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钢制压力容器

GB150—1998

引　言

　　随着科学技术的发展，科技成果的应用，使标准不断完善，在GB150-1998《钢制压力容器》标准的基础上，结合中国国情，合理采用了美国ASMEⅧ-1卷、日本JISB8370～8285标准的最新成果，修订了原标准的不合理的或与其它标准法规不相吻合的部分内容，制订了GB150-1998《钢制压力容器》标准。

　　在制订GB150-98标准时，遵循了以下几条原则。

　　撤消了部分单元设备和自成体系的受压元件设计内容，另行制订产品标准，使GB150成为压力容器的基础标准。

　　将GB150-89第8章“卧式容器”从标准中分离出来，这部分内容将单独出标准JB4731-98《钢制卧式容器》，现已报批。

　　将第9章“直立容器”和相关的附录F“直立容器高振型计算”从标准中分离出来，这部分内容将纳入修订后的JB4710-92《钢制塔式容器》之中，成为塔式容器的产品标准。

　　撤消附录E“U型膨胀节”，独立出新标准GB16749-97《压力容器波形膨胀节》，已于1997年8月1日实施。

　　撤消附录H“钢制压力容器渗透探伤”和附录L例题，前者并入JB4730-94《压力容器无损检测》加第1号修改单，后者尚未编制出来。

　　充分体现近年来在冶金、制造和无损检测等方面的技术进步，使标准能够反映和应用各行业技术进步的成果和适应行业发展的要求。

例如新增加撤消了一些钢材的牌号，严格了钢板超声检测的要求。

　　以实施中取得的经验为依据，修正原标准中的错误和不足，完善标准的技术内容，力求先进。

　　充分协调本标准和相关标准、法规在技术内容上的一致性，以利于将标准用于产品设计、制造、检验和验收的各个环节。

　　1998年3月国家技术监督局发布了GB150-1998《钢制压力容器》标准，并要求从1998年10月1日起执行。

学习和贯彻新GB150标准是提高压力容器质量，保证压力容器安全使用的前提。

为了更好地了解、学习和贯彻新GB150，本文将新、旧GB150标准中的主要变化，以表格方式逐项对比，在比较项目中，为了做到准确，读者便于查阅，尽可能摘引部分原文或对有关规定加以阐述。

1　压力容器标准体系

　　详见表1。

表1　压力容器标准体系

序号

GB150-1998

GB150-89

《压力容器安全技术监察规程》90版

GB150-1998《钢制压力容器》

GB150-89

GB151-1998《管壳式换热器》

GB151-89《钢制管壳式换热器》

GB16749-1997《压力容器波形膨胀节》

B150-89附录E“U型膨胀节”

GB12337-1998《钢制球形储罐》

GB12337-90

JB4732-95《钢制压力容器—分析设计标准》

JB4731-1998《钢制卧式容器》

GB150-89中第8章“卧式容器”

JB4710-92《钢制塔式容器》

GB150-89第9章“直立容器”和附录F“直立容器高振型计算”

JB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》

JB2880-81《钢制焊接常压容器》

JB4730-94《压力容器无损检测》

JB1151-73《高压无缝钢管的超声波探伤技术条件》

JB1152-81《锅炉、压力容器对接焊缝的超声波探伤》

　　只代替容器部分，锅炉部分还用JB1152-81。

JB3963-85《压力容器锻件超声波探伤》

JB3965-85《钢制压力容器磁粉探伤》

JB4248-86《压力容器锻件的磁粉检验》

ZBJ74003-88《压力容器用钢板超声波探伤技术条件》

GB3323-87《钢熔化焊对接接头射线照相和质量等级》

　　只代替容器部分，锅炉部分还用GB3323-87

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》

GB6654-1996《压力容器用钢板》，

GB6654～55-86

GB3531-1996《低温压力容器用低合金钢板》，

代替GB3531-83及87修改单

JB4726-94《低温压力容器用碳素钢和低合金锻件》

JB755-85《压力容器锻件技术条件》

JB4727-94《低温压力容器用碳素钢和低合金锻件》

JB4728-94《压力容器用不锈钢锻件》

JB4733-1996《压力容器用爆炸不锈钢复合钢板》

JB4700-92《压力容器法兰分类与技术条件》

2　压力容器标准的对比

　　我国的钢制容器标准已完备了从常压至100MPa体系，为便于选择，表2列出了GB150-1998、JB4732-95，以及JB/T4735-19973个标准之间适用范围及其主要的技术要求的区别及比较。

