固定式压力容器(设计)

1《固定式压力容器安全技术监察规程第3章设计2《容规》宣贯——第3章设计3.1设计单位许可资格与责任(1)设计单位应当对设计质量负责，压力容器设计单位的许可资格、设计类别、品种和级别范围应当符合《压力容器压力管道设计许可规则》的规定；(2)总体采用规则设计标准，局部参照分析设计标准进行压力容器受压元件分析计算的单位，可以不取得应力分析设计许可项目资格；(3)压力容器的设计应当符合本规程的基本安全要求。对于采用国际标准或者境外标准设计的压力容器，进行设计的单位应当提供设计文件与本规程基本安全要求的符合性申明；(4)压力容器的设计单位应当向设计委托方提供完整的设计文件。3《容规》宣贯——第3章设计主要变化：（99版容规第28、9、40条）明确设计许可制度；明确采用国际标准或者境外标准设计的压力容器，进行设计的单位应当提供设计文件与本规程基本安全要求的符合性申明；将压力容器的设计单位应当向设计委托方提供完整的设计文件做为通用要求。4《容规》宣贯——第3章设计3.2设计许可印章(1)压力容器的设计总图上，必须加盖压力容器设计许可印章（复印章无效），设计许可印章失效的设计图样和已加盖竣工图章的图样不得用于制造压力容器；(2)压力容器设计许可印章中的设计单位名称必须与所加盖的设计图样中的设计单位名称一致。主要变化：（99版容规第28、29条）设计资格印章改为许可印章；取消蓝图规定；取消“经压力容器设计单位批准机构指定的图样”的试设计方式。5《容规》宣贯——第3章设计3.3设计条件压力容器的设计委托方应当以正式书面形式向设计单位提出压力容器设计条件。设计条件至少包含以下内容：(1)操作参数（包括工作压力、工作温度范围、液位高度、接管载荷等）；(2)压力容器使用地及其自然条件（包括环境温度、抗震设防烈度、风和雪载荷等）；(3)介质组分与特性；(4)预期使用年限；(5)几何参数和管口方位；(6)设计需要的其他必要条件。新增条款。6《容规》宣贯——第3章设计3.4设计文件3.4.1通用要求(1)压力容器的设计文件包括强度计算书或者应力分析报告、设计图样、制造技术条件、风险评估报告（适用于第Ⅲ类压力容器），设计单位认为必要时，还应当包括安装与使用维修说明；(2)装设安全阀、爆破片装置的压力容器，设计文件还应当包括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，设计单位应当会同设计委托单位或者使用单位，协商选用超压泄放装置。7《容规》宣贯——第3章设计主要变化：（99版容规第33条）明确压力容器设计文件所包括的内容。新增加第Ⅲ类压力容器风险评估报告的要求；99版容规中设计说明书的提法不明确，改为强度计算书或者应力分析报告；关于强度计算书或者应力分析报告的内容，属过细要求（也规定不全），不再具体规定；应当在合同中注明的内容不属于法规的强制性规定，不在此条列出。安装、使用说明书修订为设计单位认为必要时提供，责任由设计单位承担；99版容规规定，“对移动式压力容器、高压压力容器、第三类中压反应压力容器和储存压力容器，设计单位应向使用单位提供强度计算书。”现取消这一规定，要求设计单位向设计委托方提供所有压力容器的强度计算书或者应力分析报告（包括Ⅰ、Ⅱ类容器的）。压力容器强度计算书或者应力分析报告是压力容器使用管理、定期检验、失效分析、事故处理、安全监察的重要支持性技术文件，不管是什么类别的压力容器，都必须提供给设计委托方（使用单位）。8《容规》宣贯——第3章设计3.4.2设计总图3.4.2.1总图的审批设计总图应当按照有关安全技术规范的要求履行审批手续。对于第Ⅲ类压力容器，应当有压力容器设计单位技术负责人或者其授权人的批准签字。主要变化：（99版容规第29条）第Ⅲ类压力容器设计单位技术负责人的批准签字，可以采用授权人签字方式（应当有技术负责人的授权书）。