GB T 16749-1997 压力容器波形膨胀节.pdf
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1、GB 16749-1997 前主口本标准是对GB150-89(钢制压力容器中附录EnU形膨胀节和JB1121-83(波形膨胀节的修订,并将k述两标准的设计、制造、检验等内容合并,经修改和补充,形成压力容器波形膨胀节完整的综合产品标准。本标准是参照美国膨胀节制造商协会标准CStandardsof the Expansion Joint Manufacturers Asso口ation,INC)t并结合国内近几年来膨胀节设计、制造、检验及质量管理等方面的实际情况制定的。标准中,波纹管整体成形基本参数与尺寸、厚度小于2mm波纹管对接焊缝射线探伤质量分级、厚度小于1.5mm波纹管焊接工艺评定、膨胀节型
2、式检验、贮存与安装以及膨胀节设计、制造质量管理等内容和要求,都是本标准新增的。本标准自实施之日起,同时代替GBl50-89(钢制压力容器中附录EU形膨胀节和JB1l21-83波形膨胀节。本标准的附录A、附录B都是标准的附录。本标准由全国压力容器标准化技术委员会提出。本标准由全国压力容器标准化技术委员会制造分委会归口。本标准由合li用机械研究所、中国石化总公司规划院负责起草,辽阳化纤公司机械厂、上海电力建设修造厂参加起草。本标准主要起草人s蔡善祥、李建国、金日甲、李平瑾、裴信廉、戴伟涛。331 中华人民共和家标准GB 16749-1997 压力容器波形膨胀节Bellows expansion j
3、oints for pressure vessel 1 范围1. 1 本标准规定了金属波纹管膨胀节(以下简称膨胀节勺的设计、制造、检验、验收、贮存、安装及基本参数与尺寸等。1. 2 本标准适用于钢制压力容器、钢制管壳式换热器和常压容器用无加强单层或多层U形膨胀节。管路膨胀节亦可参照使用。1.3 本标准适用的膨胀节,设计压力不大于6.4MPa,设汁温度范围根据钢材允许的使用温度确定。1.4 本标准不适用于直接火焰加热的压力容器用膨胀节。2 sl用标准F列标准所包含的条文,通过在本标准中寻|用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效,所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标
4、准最新版本的可能性。GB 150 89 钢制压力容器GB 228-87 金属拉伸试验方法GB/T 229-94 金属夏比缺口冲击试验方法GB 232-88 金属弯曲试验方法GB 700-88 碳素结构钢GB 713-86 锅炉用碳素钢和低合金钢钢板GB 912-89 碳素结构钢和低合金结构钢GB 985-88 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB 986-88 埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸GB/T 1804-92 一般公差线性尺寸的未注公差GB 3098.1-82 紧固件机械性能螺栓、螺钉、螺柱GB 3098. 2-82 紧固件机械性能螺母GB 3098. 6-86 紧固
5、件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱和螺母GB 3274-88 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带GB 3280-92 不锈钢冷轧钢板GB 3323-87 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级GB 4237-92 不锈钢热轧钢板GB 6653-94 焊接气瓶用钢板GB 6654-96 压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板GB 8163-87 输送流体用无缝钢管GB 9948-88 石油裂化用无缝钢管国家技术监督局1997-03-04批准1997-08-01实施333 GB 16749-1997 GB/T 13306-91 标牌GB/T 14975-归结构用不锈钢无缝钢管GB/T 14976-94
6、流体输送用不锈钢无缝钢管JB 2536-80压力容器油漆、包装、运输JB 4708-92 钢制压力容器焊接工艺评定JB/T 4709-92 钢制压力容器焊接规程JB 4730-94 压力容器无损检测3 总则3. 1 资格与职责3. 1. 1 资格3.1.1.1 膨胀节的设计、制造单位必须具备健全的全面质量管理体系和制度。3. 1. 1.2 膨胀节的焊接必须由持有劳动部门颁发的相应类别焊工合格证的焊工担任。3. 1.1.3 膨胀节的无损检测必须由持有劳动部门颁发的相应方法的中级或中级以上无损检测人员资格证书的人员担任。3.1.2 设计单位职责3. 1.2. 1 设计单位应对设计文件的完整性和准确
7、性负责。3.1.2.2 膨胀节的设计文件至少应包括设计计算书和设计图祥。3. 1. 3 制造单位职责3. 1. 3. 1 制造单位应按照设计图样进行制造,如对原设汁需要进行变更时,应取得原设计单位认可。3. 1. 3. 2 制造单位的质量检查部门在膨胀节制造过程中和完工后,应按标准和图样规定对膨胀节进行各项具体检验和试验,提出检验报告,并对报告的完整性和准确性负责。3. 1. 3. 3 每台膨胀节至少应具有下列技术文件备查,保存期不少于7年。a) 制造工艺图或制造工艺卡;b) 材料质量证明文件及材料表gc) 焊接工艺和热处理工艺记录;d) 制造过程中及完工后的检查记录:e) 膨胀节竣工图。3.
