GB T 150.3-2011 压力容器 第3部分:设计.pdf
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1、.,.- ICS 23.020.30 J 74 GB 中华人民共和国国家标准GB 150.3-2011 部分代替GB150-1998 压力容器第3部分:设计Pressure vessels-Par 3: Design 2011-11-21发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2012-03心1实施发布89 GB 150.3-2011 目次前言. 91 1 范围932 规范性引用文件3 内压圆筒和内压球壳934 外压圆筒和外压球壳955 封头6 开孔与开孔补强-7 法兰183附录A(规范性附录)非圆形截面容器附录B(规范性附录)钢带错绕简体244附录c(资料性附录)密
2、封结构247附录D(资料性附录)焊接接头结构289附录E(规范性附录)关于低温压力容器的基本设计要求90 ,.-._ GB 150.3-2011 目。昌本标准的本部分附录C、附录D为推荐性的,其余为强制性的。本标准GB150(压力容器分为以下四个部分:一一第1部分:通用要求;一一第2部分:材料;一一第3部分:设计;一一第4部分:制造、检验和验收。本部分为GB150(压力容器的第3部分:设计。本部分按照GB/T1. 1一2009。设计温度下球壳的最大允许工作压力按式。-12)或式C3-13)计算:,。一?,而Yhl-ahlE K一+臼一-d卫队吮一旦一一一一lIhy lLL. ( 3-12 )
3、C 3-13 ) 4 外压圆筒和外压球壳4. 1 本章规定适用于外压困筒(包括管子)和外压球壳的设计。4.2 术语、定义和符号4.2.1 GB 150. 1中的术语和定义适用于本章。4.2.2 符号A一一外压应变系数;As-加强圈的横截面积.mm2;B 外压应力系数.MPa;c-一厚度附加量(按GB150. 1) .mm; Di -一圆筒内直径.mn1;Do -圆筒外直径CDo=Di十2n).mm; E-设计温度下材料的弹性模量.MPa;hi一一封头曲面深度.mm;I一一-加强阁与圆筒组合段所苗惯性矩,mmt;1,-一加强圈与困筒起加强作用的有效段的组合截面对通过与圆筒轴线平行的该截面形心轴的
4、惯性矩.mm1;L一一一圆简计算长度,应取圆筒两相邻支撑线之间的距离(见图4-1).mm;c一一计算外压力(按GB150. 1的通用要求).MPa;一一许用外压力.MPa;R。球壳外半径.mm;n一一圆筒或球壳的名义厚度.mm;,-圆筒或球壳的有效厚度,mm;J一一圆筒或管子材料在设计温度下的许用应力(按GB150.2材料).MPa;ReL CRpo. 2)一一一圆简或管子材料标准在室温下的屈服强度(或0.2%非比例延伸强度).MPa;尺LCR与2)-一一圆筒或管子材料在设计温度下的屈服强度(或0.2%非比例延伸强度).MPa。4. 3 外压圆筒的稳定性校核4.3. 1 计算长度的确定圆筒计算
5、长度,应取圆筒上两相邻支撑线之间的距离,见图4-10其中应满足:图a-2)和图c-2)中锥壳或折边段的有效厚度不得小于相连接圆筒的有效厚度;图b)、e)和f)中锥壳与圆筒的连接处的惯性矩,按5.6.6的规定;计算时应采用图示的L、各段直径和相应的厚度。a) 如图4-1a)所示,当圆筒部分没有加强圈(或可作为加强的构件)时,取圆筒的总长度加上每个凸形封头由面深度的1/3;b) 如图4-1c)所示,当圆筒部分有加强圈(或可作为加强的构件)时,取相邻加强圈中心线间的最大距离;95 比GB 150.3-2011 c) 如图4-1d)所示,取圆筒第一个加强圈中心线与凸形封头切线间的距离加凸形封头曲面深度
6、的1/3; d) 如图4-1b)、e)、)所示,当圆筒与锥壳相连接,若连接处可作为支撑线时,取此连接处与相邻支撑线之间的最大距离;图4-lf)中的Lx系指锥壳段的轴向长度,其外压计算长度取当量长度L,见5.6.6;e) 如图4-1g)所示,对带夹套的困筒,则取承受外压的圆筒长度;若带有凸形封头,还应加上封头曲面深度的1/3;若有加强圈(或可作为加强的构件)时,则按图4-1c)、d)计算。注:支撑线系指该处的截面有足够的惯性矩,以确保外压作用下该处不出现失稳现象。、h、.a- 1) a-2 ) ) LH c-1) c-2) d) sL/ e) f) g) 图4-1外压圆筒的计算长度96 ,.-G
7、B 150.3-20门4.3.2 Dj,二三20的圆筒4.3.2.1 确定外压应变系数Aa) 根据L/D。和Do/e由图4-2或表1-2ft取外压应变系数A值(遇中间值用内插法); b) 若L/D。值大于50,则用L/Do=50查图;若L/D。值小于0.05,则用L/Do=0.05查图。4.3.2.2 确定外压应力系数Ba) 按所用材料,查表4-1确定对应的外压应力系数B曲线图(图4-3图中11),由A值查取B值(遇中间值用内插法); b) 若A值超出设计温度曲线的最大值,则取对应温度曲线右端点的纵坐标值为B值;c) 若A值小于设计温度曲线的最小值,则按式(4-1)计算B值:口2AEh一句一一
