压力容器标准体系
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表1 压力容器标准体系

序号

GB150-1998

GB150-89

1

《压力容器安全技术监察规程》90版

2

GB150-1998《钢制压力容器》

GB150-89

3

GB151-1998《管壳式换热器》

GB151-89《钢制管壳式换热器》

4

GB16749-1997《压力容器波形膨胀节》

B150-89附录E “U 型膨胀节”

5

GB12337-1998《钢制球形储罐》

GB12337-90

6

JB4732-95《钢制压力容器—分析设计标准》

7

JB4731-1998《钢制卧式容器》

GB150-89中第8章“卧式容器”

8

JB4710-92《钢制塔式容器》

GB150-89第9章“直立容器”和附录F “直立容器高振型计算”

9

JB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》

JB2880-81《钢制焊接常压容器》

10

JB4730-94《压力容器无损检测》

JB1151-73《高压无缝钢管的超声波探伤技术条件》

JB1152-81《锅炉、压力容器对接焊缝的超声波探伤》 只代替容器部分,锅炉部分还用JB1152-81。

JB3963-85《压力容器锻件超声波探伤》

JB3965-85《钢制压力容器磁粉探伤》

JB4248-86《压力容器锻件的磁粉检验》

ZBJ74003-88《压力容器用钢板超声波探伤技术条件》 GB3323-87《钢熔化焊对接接头射线照相和质量等级》 只代替容器部分,锅炉部分还用GB3323-87

11

JB4708-92《钢制压力容器焊接工艺评定》

12

JB/T4709-92《钢制压力容器焊接规程》

13

GB6654-1996《压力容器用钢板》,

GB6654~55-86

14

GB3531-1996《低温压力容器用低合金钢板》,

代替GB3531-83及87修改单

15

JB4726-94《低温压力容器用碳素钢和低合金锻件》

JB755-85《压力容器锻件技术条件》

16

JB4727-94《低温压力容器用碳素钢和低合金锻件》

17

JB4728-94《压力容器用不锈钢锻件》

18

JB4733-1996《压力容器用爆炸不锈钢复合钢板》

19

JB4700-92《压力容器法兰分类与技术条件》

2 压力容器标准的对比

我国的钢制容器标准已完备了从常压至100MPa 体系,为便于选择,表2列出了GB150-1998、JB4732-95,以及JB/T4735-1997 3个标准之间适用范围及其主要的技术要求的区别及比较。

表2 压力容器标准对比

JB4732-95

GB150-1998

JB/T4725-1997

项目

《钢制压力容器—分析设计标准》

《钢制压力容器》

《钢制焊接常压容器》

设计压力范围

小于100MPa

(<1000Kgf/cm2)

0.1~35MPa

(1~35kgf/cm2)

小于0.1MPa

(<0.1kgf/cm2)

设计温度范围

低于以钢材蠕变(105h蠕变率为1%)控制其许用应力强度的相应温度(其温度范围约在475℃以下)

按钢材允许的使用温度确定

(-196℃~700℃)

大于-20℃至350℃(奥氏体钢不受此限制)

项目

JB4732-95

GB150-1998

JB/T4725-1997

许用应力或许用应力强度的

基准(即

安全系数的取值)

碳素钢或低合金钢:

nb ≥2.6,ns ≥1.5

奥氏体钢:

ns ≥1.5

对特殊要求的低合金高强度钢将取nb ≥2.4

碳素钢或低合金钢:

nb ≥3.0;ns ≥1.6

nD ≥1.5;nn ≥1.0

奥氏体钢:

ns ≥1.5;nD ≥1.5;

nn ≥1.0

(σtD 取最小值时,其nD ≥1.25)

碳素钢或16MnR:

nb ≥2.5;ns ≥1.5

奥氏体钢:ns ≥1.5

对盛装物料(介质) 的限制

不限

不限

不得用于盛装毒性为极度或高度危害的介质

是否需要应力分析或疲劳分

需要,但有免除条件,见标准的3.9条和3.10条

一般不需要,当超出本标准规定,由其是无法用常规确定结构尺寸,允许用应力分析为基础的设计,见标准中1.4条

不需要

容器壳体的无损检

测要求

所有焊接接头均须100%无损检测;对需逐张进行超声波检测的钢板,见标准的6.2.5条

按钢种及厚度条件确定无损检测的要求见标准的10.8.2.1~10.8.2.3条。局部无损检测不得少于各条接头长度的20%。对需逐张进行超声波检测的钢板,见标准的4.2.9条

按容器的公称容积、壁厚、设计温度、盛装的物料,以及高合金钢制容器,确定是否无损检测,检测的长度不少于各类焊接接头长度的10%。见标准的第15.1.3. 条和15.2.4

强度理论

用第Ⅲ强度理论:以结构的最大剪应力作为构件判断依据,并引入了当量应力强度概念。采用当量应力强度“S ”为最大剪应力的两倍作为控制值,将其限制在设计应力强度极限Sm 以下,即:

s=2τmax <Sm

第Ⅰ强度理论:一点是最大主应力作为构件的判断依据。当构件的主应力σ超过许用应力即为失效,

σ≤[σ]

基于第Ⅰ强度理论,但特点是:绝大多数以最小厚度决定壳壁厚度

失效准则

基于塑性失产准则,用结构进入塑性后的极限承载能力、安定性,以及疲劳寿命评定结构是否失效。允许结构局部进入塑性区,允许峰值应力部位作有限寿命设计

弹性失效准则,认为结构一旦失去弹性(一点的最大主应力点变形进入塑性) 即失效,如一点的主应力到达σs 后,即认为失效

一般为弹性失效准则,但对储罐、料仓多为制造焊接工艺所需之最小厚度为壳壁的厚度,且多以稳定失效为安全界限

计算方法

用实用的详细应力分析(包括:载荷分析、结构分析、应力分析、强度评定) ,做出应力分析报告

以材料力学或板壳薄膜理论公式,计入带有经验的修正系数的简化公式

与GB150-1998类同

强度控制

将应力分类,依据各种应力导致结构破坏的性质及危险程度,按照等安全裕度准则给予不同的许用值

不区分应力性质及危险程度统统采用同一许用应力,但区分载荷和结构给出不同的系数

与GB150-1998类同

资格要求

a 、设计单位需取得应力分析资格证书;设计文件(包括;计算分析报告、图样,以及质量检验的证明文件等) 必须由具有资格证书的分析设计人员三人签署。

b 、制造单位必须具有三类容器的制造许可证

c 、焊接必须持有相应类别资格的焊工担任无损检测须由Ⅰ或Ⅱ级探伤人员担任

a 、设计单位和制造单位有相应类别的设计批准书或制造许可证。

b 、焊接必须持有相应类别资格的焊工担任

c 、无损检测须持有无损探伤资格的人员担任

a 、设计或制造单位均无资格要求。

b 、标准的第15.1.3条规定的容器必须持有考试合格证的焊工担任。

c 、需进行无损检测的容器(见标准的第15.2.4.1条规定) ,应有无损探伤资格的人员担任

结 果

可较精确地计算出容器的实际应力,对各种应力按其性质进行分类与评定,这样既可保证容器的安全又可设计出体轻质优的容器,包括容面较宽,能计算较复杂的结构和计算多种载荷。

设计及制造费用较高,但节省钢材。多用于高参数的容器或承受特殊载荷的容器

计算简单,使用方便,但粗确度较差,且往往偏于保守,而有些情况下又可能不安全,如有疲劳要求的容器等,较复杂的结构不能包容

在相应范围内,较经济