8、 2 膨胀节各部分名称膨胀节各部分名称见图3-1所示。3. 3 厚度附加量厚度附加量C按式(3-1)计算C = C, + c2 + C, mm (3-1) 式中:C1一-钢板或钢管的厚度负偏差,按相应钢板或钢管标准选取,mm,当采用限定钢板厚度负偏差值为O.25mm,波纹管设计计算中也应计入钢板的厚度负偏差C,。334 C,一腐蚀裕量,mm对于碳素钢和低合金钢,取C2三1mm;当C21mm时应选奥氏体不锈钢(当不宜采用不锈钢材质时C2可按容器设计要求选取);对于奥氏体不锈钢,当介质的腐蚀性极微时,取G二omm C,一一壁厚成形减薄量,mm;膨胀节制造单位应根据制造工艺条件,并考虑板材的实际厚度
9、自定成形减薄量,但不得超过波纹管壁厚的10%。4 产品分类4. 1 结构型式及规格系列GB 16749-1997 1 2 3 4 5 6 介质流向1 端板,2波纹管,3拉杆或定位螺杆34 螺母,5内衬套,6端管图31膨胀节各部分名称4. 1. 1 膨胀节各类结构型式见图41416.其规格系列见表41。基本参数与尺寸见附录A(标准的附录)。表41公称压力PNMPa 膨胀节类型0.25 o. 6 1. 0 1. 6 2. 5 4.0 6. 4 公称直径DN口1m单层zx型膨胀节1502 000 150 1 200 150800 150350 多层zf)型膨胀节HF型膨胀节单层1502 000 15
10、0 1 200 150- 350 HZ型膨胀节4.1.2 对于本标准规格系列以外或非标膨胀节设汁可按照第6章进行计算,其设计、制造、检验、试验和验收要求不应低于本标准的规定。4.2 膨胀节标记4.2.1 标记方法335 GB 16749 -1 997 膨胀节口DN-PN-mXsXn X (l;) GB 16749-1997 标准号波纹管材料代号,见表5-1波数厚度,mm层数公称压力,MPa公称直径,mm型式代号,见表4-2名称4.2.2 膨胀节型式代号由结构代号和使用代号两部分组成,符号说明按表4-2的规定。表中2型式代号说明结ZX 表币整体成型小波高膨胀节,见图4-4-4 构ZD 表示整体成
11、型大波高膨胀节,见图4-54-8代HF 表示膨胀节由两半波零件焊接而成,见图4-94-2号HZ 表示膨胀节由带直边两半波零件焊接而成,见图4日4-6L 表示用在立式设备上使LC 表示带内衬套用在立式设备上用W (A) A型表示带丝墙,适用于单层无疲劳设汁f: (日)表示用在卧式容器上要求的膨胀节号WC (A) 日型表示无丝堵,适用于单层与多层有疲表示带内衬套用在卧式设备上可|占L B犁 占|占L B型313 GB 16749 -1 997 Dw N D, 介质流向R叫(a) DN150-350 mm Dw D -1向S, 叫D , S, (bJ /)N4002 000 mm 图4-11HFLC
12、型(内衬套立式)., 叫已Q 运1占G j; L L A型B型(a) nN150350 mm 图4-12HFWC型(内衬套卧式)3 J J GB 16749-1997 创3 叫巳介质流向Q ( 叫L l L A理B型CbJ nN4002 000 mm 图4-12(完)Do h -20375 波纹管20g g GIl713 20HP F GB 6653 OCr19Ni9 T OCr18Nil1Ti N GB :l280 汇r17Nil2Mo2M :s; 6. 4 500 GI1 4237 OOC r1 9N i1 1 To OOCr1 7Ni14Mo2 岛10内衬套同设备壳体材料端管5. 3端;
13、特5. 3. 1 当端管公称直径DN350mm时,宜选用无缝钢管,此时除应符合GB8163、GB9948、GB/T 14975和GB/T14976规定外,还应按GB150的要求复验力学性能。5. 3. 2 当端管公科亘径DN二三400mm时,宜选用板材卷制,此时材料性能及要求应与压力容器简体板材要求相同。5. 4 拉忏、装运螺栓或螺母5. 4. 1 自制的拉杆、装运虫草、枪或螺母,其材料选用及制造技术要求应按GB150-89第4章、第10:i言:中有关螺栓、螺柱和螺母的规定。5.4.2 外购的装运螺栓或螺母等商品紧回件应符合下列要求.5.4.2.1 螺栓、双头螺柱的机械性能等级应符合GB309
