YB 9073-1994 钢制压力容器设计技术规定 板材轧钢工艺设计规范.pdf
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1、中华人民共制国行业标准钢帘j压力容器设计技术规定山月fiTeclurlcol .gu/IIO fo, tM d.lg of .,.,1 p阳. ud 主跑单位.马破山帽幢幢付研究院武汉钢铁惶计研院在山量也画.MI剥量份研究11_筐,咱童王量YB 9073- 9 一,YB9073-94 关于颁发钢制压力容器设计技术规定的通知r 1994J冶建字第012号JL 各省、自治区、直辖市、计划单列市冶金厅(局、公司).各压力容器设计单位z按照国务院和劳动部对压力容器安全技术方面的有关要求,结合冶金部压力容器特点,部组织马鞍山钢铁设计研究院、武汉钢铁设计研究院和鞍山焦化耐火材料设计研究院,编制了钢制压力容
2、器设计技术规定L经审查,批准为行业标准,编号为YB9073-94,现予颁发,自一九九四年六月一日起执行.本规定由冶金部建设协调司负责管理,由马鞍山钢铁设计研究院负责具体解释和组织出版发行工作.问mvF-萨4f中华人民共和国冶金工业部1994年1月15日、YB9073-94 目录1 总则. . (1) 1. 1 适用范围. . (1) 单M 不适用范围. . . .(1) 1. 3 管辖范围. . . . (1) 、1. 4 需遵循的规程、规定、标准. . . . . (1) 2 定义. . . . . . . . . . . . . . . (2) 2.1 压力(MPa). . . . (2)
3、 2.2 温度(C) . . . (2) 2.3 (全容积(m3). . . . . . . . . . (3) 2.4 厚度(mm). . (3) 2.5 许用应力(MPa) . . (4) 2.6 焊缝系数和开孔削弱系数. (4) 3 设计参数选取. . . (4) 3.1 设计压力. . (4) 3.2 设计温度. . (5) .3.3 设计荷载. . (8) 3.4 厚度附加量及最小厚度的选取. .(10) 3.5 许用应力. . . . (12) . 3.6 焊缝系数. . . (13) 3.7 开孔削弱系数. . . (1 3) 3.8 压力试验. . .(17) 4 材料. .
4、(19) 4.1 引言. . (20) 4.2 钢材的选用、技术要求及使用范围. . (20) .4.3 焊条、焊丝和焊剂的选用及焊接的基本要求. (27) 飞、,J 电F¥ YB9073-94 钢制压力容器设计技术规定1总则本规定是冶金工业部归口管理的设计单位在承担压力容器设计时所应遵守的具体技术规定。本规定是结合冶金系统的具体情况,对GB150(钢制压力容器、GB12337(钢制球形储罐、JB4710(钢制塔式容器、GB151钢制管壳式换热器等的补充和具体化。1.1 适用范围本规定适用于设计压力大于或等于O.lMPa和小于或等于35MPa以及真空度二三O.02MPa的冶金行业的固定式钢制压
5、力容器的设计、制造、检验和验收。公称容积大于或等于25L和小于450L但划属监察范围的容器可参照本规定执行。1.2 不适用范围本规定不适用范围包括GB150(钢制压力容器所规定的不适用范围p冶金炉窑上的汽化冷却装置、烟道式余热锅炉以及压力容器安全技术监察规程所包括的非钢制的特种材料如铜、铝、铁、铸铁等容器及特种用途的容器。1.3 管辖范围本规定的管辖范围是容器壳体及与之连为整体的受压零部件F与容器壳体相连的非受压元件及其连接焊缝,以及直接连接在容器亮体上的安全附件等。1.4 需遵循的规程、规定、标准进行压力容器设计时,除遵守本规定外,还应执行国务院发布的锅炉压力容器安全监察暂行条例及实施细则中
