1、2008年江苏省D类压力容器设计人员培训班,在D类压力容器设计中如何执行压力容器安全技术监察规程江苏省化工机械研究所有限责任公司韩 建 新,0. 概述：0.1 容规在特种设备安全监察法规中的作用, 我国特种设备法规体系的构成（五个层次） 法律 特种设备安全法（调整特种设备安全各方面关系，明确 各方面责任，解决安全监察工作法律地位问题） 行政法规 特种设备安全监察条例（为安全监察工作的依据， 解决安全监察制度的建立问题） 行政规章 事故处理规定等（管理要求，解决安全监察工作程 序问题） 安全技术规范 各项技术规程、规则（安全监察工作的主体， 解决特种设备安全性能基本要求问题） TSG 特种设备安
2、全技术规范 安全技术规范引用的标准（基础，解决特种设备安全监察的技术 支撑问题） 容规在压力容器设计中的地位 作为安全技术规范，在设计工作中必须贯彻执行。 压力容器的设计、制造（组焊）、安装、使用、检验、修理和改造， 均应执行规程。 本规程是压力容器质量监督和安全监察的基本要求，技术标准、部 门规章、单位规定与规程相抵触的，以规程为准。,0. 概述：0.1 容规在特种设备安全监察法规中的作用, 容规与标准的关系 容规和强制性标准都具有强制性； 推荐性标准的采用是志愿的，只有被法规引用后才具有强制性。 容规只提出安全技术的基本要求，不过多涉及具体的技术方法； 标准指导技术方法的实现，是规范的技术
3、支撑。 标准具有相对的统一性、固定的特征、在理论上是可协调的； 法规因国家和文化特征的差异，技术贸易壁垒等，各国不统一。 标准一般只针对某种产品、某种工艺； 法规不仅可针对某种产品，还可覆盖某一行业/领域。 法规标准应当相互融合，协调发展，互不排斥，一起构成和谐统一 的体系。,0. 概述：0.2 容规管辖范围与GB150的适用范围的主要区别,容规与GB150的适用情况比较,容规与GB150的适用情况比较（续表）,0. 概述：0.3 容规的内容：,第一章 总则第二章 材料第三章 设计第四章 制造第五章 安装、使用管理与修理改造第六章 定期检验第七章 安全附件第八章 附则附件一 压力容器的应力等级
4、、品种、介质毒性程度和易燃介质的划分附件二 全国月平均最低温度低于零下20和零下10的地区附件三 压力容器产品质量证明书附件四 压力容器档案卡片附件五 安全阀和爆破片的设计计算附件六 产品铭牌与注册铭牌附件七 受压元件产品质量证明书,第一章. 总 则：1.1 容规规定的适用范围, 同时具备的三个条件： 最高工作压力（pw）大于等于0.1Mpa(不含液体静压力）； 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m , 且容积（V）大于 等于 0.025m3； 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。,1.1 容规规定的适用范围,注：1. 判断容规管辖范围是指最高工作压力而
5、不是设计压力。最高工 作压力是指正常使用过程中，容器顶部可能出现的最高压力。 2.容器内主要介质为最高工作温度低于标准沸点的液体时，如气相空 间（非瞬间）大于等于0.025m3，且最高工作压力大于等于0.1Mpa 时，也属容规管辖。 3.条例中压力容器定义：“.压力与容积的乘积大于或等于 2.5MpaL”，在容规未作修订时，仍然按原定义。 4.外压容器根据具体结构分析，一般不会出现最高工作压力（pw） 大于等于0.1Mpa的状况。 5. 容积计算时按名义尺寸计算，且不扣除内件的体积。 6. 正常运行最高工作压力小于0.1Mpa,瞬间承受压力大于等于0.1Mpa 的压力容器容规不管辖，但“消毒、
6、冷却等工艺过程中需要短 时承受压力大于等于0.1Mpa的压力容器”属容规管辖，主要是 考虑如发酵罐等设备的大型化和重要性。,第一章. 总 则：1.2 压力容器分类,1.2.1 容规中压力容器分类原则： 1) 符合第2条适用范围的压力容器； 2) 根据压力容器的压力等级、品种、介质的毒性程度和 爆炸危险程度进行划分。 1.2.2 压力容器的压力等级： 根据压力容器的设计压力（p）划分为四个压力等级 低压（代号L） 0.1Mpap1.6Mpa 中压（代号M） 1.6Mpap10Mpa 高压（代号H） 10Mpap100Mpa 超高压（代号U） p100Mpa,第一章. 总 则：1.2 压力容器分类
