GB150-1998《钢制压力容器》

时间:2013-08-06 19:49:15
作者:佳环臭氧 来源于:佳环臭氧官网
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 一、前言

1、简介

本标准是原国家质量技术监督局98年3月20日批准,要求98年10月1日实施。此为GB150-89颁布后第一次修改,GB150-98是我国目前压力容器标准体系中的基础标准,基础标准服务于量大面广的产品,采用共性技术,在行业中处于举足轻重的地位,GB150修改,其他相关标准均需做相应修改。如:GB151、GB12337、JB4710《钢制塔式容器》、JB4731等。

2、中外有关标准、规范

中国:JB/T4735-97《钢制焊接常压容器》

      GB150-98《钢制压力容器》

      JB4732-95《钢制压力容器-分析设计标准》

美国:ASMEⅧ-1《锅炉压力容器规范》第八卷第1分篇《压力容器常规设计》

      ASMEⅧ-2《锅炉压力容器规范》第八卷第2分篇《压力容器分析设计》

      ASMEⅧ-3《锅炉压力容器规范》第八卷第3分篇《压力容器疲劳设计》

日本:JIS B8270《压力容器》(基础标准)

JIS B8271-8285《压力容器单项标准》

英国:BS5500《非直接受火压力容器》

德国:AD《压力容器规范》

      TRB《压力容器技术规程》

法国:CODAP《非直接受火压力容器建造规范》

3、基本原则

GB150参照或等效采用了ASMEⅧ-1、JIS B8270,并体现中国特色,考虑我国的实际情况,如:

等效采用——圆度概念 附录B 爆轰1000M/S

参照采用——焊接接头分类(原为对接、角接、纵缝、环缝)

中国特色——焊缝返修次数,不宜超过二次。

二、适应范围

   1、GB150-1998《钢制压力容器》是钢制压力容器设计、制造、检验与验收的标准。本标准适用范围如下:

1)、设计压力大于等于0.1MPa,小于等于35MPa的钢制压力容器和真空度高于2000mmH2O的钢制压力容器;的设

2)、设计温度范围根据钢材允许的使用温度确定;

3)、管辖范围为容器及与其连为整体的连通受压零部件,即开孔接管与外管道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;螺栓紧固连接的第一个法兰密封面;管件连接的第一个密封面;接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件;非受压元件与受压元件的焊接接头;直接连在容器上的超压泄放装置以及容器上的安全附件。

2、GB150-98的范围不适用于下列九种容器:

1)、直接火焰加热的容器;

2)、受辐射作用的容器;

3)、经常搬运的容器;

4)、诸如泵、压缩机、涡轮机或液压缸的旋转或往复机械设备中,自成整体或作为组成件的受压器室;

5)、设计压力低于0.1MPa的容器;

6)、真空度低于0.02MPa的容器;

7)、工程容积小于450L的容器;

8)、要求做疲劳分析的容器;

9)、已有其他行业标准管辖的压力容器。如锻造容器等

三、定义和名词解释

1、最高工作压力——系指在正常操作情况下,容器(或换热器的壳程、管程或外压容器的夹套)顶部可能出现的最高压力。

2、设计压力——系指在相应的设计温度下用以确定容器壳体(或换热器的壳程及其它受压元件)厚度的压力,其值不得小于最高工作压力(设计压力的选取见GB150-98、GB151-02)。

3、金属温度——系指容器(或换热器)各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)。

4、设计温度——系指容器(或换热器)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(换热器应按管程,壳程的具体工况分别确定),其值不得低于元件金属可能达到的最高金属温度,对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。

5、试验温度——系指压力试验时容器(或换热器)壳体的金属温度。

6、容积——指压力容器的几何容积,即由设计图样标注的尺寸计算(不考虑制造公差)并于圆整,且不扣除内部附件体积的容积。

7、厚度——

   1)厚度加量C(C=C1+C2)——指钢板或钢管的厚度负偏差C1与腐蚀裕量C2之和。

   2)最小厚度δmin——指为满足制造工艺要求以及运输和安装过程中的刚度要求,根据工程实践经验确定的壳体元件的不包括腐蚀裕量的最小厚度。

   3)计算厚度δ——指按公式计算得到的厚度,不包括厚度附加量。

   4)设计厚度——指计算厚度与腐蚀裕量之和。

   5)名义厚度δn——指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,即为图样注明的厚度(对容器壳体,任何情况下,δn≮δmin+C)。

