GB150-2011宣贯主讲:杨建平(一)GB150.1~GB150.4-2011《压力容器》作为我国压力容器建造的基础标准替代了原GB150-1998《钢制压力容器》,于2011年11月21日发布,2012年3月1日实施。标准的结构:第1部分:通用要求;第2部分:材料;第3部分:设计;第4部分:制造、检验和验收。种编排方式在组合使用(包括GB150以外的)时对设计人员提出了更高的要求。如:(1)、GB150.1的1.3.2钢制容器不得超过按GB150.2中列入材料的允许使用温度范围;2、GB150.1的1.4.1本标准适用钢制容器的结构形式按本部分以及GB150.2-GB150.4的相应规定;(2)、GB150.1的4.1.4《固定式压力容器安全技术监察规程》管辖范围内的压力容器设计应接受特种设备安全监察机构的监察;(3)、GB150.1的4.1.6对不能按GB150.3确定结构尺寸的容器或受压元件,可以采用以下方法进行设计:附录C、D、E(而这些都要按《容规》1.9不符合本规程时的特殊处理规定——报国家质量监督检疫总局(简称国家质检总局),由国家质检总局委托有关的技术组织或者技术机构进行技术评审)(二)标准的内容1、GB150.1《压力容器》第1部分:通用要求本标准的第1部分由四章正文和六个规范性附录构成。四章正文的内容分别是:范围、规范性引用文件、名词术语与符号和通用要求:六个规范性附录分别是:附录A——标准的符合性声明及修订、附录B——超压泄放装置、附录C——以验证性爆破试验确定容器设计压力、附录D——对比经验设计方法、附录E——局部结构应力分析和评定和附录F——风险评估报告。GB150.1《压力容器-通用要求》代替GB150-1998《钢制压力容器》中的部分内容(第1章-第3章、附录B、附录C),主要技术变化如下:(1)扩大了标准的使用范围,使用各种金属材料制压力容器;(2)修订了确定许用应力的安全系数;(3)增加了满足特种设备安全技术规范所规定的基本安全要求的符合性声明;(4)增加了采用标准规定之外的设计方法的实施细则;(5)增加了进行容器设计阶段风险评估的要求和实施细则。2、GB150.2《压力容器》第2部分:材料第2部分由七章正文、二个规范性附录和二个资料性附录构成。七章正文的内容分别是:范围、规范性引用文件、总则、钢板、钢管、钢锻件、螺柱(含螺栓)和螺母用钢棒;二个规范性附录分别是:附录A——材料的补充规定和附录D——Q235系列钢板的使用规定;二个资料附录分别是:附录B——钢材高温性能参考值和附录C——高合金钢钢号近似对照。GB150.2《压力容器-材料》代替GB150-1998的材料部分(第4章、附录A、附录F和附录H),主要变动内容如下:(1)引用文件中的钢材标准全部进行了更新;(2)碳素钢和低合金钢钢材的冲击功最低值按TSGR0004的规定提高了指标;(3)按TSGR0004所规定的安全系数重新确定了钢板、钢管和钢锻件的许用应力。3、GB150.3《压力容器》第3部分:设计本标准的第3部分由由七章正文、三个规范性附录和二个资料性附录构成。七章正文的内容分别是:范围、规范性引用文件、内压圆筒和内压球壳、外压圆筒和外压球壳、封头、开孔与开孔补强、法兰;(圆筒径向接管开孔补强设计的分析法);三个规范性附录分别是:附录A——非圆形截面容器、附录B——钢带错绕筒体和附录E——关于低温压力容器的基本设计要求:二个资料性附件分别是:附录C——密封结构和附录D——焊接接头结构。GB150.3《压力容器-设计》在GB150—1998第5章至第9章、附录C、附录D、附录G和附录J的基础上进行修订编制。主要变化如下:(1)内压圆筒和内压球壳,增加了按外径进行壁厚设计计算的相应公式;(2)修订了外压曲线图;增加了对应于高强度材料的外压曲线,增加了相对的应力系数B曲线图选用表;(3)增加了偏心锥壳、低压折边平封头、带筋平封头和拉撑结构的设计计算方法;调整了部分平盖的结构特征系数K;增加了使用于平封头与筒体全焊透连接结构的塑性分析设计方法;增加了δIR﹤0.002时,球冠形封头与锥壳的设计方法。4、GB150.4《压力容器》第4部分:制造、检验和验收本标准的第4部分由十三章正文构成。十三章正文的内容分别是:范围、规范性引用文件、名词术语、总则、材料复验与标志移植、加工成型与组装、焊接、热处理、试件、无损检测、耐压试验和泄露试验、多层容器和容器出厂要求。