压力容器设计

压力容器设计

压力容器的设计必须考虑以下问题：安全、满足使用要求、经济、有可制造性。

一、适用范围

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）确定该设备应遵循的标准。

若同时需要满足几个标准时，应按较严格的执行。

《GB150-1998》

适用

1.设计压力≤35 Mpa的压力容器；（应力分析、验证性实验

分析、用可比的已投入使用的结构进行进行对比经验设

计）

2.设计温度范围按钢材允许的使用温度确定；

不适用

1.直接用火焰加热的容器；

2.核能装置中的容器；

3.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.经常搬运的容器；

5.设计压力低于0.1 Mpa的容器；

6.真空度低于0.02 Mpa的容器；

7.内直径小于150 mm的容器；

8.要求作疲劳分析的容器；

已有其他行业标准的容器。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。

《固定式压力容器安全技术监察规程》

适用

1.工作压力大于等于0.1Mpa(不含液柱静压力)；

2.工作压力与容积的乘积大于或等于2.5 Mpa.L

（内直径大于等于150mm,且容积大于等于0.025m3;）

3.盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度大于或

者等于其标准沸点的液体。

（其中，超高压容器应当符合《超高压容器安全技术监察规程》的规定，非金属压力容器应当符合《非金属压力容器安全技术监察规》的规定，简单压力容器应当符合《简单压力容器安全技术监察规》的规定。

注：

1.容积，是指压力容器的几何容积，即由设计图样的尺寸计

算并且圆整。一般应当扣除永久连接在压力容器内部的内

件的体积。

2.容器内介质为最高工作温度低于其标准沸点的液体时，如

果气相空间的容积与工作压力的乘积大于或等于 2.5

Mpa.L时，也属于本规程的适用范围。

不适用范围

1.移动式压力容器、气瓶、氧舱；

2.锅炉安全技术监察规程适用范围内的余热锅炉；

3.正常运行工作压力小于0.1 Mpa的容器（包括在进料或者

出料过程中需要瞬时承受压力大于或者等于0.1 Mpa的容器）

4.旋转或者往复运动的机械设备中自成整体或者作为部件的

受压气室（如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等）可拆卸垫片式板式热交换器（包括半焊式板式热交换器）、空冷式热交换器、冷却排管。

《GB151-1999》适用范围

1.公称直径 DN≤2600mm；

2.公称压力≤35 Mpa的压力容器；

3.设计温度范围按金属材料允许的使用温度确定。

不适用范围

1.直接受火焰加热的换热器及废热锅炉；

2.受核辐射的换热器；

3.要求作疲劳分析的换热器；

4.已有其他行业标准管辖的换热器。如制冷、制糖、造

纸、饮料等行业中的某些专用换热器。

《GB12337-1998》适用范围

1.设计压力≤4 Mpa的橘瓣式或混合式支柱支撑的球罐；

2.设计温度范围按钢材允许的使用温度确定。

不适用范围

1.受核辐射的球罐；

2.经受相对运动（如车载或船载）的球罐；

3.公称容积小于50m3的球罐；

4.要求作疲劳分析的球罐；

5.双壳结构的球罐。

《JB/T4710-2005》适用范围

1. 设计压力≤35 Mpa的压力容器；高度H大于10米、

且高度H与平均直径（公称直径）D之比大于5的裙座自支撑钢制塔式容器；

不适用范围

1.带有拉牵装置的塔式容器；

2.由操作平台联成一体的排塔或塔群

3.带有夹套的塔式容器。

二、设计参数的确定

压力

1. Pw——最高工作压力

（a）承受内压的压力容器，指在正常使用过程中，顶部可能出现的最高压力。

(b) 承受外压的压力容器，指在正常使用过程中，可能出现的最高压力差：对夹套容器指夹套顶部可能出现的最高压力差。

2. P———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，其值不低于工作压力。

3. Pc———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。但元件所承受的液柱静压力小于5%设计

压力时，可忽略不计。

即 Pc= P+液柱静压力

注：GB12337-98《钢制球形储罐》中要求，所有液柱静压力都计入计算压力。

4. Pz———安全阀的开启压

(a) 固定压力容器上只安装1个安全阀时，安全阀的开启压力Pz不应大于压力容器的设计压力P，如果安装多个安全阀时，其中一个安全阀的开启压力Pz不应大于压力容器的设计压力，其余安全阀的开启压力可适当提高，但不得超过设计压力的1.05倍。即 Pz≤P，

(b) 移动式压力容器安全阀的开启压力应为罐体设计压力的

1.05~1.10倍，安全阀的额定排放压力不得高于罐体设计压力的1.2倍，回座压力不应低于开启压力的0.8倍。

5. PT————试验压力

(a) 内压容器: 1.液压试验 PT =1.25p t][][σσ

2.气压试验

固

(b) 外压容器: 1.液压试验 PT =1.25p

2.气压试验 PT =1.15p（1.1p）

注:1. 容器铭牌上规定有最大允许工作时,公式中应以最

大允许工作压力代替设计压力P。

2. 容器各元件（圆筒、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t][][σσ比值中的最小者温度

1. t——设计温度

指压力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。

注：1.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。

2.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。

2.tw——工作温度

指压力容器在正常工作情况下，介质可能达到的最高温度。

3. 金属温度——指沿元件金属截面的温度的平均值。

注：元件的金属温度可用传热计算求得，或在已使用的同