   6)有效厚度δe——指名义厚度减去厚度附加量。

 

 

                                                C=C1+C2

                                       δn

 

                                              δ+C   δe

                                    δmin δ

 

                                    

8、主要受压元件——指压力容器受压元件中的筒体、封头(端盖)、球壳板、换热器管板和换热管、膨胀节、开孔补强板、设备法兰、M36以上的设备主螺栓、人孔盖、人孔法兰、人孔接管以及直径大于250mm的接管。

9、易燃介质——指与空气混合的爆炸下限小于10%或爆炸上限和下限之差值大于等于20%的气体。如:甲胺、乙烷、乙烯、甲烷、氢、丙烷、丙烯等,当介质为混合物质时,应以介质的组成并按上述划分原则,有设计单位的工艺设计或使用单位的生产技术部门,决定是否属于易燃介质。

10、低温容器——指设计温度等于或低于-20℃的压力容器。

 

四、主要受压元件强度计算公式及适用范围

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五、制造、检验与验收(GB150-98第十章)

(一)总则

1、适用范围

本章适用于设计温度高于-20℃的钢制焊接单层压力容器、多层包扎压力容器、热套压力容器及锻焊(新增)压力容器。

(1)容器设计温度下限的限制

设计温度等于或低于-20℃的压力容器属于低温容器,为防止低温下的脆断,对其选材、设计、制造、检验均需作某些特殊的规定,故本标准附录C中作了专门的规定。

(2)制造方法的限制

压力容器的制造方法主要有锻造、锻焊、焊接、铸造、及铆接等,本章仅适用于以焊接、锻焊方法为主的压力容器产品的制造。

(3)壳体结构型式的限制

压力容器的壳体结构型式可以粗分为整体式和组合式两大类。

整体式——指满足强度、刚度、稳定性的材料厚度由一块钢板组成。如:单层卷制、锻造容器

组合式——指满足强度、刚度、稳定性的材料厚度由几块(件)钢板组成。如:多层包扎、热套、多层绕板容器

本章只适用于整体式和多层包扎、热套容器的结构。

2、焊接接头分类

压力容器主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类:

A类焊接接头:圆筒部分的纵向接头(多层包扎容器层板层纵向接头除外)、球型封头与圆筒连接的环向接头,各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头,均属A类焊接接头。

B类焊接接头:壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与接管连接的接头,均属B类焊接接头。但已规定为A、C、D类的焊接接头除外。

C类焊接接头:平盖、管板与圆筒非对接连接的接头,法兰与壳体、接管连接的接头,内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头,均属C类焊接接头。

D类焊接接头:接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头,均属D类焊接接头,但已规定为A、B类的焊接接头除外。

说明:1)、原GB150-89称“焊缝”,叫法不规范,只是习惯叫法,与国际上不统一,与我国焊接名词术语也不同,故改称“焊接接头”。

焊缝——仅指熔融金属,即焊肉。

焊接接头——指焊缝、熔合线、热影响区的总和。

2)、改变原来按位置分类的说法,焊接接头分类图来源于ASMEⅧ-1标准,但又有其特点。

3)、GB150-98对分类作了相应修改,如:B类中,增加长颈法兰与接管连接接头;D类中,增加了补强圈等。

4)、GB150-98的A、B、C、D类焊接接头分类法,仅在压力容器上采用,其他焊接接头不是此分类法,如:锅炉、管道等,《容规》也不是按此分类。

(二)冷热加工成形

1、更正

1)、10.2.1其修磨深度大于复层厚度的3%,……

应为其修磨深度大于复层厚度的30%,……

2)、10.2.4.1复合钢板的对口错边量b不大于钢板复层厚度的5%,……;          应为……的50%,……

    因为3%,5%的要求无法达到.