6、的有关规定和符合劳动部门颁发的压力容器安全技术监察规程、GB150-20Ct15C 最高介质温度介质正常工作温度加15-30C(注注z当碳素钢容器的最高工作温度大于或等于420C、锵铝钢容祷大于或等于450C.不锈钢容器大于或等于550C时,则其设计温度不再增加裕度。3.2.3 若容器的各个部位在工作过程中产生不同温度时,可按不同温度作为各相应部位的设计1温度。3.2.4容器的最高(或最低工作温度接近所选材料允许使用温度界限时,应结合具体情况慎重选取设计温度,以免增加投资或降低安全性。3.2.5 安装在室外无保温的容器,最低设计温度受地区环境温度一7一YB9073-94 所控制时,可按以下规定
7、选取za.对盛装气体的储存压力容器,最低设计植度取环境温度减3C。b.对盛装液化气体体积占1/4以上的储存压力容器最低设计温度取环境温度。注g环境温度一一取该地区历年来月平均最低气温的最低值.月平均最低气温系按当月各天的最低气温相加后除以当月的天数.3.3 设计荷载3.3.1 容器设计时应考虑的荷载3.3. 1. 1 压力a.设计压力sb.试验压力FC.液柱静压力。3.3. 1. 2 下属质量所引起的荷载a.空容器质量=容器壳体及固定附件(如接管、人孔、法兰、支承圈、支座等的质量。b.可卸内件质量g容器内部可拆卸构件如填料、过滤网、除沫器、触媒、可卸塔盘等的质量。量。C.介质质量=正常工作状态
8、下容器内介质的最大质量。d.隔热材料质量z隔热材料及其支承件和外部保护层的质量。e.附件质量z与容器直接连接的平台、扶梯和附加装置的质f.试验充液质量z液压试验时容器内的液体质量。g.检修质量z检修人员、检修工具及零部件等质量。若无确切资料时,可取70.80kg/mz。h.钢平台、扶梯及塔盘的质量应根据具体工程设计资料计算。当无确切资料时,可参照表3-3进行估算。-8一宦妞,昏 v 使r、61 ,、,YB9073-94 扶梯、平台、塔盘质量估算表3.3. 1. 3 风荷载和地震荷载a.风荷载和地震荷载应根据容器类型按相应标准的专门规定进行计算。无专门规定时,则按GBJ9(建筑结构荷载规范及GB
9、Jll(建筑抗震设计规范进行计算。b.地区基本风压值及地震基本烈度应分别根据当地气象资料和地震资料确定。无确切资料时,可参照全国基本风压分布图(附录A)及中国地震烈度区划图国家地震局,1990年。3.3. 1. 4 雪荷载a.雪荷载应按GBJ9(建筑结构荷载规范进行计算。b.地区基本雪压值应根据当地气象资料确定,当无确切资料时,可参照全国基本雪压分布图附录B)。3.3. 1. 5 偏心荷载由于内件或附属装置的重心偏离容器壳体中心线而引起的偏心荷载。3.3.2 必要时容器设计尚需考虑的荷载影响3.3.2.1 局部荷载容器壳体局部区域上作用的荷载(如支座、内件对壳体的反作用力、工艺管线的推力等。3
10、.3.2.2 冲击荷载由于容器受工作介质的剧烈冲击或运输、安装所产生的附加荷载。3.3.2.3 其他机械荷载以及工作温度变化所引起的荷载。一9一YB9073-94 3.3.3 荷载组合容器所承受的各项荷载,对预期能同时出现者,应考虑最不利的组合。一般情况下荷载的组合可参照表3-4.表3-4荷载组合容器所处状态设计荷载空容器质量所引起的荷载冲击荷载安装地震荷载加25%风荷载取两者中较大值可卸内牛质量引起的荷载当采用整体综合吊装时考虑隔热材料质量空容器质量、附件质量、试验充水质量所引起的荷载水压试验试验压力30%风荷载 局部荷载,偏心荷载空容器质量、附件质量、隔热材料质量、介质质量、可卸内件质量所
11、引起的荷载设计压力正常工作局部荷载、偏心荷载、冲击荷载, 雪荷载地震荷载加25%风荷载取两者中较大值不正常工作取正常工作的荷载加开停车或工作中断时,可能产生的某一种类型荷载的超载.3.4 厚度附加量及最小厚度的选取3.4.1 厚度附加量C按式(3-1)确定z-10一& . 飞 v 三毛t: ,吃时YB9073-94 C=C1 +Cz mm (3-1) 式中:Cl-铜板或钢管的厚度负偏差,按相应钢板或钢管标准选取.mm;一般钢材标准规定的负偏差值列入表3-5、表3-6.表3-5铜板厚度负偏差C1值(mm)钢板厚度2.8- 3.2- 3.8- 4.5-2.0 2.2 2.5 6-7 3.0 3.5
