HG 20583-1998（编制说明） 钢制化工容器结构设计规定.pdf

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1、钢制化工容器结构设计规定HG 20583-1998 编制说明求，但是现在使用的法兰标准(如JB47014703)其密封面粗糙度为12.5或6.3是偏低的，建议选用这几类垫片时，设计者对法兰密封面要求应另加说明。(3)接管伸出壳体外壁的长度，系以保温层厚度范围分档的。表5-1系参照了日本宇部兴产公司标准制定的，根据常用情况，本表保温层厚度范围为小于等于200mm;接管直径至600mm，如超出此范围，则应根据安装法兰螺栓的需要，确定所需的接管伸出长度。373 三、焊接结构1.对接接头本规定列出的对接接头共40种，其中适用于手工电弧焊的23种(包括两种氢弧焊底焊的单面焊双面成型的焊接接头)，适用于埋

2、弧自动焊的17种，基本上满足了化工容器对接接头的需要，另外，对于不锈钢复合铜板可新增加如下内容作为参考:GB/T13148-91标准中的8种对接接头。各种对接接头的型式和基本尺寸，主要是根据焊件的厚度大小编制的，一定范围的厚度往往有几种接头型式可供选择，这就要结合选用者所具备的条件来决定。如有的厂机加工能力较弱，选用V型或X型坡口形成的接头就比较好，因为这些坡口的加工只需价格低廉的半自动气割机即可。如选用U型或双U型坡口形成的接头，就需要在机床齐备的工厂加工，但V型坡口往往填充金属较多，焊接效率低，焊接应力大，变形大，对抗裂性差的钢种不适用，所以对板厚度较大的，在有条件时应尽量选用U型或X型坡

3、口形成的接头。焊接方法和被焊件材料也影响接头形式和尺寸的确定，如手工电弧焊由于熔深较浅，6mm以上的铜板就需要开V型坡口，而埋弧自动焊却具有深熔的特点，甚至1920mm的钢板也不开坡口，对于普通碳钢，因它对焊接热不甚敏感，故可采用高线能量的焊接规范，为了便于操作，坡口的截面就应大些，但对镰钢和镰错不锈耐酸钢，坡口截面就应小些，因为这些钢只能采用低的线能量焊接，当被焊件的厚度较小时(厚度a=420mm)，可用I型、V型坡口形成的接头;当厚度较大时。=1260mm)，可用X型坡口形成的接头，在同样条件下，X型比V型可节省焊条一半以上，焊接变形及内应力均小，厚度大于60mm时，用U型坡口的接头则耗条

4、量更少，变形也更小。如焊件能翻转，能实现双面焊，则X型或V型坡口形成的接头较理想。综上所述，焊接接头的选择是由多方面因素确定的，应结合实际情况选择最佳接头型式。在化工容器的设计中常常碰到单面焊双面成型的要求，故在于工电弧焊中增加了两种氧弧焊打底的单面子工电弧焊的焊接接头(即DU22、DU23)，这两种接头均能达到单面焊双面成型的要求。另外，焊接接头的基本尺寸值的确定，大部分是引自一些厂的厂标或取一些国内、国外标准和厂标的综合值。本规定明确规定压力容器A类及B类焊缝必须全焊透，主要是参照以下标准、规范(见附表所列)所确定的。附表有关规范或标准关于对接焊缝的规定规范或标准说明和要求GB 150(钢

5、制压力容器全部为双面焊图例B 2942-81(钢制空气冷却器技所有受压部位的焊缝，必须全焊透并与母材全熔合。除了接管与箱体的焊缝术条件采用单面焊外，其它焊缝应尽量采用双面焊德国AD规范焊缝不得有裂纹或未熔合或未焊透。通常第二面得铲焊根后再焊1.焊缝(即A类焊缝)全部为双面对接焊或相当于双面焊的对接单丽焊美国ASME、日本JIS8243 2.环缝(即B类焊缝)可用带垫板焊。但剧毒介质、低温和A类焊缝除外3.无单面焊的未焊透结构国际焊接协会会议意大利代表团对所有单面焊接头，因可能未焊透，因此这些接头不适用于根部产生很大张应力及横向疲劳应力的载荷条件美国压力容器手册在压力容器中，对接接头应完全熔透和

6、熔合374 对接接头在这次修订中主要的问题是:我们在编制对接接头时，主要的参考标准GB985986 也正在对它们的80版进行修订，所以在当时只有80版作为参考GB985986的88版与80版比较，部分对接接头的坡口角相差较大，即GB985的88版比80版角普遍小约150，自角(坡口面角)也偏小;GB986的88版比80版的角的范围却增大约200300。在这次修订时对此问题作为重点调查，对上述两标准的编制单位和编制人进行了走访。结论是:(l)GB 985的88版之所以要减小角，乃因国内外焊接结构发展的大趋势使然，即减少角就可以缩小焊缝截面，从而减少填充金属量，提高焊接效率，降低焊接应力和变形量。

7、但另一方面却增大了施焊的难度，编制者认为:随着焊接技术的发展和人员素质的提高，对施焊带来的困难是可以克服的，而制定标准要反映向先进发展的趋势，故必须对角作出修改，另外，从ISO、德国、瑞典的焊接标准中也反映出上述的发展趋势。(2)GB 986的88版，之所以要增大角的范围，是因为埋弧焊焊接工艺所要求的。一般说焊件厚度8大，就要求角相应增大，否则会因为熔深不够造成焊不透的缺陷，为了适应厚板埋弧焊扩大8的要求，故将角的范围适当增大是必要的。另外，从ISO、德国、瑞典等国的焊接标准看也是如此，故这次修订中我们也将角作了适当的增大。2.接管与壳体间的焊接接头工艺接管与容器壳体及开孔补强圈连接的接头处拘

