钢制球形储罐

ICS23.020.10J74中华人民共和国国家标准GB12337-1998钢制球形储罐Steelsphericaltanks代替：GB12337-1990批准部门：国家质量技术监督1998-12-08发布1999-12-01实国家质量技术监督发布前言本标准是根据国家技术监督局1993年《制修订国家标准项目计划》的安排对GB12337—90进行修订。本标准是一部包括球壳、支柱、拉杆等的设计计算、材料的选用要求、结构要素的规定，以及球形储罐(以下简称球罐)的制造、组焊、检验与验收的综合性国家标准。本标准是在已实施的GB12337—90《钢制球形储罐》的基础上，经过调查分析和实验验证，结合成功的使用经验，并吸取国际同类标准的先进内容，加以充实、完善和提高，根据确保球罐安全使用的原则制定的。球罐的设计、制造、组焊、检验与验收除符合本标准规定外，还应符合GB150的有关规定。本标准与GB12337—90标准相比，主要有以下内容的修改：—根据GB150的修订，修改相关内容。—支柱与球壳的连接增加直接连接结构型式和U形柱结构型式。—修改支柱稳定性校核的内容。—增加高强度高韧性钢的制造、组焊要求。—补充有关自动焊的内容。—计算实例从正文中取消，编在标准释义中。本标准的附录A、附录B都是标准的附录。本标准的附录C是提示的附录。本标准从实施之日起，同时代替GB12337—90。本标准由全国压力容器标准化技术委员会提出并归口。本标准由机械工业部兰州石油机械研究所负责起草，参加起草的单位有：化工部化工球罐联营工程公司、劳动部大连锅炉压力容器检验研究所、中石化总公司北京石化工程公司、中石化总公司兰州石化设计院、兰州石油化工机器总厂。本标准主要起草人：刘福录、姚玉晶、刘溢恩、刘洪波、张杰、虞敏敏、孙洁。参加本标准编制的工作单位及人员有：中石化总公司规划院：寿比南、黄秀戎、顾振铭、王为国、叶乾惠。中国通用石化机械工程总公司：张忠考。化工部建设协调司：梁之洵。劳动部职业安全卫生与锅炉压力容器监察局：宋鸿铭、张建荣。中石化北京石化工程公司：李世玉。本标准于1990年5月25日首次发布，于1998年3月第一次修订。本标准由全国压力容器标准化技术委员会负责解释。1范围本标准规定了碳素钢和低合金钢制球形储罐（以下简称“球罐”）的设计、制造、组焊、检验与验收的要求。1.1本标准适用于设计压力不大于4MPa的桔瓣式或混合式以支柱支撑的球罐。1.2本标准适用的设计温度范围按钢材允许的使用温度确定。11.3本标准不适用于下列球罐：a）受核辐射的球罐；b）经受相对运动（如车载或船载）的球罐；c）公称容积小于50m3的球罐；d）要求作疲劳分析的球罐；e）双壳结构的球罐；2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引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，使用本标准的各方面应探讨使用下列标准昀新版本的可能性。GB150—1998钢制压力容器GB/T228—1987金属拉伸试验方法GB/T229—1994金属夏比缺口冲击试验方法GB/T232—1988金属弯曲试验方法GB/T669—1988优质碳素结构钢技术条件GB/T700—1988碳素结构钢GB/T984—1985堆焊焊条GB/T985—1988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/T986—1988埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸GB/T3077—1988合金结构钢技术条件GB/T3274—1988碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带GB3531—1996低温压力容器用低合金钢钢板GB/T3965—1995熔敷金属中扩散氢测定方法GB/T4842—1995氩气GB/T5117—1995碳钢焊条GB/T5118—1995低合金钢焊条GB/T5293—1985碳素钢埋弧焊用焊剂GB/T6052—1993工业液体二氧化碳GB6479—1986化肥设备用高压无缝钢管GB6654—1996压力容器用钢板GB/T8110—1995气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝GB/T8162—1987结构用无缝钢管GB/T8163—1987输送流体用无缝钢管GB9948—1988石油裂化用无缝钢管GB/T10045—1988碳钢药芯焊丝GB/T12470—1990低合金钢埋弧焊用焊剂GB/T14957—1994熔化焊用钢丝GB/T14958—1994气体保护焊用钢丝GB/T17261—1998钢制球形储罐型式与基本参数GBJ9—87建筑结构荷载规范JB2536—80压力容器油漆、包装和运输2JB4707—92等长双头螺柱JB4708—92钢制压力容器焊接工艺评定JB/T4709—92钢制压力容器焊接规程JB4726—94压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4727—94低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4730—94压力容器无损检测3总则球罐的设计、制造、组焊、检验与验收除必须符合本标准的规定外，还应符合GB150的规定。3.1球罐的范围本标准管辖的球罐，其范围是指球壳及与其连为整体的零部件，且划定在下列范围内：3.1.1球罐与外部管道连接a)焊接连接的第一道环向接头坡口端面；b)螺纹连接的第一个螺纹接头端面；c)法兰连接的第一个法兰密封面。3.1.2球罐接管、人孔的承压封头、平盖及其紧固件。3.1.3非受压元件与球壳内、外表面的焊接接头，接头以外的元件，如支柱、拉杆和底板等，亦应符合本标准的有关规定。3.1.4直接连在球罐上的超压泄放装置。超压泄放装置应符合GB150附录B“超压泄放装置”的规定。连接在球罐上的仪表等附件，应符合有关标准的规定。3.2资格与职责3.2.1球罐的设计、制造、组焊单位应具备健全的质量管理体系。设计单位应持有压力容器(含球罐)设计单位批准书，制造和组焊单位应持有压力容器(含球罐)制造许可证。3.2.2球罐的设计、制造、组焊必须接受质量技术监督部门锅炉压力容器安全监察机构的监察。3.2.3设计单位的职责3.2.3.1设计单位应对设计文件的正确性和完整性负责。3.2.3.2球罐的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样。3.2.3.3设计图样的技术文件中，应写明所盛装介质的名称、成分组成、适用的国家标准(行业标准)、主要工艺参数、特殊要求等。3.2.3.4球罐的设计总图应盖有压力容器设计单位批准书标志。3.2.4制造、组焊单位的职责3.2.4.1制造、组焊单位应按照设计图样进行制造与施工，如需变更原设计应取得原设计单位的认可。3.2.4.2制造单位对每台球罐应提供下列技术文件：a)球壳板及其组焊件的出厂合格证；b)材料质量证明书；c)球壳板与人孔、接管、支柱的组焊记录；3d)无损检测报告；e)球壳排版图；必要时，还应提供下列技术文件：f)材料代用审批文件；g)与球壳板焊接的组焊件热处理报告；h)球壳板热压成型工艺试验试板的力学和弯曲性能报告；i)球壳板材料的复验报告；j)极板试板焊接接头的力学和弯曲性能试验报告。3.2.4.3组焊单位对每台球罐应提供下列技术文件：a)原设计图和竣工图；b)球罐竣工验收证明书。证明书至少应包括下列内容：球壳板及其组焊件的质量证明书；球罐基础检验记录；球罐施焊记录(附焊缝布置图)；焊接材料质量证明书或复验报告；产品焊接试板试验报告；焊接接头无损检测报告；焊接接头返修记录；球罐焊后整体热处理报告；球罐几何尺寸检查记录；球罐支柱检查记录；球罐压力试验报告；基础沉降观测记录；球罐气密性试验报告。3.3球罐各部分名称球罐及支柱各部分的名称如图1、图2所示。4图1球罐各部分名称图2支柱各部分名称53.4定义3.4.1压力除注明者外，压力均指表压力。3.4.2工作压力工作压力指在正常工作情况下，球罐顶部可能达到的昀高压力。3.4.3设计压力。设计压力指设定的球罐顶部的昀高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。球罐上装有超压泄放装置时，应按GB150附录B“超压泄放装置”的规定确定设计压力。对于盛装液化气体的球罐，在规定充装系数范围内，设计压力应根据工作条件下可能达到的昀高金属温度确定。3.4.4计算压力计算压力指在相应设计温度下，用以确定球壳各带厚度或受压元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。