12、 4.0 5.5 负偏差C1o. 18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.28 0.5 0.6 钢板厚度8- 26- 32- 36- 42- 52- 65- 85- 105-25 30 34 40 50 60 80 100 120 负偏差C10.8 0.9 1. 0 1. 1 1. 2 1. 3 1.8 2.0 2.2 上表仅适用于碳索钢、低合金钢、不锈钢钢板。对GB6655(多层压力容器用低合金钢钢板的厚度负偏差取C1=O.4mm。表3-6无缝钢管厚度负偏差C1值钢管种类壁厚mm负偏差普通级较高级热轧12.5% 碳素钢和运10.15mm 0.12mm 低合金钢冷拔1-3 10% 10
13、% 轧3 10% 10% 运1015% 12.5% 热轧10 20% 15% 不锈钢0.5-1. 0 0.15mm 0.12mm 冷拔1-3 15% 10% (轧3 10% 10% -四.L-一11一YB9073-94 上表数据仅适用于GB8163(输送流体用无缝钢管、GB2270不锈钢无缝钢管接管用无缝钢管标准的厚度允许偏差,采用较高级精度的铜管时应在图样上注明。当钢材的厚度负偏差不大于O.25mm.且不超过名义厚度的6%时,可取C1.=O.Cz一一腐蚀裕量.mm;根据元件与介质的接触,由设计者视具体情况考虑单面或两面的腐蚀裕量。对于碳素钢和低合金钢,取Cz不少于lQ.lm;对于不锈钢,当介
14、质的腐蚀性极微时,取Cz=O.3.4.2 最小厚度(不包括腐蚀裕量分别按GB150中1.6. 2条、GB151中的3.3.2条及JB4710中的3.3.2条选取。公称直径小于等于426mm.用碳素钢无缝钢管制作筒体时,其最小壁厚按表3-7选取。表3一7碳素钢无缝钢管筒体最小厚度公称直径mm最小壁厚mm3.5 许用应力3.5.1 钢材和螺栓在不同设计温度下的许用应力按GB150第2章选取。3.5.2 当设计温度低于20.C时,取20.C时的许用应力。3.5.3 选用GB150第2章规定范围以外的钢材时,应符合GB150附录A的要求。3.5.4 对于内压容器,当需要计算接管、加强圈与壳体的连接焊缝
15、强度时,其焊缝的许用应力可按表3-8选取.一12一毒飞. 飞g-、YB9073-94 表3-8接管、加强圄与壳体的连接焊缝的许用应力对接焊缝-一应力消除与否接管壁受剪受拉受剪填角焊缝受剪进行应力消除0.70l时,均取r=l.a一一计算斜向孔桥削弱系数时的两孔在筒体环向上的内径弧长。b一一计算斜向孔桥削弱系数的两孔在圆筒轴线方向上的距离。,.; 3. 7. 4对于圆筒体横截面上的非径向孔(图3-4),计算开孔削弱系数时,当量直径dd按下述原则确定z轴向孔桥:dd=d环向孔桥:dd=录E斜向孔桥按下式计算:dd=dJ中2+1/中2+CO-15一YB9073-94 式中z一-孔的轴线偏离筒体径向的角
16、度,其值不应大于4500b 固自轴线固3-4非径向孔在计算孔桥削弱系数时式(3-2)(3-3)(3-4)中的非径向孔直径,应以当量直径dd代入。3.7.5 对于椭圆孔,计算开孔削弱系数时,孔径d按该孔沿相应节距方向的尺寸确定。3.7.6 当开孔间距小于两孔直径之和的两倍,且两孔直径均小于不另行补强的最大开孔直径时,可按3.7.1条3.7. 5条的规定,计算开孔削弱系数,并代入GB150式(3-1)中的焊缝系数对圆筒进行厚度校核,其中环向开孔削弱系数的两倍大于焊缝系数时,可不进行此项校核。若相邻两孔中的一个孔直径大于不另行补强的最大开孔直径,首先应采用全焊透结构,以提高开孔削弱系数。也可将该孔按
17、规定进行加强,加强后,该孔按无孔处理。-16一a v 咽Fh .1 4吨飞旷YB9073-94 3.8 压力试验3.8.1 容器制成后必须进行耐压试验,耐压试验的项目和要求应在图样上注明。耐压试验一般采用液压试验,对于不适宜做液压试验的容器,可采用气压试验。3.8.2 如果图样有要求,容器还应进行气密性试验,气密性试验应在耐压试验合格后进行。盛装下列介质的容器应进行气密性试验za.毒性程度为极度、高度危害的介质。b.介质为易燃易爆的压缩气体或液化气体。c.设计要求不允阵有微量泄漏的压力容器。d.对真空度有较严格的要求时。3.8.3 对设计图样要求作气压试验的压力容器,是否需再做气密性试验应在设