2、减薄,修磨要求.(见10.2.1)

1)、凸形封头、热卷筒节,成形后厚度≥δn-C1

2)、冷卷筒节、投料的钢材厚度δs≥δn-C1

3)、与厚度有关的量

计算厚度(δ)、设计厚度(δ+C2)、名义厚度(δn)、有效厚度(δe)、投料的钢材厚度(δs)、壁厚附加量(C)、板厚负偏量(C1)、腐蚀裕量(C2)、加工减薄量(C3)

名义厚度 δn=δ +C1+C2+圆整量

有效厚度 δe=δ―C1―C2

(投料的钢材厚度)δs未解释,很难定义,GB150-98提出了(投料钢板厚度)δs要求,仍未解决C3的问题.

4)、修磨要求   详见 10.2.1

3、坡口表面要求 10.2.2

1)坡口表面缺陷的限制

2)高强钢坡口表面检查方法的规定

3)坡口表面的洁净程度要求

4、封头(10.2.3)

1)、拼缝间距为3δs且不小于100,拼缝在成形前,受冲压部分焊缝应打磨与母材平齐(尽量不拼缝);封头直边部分的纵向皱折深度应不小于1.5mm.(10.2.3.4)

2)、样板检查(10.2.3.2)

GB150采用L≥3/4 Di, 如规定全样板,许多封头加工很难合格;

测量间隙(内凹,外凸)≤1.25%Di.(JB4732全样板)

全样板:美国 外凸1.25%Di;内凹 1.25%Di

(ASMEⅧ-1)

      日本 外凸1.25% Di; 内凹 1.25% Di (JISB8243) 0.625% Di (JISB8270)

样板检查最大的作用可以区别椭圆,碟型封头,但在大尺寸链范围,也不好区别;是间隙还是形状很难区别.

5、圆筒与壳体(所用壁厚原为δn,现为δs)

1)错边 锻焊容器因机加工,故错边量b要求高

(1/8δs且≤5mm);(10.2.4)

2)直线度 因有JB4710对直线度有相应规定,GB150可统一直线度1‰,容器长度超过30m时,可按JB4710;(10.2.4.4)

3)圆度 JB741-80指筒节,GB150指容器整体成形后壳体,锻焊容器因机加工要求提高(1‰). (10.2.4.10)

4)棱角度E 用弦长等于1/6Di,且不小于300mm的内样板或外样板检查,其E值不得大于(δs/10+2)mm,且不大于5mm。(10.2.4.2)

5)组装 增设筒节长度应不小于300mm的要求.(10.2.4.5)(与JB4732相同)

六、焊接

1、焊接工艺评定

1)产品试板(或试样)事后检查,而且只能类比检查力学性能。

2)工艺评定 焊前进行,为保证焊接接头力学性能而采取的有效措施,具有指导意义。制造单位应主动做好焊接工艺评定,并在实际工作应用。

3)国外做法

美国—焊接接头须热处理。用户要求,做试板,主要靠做工艺评定保证。                      

    日本—即做评定,又做试板(JISB8270第3种容器P<1mPa一般可不做试板)

欧洲—做工艺评定为主,与美国相似。

2焊接的余高(10.3.3.1)

1)取消焊接方法的区别,以材料区别,坡口形式不同,要求不同.(JB4732以材料区别)。 以焊接方法区别不科学。

2)焊接的余高对于A,B类为0(与母材料平齐)最好,C,D类最好在图样标注.

3咬边(10.3.3.4)

标准规定了允许及不允许咬边的条件,实际制造过程中,尽量消除咬边,咬边的存在只有坏处无任何益处.(JB4732不允许,φ均为1)

七、热处理

1明确分类

1)焊后热处理(消除焊接应力,改善组织)

2)恢复力学性能热处理(冷作硬化)

3)改善力学性能热处理(提高强度,韧性)

4)消氢处理

2、条件

1)焊后热处理(10.4.1)

对材质、厚度、预热温度、应力腐蚀倾向、极度或高度危害介质的要求

2)恢复力学性能(10.4.2)

冷 中温加工变形,其变形量与δs,Di有关,视情况而定.

