第五章压力容器

1《压力容器》GB—的适用范围是什么？

GB—适用于：钢制容器设计压力不大于35MPa、设计温度范围-～℃(钢制容器不得超过按GB.2中列入材料的允许使用温度范围)、结构形式按GB规定的压力容器的设计、制造、检验与验收。其他金属材料制容器按相应引用标准确定。

2《压力容器》GB—的管辖范围是什么？

《压力容器》GB—是容器及与其连为整体的连通受压零部件，且划定在下列规定范围内。

①容器与外管道连接时：焊接连接的第一道环向接头坡口端面；螺纹连接的第一个螺纹接头端面；法兰连接的第一个法兰密封面；专用连接件或管件连接的第一个密封面；

②接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件；

③非受压元件与受压元件连接焊缝；

④直接连接在容器上的非受压元件，如支座、支耳、裙座等；

⑤直接连在容器上的超压泄放装置应符合GB.1附录B的规定。

3《压力容器》GB—不适用于哪些容器？

《压力容器》GB—不适用于下列各类容器：

①设计压力低于0.1MPa且真空度低于0.02MPa的容器；

②《移动式压力容器安全技术监察规程》管辖的容器；

③旋转或往复机械设备中自成整体或作为组成部件的受压器室(如泵、压缩机、滑轮机或液压缸等)；

④核能装置中存在辐射损伤失效风险的容器；

⑤直接火焰加热的容器；

⑥内直径(对非圆形截面，指截面内边界的最大几何尺寸，如矩形为对角线，椭圆为长轴)小于mm的容器；

⑦经常报运的容器；

⑧挡玻璃容器和制冷空调行业中另有国家标准或行业标准的容器。

4《压力容器》GB—还允许采用哪些方法设计？

GB—不可能包括任意结构的容器或元件，尤其是无法用常规方法确定结构尺寸的受压元件，经全国压力容器标准化技术委员会评定认可，允许用以下方法设计：

①以应力分析为基础的设计(包括有限单元法分析)；

②验证性试验分析(如应力测定、验证性水压试验)；

③用可比的已投入使用的结构进行对比的经验设计。

5压力、最大工作压力、设计压力是怎样定义和确定的？

压力，除注明者外，系指表压力。

最大工作压力，系指在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高压力。

设计压力，系指在相应设计温度下用以确定容器壳体厚度的压力，亦即标注在铭牌上的容器设计压力，其值不得小于最大工作压力。

当容器各部位或受压元件所承受的液柱静压力达到5%设计压力时，则应取设计压力和液柱静压力之和进行该部位或元件的设计计算。

容器上装有超压泄放装置时，应按GB.1附录B的相应规定确定容器的设计压力。

对于盛装液化气体的容器，在规定的装量系数范围内，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。

外压容器的设计压力，应取不小于在正常操作情况下可能出现的最大内外压力差。

真空容器按承受外压设计，当装有安全控制装置(如真空泄放阀)时，设计压力取1.25倍的最大内外压力差，或0.1MPa两者中的较小值；当没有安全控制装置时，取0.1MPa。

对于夹套容器，计算带夹套部分的内容器时，应考虑在正常操作情况下可能出现的最大内外压力差。

6容器的金属温度、设计温度、试验温度是怎样定义和确定的？

金属温度，系指容器受压元件沿截面厚度的平均温度。

在任何情况下，元件金属的表面温度不得超过钢材的允许使用温度。

设计温度，系指容器在正常操作情况，在相应设计压力下，设定的受压元件的金属温度，其值不得低于元件金属可能达到的最高金属温度。对于0℃以下的金属温度，则设计温度不得高于元件金属可能达到的最低金属温度。

容器的设计温度是指容器壳体的设计温度。

试验温度，系指压力试验时容器壳体的金属温度。

7设计时应考虑哪些载荷？

设计时应考虑以下载荷：

①设计压力；

②液体静压力；

③容器的自重(包括内件和填料等)以及正常操作条件下或试验状态下内装物料的重力载荷；

④附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷；

⑤风载荷和地震载荷。

必要时，还应考虑以下载荷的影响：支座的作用反力；连接管道和其他部件引起的作用力；由于热膨胀量不同而引起的作用力；压力和温度变化的影响；容器在运输或吊装时承受的作用力。