14、8.1-82的4.6级或8.8级要求;螺母的陀能等级应符合GB3098.2-82的5级或8级要求;不锈钢紧固件应符合GB3098. 686的A2(瓜、rJ9Ni9)或A4(OCrJ 7Ni 12Mo2)要求。5.4.2.2 拉杆和l装运螺栓用螺母应使用1型或2型的螺母,不得使用薄型螺母。5. 4. 3 拉杆和装运螺栓的硬度一般应比螺母稍高,可通过选用不同强度级别的钢材或不同的热处理状态实现。3.1 !J GB 16749-1997 6 设计计算6. 1 符号说明波纹管有关符号见图6-1所示。w L. 各符号说明如下:A 系数,由图6-7查得;B一系数,由图6-86-14查得,l L 图6一1U
15、形波纹管C,钢板厚度负偏差(按3.3规定),mm;G 腐蚀裕量(按3.3规定),mrn; C,.一-一系数,由图6-2查得,C, 系数,由图6-3查得pC,一一系数,由图6-4查得,D , 直j主段加强圈平均直径,mm; D可Db十2mS+S Dm一波纹管平均直径,mm;Dm=Do +h; Do一波纹管直边段平均直径,mm;Do=Db十四S,Db 波纹管直边段与波纹内径,mmgD()一容器因筒外直径,mm;Eb 室温下波纹管材料的弹性模量,MPa;Eb一一操作温度变化范围内波纹管材料下限温度时的弹性模量,MPa , EhH一一操作温度变化范围内波纹管材料上限温度时的弹性模量,MPa; Eb一设
16、计温度下波纹管材料的弹性模量,MPa;E:一一设计温度下加强圈材料的弹性模量,MPa;E:一容器壳体材料在设计温度下的弹性模量,MPa;e, 一个波的轴向位移,mm;F一膨胀节总轴向力,N;h -一一波纹管波高,mm;11-_ 波纹管断面惯性矩,mm4; J 2-2一一与波纹管J等长的壳体断面惯性矩,mm4;K一一膨胀节-个波的轴向弹性刚度,N/mm;K一膨胀节总体轴向弹性刚度,N/mm;3:iO GB 16749-1997 是系数,k= L七=当是注1时,取k=1; 1.5、DSL. 波纹管直边段长度,mm;1 i皮纹管波的氏度,mm;l=n. W L , 直边段加强图氏度,rnm; LH
17、膨胀节长度(见图1-14-4),mm;L 波纹管长度,mm;L=l十2L.L 连接膨胀节的容器圆简长度,mm;LI 内衬套长度,mm;m i皮纹管的层数,单层波纹管,m=l; N 波纹管的疲劳破坏循环次数;NJ 波纹管的许用循环次数;Nd 波纹管的操作循环次数;nf 疲劳寿命安全系数,nf二三15;n一一波纹管的波数;户设计压力,MPa;扣试验压力.MPa;户许用外压力,MPa;户b膨胀节平面失稳压力,MPa;5 波纹管层材料的名义厚度,mm;s, i皮纹管一层材料的有效厚度,mm;S,二S-Cf-C2S20-:时,需要进行疲劳寿命校核。6. 4. 1 疲劳破坏时的循环次数按(6-11)式计算
18、。奥氏体不锈钢材料常温时的疲劳循环次数也可ItlI引6-5查得。6. 4 .(6-1) 4 3 ) -A 一7nv-叫的三9fM-R I一-f -T ( N 许用循环次数按式(6-12)确定.6.4.2 (6-12 ) NJ N/n! 设计要求的波纹管操作循环次数Nd必须小于或等于许用循环次数NJ.即N.,运NJ。6.4.3 时时:N24680 以9 、I.i 8 7 E立 6 l主主j 叼1 4 1, 斗、2 1飞4民主I , 、 、9 中之1 民:4 1 。U 1. 0 O. 9 3S: O. 。7O. 6 系数C,O. 5 1牛/Zh。4图6-2。3O. 2 。1。GB 16749-19