GB150.4《压力容器-制造、检验和验收》代替GB150-1998《钢制压力容器》中的第10章和附录C的部分内容,主要技术内容变化如下:(1)主要内容与TSGR0004完全协调一致;(2)将容器焊接接头分类的规定移至GB150.1并增加E类接头;(3)增加了多层整体包扎和钢带错绕压力容器的制造、检验与验收要求;(4)修改了容器出厂质量证明文件所包含的内容,增加了应提供的文件。常见问题及考虑(一)、压力试验和气密性试验的不同目的与有关问题压力试验是压力容器必做的试验项目,也是压力容器验收的重要依据。对于内压容器,压力试验的主要目的在于考验容器的整体强度、检验焊接接头的致密性以及密封结构的密封性能。对于外压容器,包括真空容器,压力试验的主要目的在于检验焊接接头的致密性和密封结构的密封性能,而不是考验容器的外压稳定性。气密试验的目的在于利用气体比液体更具渗透性的特点,严格考验焊接接头的致密性和密封结构的密封性能,鉴定容器是否存在不允许的泄漏。3.9压力试验的免除只适用于不可能进行压力试验的现场组焊的大型压力容器,而不能作为一般在制造厂内生产的压力容器不进行压力试验的依据。压力试验一旦免除,应当采取相应的措施来保证压力容器的安全质量。一般性的措施除了在图样中注明计算厚度和设计使用寿命外,还有:(1)提高对压力容器材料的要求,包括化学成分、力学性能和检验要求。(2)提高结构设计要求:尽量采用全焊透接头,尽量避免几何不连续。(3)提高无损检测的比例和级别。(4)提高容器超压泄放的能力。气密性试验并非压力容器必做的试验项目。因为多数压力容器没有严格的限制泄漏的要求,而且压力试验也同时具有一定检漏功能。只有当压力试验合格后才允许进行气密性试验。对于做气压试验的容器,是否需要再做气密性试验,应在设计文件中明确规定。(二)奥氏体的使用温度高于525℃,时应注意什么问题?GB150-1998规定,奥氏体的使用温度高于525℃,钢中含碳量应不小于0.04%,这是因为奥氏体钢在使用温度500~550℃时,若含碳量太低,强度及抗氧化性会显著下降。因些一般规定超低碳(C≤0.03%)奥氏体不锈钢的使用温度范围,18-9型材料用到400℃左右,18-12-2型材料用到450℃左右,使用温度超过650℃时,国外对于304、316型材料一般要求用H级,即含碳量要稍高一些,主要也是考虑耐腐蚀,而且耐热及有热强性。(三)什么是应力腐蚀破裂?奥氏体不锈钢在哪些介质中易产生应力体腐蚀?应力腐蚀是金属在应力(拉应力)和腐蚀的共同作用下(并有一定的温度条件)所引起的破裂。应力腐蚀现象较为复杂,当应力不存在时,腐蚀甚微;当有应力后,金属在腐蚀并不严重的情况下发生破裂,由于破裂是脆性的,没有明显预兆,容易造成灾难性事故。可产生应力腐蚀的金属材料与环境组合主要有以下几种:•1)碳钢及低合金钢:介质为碱性、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸等。•2)奥氏体不锈钢:介质为氯离子、氯化物+蒸汽、湿硫化氢、碱液等。•3)含钼奥氏体不锈钢:介质为碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜水溶液等。•4)黄铜:介质为氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等。•5)钛:介质为含盐酸的甲醇或乙醇、熔融氯化钠等。•6)铝:介质为湿硫化氢、含氢硫化氢、海水等。(四)压力容器的设计使用寿命问题压力容器的设计使用寿命问题一直是我国的设计单位和设计者尽量避免涉及和回避的问题。主要受以下三个方面的影响:首先,业主(用户)对生产装置使用时间的期望值不确定;其次,受介质腐蚀、技术条件、管理体制和人员观念等因素制约,设计者对压力容器的设计使用寿命大都不愿意或难以给出准确的预报值,从而导致压力容器超期服役现象存在;再次,由于缺乏相关标准和法规条文对超期服役的压力容器进行必要的规定和限制,使得其使用和检验缺乏有效的依据,处理不好客观上会造成重大的安全隐患。为确保压力容器的安全,我国在TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》的3.4.2.2压力容器的设计总图主要内容中就强调:(6)压力容器设计使用年限(疲劳容器标明循环次数)。对应GB150.1的4.2.2.1设计条件的第5条:预期使用年限,由用户或设计委托方提出,设计时就必须在图纸上注明,当超过压力容器的设计寿命时,使用单位要继续使用,就应按TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》的6.10条款采取检验检测评价。