全可靠的措施,每增加一项,单台设备造价增加 10%.30mm 对于 Q345R 是个很敏感的数据,提醒读者注

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间意.

3.8

使用 Q345R 时应注意哪些问题? 答:笔者总结了 Q345R 在设计中的相关事宜供读者参考, 2) 3) 4) 供货状态:热轧或正火,3~200mm――GB713(P4)表 2 板厚负偏差一律为0.3mm――GB709(P3)表 3 使用温度下限为-19°C(低温低应力工况除外) ,上限为 475°C.但温度高于 425 °C 长期使用时,因该考虑刚中的石墨化倾向.――GB150(P8)4.1.6 5) 用作壳体时,正火状态供货.用作法兰时,厚度>50 mm,正火状态供货――GB150 (P9)4.2.5 6) 用于壳体厚度大于 60mm 的 Q345R 应逐张进行拉伸和夏比(V 型缺口)冲击(低温或常温)试验――GB150(P9)4.2.6

根据笔者经验冲击试验的温度和冲击功应根据按照以下选取: 根据 HG20581 5.2.6 第3 款压力容器主要受压元件厚度大于 50mm 的铁素体钢板应保证在水压试验水温减 17°下的 V 型缺口冲击试验.根据 GB150(P129)10.9.4.3 液体温度不得低于 5°C. 所以 Q345R 的冲击试验温度应为-12 16MnR 液压试验时, °C.冲击功按照 GB713 的规定应为 34J.

7)

厚度大于 30mm 的 Q345R 应按照 JB/T4703.2 逐张进行超声探伤, UT-III 级合格――GB150 (P10)4.2.9

8)

用于制造压力容器壳体温度低于 0°C,且板厚大于 38mm,应对每张钢板取一张做使用温度下或按图样规定, 取横向试样做 V 型冲击试验, 冲击功≥27J――GB150 (P9) 4.2.7 9)

用于制造压力容器壳体温度低于-10°C,且板厚大于 20mm,应对每张钢板取一张做使用温度下或按图样规定, 取横向试样做 V 型冲击试验, 冲击功≥27J――GB150 (P9) 4.2.7 10) Q345R 厚度大于 30mm(如焊前预热 100℃以上时,厚度大于 34mm)要求进行焊后热处理――GB150 (P124) 10.4.1.1

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间

3.9

我们在工作中常说的 321,304,316 等是如何命名的? 答:这是 AISI 的钢号编号系统,钢号由三位数字组成,第一位表示钢的种类,其他两位数字仅仅表示序号,具体编排系统为: 2XX――铬锰镍氮奥氏体钢,如 202 3XX――铬镍奥氏体钢,如 302,304 4XX――高铬马氏体和低碳高铬铁素体不锈耐热钢,如 403 5XX――低铬马氏体钢,如 501

3.10

工作中经常接触的钢材中哪些为高强钢?

答:钢材标准抗拉强度规定值下限大于等于 540MPa 的刚才称为高强钢. GB713-2008 中有9 种钢: Q245R,Q345R,Q370R,18MnMoNbR,13MnNiMoR,15CrMorR,14Cr1MorR, 12Cr2Mo1R,12Cr1MoVR.其中 18MnMoNbR 和 13MnNiMoR 抗拉强度下限值大于 540MPa,属于高

强钢. GB6654 中有以下8 种钢材:20R,16MnR,15MnVNR,15MnVR,18MnMoNbR, 13MnNiMoNbR,15CrMoR.其中 18MnMoNbR,13MnNiMoNbR 和 6~35mm 的 15MnVNR 抗拉强度下限值大于540MPa,属于高强钢. 个别钛合金,大多数双相不锈钢都属于高强钢,比如:00Cr18Ni5Mo3Si2,TA3 等. 另外笔者提醒读者注意,高强钢和铬钼钢不是一个概念.初学者往往认为铬钼钢就是高强钢.例如 6~100mm 的 15CrMoR 的抗拉强度在 450~590MPa 不属于高强钢.