9《容规》宣贯——第3章设计3.4.2.2总图的主要内容压力容器的设计总图上，至少应当注明以下内容：(1)压力容器名称、类别，设计、制造所依据的主要法规、标准；(2)工作条件，包括工作压力、工作温度、介质毒性和爆炸危害程度等；(3)设计条件，包括设计温度、设计载荷（包含压力在内的所有应当考虑的载荷）、介质（组分）、腐蚀裕量、焊接接头系数、自然条件等，对储存液化气体的储罐应当注明装量系数，对有应力腐蚀倾向的储存容器应当注明腐蚀介质的限定含量；(4)主要受压元件材料牌号与标准；(5)主要特性参数（如压力容器容积、换热器换热面积与程数等）；(6)压力容器设计使用年限（疲劳容器标明循环次数）；(7)特殊制造要求；(8)热处理要求；(9)无损检测要求；(10)耐压试验和泄漏试验要求；(11)预防腐蚀的要求；(12)安全附件的规格和订购特殊要求（工艺系统已考虑的除外）；(13)压力容器铭牌的位置；(14)包装、运输、现场组焊和安装要求。10《容规》宣贯——第3章设计3.4.2.3特殊要求下列情况对设计总图的特殊要求：(1)多腔压力容器分别注明多腔的试验压力，有特殊要求时注明共用元件两侧允许的压力差值，以及试验步骤和试验要求；(2)装有触媒的压力容器和装有充填物的压力容器，注明使用过程中定期检验的技术要求；(3)由于结构原因不能进行内部检验的压力容器，注明计算厚度、使用中定期检验的要求；(4)不能进行耐压试验的压力容器，注明计算厚度和制造与使用的特殊要求；(5)有隔热衬里的压力容器，注明防止受压元件超温的技术措施；(6)要求保温或者保冷的压力容器，提出保温或者保冷措施。主要变化：（99版容规第30、56条）规范用词，增加一些重要内容。11《容规》宣贯——第3章设计3.5设计方法压力容器的设计可以采用规则设计方法或者分析设计方法。必要时也可以采用试验方法或者可对比的经验设计方法，但是应当按照本规程1.9的规定通过技术评审。压力容器设计单位应当基于本规程3.3所述的设计条件，综合考虑所有相关因素、失效模式和足够的安全裕量，以保证压力容器具有足够的强度、刚度、稳定性和抗腐蚀性，同时还应当考虑裙座、支腿、吊耳等与压力容器主体的焊接接头的强度要求，确保压力容器在设计使用年限内的安全。主要变化：（99版容规第48、52条）删除细节，原则规定设计方法。3.6风险评估对第Ⅲ类压力容器，设计时应当出具包括主要失效模式和风险控制等内容的风险评估报告。新增条款。12《容规》宣贯——第3章设计3.6风险评估风险评估报告：可以参照相应标准执行。1、所设计的压力容器的基本设计参数：压力、温度、材料、介质和外载荷等；2、主要操作条件工况的描述；3、设计者应该列出所有在设计工况条件下有可能发生的危害，如：爆炸、泄露、破损、变形等；4、对于标准已经有规定的失效模式，说明采用标准的条款；5、对于标准没有规定的失效模式和计算方法，说明设计中关于载荷和相应的安全系数的考虑；6、介质的性质，对少量泄露、大量涌出和爆炸状况下如何处置的措施；7、根据周围人员的可能伤及情况，规定合适的人员防护设备；8、风险控制不仅仅涉及使用中的失效模式，同时也包括在建造过程中的起吊、运输、安装、操作、检验以及维修等；基于风险的检验(Risk-BasedInspection)是美国石油学会在一些工业团体的资助下从1993年起开展的一种风险检验实用方法的研究项目，并于2000年发布了第一版APIRP581《基于风险的检验基本资源文件》。下面结合我平时的工作谈一谈我的理解。风险是指以危险为前提，即可能产生的潜在损失；没有危险就无所谓风险。在风险检验中风险是由两部分组成的：一是危险事件出现的概率；二是一旦出现危险，其后果的严重程度和损失大小。风险检验系统将风险定义为两个独立术语的产物——即发生失效的类似性和失效后果。风险检验是利用风险作为区分检验程序优先秩序的基础，并对其进行管理的一种方法，可以帮助人们做出有关检验和维修的正确决定的系统工具。目前中国石油、中国石化在其系统内部大力推行HSE管理体系。企业实施HSE管理体系，是对传统安全管理的一次变革，它的根本宗旨是控制风险，核心工作是开展危害识别、通过过程控制以达到持续改进的目的。