8、一3 ( 4-1 ) 表4-1外压应力系数B曲线图选用表10 主二475适用B曲线图序号R.I.(R,泊,)/MPa 设计温jf范围jC钢号二:J二二L:771二十1,(丁二十-JLCE二士?二205 图4-3阁4-5图4-5图4-4图4-6图4-5因4一3罔4-5罔4-5图4-6图4-5图4-3图4-6图4-6图4-5图4-5图4-6图4-5图4-6图4-5阁4-6因4一5图4-6罔4-5阁4-6罔4-597 225 8 1:)1) 400 9 m-1-u-u-u lCr5Mo 195 =二475OMnD 270 1!if 09MnND 280 电15008Cr:?AIMo 250 主二;i
9、O(09CrCuSL 245 王三200150 18MnMoNbR 390 150475 13MnNiMoR 主二150390 150400 王三15014CrlMoR 300 150475 150 12Cr2Mol 280 150475 三三15012Cr2岛101R310 150475 15 16 17 18 19 、GB 150.3-2011 表4-1(续)序 主钢号R.L (RpO, 2) / MPa 设计温度范围jC适用B曲线图;150 图4-620 12Cr2Mo1VR 415 150475 图4-5主二150图4-621 16Mn.16MnDR 315 150350 图4-5;1
10、50 图4-622 15MnNiDR 325 150200 图4-5王三150图4-623 15MnNiNbDR 370 150200 图4-5;150 图4-624 09MnNiDR 300 150350 图4-525 08Ni3DR 320 ;100 图4-626 06Ni9DR 575 主主100图4-727 07MnMoVR 490 ;200 图中728 07MnNiVDR 490 ;200 图4-729 12Mn;liVR 490 ;200 图4-730 07MnNiMoDR 490 ;200 图4-731 S11348 170 主二400图4-332 S11306 205 主400
11、图4-533 S11972 275 350 图4-5S30403 34 180 00Cr19Ni10 王三425图4-10S30408 35 205 =三650图4-8OCr18Ni9 36 S30409 205 运二650图4-8S31608 37 205 OCr17Ni12Mo2 主三650图4-9S31603 38 180 00Cr17Ni14Mo2 =二425图4-11S31668 39 205 OCr18Ni12Mo2Ti =二450图4-9S31008 40 205 OCr25Ni20 主豆650图4-9S31708 41 205 OCr19Ni13Mo3 4二650图4-9S31
12、703 42 205 00Cr19Ni13Mo3 主三425图4-11S32168 43 205 王三650图4-9OCr18Ni10Ti 44 S39042 220 王三650图4-998 ._ GB 150.3-20门表4-1(续)序J 王钢号RL CR pO 2 ) jMPa 设计温度范围jC适用B曲线图45 521953 440 主三300图4-1246 522253 450 :(300 图4-1247 522053 450 主二300图4-1248 525073 550 三二300图4-1249 1Cr19Ni9 205 主三650图4-84.3.2.3 确定许用外压力根据B值,按式
13、(4-2)计算许用外压力: pJ =一旦-;-.(4-2) Do/, 计算得到的pJ应大于或等于丸,否则须调整设计参数,重复上述计算,直到满足设计要求。4.3.3 Do/eO.l时,取A=O.l。4.3.3.2 确定外压应力系数B用与4.3.2.2相同的步骤得到系数B值。4.3.3.3 确定许用外压力按式(4-4)计算许用外压力值:I ( 2. 25 A Arrl r 2。(,1 pJ=minU一一一0.0625) B 一一(1一一T) .( 4-4 ) Do/e v.vvvJ Do/乱飞DoIeJ f 式中,。应力,取以下两值中的较小值:。=2Jt。=0.9R:L或O.9Ro.2 计算得到的
14、应大于或等于丸,否则须调整设计参数,重复上述计算,直到满足设计要求。4.4 外压球壳的计算4.4. 1 确定外压应变系数A根据Ro/乱,用式(4-5)计算系数A值:A-0.125 一一(Ro/e) . ( 4-5 ) 4.4.2 确定外压应力系数Ba) 按所用材料,查表4-1确定对应的外压应力系数B曲线图,由A值查取B值(遇中间值用内插法); b) 若A值超出设计温度曲线的最大值,则取对应温度曲线右端点的纵坐标值为B值;c) 若A值小于设计温度曲线的最小值,则按式(4-1)计算B值。4.4.3 确定许用外压力根据B值,按式(4-6)计算许用外压力值:p=-JL一.(4-6 ) f:-l (Ro
15、 / ,) 计算得到的应大于或等于丸,否则须调整设计参数,重复上述计算,直到满足设计要求。99 明GB 150.3-2011 50.0 1 111 111 1111 1 40.0 35.0 30.0 -c 、d 、JJ: 、d。|了H1|;?H | ; ;: 、dJ: 、d。 VE c、d 。、Jw;: 。、d。、d 、d 、d。、。H、3气R、0、H3 、69| | 3 。、。|、| 3 n、U|! 3 町、。0Cll D 3 c、b。Q| a Fda -R0险H。 3 、U|3 、3l= l 。、。、, o 、qh b 何、0!、!3 、巳、0H、3、巳8a3 2、533 g ba 。CD