3.11 GB150 中除奥氏体不锈钢外,还有哪些类型的不锈钢,使用中应注意哪些问题? 答:GB150 中除了铁素体不锈钢 0Cr13Al,马氏体不锈钢 0Cr13,奥氏体+铁素体不锈钢 (双相钢)00Cr18Ni5Mo3Si2,以外都是奥氏体不锈钢. 根据 GB150 第

4.1.7 条,以上三种非奥氏体不锈钢的低温界限都是大于-20°C 而非奥氏体不锈钢的-196°.00Cr18Ni5Mo3Si2 在国外生产商技术资料中推荐的最低使用

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间温度是-50°C .

3.12

对于锻件的级别是如何规定的?

答:HG20581(P40)5.4.2 条对大型锻件和中小型锻件进行了定义,具体内容如下: 锻件的尺寸和重量符合下列条件之一这为中小锻件,超过下列条件者为大型锻件 1) 2) 3) 法兰尺寸不大于 PN2.5MPa,DN600 的人孔法兰或相当于该尺寸的其他环形锻件锻件重量不大于800Kg 的饼状,筒型和异型锻件(如三通,阀体等) 直径不大于 200mm 且重量不大于 1500Kg 的条形或轴类锻件

HG20581(P40)5.4.3 条对压力容器所用锻件的级别进行了规定,具体内容如下: 压力容器用锻件应根据使用条件及尺寸,重量大小,选用相应的锻件级别. 1) 设计压力小于10.0MPa 的法兰以及几何尺寸类似的锻件应符合 II 级或 II 级以上要求 2) 3) 设计压力大于等于 1.6MPa 的锻件应符合 II 级或 II 级以上要求设计压力大于等于 10.0MPa 的中小锻件应复合 III 级要求, 大型锻件应复合 III 级或 IV 级要求. 4) 使用介质的毒性程度为极度或高度危害性的锻件以及截面尺寸大于 300mm 的锻件应符合 III 级或 IV 级要求 HG20585(P429)4.0.7 对低温压力容器用锻件合格级别做了规定,具体内容如下: 低温压力容器用锻件按 JB4726~4728,应不低于 II 级要求,设计压力大于等于 1.60Pa 时, 应不低于 III 级.

因为管板和长颈对焊容器法兰对于整个设备来说是非常重要的,笔者建议其锻件等级不应低于 III 级.另外笔者提醒 JB4727《低温压力容器用低合金钢锻件》中没有 I 级锻件.III 级锻件和 IV 级锻件的检验项目上差别不大,III 级按同炉同热处理按批检验,IV 级锻件逐件检验.

3.13

用于壳体的哪些钢板需要进行 100%的超声波检测? 答:这主要是来自 GB150,99 版《容规》第 14 条,HG20581 第 5.2.7 条等.各个标准

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间在规定方面略有差别. 1) 盛装毒性程度为极度和高度危害,,或使用于湿硫化氢腐蚀环境且厚度大于等于2 0mm的铁素体压力容器钢板质量等级应不低于 II 级――99 版《容规》第 14 条和 HG2058115.2.7 2) 盛装介质为液化石油气且硫化氢含量大于 100mg/L 的压力容器钢板,质量等级应不低于 II 级――99 版《容规》第 14 条 3) 设计压力大于等于 10Mpa 的多层包扎压力容器的内筒钢板及单曾高压容器用钢板 (奥氏体不锈钢除外)或调质状态供货的钢板,质量等级应不低于 III 级版《容规》第 14 条,GB150 第 4.2.9 条和 HG20581 1 5.2.7 4) 球形容器上下极板及支柱连