进行HSE风险分析的程序是：1危害识别；2风险识别；3风险评价；4对策措施；5持续改进。13《容规》宣贯——第3章设计3.7节能要求压力容器的设计应当充分考虑节能降耗原则，并且符合以下要求：(1)充分考虑压力容器的经济性，合理选材，合理确定结构尺寸；(2)对换热容器进行优化设计，提高换热效率，满足能效要求；(3)对有保温或者保冷要求的压力容器，要在设计文件中提出有效的保温或者保冷措施。新增条款。14《容规》宣贯——第3章设计3.8安全系数确定压力容器材料许用应力（或者设计应力强度）的最小安全系数，见表3-1至表3-3的规定。安全系数低于这些规定时，应当符合本规程1.9的要求。材料（板、锻件、管）规则设计方法的安全系数室温下的抗拉强度Rm设计温度下的屈服强度RteL（Rtp0.2）（注3-1）设计温度下持久强度极限平均值RtD（注3-2）设计温度下蠕变极限平均值（每1000小时蠕变率为0.01%的）Rtn碳素钢和低合金钢nb≥2.7ns≥1.5nd≥1.5nn≥1.0高合金钢nb≥2.7ns≥1.5nd≥1.5nn≥1.0钛、镍及其合金nb≥2.7ns≥1.5nd≥1.5nn≥1.0铝、铜及其合金nb≥3.0ns≥1.5————注3-1：如果本规程引用标准允许采用Rtp1.0，则可以选用该值计算其许用应力；注3-2：根据设计使用年限选用1.0×105h、1.5×105h、2.0×105h等持久强度极限值。15《容规》宣贯——第3章设计主要变化：（99版容规第40、41、42条）调整钢材安全系数。对钢材规则设计，抗拉强度的安全系数由3.0调整为2.7、屈服强度的安全系数由1.6调整为1.5；分析设计，抗拉强度的安全系数由2.6调整为2.4、屈服强度的安全系数1.5不变。同时，钛及钛合金、镍及镍合金规则设计抗拉强度的安全系数相应地由3.0调整为2.7。关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见(质检特函〔2009〕89号)在《钢制压力容器》（GB150-1998）、《钢制压力容器——分析设计标准》（JB4732-95）等新容规引用标准修订前，按照新容规进行的设计，设计温度在350℃以下的碳钢和400℃以下的低合金钢，可以按照新容规规定的安全系数，根据相应材料标准规定的力学性能，由设计者计算材料的许用应力。同时，有关材料复验、焊接试件、无损检测、耐压试验、泄漏试验等内容均应当按照新容规的规定执行。除钢材、钛镍及其合金外，其他有色金属、螺栓、铸铁等尚未开展有关研究，故其安全系数暂不调整。16《容规》宣贯——第3章设计主要变化：（99版容规第40、41、42条）安全系数的确定和国家的综合技术能力以及压力容器的建造历史有关，一般与如下因素有关：①压力容器材料的技术水平和供应稳定状况；②强度设计准则和设计计算方法的可靠性；③压力容器建造的技术能力；④压力容器建造的质量管理方式和管理水平；⑤压力容器使用管理的水平；⑥压力容器事故的频发程度等。17《容规》宣贯——第3章设计3.9压力3.9.1设计压力和计算压力(1)设计压力，是指设定的容器顶部的最高压力，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；(2)计算压力，是指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，并且应当考虑液柱静压力等附加载荷。3.9.2超压泄放装置动作压力(1)装有超压泄放装置的压力容器，超压泄放装置的动作压力不得高于压力容器的设计压力；(2)对于设计图样中注明最高允许工作压力的压力容器，允许超压泄放装置的动作压力不高于该压力容器的最高允许工作压力。主要变化：（99版容规第31条）本条新增设计压力和计算压力的定义，并与GB150等标准保持一致；修改安全泄放装置为超压泄放装置，与GB150等标准统一，与国际接轨。18《容规》宣贯——第3章设计《容规》1999《固容规》2009最大允许工作压力MAWP设计压