7、,1.2.3 压力容器的品种： 1） 按生产工艺过程中的作用原理，分为： 反应压力容器（代号R）：主要用于完成介质的物理、化学反应的 压力容器； 换热压力容器（代号E）：主要用于完成介质的热量交换的压力容 器； 分离压力容器（代号S）：主要用于完成介质的流体压力平衡和气 体净化分离的压力容器； 储存压力容器（代号C）：主要用于储存、盛装气体、液体、液化 气体等介质的压力容器。 2） 按压力容器的结构特点、材料等，分为 固定式压力容器、移动式压力容器； 管壳式余热锅炉； 球形储罐； 低温储存容器；（特指结构为双层壳体中间绝热，内壳体承压， 介质为低温液体的储存容器） 高强度级别材料制造的容器；
8、搪玻璃压力容器等。,第一章. 总 则：1.2 压力容器分类,1.2.4 压力容器中化学介质的毒性程度的分级和 爆炸危险程度的划分： 1）按照HG20660压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分 类中表14、附表12中所列介质的分类确定。 2）HG20660中未列入的，可查找化学危险品手册中的参数，按 以下原则确定其毒性程度 极度毒性（） 最高允许浓度 0.1mg/m3； 高度毒性（） 最高允许浓度 0.11.0 mg/m3； 中度毒性（） 最高允许浓度 1.01.6Mpa, 或温度t350时，不能选用Q235-B材料等。,第二章. 材 料：2.2 容规中对压力容器用材料的要求：,2.2.4
9、 对材料中元素的控制： 1. 用于焊接结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其含碳 量不应大于0.25%；（碳含量高影响焊接性能） 2. 压力容器专用钢材的磷含量不应大于0.030%； （降低钢的塑性和韧性，尤其是低温韧性） 3. 压力容器专用钢材的硫含量不应大于0.020%。 （产生热脆，导致开裂，并使焊缝产生气孔和裂纹） 修订：用于焊接结构压力容器受压元件的调质低合金钢，如果钢材的标准抗拉强度下限值540MPa，钢材的含磷量不应大于0.020%，含硫量不应大于0.015%。焊接裂纹敏感系数Pcm(2)不应大于0.25%。 2.2.5 压力容器受压元件采用国外材料应符合的要求： 1.
10、应选用国外压力容器规范允许使用且国外已有使用实例的材料，其 使用范围应符合材料生产国相应规范和标准的规定； 2. 技术要求一般不得低于国内相应材料的技术指标； 3. 制造单位应有该材料的质量证明书，首次使用前，应进行焊接工艺 评定和焊工考试，并对化学成分、力学性能进行复验； 4. 国内材料生产单位按国外牌号生产的材料，应通过产品鉴定并经国 家安全监察机构批准。,第二章. 材 料：2.3 压力容器设计时需考虑的材料检验要求：,2.3.1 钢制压力容器用材料的力学性能、弯曲性能和冲击实验要求，应符 合GB150的有关规定；2.3.2 压力容器用有色金属（包括铝、钛、铜、镍及其合金）的检验要求 及供
11、货状态按容规第1821条和相关标准的规定；2.3.3 用于制造压力容器壳体的碳素钢和低合金钢钢板，符合下例条件之 一，应逐张进行超声检验： 1. 盛装介质毒性为极度、高度危害的压力容器；（合格等级为级） 2. 盛装介质为液化石油气且硫化氢含量大于100mg/l的压力容器； （合格等级为级） 3. 最高工作压力大于等于10Mpa的压力容器； （合格等级为级） 4. GB150第2章和附录C、GB151、GB12337及其他国家标准和行业 标准中规定应逐张进行超声检验的钢板； （合格等级按相应标准的规定） 5. 移动式压力容器。 （合格等级为级）,第二章. 材 料：2.3 压力容器设计时需考虑的材
12、料检验要求：,2.3.4 压力容器的主要受压元件及对材料的复验要求： 1.压力容器的主要受压元件包括：筒体、封头（端盖）、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨胀节、开孔补强圈、设备法兰；球罐的球壳板；换热器的管板和换热管；M36以上的设备主螺栓及公称直径大于等于250mm的接管和管法兰。 2.复验内容： 钢板包括表面质量和材料标志；化学成分；力学性能、冷弯性能；超声检验等。 锻件按国家标准或行业标准规定的项目。 3.主要受压元件用材的复验： 1）用于制造第三类压力容器的钢板必须复验； 2）用于制造第一、二类压力容器的钢板当设计图样要求复验或用户要求复验时，应复验。 （修订：取消三类容器的钢板必须复验