接的赤道板.对于碳素钢对于低合金钢应不低于 III 级――GB12337 5) 移动式压力容器――99 版《容规》第14条 6) 厚度>30mm 的 20R 和 16MnR 及强度级别,化学成分相近(不高于16MnR)的其他碳素钢碳锰钢钢板应不低于III 级--GB150 第 4.2.9 条和HG2058115.2.7 7) 厚度大于20mm的低温压力容器用低合金钢钢板.--GB150 第 C2.1.3 条和HG2058115.2.7 8) 厚度大于 25mm 的 15MnVR,18MnMoNbR,13MnNiMoNbR 和 Cr-Mo 钢板质量等级应不低于III 级--GB150 第 4.2.9 条9) 厚度大于20mm 的16MnDR,15MnNiDR,09Mn2VDR 和 09MnNiDR 钢板质量等级应不低于 III 级 --GB150 第4.2.9 条质量等级应不低于 IV 级, ――99

3.14

压力容器对材料的使用状态有何规定?

答:这主要是出自 GB150 的要求 1) 下列碳素钢和低合金钢应在正火状态下使用: 用于壳体厚度大于 30mm 的 20R 和 16MnR, 用于其他受压元件(法兰,管板,平盖等)的厚度大于50mm 的20R 和16MnR , 厚度大于16mm 的15MnVR ,任意厚度的16MnDR, 2) 3) 18MnMoNbR ,13MnNiMoNbR 15CrMoR 14Cr1MoR 应在正火+回火状态下使用, 15MnNiDR ,09MnNiDR 应正火或者正火+回火状态下使用,

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理论与实践之间的距离就是我们进步的空间 4) 5) 6) 7) 07MnCrMoVR ,07MnNiCrMoVDR 应在调质状态下使用, 0Cr13Al ,0Cr13 应在退火状态下使用 0Cr18Ni10Ti 应在固溶稳定状态下使用 GB150 其他的不锈钢应在固容状态下使用

3.15

为什么有的碳素钢和低合金钢钢板,要在正火状态下使用? 答:这主要是考虑国内轧制设备条件限制,较厚板轧制比小,钢板内部致密度及中心组

织质量稍差;另外对钢板正火处理可细化晶粒及改善组织,使钢板有较好的韧性,塑性以及较好的综合机械性能.

3.16

低温设备为何要进行低温冲击试验?

答: 用于低温使用条件下的钢材除了应满足压力容器对一般材料的基本要求外 (足够的强度, 稳定的组织, 良好的加工性能以及其他必要的物理性能外) 还要求钢材必须要有尽量低的韧脆转变温度和足够的低温韧性.也就是说钢材的使用温度必须足够的高于它的韧脆转变温度,同时,钢材在其使用温度下的低温冲击功还必须充分的大于设计规定值.评定钢材的韧性和冷脆性能的试验方法有多种,最常见的是 V 型缺口夏比冲击试验. 低温碳钢标准都规定了冲击试验下的冲击功指标, 考虑到低温材料在焊接后, 其热影响区的冲击功较母材实物有明显的降低, 为确保容器产品的焊接接头的各个部分仍保证有规定的低温冲击功指标, 在容器设计时和钢材订货时应留有充分的韧性余量, 对钢材交货实物提出"合理"的更高冲击功指标,或是对母材提出低于设计温度的冲击试验温度.

根据标准的要求, 09MnNiDR 及其焊接接头-70°C 为27J. 根据JB4727 的要求,09MnNiD 在-70°C 的冲击功为 47J. 根据舞阳钢厂的经验, 09MnNoDR 在-70°下的冲击功可达到 54J. 出于较高的设计要求, 09MnNiDR 及其焊接接头在-70°下的 V 型缺口冲击试验,三个试样平均冲击功应不低于 54J,单个试件的冲击功允许小于平均值,但不得小于平均值的 70%. 09MnNiD 锻件在-70°下的 V 型缺口冲击试验, 三个试样平均冲击功应不低于47J,单个试件的冲击功允许小于平均值,但不得小于平均值的 70%.读者注意此较高的要求不是以设计温度为冲击试验温度,有少数制造厂反映焊接接头的冲击功难以达到要求.

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