8、束度大，存在较大的应力集中。加之焊缝金属通常比母材塑性低，焊缝根部及焊接热影响，在疲劳载荷(如循环压力和温度、振动等)作用下易成为裂纹的起源。从焊接施工操作讲，这类焊缝是容器上所有焊缝中最难控制、也是最易产生问题的地方，这是因为目前壳体上的马鞍形开孔仍大量采用气割、气刨等手工开孔方法，不易保证坡口角度及钝边尺寸;坡口表面的氧化皮较难去除，施焊接管的操作位置又往往不利于焊工控制成型等等;所以极易产生裂纹、未焊透、夹渣、未熔合等缺陷，而目前图纸上对接管与容器连接焊缝的探伤问题又往往无明确规定，这样便削弱了焊工的责任感，致使此类焊缝质量不易保证。从设计角度讲，一些设计人员往往只注意焊条、焊丝强度，而

9、忽视了韧性。加之焊接冶金过程的影响，致使大量焊缝金属出现高强度、低塑性现象，焊缝及热影响区易产生开裂。另外，设计者对如何设计出保证焊接质量的接头缺乏了解，也是导致接头质量不佳的重要原因。坡口及间隙对焊缝质量有直接影响，因此应注意提高坡口尺寸的精确度。此外，坡口的清洁度十分重要，应将坡口表面的的油污、脏物、碳弧气刨产生的氧化皮、渗碳层及津硬层清除。疲劳断裂失效约占金属失效结构的40%，ASME认为:接管的设计应考虑最大限度地降低应力集中。最安全的容器是在容器上所有部分都具有最低的总应力(一次应力及应力集中等)，而不是在一次膜应力上取最大的安全系数，而不管局部应力集中。所以，有效的降低应力集中，是

10、设计容器与接管焊接接头时应给予足够重视的问题，本规定11.10节专门论述了疲劳、低温、大的温度梯度等工况下接头型式的选择原则，设计接头时应予重视。对于接管与壳体连接焊缝在什么条件下应保证全焊透的问题目前仍无统一的看法，国内一些大型化工容器制造厂，过去一直是当图纸上提出全焊透要求，并同时提出对接管与壳体连接焊缝进行超声破探伤(UT)的检验要求时，才采用保证焊透的焊接工艺;如图纸上不作特别说明，则大量的接管与壳体的连接焊缝是不完全焊透的。因为坡口不进行机加工，焊缝不铲根均很难保证焊透;而不作超探等检验，是杏全焊透也很难确定。从设计单位情况看，一般设计院除特殊工况(疲劳、低温、大的温度梯度、毒性危害

11、介质等)在图纸上对接管与壳体连接焊缝有特别的说明外，一般均只绘出节点图(有些设计院甚至连接点图也不画)，不作是否焊透或检验要求等说明，这样在客观事实上形375 成大量的接管与壳体的连接为不完全焊透结构。从经济效益考虑，要求接管与壳体实现全焊透将大大地提高成本，据调查知，采用氢弧焊打底将提高成本30%，且氢弧焊速度慢，效率低。对接管与壳体连接焊缝的讨论，参加国际焊接协会会议的意大利代表团提出:通常特别是角接接头中，若不采用TIG焊，则根部并不满意。铲根、清根在高效接头中是必要的。哈尔滨工业大学著焊接结构一书中提出:对工作条件恶劣的高压容器的管接头应焊透。蒸汽锅炉安全监察规程规定，对PN注10MP

12、a的锅炉集箱上的管接头角焊缝，应尽量用氧弧焊打底。ASME规范应力分析篇提出，不受外载的接头、仪表孔、检查孔等可采用部分焊透结构或填角焊缝。从日本TEC公司引进双加压硝酸装置的硝酸吸收塔(设t要求氧弧焊的情况接中，本规定以常-4)。4.搭接接头搭接接头也是石、5. T形接头连接件的相对位置而定，并没有严格接封在同于一般铺掏件酶耀幽4对接工况及所依据的设计准则有过程中拉现的问题和错误进形封头与筒体的焊12种型式(见表11同角接接头一样，这里的T形接头的类别划分也只能是粗略的，即把容器的连接中接近于T形的接头型式均归纳于此类。需要说明的是:T形接头中序号T3、T4、T5、T6以及搭接接头中序号Da

13、5与其它接头是不同的，前者是受力件与受压件之间的连接，而后者均为受压件之间的连接。因此，除了这里的结构考虑外，还需依据外界不同的工况条件做应力强度校核。T形接头中所列焊缝坡口大部分属于填角焊，坡口角度一般接近连接的自然形状。连接件的厚度尺寸一般仅给出下限。角接、搭接、T形三种接头在这次修订中，修改量也不大，主要对使用中发现的问题和不妥处作376 了修改和更正。另外，为了精简篇幅，不重复部级以上标准的内容，故将T形接头中之T7T15换热器的管板与壳体、管板与换热管之间的焊接接头;法兰与壳体之间的焊接接头删去，只保留换热器管板与壳体之间的部分焊接接头且该保留部分为标准上所没有的。7.其它说明表11-2表11一7中之塾变尺寸(阳、R、H、P、b等的贸值如(自)=40。士5。、P=2士1、b=2士;等，是指尺寸范围，而不是公差值。由于修订时表11-3的序号有变动，故HG21506-92(补强圈标准中，在使用管子与带补强圈壳体焊接接头时，应按修订后的序号。现给出修订前后序号的对应关系:修订前序号修订后的序号G28 G29 G30 G31 G26 G27 G28 G29 377 378 G32 G33 G34 G35 G30 G31 G32 G33