13、的条款，由设计者考虑是否复验；增加中间商供应的材料复验）,第二章. 材 料：2.4 主要受压元件的材料代用：,2.4.1 制造单位对主要受压元件的材料代用，原则上应事先由原设计单位设计更改批准文件；2.4.2 制造单位有相应的设计资格，且代用材料优于被代用材料（仅限于16MnR、20R、Q235系列钢板，16Mn、10、20锻件或钢管的相互代用），可由制造单位的设计部门批准并承担相应责任，同时需向原设计单位备案。原设计单位有异议时，应及时向制造单位反馈。,第三章. 设 计：3.1 容规对压力容器设计单位及设计图样的要求：,3.1.1 设计单位： 1. 压力容器的设计单位资格、设计类别和品种范围
14、的划分应符合压力容器设计单位资格管理与监督规则（注）的规定； 2. 设计单位应对设计质量负责； 3. 设计单位不准在外单位设计的图样上加盖压力容器设计资格印章。 注：目前使用的是2002版国家质量监督检验检疫总局颁布的压力容器压力管道设计单位资格许可和管理规则，新修订的 TSG R1001-2008压力容器压力管道设计许可规则将在近期颁布。,第三章. 设 计：3.1 容规对压力容器设计单位及设计图样的要求：,3.1.2 设计图样： 1. 压力容器的设计总图（蓝图）上，必须加盖压力容器设计资格印章； 2. 设计总图上应有设计、校核、审核（审定）人员的签字； 3. 设计总图上应注明： 1）压力容器
15、名称、主要特性参数、类别；（建造所依据的主要标准） 2）设计条件（包括压力、温度、介质、腐蚀欲量、焊缝系数、自然基础条件等）； 3）主要受压元件材料牌号及材料要求； 4）制造、热处理、无损检测、耐压和气密性实验、防腐蚀处理等要求。 5）其它技术要求等。（详见第30条） 4. 为防止压力容器超寿命运行引发的安全问题，设计单位一般应在设计图样上注明压力容器设计使用寿命。 修订的容规中将“应在”改为“应当”，强调设计寿命。,第三章. 设 计：3.2 压力容器设计文件：,3.2.1 压力容器设计文件包括：设计图样、技术条件、强度计算书，必要时还应包括设计或安装、使用说明书。3.2.2 强度计算书： 1
16、）强度计算书内容应包括：设计条件、所用规范和标准、材料、腐蚀欲量、计算厚度、名义厚度、计算应力等； 2）钢制压力容器受压元件的强度计算，以及安全系数的选取，应按照GB150、GB151、GB12337和JB4732等标准的有关规定执行； 3）对某些结构特殊的受压元件按常规标准无法解决强度计算时，局部可以参照JB4732规定的方法进行分析计算。（按JB4732进行局部分 析计算的单位可不取应力分析设计项目资格，局部分析计算应经设计计算负责人批准。） 4）有色金属、铸铁、铸钢压力容器的强度计算要求见第4042条。 5）在对角焊缝的强度进行验算后，应将验算结果列入计算书中； 6）装设安全阀、爆破片装
17、置的压力容器，应有压力容器安全泄放量、安全阀排量和爆破片泄放面积的计算书。（无法计算时，应征求使用单位意见，协商选用安全泄放装置。） 注：关于角焊缝修订的容规中说明（裙座、支腿、吊耳等的角焊缝）,第三章. 设 计：3.2 压力容器设计文件：,3.2.3 设计单位应向使用单位或制造单位提供的技术文件： 1）设计单位应提供设计说明书、设计图样和技术条件； 2）用户需要时，还应提供安装、使用说明书； 3）对移动式压力容器、高压容器、第三类压力容器应提供强度计算 书； 4）按JB4732设计时，应提供应力分析报告； 5）装设安全阀、爆破片装置的压力容器，应提供压力容器安全泄放 量、安全阀排量和爆破片泄