8计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度是怎样定义和确定的？

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计算厚度系指按GB—各章公式计算得到的厚度，不包括厚度附加量。

设计厚度系指计算厚度与腐蚀裕量之和。

名义厚度是将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，即是图样上标注的厚度。

有效厚度系指名义厚度减去厚度附加量。

注：①容器制造单位应根据制造工艺条件，并考虑板材的实际厚度自行确定加工裕量，以确保容器产品各部位的实际厚度不小于该部位的名义厚度减去钢材厚度负偏差；②厚度附加量是指腐蚀裕量加钢材厚度负偏差；对于磨损严重的场合，还应考虑磨损量。

9厚度附加量指什么？如何选取？

厚度附加量指钢板或钢管的厚度负偏差与腐蚀裕量之和。

厚度附加量C(mm)按下式确定：

C=C1+C2

式中C1——钢板或钢管的厚度负偏差，按相应钢板或钢管标准选取，mm，当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm，且不超过名义厚度的6%时，可取C1=0;

C2——腐蚀裕量，mm，对于碳素钢和低合金钢，取C2不小于1mm;对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，取C2=0。

注：对于有磨损的场合，厚度附加量中还应根据磨损的严重程度和元件使用寿命的需要考虑必要的磨损量；对磨损特别严重的场合，为安全起见，有必要在容器总图中注明允许使用厚度。

10为什么要规定最小厚度？在设计中是如何确定的？

为满足制造工艺要求以及运输和安装过程中的刚度要求，根据工程实践经验，GB—对容器主要壳体元件规定了不包括腐蚀裕量的最小厚度。

①对于碳素钢和低合金钢容器不小于3mm;

②对于不锈钢容器，δmin=2mm。

11不锈复合钢板的许用应力如何确定？

对于复层与基层完全贴合，且对接焊缝完全熔透的不锈复合钢板，在设计计算中如需计入复层材料的强度时，设计温度下的许用应力(MPa)按下式确定：

式中δ1——基层钢板的名义厚度，mm;

δ2——复层材料的厚度，不计入腐蚀裕量，mm;

1——设计温度下基层钢板的许用应力，MPa;

2——设计温度下复层材料的许用应力，MPa。

12圆筒和管子的许用轴向压缩应力如何确定？

圆筒和管子的许用轴向压缩应力取下列两值中的较小值。

①按GB.3第2章，选取设计温度下的材料许用应力。

②按下列步骤求取的B值。

a.按下式计算系数A

A=0.δe/Ri

式中Ri——圆筒或管子的内半径，mm；

δe——圆管或管子的有效厚度，mm。

b.根据材料，查GB—图4-3～图4-10。若A值落在设计温度下材料线的右方，则过此点垂直上移，与设计温度下材料线相交(中间温度用内插法)，再过此交点水平方向右移，得到系数B；若系数A落在设计温度下材料线的左方，则按下式计算B(MPa)值：

B=(2/3)AE

式中E——设计温度下材料的弹性模量，MPa。

13焊缝系数如何选取？

焊缝系数要根据容器受压部分的焊缝位置和无损探伤检验要求选取。依其位置不同，焊缝分为A、B、C、D四类。具体规定详见GB—第10章图10-1及GB—《压力容器》第2号修改单条款(17)。

①双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊缝

%无损探伤φ=1.0

局部无损探伤φ=0.85

②单面焊的对接焊缝，沿焊缝根部全长具有紧贴基本金属的垫板

%无损探伤φ=0.90

局部无损探伤φ=0.80

③无法进行探伤的单面焊环向对接焊缝，无垫板，φ=0.60，此系数仅适用于厚度不超过16mm，直径不超过mm的壳体环向焊缝。

14压力试验时圆筒应力校核如何进行？有哪些特殊要求？

压力试验时，圆筒的薄膜应力σT(MPa)按下式进行校核：

式中Di——圆筒的内直径，mm;

pT——试验压力，MPa;

δe——圆筒的有效厚度，mm;

φ——圆筒的焊缝系数。

在液压试验时，σT≤0.9ReLφ(对于立式容器采用卧置进行液压试验时，试验压力应计入立置试验时的液注静压力)；在气压试验或气液组合试验时，σT≤0.8ReLφ。

15确定容器直径时需考虑哪些因素？

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