18、计图样上规定。3.8.4 试验压力按表3-9规定。夹套内的试验压力确定后,必须按核内筒在试验外压下的稳定性,如果不能满足稳定性要求,则在做夹套的液压试验时,须在内筒内保持一定的压力,以使整个试验过程(包括升压、保压和卸压中的任一时间内夹套和内筒压力差不超过设计压差。图样上应注明这一要求,以及试验压力和允许压差。符号意义zp一一-容器的设计压力,对内压容器为设计内压力;对外压容器和真空容,器为设计外压力;MPa;PT一一耐压试验压力.MPa;一一试验温度下材料的许用应力.MPa;aJ一一设计温度下材料的许用应力.MPa。-17一YB9073-94 表3-9压力试验的试验应力耐压试验压力PTMPa
19、 气密性容器种类|试验压力液压气压MPa 内压容器t啡p+O.l (11哺p+O.l 1. 05P 取两者中的较大值取两者中的较大值当内筒设计压力为正值时t自P骨p+O.l t啡p+O.l 带夹套容器取两者中的较大值取两者中的较大值际(应在图祥上当内筒设计压力为负值时分别注明内内筒按内压容器内筒按内压容器箭和夹套内进行试验进行试验1. 05p 容的试验压力1. 25p 1. 15p 夹套的试验压力夹套内的试验压力器p+O.l p+O.l 取两者中的较大值取两者中的较大值不带夹套容器按内压容器进行试验按内压容器进行试验真空容器1. 25p 1. 15p 1. 05p 注s如因采用p+O.l的试验
20、压力,而导致必须增大壳体厚度时,则允许适 当降低试验压力,但不得低于1.25p一一MPa(液压试验或1.15p 司MPa(气压试验。容器各元f牛(圆筒、封头、接管、法兰及紧固件等所用材料不同时,应取oJ 各元件巧了之比值中最小者.-18一a 、嚼 电E. 、J YB9073-94 3.8.5 对直立容器卧置进行液压试验时,试验压力应为立置时的试验压力加液柱静压力。 =1. 25p一.t+p. H. gX 10-6MPa (3-5) aJ 式中:p一一试验液体密度,kg/m3;H一一直立试验时液柱高度,m;g一一重力加速度9.81m/sz3.8.6 试验液体一般采用洁净水,也可采用不会导致发生危
21、险的其他液体,试验时液体的温度应低于其闪点或沸点。奥氏体不锈钢制容器用水进行液压试验后应将水横去除干净,当无法达到这一要求时,应控制水中的氯离子含量不超过2Sppm. 3.8.7 碳素钢、16MnR和正火15MnVR钢制容器液压试验时,液体温度不得低于S.C;其他低合金钢制容器,液体温度不得低于lS.C,如由于板厚等因素造成材料无延性转变温度升高,则需相应提高试验液体温度。其他钢种制容器液压试验温度按图样规定。3.8.8 气压试验时所用气体应为干燥、洁净的空气、氮气或其他惰性气体。碳素钢和低合金钢制容器,气压试验时介质温度不得低于lS0C.其他钢种制容器气压试验温度按图样规定。3.8.9 碳素
22、钢和低合金钢制压力容器,气密性试验用气体温度应不低于S.C。气密性试验时,安全附件应安装齐全。3.8.10 在试验压力下壳体平均一次总体薄膜应力值应符合下列要求z液压试验时不得超过试验温度下材料周服强度的90%,(校核时还应计入液柱静压力h气压试验时此应力不得超过试验温度下材料屈服强度的80%。4材料一19一YB9073-94 4. 1 引言本章对冶金系统钢制压力容器用钢材和焊接材料的选用、技术要求、使用限制和范围,新材料和进口钢材的使用、钢材代用等进行了规定。4.2 钢材的选用、技术要求及使用范围4.2.1 钢材的选取选择容器用钢材必须考虑设备的操作条件(如设计压力、设计温度、介质特性、力学
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