18、放面积的计算书。 修订的容规中应提供的技术文件为“强度计算书、设计图样和制造技术条件。” （另外，这里还涉及用户责任问题：1、用户给设计单位提交的操作参数；2、区域的其他参数，地震、风、雪、活载荷等；3、介质状况。）,第三章. 设 计：3.3 压力容器设计压力、设计储藏量、腐蚀欲量：,3.3.1 压力容器的设计压力不得低于最高工作压力；装有安全泄放装置时， 不得低于安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力。3.3.2 设计压力容器时，应有足够的腐蚀欲量，以满足压力容器安全运行 的要求， 1) 腐蚀欲量应根据预期的压力容器使用寿命和介质对材料的腐蚀速率 确定； 2) 还应考虑介质流动时对容器或元件的充
19、蚀量和磨损量； 3) 在进行结构设计时，还应考虑局部腐蚀的影响。3.3.3 盛装液化气体的固定式压力容器设计储藏量： W 储藏量，t ； 充装系数，一般取0.9，不 得大于0.95； V 压力容器的体积，m3 ； t 设计温度下的饱和液体密 度，t/m3 。3.3.4 盛装液化气体（包括混合液化石油气）压力容器的设计压力： 按表31、表32确定。（表33参数指移动式压力容器罐体）,第三章. 设 计：,3.3.5 储存容器的最低设计温度 容规第三十五条规定“设计储存容器，当壳体的金属温度受大气环境气温条件所影响时，其最低设计温度可按该地区气象资料，取历年来月平均最低气温的最低值。月平均最低气温是
20、指当月各天的最低气温值相加后除以当月的天数。月平均最低气温的最低值，是气象局实测的10年逐月平均最低气温资料中的最小值。全国月平均最低气温低于等于零下20和零下10的地区见附件二。,第三章. 设 计：3.4 设计盛装液化石油气的储存容器的要求：,3.4.1 设计压力按表32选取；3.4.2 应参照行业标准HG2059220635的规定，选取压力等级高于设计 压力的管法兰、垫片和紧固件；3.4.3 使用法兰连接的第一个法兰密封面，应采用高颈对焊法兰、金属 缠绕片（代外环）和高强度螺栓组合；3.4.4 常温下盛装混合液化石油气的压力容器应进行焊后热处理。3.5 设计快开门结构安全连锁装置的要求：3
21、.5.1 快开门式压力容器的快开门（盖）应设计安全连锁装置，并具有 连锁报警功能； 快开门达到预定关闭部位方能升压运行的连锁控制及报警功能； 压力容器的内部压力完全释放，安全连锁装置脱开后，方能打开 快开门的连锁报警功能。3.5.2 安全连锁装置是保证在任何情况下，快开门未关闭时，蒸气不能 进入压力容器，防止蒸气喷出伤人；压力容器内有压力时，快开 门不能打开，防止有压力时，门弹出伤人。,第三章. 设 计：3.6 对压力容器焊缝的要求：,3.6.1 焊制压力容器的筒体纵向接头、筒节与筒节（封头）连接的环向 接头，以及封头的拼接接头，必须采用全截面焊透的对接接头型 式。球形储罐球壳板不得拼接。3.
22、6.2 接管（凸缘）与壳体之间以及夹套压力容器的接头，有下列情况 之一的，应采用全焊透型式： 1）介质为易燃或毒性为高度、极度危害的压力容器； 2）做气压试验的压力容器； 3）第三类压力容器； 4）低温压力容器； 5）按疲劳准则设计的压力容器； 6）直接受火焰加热的压力容器； 7）移动式压力容器。3.6.3 焊接接头的设计可参照GB150附录J或JB4732附录H进行。3.6.4 必要时设计者对角焊缝的强度进行验算，验算结果应列入设计文 件中。,第三章. 设 计：3.7 对压力容器检查孔的要求：,3.7.1 为检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷， 压力容器应开设检查孔。检查
23、孔包括人孔、手孔。3.7.2 检查孔最少数量：内径D300500mm, 手孔2个； D5001000mm,人孔1个或手孔2个； D1000mm, 人孔1个或手孔2个。 （人孔、手孔相应最小尺寸详见表36）3.7.3 检查孔的开设应合理、恰当，便于观察或清理内部。3.7.4 可不开设检查孔需符合一定条件： 1）筒体内径小于等于300mm的压力容器； 2）压力容器上设有可拆卸或开关的封头、盖子等，并盖子的尺寸不小 于规定检查孔的尺寸； 3）无或轻微腐蚀，且无需内部检查和清理的压力容器； 4）制冷装置用压力容器； 5）换热器。,第三章. 设 计：3.7 对压力容器检查孔的要求：,3.7.5 特殊情况