16、D -n; H 。、必g mg 巳no o 25.0 20.0 18.0 16.0 1 14.0 12.0 |飞飞10.0 9.0 8.0 7.0 飞、l飞1 民飞|飞|飞吨1 飞飞飞6.0 飞飞飞|飞5.0 |飞飞飞飞、飞F飞、。4.0:? 3. 5 3.0 2.5 2.0 飞|飞民川、l飞|飞1 1 飞 , 民|飞 飞1 飞民飞 民1 南I 1 f 1 1、t民k 1民 民飞 队k 凡队队 民 队N 1 k k 飞飞飞、 飞、又X K 1. 8 1. 6 1. 4 1. 2 1. 0 0.8 O. 7 1 1 飞飞t 飞 飞1 1 l 飞民1飞飞 飞k 1 飞 又 飞-JT 、 i k 1
17、 飞凡 ! 队1 民飞队飞 ?、I 1 民1 飞飞0.60 0.50 飞飞飞飞飞飞0.40 飞1 r. 1 0.35 0.30 0.25 0.20 O. 18 O. 16 队队1 飞队1 飞|飞|飞飞0.14 O. 12 O. 10 0.090 0.080 0.070 0.060 0.050 飞|飞1IlTNJ1. 1.1 ll I).i 2 3 4 5 6 789 2 3 4 5 6 789 2 3 4 5 6 789 2 3 4 5 6 789 1. OE-05 1. OE-04 1. OE-03 1. OE-02 1. OE-01 系数A图4-2外压应变系数A曲线100 -GB 150.
18、3-2011 1下50C 一260C -f.,.o 370C _. 护一-J.,. 卢425C, t , , 1=2, OOE05 一-F二二475C 1. 86E05: 1.- If1.69EEO0B5二二J.- _. l/N ./ ;=1. 51E05 M Jlj _w _l_j UJj_J 200 180 160 140 120 100 90 80 70 60主T、50叫AUK-uA aa忌。句25 1. 0E-0.4 2 3456789 1. OE-O. 3 23456789 2 20 3456789 1. OE -0, 1 1. OE-O. 2 系数1注:用于屈加强度K.L207MP
19、a的碳钢、低合金钢和Sl1306钢等。图4-5外压应力系数B曲线RCL=|4l 15 l飞L=|380|之二卜-R_r=345-了A 卜-卜-f / / ReL=31O 一R,L=26汀0-275 -医 1:=2, 00E05 v 以/ / / 1. OE-04 2 3456789 1. OE -03 100 90 80 70 60 50 45 2 3 4 56789 1. OE-01 2 3 456789 1. OE-02 系数A注:用于除图4-4注明的材料外,材料的屈服强度RL260MPa的碳钢、低合金钢等。图4-6外压应力系辈!tB曲线102 250 200 180 160 140 12
20、0 100 90 80皇70 :s 60 50 nUFhunu azqdqd 25 1. OE-01 450 400 350 300 250 200 180 160 140生120运r-20l 0.l CJ / / / / / E=2.00E05 / 、11 i / 1/ / 23456789 1. OE-04 1. OE-03 nuku,A FhuaaZAU 9伍。61 户。EO A哇。dn, 2 3456789 1. OE-02 系数A注:用于07MnMoVR钢等。图4-7外压应力系数B曲线有J . j.- ./ 205.C v . 忡TT 370C 480C 650C -M J.,.-
21、-1.-J J.- 1. OE-04 2 3 456789 1. OE-03 20 2 3 456789 1. OE-Ol 2 3 456789 1. OE-02 系数A注:用于S30408钢等。图4-8外压应力系数B曲线. GB 150.3-20门450 400 350 300 250 200 180 160 . 140 .2 、120吨100 90 80 70 60 200 180 160 140 120 100 90 80 70 6。这50 0505 A哇句。饨,103 EE句200 180 160 140 120 100 90 80 70 60 50 40 35 30 GB 150.3
22、-2011 I I 30l l 205.C , 1- -忡370.C l-.1-480.C L/ _.t-f.-65|0 | / -忡-/1. . V二二l- -.1- . i- E=1. 93E05 t v v f/ E=1. 79E05 /, r/ V 1,= 1. 64E05 1-|立;夕V/ E=1. 54E05 .M/-I I 陇V/ 40E38白,Ji%2 25 20 5 6 7 8 9 1. OE-01 4 3 2 5 6 7 89 1. OE-02 4 3 2 5fi789 1. OE-03 4 3 2 系数A1. OE-04 注:用于S31(,08钢等。2吨200 180 1
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