19、97 飞J3 。悟荤- 0 v 。-4 主年1 3 9 B :-. 7 飞I 5 、l 、2 卜2 丛卜309 民主308 07 飞05 2 10000 。O. 3 0.2 0 000 。o O. 1 O. 2 O. 3 O. 4 O. 5 O. 6 O. 7 O. 8 O. 9 1. 0 W/2h 图6-3系数Cr2468 2 4 6 。5 。N 时GB 16749 -1997 3 204 6 2. 0 1. 5 时川町、NNbH 2. 0 气qu 1. 0 0.9 2. 5 0.8 0.7 3. 0 o. 6 。3. 5 o. 4 。O. 1 O. 2 O. 3 0 Q. 5 O. 6 O
20、. 7 O. 8 Q. 9 1. 0 W/2h 网6-4系数C,10 9 8 7 6 5 4 3 EE 2 骂情J 02 23456789103 2 3 4 5 ,6789104 2 34 567.89105 、09876 1 2 3 4 56789106 f i主牛二罔曲线用来预计未经执处理的现氏体不锈钢波纹管在室温下的平均疲劳寿命,适用rlOJ ,._, 10:循环次数也围内也图6-5无加强奥氏体不锈钢波纹管常温疲劳曲线,Fi二GB 16749-1997 6.5 外压校核膨胀节用F真空操作或承受外压时,除满足6.26. 4规定外,还须按6.5. 3对波纹管以及号其相联接的设备壳体进行外压稳
21、定性校核。6. 5. 1 惯性生巨计算(见图6-6) 6.5.1.1 波纹管断面对1-,1轴的惯性矩1-1按式(613)计算r (2h - W)3 , _ ., _ , l 11-1 = n mS,1十O.4W(h -0.2日1)2 I , , - L 48 ,- - - - - - J m盯1 6.5.1.2 被波纹管取代的圆筒部分对2-2轴的惯性矩122按式(6-14)计算:6.5.2 惯险矩评定/2 2 = ,1,JS mm4 12 (6 13) (6-).1) 6.5.2.1 当11-1150水及其他液体3. 04 注。容器内因介质流向改变,或因其内件等发生捕流时,应将实际流速乘以4.
22、然后按本表规定确定要否内衬套b6. 8. 2 内衬套厚度6.8.2.1 内衬套奋效厚度按表6-2规定表6-2mm 公称在径/)/、150 250 300600 650 1 200 1 250 1 800 1 850 2 000 1句衬套有放厚度11. 1. 0 1. 4 1. 6 2. 0 2.5 6.8.2.2 内衬套名义厚度S,a) 当内衬套长度L,三三450mm,介质流速v30m/s时,内衬套的名义厚度按式(6-20)计.S , = ,十Cmm . (6-20) bl当内衬套i主度L1450mm,介质流速v:;30m/s时,内衬套名义厚度按式(6-21)计算。S趴,.乒丑i函-+Cmmm
23、 .川. .川. . .川. . . . . . . . . . . . . . .川叫.C川)当内衬套i民度L1三二450mm,介质流速v3om/s时内衬套名义!厚早度按式(6-2泣2)川t汁f吉斜1。S, = . .jv/30十Cmm (6-22) 当内衬套长度1.,1450mm,介质流速v30m/s时,内衬套名义厚度按式一23)计lL5、=be在:;王口瓦口斗Cmm (6-23) 6.8.2.3 容器因内件等介质发生揣流时,式(6-22)、式(6-23)中采用的流速u用实际流速乘以t确定。6. 8. 3 内衬套在迎着介质流动方向一端与设备筒体(或端管)焊接,组焊后在设备简体(或端管)上用
24、红色标出介质流动方向。6. 8. 4 当介质为蒸汽或液体,且流动方向垂直向上时,应在内衬套下端设置4个(相隔900)庄径如mm的半圆形排液孔或在内衬套与设备筒体(或端管)焊接的焊缝上有4条断续焊缝(断门尺十长为20 mm)。6.9 u型膨胀节计算表U型膨胀节计算表见表6-34二7GB 16749-1997 表6-3设计内压力户MPa 设计外压力P MPa 设计温度1 C 一个波轴向位格的(EI;e, F!K) mm 设计要求的操作循环数N. 次疲劳寿命安全系数n, 材料公称直径DN口,m钢板负偏差c, m盯1直边段外径D,mm 设计波腐蚀裕量c, mm 直边段长度L.mm 条纹设计温度下材料的
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