(c、16mnR,δ<3%Di、其他低合钢δ<2.5%Di,可不做)

3)改善力学性能(10.4.4)

供货状态与使用的热处理状态一致时,制造过程中又未破坏,可不做.如调质钢,加工过程未破坏,可不进行热处理.

4)削氢处理可借消除焊接应力来达到(10.4.3)

3、方法(焊后热处理)

1)指焊后热处理, 分整体、分段、局部   10.4.5.2

2) A类应整体,或分段(根据容器的长度及热处理装置能力)

3) B,C,D及球形封头与筒体连接的A类可局部及缺陷焊补部位(主要针对返修后进行)(10.4.5.3)

4工艺要求(10.4.5.1)(与JB4732相同)

1)进炉炉温(焊后热处理在炉内加热)(T<400℃)

2)升温速度及升温时的温差.(θ≤5000/δs℃/ h,且≤200℃/ h,最小可为50℃/ h)

3)保温时温差(保温时△T≤65℃)

4)炉内气氛(对热处理装置有要求,防止焊件表面过度氧化)

5)冷却速度(θ≤6500/δs℃/ h,且≤260℃/ h,最小可为50℃/ h)

6)出炉温度(T<400℃)

7)出炉环境(在静止空气中冷却)

八、试板与试样

1试板

1)作用:对产品焊接接头力学性能事后检查,希望代表产品性能.

2)做法:尽量模拟好,有充分代表性,由于多焊道,多焊工,因此有较大局限性.

3)需做试板的条件:(10.5.1.1)

A、材质:Cr-Mo低合金钢等;

B、厚度:δs>20mm的15MnVR、15MnNbR;

C、温度:设计温度<-10℃时,δs>12mm的20R、

δs>20mm的16MnR;             

设计温度<0℃,≥-10℃时,δs>25mm的20R、

δs>38mm的16MnR;

 D、安全性:盛装毒性程度为极度或高度危害介质;

 E、有热处理要求的;

2、取消焊接工艺纪律检查试板

3、锻焊容器做鉴证环

GB150—98 新增10.5.11   B 类焊接接头鉴证环的制备,检验与评定.锻焊容器多用Cr—Mo钢,须做鉴证环的可能性极大,其他 B类焊接接头一般不做.

九、无损检测(10.8)

1、方法

A、内部埋藏性缺陷,可采用射线检测(RT)、超声波检测(UT)按标准要求可等效使用。

国外:美国——以RT为主,UT为副;

      德国——以UT为主,RT为副。

B、表面缺陷,可采用磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)按标准要求可等效使用。

2、选择原则

A、根据材质选择;

B、根据结构选择;

C、根据厚度选择;

D、根据可能产生缺陷概率选择.

3、选择程序

A、由容器设计者定,即图样规定明确;

B、如图样未明确NDT方法,制造厂可以根据自身特点选择,由此而产生的后果由设计者负责。

4、检测要求

A、三种要求——全部、局部、无法进行;

B、GB150-98强调的是整个容器焊接接头100%检测,而不是以前某条焊接接头的长度的检测。

C、对某些特殊焊接接头100%(10.8.2.2 a.b.c.d.e)

如:容器局部检测,所检长度计入局部探伤长度之内,一并计算,合格级别按局部要求,而不会出现一台容器不同部位合格级别不同.

D、规定了无法进行RT或UT时,允许不进行检测,用焊接方法保证.(删掉了原焊缝系数φ=0.6的规定)

E、明确DN<250mm接管对接(B类)接头应进行表面探伤.

5、合格指标 按JB4730标准检测(10.8.4)

A、RT:容器100% Ⅱ级合格、局部 Ⅲ级合格;

B、UT:容器100% Ⅰ级合格、局部 Ⅱ级合格;

C、PT、MT:无论全部、局部均Ⅰ级合格(原无规定)。

6、重复检测——指RT UT同上(10.8.2.1.5)

此概念由美国针对核容器上提出的,GB150-98认为不宜做出明确规定,完全由设计者根据设计容器具体情况而定.

十、耐压试验和气密性试验(10.9)

1、试验原则

按图样规定进行耐压试验(液压试验或气压试验)或增加气密性试验。必须有两量程相同的合格压力表。容器有开孔补强圈的,应在压力试验前通入0.4~0.5MPa的压缩空气检查焊接接头质量.