3.4.5试验压力试验压力指在压力试验时，球罐顶部的压力。3.4.6昀大允许工作压力昀大允许工作压力系指在设计温度下，球罐顶部所允许承受的昀大表压力。该压力是根据球壳的有效厚度计算所得，且取昀小值。3.4.7设计温度设计温度指球罐在正常工作情况下，设定的受压元件的金属温度(沿元件金属截面温度平均值)。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。设计温度不得低于元件金属在工作状态下可能达到的昀高温度。对于0℃以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属可能达到的昀低温度。低温球罐的设计温度按附录A(标准的附录)确定。标志在铭牌上的设计温度应是是球壳设计温度的昀高值或昀低值。元件的金属温度可用传热计算求得。或在已使用的同类球罐上测定，或按内部介质温度确定。3.4.8试验温度试验温度指压力试验时，球壳的金属温度。3.4.9厚度3.4.9.1计算厚度计算厚度指按公式计算得到的厚度。需要时，尚应计入其他载荷所需厚度（见3.5.2)。3.4.9.2设计厚度设计厚度指计算厚度与腐蚀裕量之和。3.4.9.3名义厚度名义厚度指设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度。即标注在图样上的厚度。注：名义厚度不包括加工裕量。3.4.9.4有效厚度6有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差。3.5设计的一般规定3.5.1对有不同工况的球罐，应按昀苛刻的工况设计，并在图样或相应技术文件中注明各工况的压力和温度值。3.5.2载荷设计时应考虑以下载荷：a)压力；b)液体静压力；c)球罐自重(包括内件)以及正常工作条件下或压力试验状态下内装物料的重力载荷；d)附属设备及隔热材料、管道、支柱、拉杆、梯子、平台等的重力载荷；e)风载荷，地震力，雪载荷；需要时，还应考虑下列载荷：f)支柱的反作用力；g)连接管道和其他部件的作用力；h)温度梯度或热膨胀量不同引起的作用力；i)包括压力急剧波动的冲击载荷；j)冲击反力，如由流体冲击引起的反力等。3.5.3厚度附加量厚度附加C=C+C2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)1C——钢材厚度负偏差，按3.5.3.1，C2——腐蚀裕量，按3.5.3.2，mm。3.5.3.1钢材厚度负偏差钢板或钢管的厚度负偏差按钢材标准的规定。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，负偏差可忽略不计。3.5.3.2腐蚀裕量为防止球罐元件由于腐蚀、机械磨损而导致厚度削弱减薄，应考虑腐蚀裕量，具体规定如下：a)对有腐蚀或磨损的元件，应根据预期的球罐寿命和物料对金属材料的腐蚀速率确定腐蚀裕量；b)球罐各元件受到的腐蚀程度不同时，可采用不同的腐蚀裕量；c)腐蚀裕量取不小于1mm。3.6许用应力3.6.1本标准所用材料的许用应力按第4章选取。确定许用应力的依据为：钢材(除螺栓材料外)按表1，螺栓材料按表2。7表1材料许用应力取下列各值中的昀小值，MPa表中：σb—钢材标准抗拉强度下限值，MPa；σs—钢材标准常温屈服点，MPa；σt—钢材在设计温度下的屈服点，MP表2材料螺栓直径，mm热处理状态许用应力，MPa≤M22t/27碳素钢M24～M48热轧、正火σt/25≤M22σtM24～M48σt低合金钢调质s≥M52σt/273.7焊接接头系数双面焊全焊透对接接头的焊接接头系数φ按下列规定选取：100％无损检测φ=1.00局部无损检测φ=0.853.8压力试验球罐制成后应经压力试验。压力试验的种类、要求和试验压力值应在图样上注明。压力试验可采用液压或气压，一般采用液压，试验液体按8.10.4的要求，作气压试验的球罐必须满足8.10.5的要求。3.8.1试验压力试验压力的昀低值按下述规定，试验压力的上限应满足3.8.2应力校核的限制。液压试验气压试验TpTp[σ]=1.25p[σ]t[σ]=1.15p[σ]t⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