24、不能开设检查孔时，应同时满足下列要求： 1）每条A、B类焊缝做100无损检测（射线或超声）； 2）在图样上注明计算厚度，且在用期间或检验时重点进行测厚检查； 3）缩短检验周期。3.8 对补强圈、加强垫板上设置泄漏孔的要求：3.8.1 至少设置1个不小于M6的泄漏信号指示螺纹孔。 注：主要作用：1.对补强圈、垫板、固定焊缝进行密封试验时检漏； 2.接管角焊缝、壳体被覆盖的焊缝泄漏时发出信号。 试验压力一般为0.30.4Mpa,介质为空气或氮气。3.9 对管法兰及其连接件的要求：3.9.1 压力容器管法兰、垫片、紧固件的设计应参照行业标准HG20592 20635的规定。(容规里面要求的2个HG标
25、准) 注：选用HG2059220635标准主要是该标准包括国际通用的欧洲和美 洲两大体系，且内容完整、体系清晰、适合国情，并与国际接轨。,第四章. 制 造：4.1 焊接接头的质量要求：,4.1.1 焊缝表面不允许咬边的： 1） 抗拉强度大于等于540Mpa的钢材及铬钼低合金钢材制造的压力 容器；（缺口敏感性强，缺陷易扩展） 2） 奥氏体不锈钢、钛材、镍材制造的压力容器；（对抗腐蚀不利） 3） 低温压力容器； （咬边有开口缺陷，低温时易扩展） 4） 焊接接头系数取1.0的压力容器。（咬边会削弱母材的强度） 注：咬边属于形状突变，造成局部应力集中（应力集中系数可达 K3.0);咬边是开口缺陷，长期
26、使用中易扩展；在长期使用 中由于介质浓缩会引起腐蚀，因此咬边的存在对压力容器的 强度、应力腐蚀、疲劳等均会造成不良影响。4.1.2 产品焊接试板与试样： 对每台压力容器应制作产品焊接试板的压力容器（详见容规等 77条第2款及GB150)，图样应注明。4.1.3 对压力容器的焊接工艺评定、组焊要求、焊接接头的返修要求等， 压力容器的设计人员也应了解。（详见容规有关条款）,第四章. 制 造：4.2 热处理：,4.2.1 容规中除GB150规定外，需进行热处理的： 1）采用电渣焊接的铁素体材料或焊接能量较大的立焊焊接的压力容 器，应在焊后进行细化晶粒的正火处理； （电渣焊接后晶粒粗大、力学性能下降，
27、尤其是冲击功明显下降， 所以焊后应进行正火处理。） 2）常温下盛装混合石油液化气的压力容器应进行焊后热处理； （由于国内气源成分不稳定，难以控制H2S含量，加上使用单位 管理不善，造成应力腐蚀。）修订的容规中增加“以及储存能导致应力腐蚀的其他介质的压力容器” 3）旋压封头（除奥氏体不锈钢材料外）应在旋压后进行消除应力热处 理。 （以防止裂纹。）4.2.2 焊后热处理： 焊后热处理是焊后消除焊接接头应力的热处理，主要目的是消除 焊后产生的过大的焊接应力、细化晶粒、变形协调产生的应力，以及 焊接过程中由于空气中水分，在高温下分解成氢和氧，氢会积聚，会 造成的延时裂纹。4.2.3 焊后热处理应在焊接
28、工作全部结束并检测合格后，于耐压试验前 进行。,第四章. 制 造：4.3 无损检测：,4.3.1 压力容器的对接接头，必须进行全部射线或超声检测的： 1）GB150及GB151等标准规定100检测的压力容器； 2）第三类压力容器； 3）第二类压力容器中易然介质的反应容器和储存容器； 4）设计压力大于5.0Mpa的压力容器； 5）设计压力大于等于0.6Mpa的管壳式余热锅炉； 6）设计选用焊缝系数为1.0的压力容器（无缝管制筒体除外）； 7）疲劳分析设计的压力容器； 8）采用电渣焊的压力容器； 9）使用后无法进行内外部检验或耐压试验的压力容器； 10）符合下列之一的铝、铜、镍、钛及其合金制压力容
29、器： （1）介质为易燃或毒性为极度、高度、中度危害的； （2）采用气压试验的； （3）设计压力大于等于1.6Mpa的。,第四章. 制 造：4.3 无损检测：,4.3.2 容规 第八十八条 “压力容器的无损检测按JB4730压力容器无损检测执行。对压力容器对接接头进行全部（100%）或局部（20%）无损检测：当采用射线检测时，其透照质量不应低于AB级，其合格级别为级，且不允许有未焊透；当采用超声检测时，其合格级别为级。对GB150、GB151等标准中规定进行全部（100%）无损检测的压力容器、第三类压力容器、焊缝系数取1.0的压力容器以及无法进行内外部检验或耐压试验的压力容器，其对接接头进行全部（100%）无损检测：当采用射线检测时，其透照质量不应低于AB级，其合格级别为级；当采用超声检测时，其合格级别为级。” 也就是说，上面所列的 3）、4）、5）项作100射线检测，可以合格级别为级，但此时焊缝系数不能取1.0。,