2、液压试验(10.9.4)

1)试验介质:一般用水,对A不锈钢Cl-≤25mg/L;

2)试验压力:PT=1.25p[σ]/[σ]t(3.8.1)或PT=1.25PW(B4.1)

3)试验条件及方法(10.9.4.3-4)

3、气压试验(10.9.5)

气压试验应有安全措施,安全措施应明确,有效.试验压力按PT=1.15 p [σ]/[σ]t (3.8.1)或PT=1.15PW(B4.1)的规定.进行气压试验还需注意介质温度.

4、气密性试验(10.9.6)

极度危害或高度危害介质,容器应做气密性试验.气密性试验压力、介质应在图样标注明确.容器需经液压试验合格后方可进行气密性试验(GB150—98中3.10与10.9.6所要求有区别)。

十一、容器出厂要求(10。10)

1、随机文件要求

1)产品合格证

2)容器说明书(含容器竣工图)

3)质量证明书

2、容器名牌要求

3、容器油漆、包装、运输要求(按JB2536)

 

 GB151—99   《管壳式换热器》

原国家质量技术监督局于99年2月26日发布,要求2000年1月1日实施。

    共7项 10个附录(4个标准型、6个提示型)

一、适用范围

适用于同时满足下列条件的固定管板式,浮头式,U型管式和填料函式换热器的设计,制造,检验和验收.

1、     公称直径 DN≤ 2600mm    

卷制时DN为内径;管道时DN为外径;

2、公称压力   PN≤35MPa、PN≥0.1MPa、真空度高于0.02MPa

3、 DN×PN=1.75×10⒋

4、设计温度范围按金属材料允许的使用温度确定

不适用于下列换热器

1、直接火焰加热的换热器和废热锅炉

2、受核辐射的换热器

3、要求做疲劳分析的换热器

4、已有其他行业标准管辖的换热器,如制冷、制糖、造纸、饮料等行业中某些专用换热器

二、换热器的主要组合部件

前端管箱、壳体和后端结构(包括管束)

三、制造、检验与验收(6)

1、换热器主要受压元件的焊接接头的分类同GB150-98 分A、B、C、D四种

2、筒体(6.2)

1)内直径允许偏差:外圆周长偏差0~10mm

2)椭圆度e≤0.5%DN        

 DN≤1200mm,e≤5mm; DN>1200mm, e≤7mm

3)直线度偏差为L/1000(L-筒体长度)

L≤6000mm      △L≤4.5mm

L>6000mm       △L≤8mm

3、换热管(6.3)

1)同一根换热管的对接焊缝,直管不得超过一条

U型管不得超过2条 ,最短管长度≥300mm;

2)     对口错边量≤15%δ且≤0.5mm;

3)RT不少于10%且不少于1条;

4)焊接管应逐根进行液压试验Pt=2P;

4、管板(6.4)

1)管板的对接接头应进行100%RT或UT;

2)除不锈钢外, 拼接后管板应作消除应力热处理;

3)最小厚度: 胀接时δ≥d。(换热管外径)

              焊接时δ≥12mm

5、管箱、浮头盖

1)对焊有分程隔板的管箱和浮头盖以及管箱的侧向开孔超过 1/3 的圆筒内径的管箱,焊后应进行消除应力热处理(A不锈钢除外);

2)     设备法兰密封面应在热处理后加工;

6、压力试验顺序及试验压力

1)对固定管板式: a壳程试压

                  b管程试压

2)浮头式: a用试验压力环和浮头专用试压工具进行

管头试压;   b管程试压;   c壳程试压  

3)试验压力:   液压:Pt=1.25p[σ]/[σ]t

              气压: Pt=1.15p[σ]/[σ]t

7、铭牌内容

① 单位名称与许可证号码;②出厂编号;③产品名称;④产品图号或设备位号;⑤产品型号;⑥折流板间距;⑦设计温度(管程/壳程);⑧设计压力(管程/壳程);⑨试验压力(管程/壳程);⑩类别;⑾重量;⑿制造日期;⒀监检标记。


( 责任编辑:向洪 )
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