表2　压力容器标准对比

JB4732-95

GB150-1998　

JB/T4725-1997

项目

《钢制压力容器—分析设计标准》

　　　《钢制压力容器》

　　《钢制焊接常压容器》

设计压力

范围

小于100MPa

（＜1000Kgf/cm2）

0.1～35MPa

（1～35kgf/cm2）

小于0.1MPa

（＜0.1kgf/cm2）

设计温度

范围

低于以钢材蠕变（105h蠕变率为1%）控制其许用应力强度的相应温度（其温度范围约在475℃以下）

按钢材允许的使用温度确定

（-196℃～700℃）

大于-20℃至350℃（奥氏体钢不受此限制）

项目

JB4732-95

GB150-1998

JB/T4725-1997

许用应力或许用应

力强度的

基准（即

安全系数

的取值）

碳素钢或低合金钢：

nb≥2.6,ns≥1.5

奥氏体钢：

ns≥1.5

对特殊要求的低合金高强度钢将取nb≥2.4

碳素钢或低合金钢：

nb≥3.0;ns≥1.6

nD≥1.5;nn≥1.0

奥氏体钢：

ns≥1.5;nD≥1.5；

nn≥1.0

（σtD取最小值时，其nD≥1.25）

碳素钢或16MnR:

nb≥2.5;ns≥1.5

奥氏体钢：

ns≥1.5

对盛装物

料（介质）

的限制

不限

不得用于盛装毒性为极度或高度危害的介质

是否需要

应力分析

或疲劳分

析

需要，但有免除条件，见标准的3.9条和3.10条

一般不需要，当超出本标准规定，由其是无法用常规确定结构尺寸，允许用应力分析为基础的设计，见标准中1.4条

不需要

容器壳体

的无损检

测要求

所有焊接接头均须100%无损检测；对需逐张进行超声波检测的钢板，见标准的6.2.5条

按钢种及厚度条件确定无损检测的要求见标准的10.8.2.1～10.8.2.3条。

局部无损检测不得少于各条接头长度的20%。

对需逐张进行超声波检测的钢板，见标准的4.2.9条

　　按容器的公称容积、壁厚、设计温度、盛装的物料，以及高合金钢制容器，确定是否无损检测，检测的长度不少于各类焊接接头长度的10%。

见标准的第15.1.3.条和15.2.4

强度理论

用第Ⅲ强度理论：

以结构的最大剪应力作为构件判断依据，并引入了当量应力强度概念。

采用当量应力强度“S”为最大剪应力的两倍作为控制值，将其限制在设计应力强度极限Sm以下，即：

　　s=2τmax＜Sm

第Ⅰ强度理论：

一点是最大主应力作为构件的判断依据。

当构件的主应力σ超过许用应力即为失效，

σ≤［σ］

基于第Ⅰ强度理论，但特点是：

绝大多数以最小厚度决定壳壁厚度

失效准则

基于塑性失产准则，用结构进入塑性后的极限承载能力、安定性，以及疲劳寿命评定结构是否失效。

允许结构局部进入塑性区，允许峰值应力部位作有限寿命设计

弹性失效准则，认为结构一旦失去弹性（一点的最大主应力点变形进入塑性）即失效，如一点的主应力到达σs后，即认为失效

一般为弹性失效准则，但对储罐、料仓多为制造焊接工艺所需之最小厚度为壳壁的厚度，且多以稳定失效为安全界限

计算方法

用实用的详细应力分析（包括：

载荷分析、结构分析、应力分析、强度评定），做出应力分析报告

以材料力学或板壳薄膜理论公式，计入带有经验的修正系数的简化公式

与GB150-1998类同

强度控制

　　将应力分类，依据各种应力导致结构破坏的性质及危险程度，按照等安全裕度准则给予不同的许用值

　　不区分应力性质及危险程度统统采用同一许用应力，但区分载荷和结构给出不同的系数

与GB150-1998类同

资格要求

a、设计单位需取得应力分析资格证书；设计文件（包括；计算分析报告、图样，以及质量检验的证明文件等）必须由具有资格证书的分析设计人员三人签署。

b、制造单位必须具有三类容器的制造许可证

c、焊接必须持有相应类别资格的焊工担任无损检测须由Ⅰ或Ⅱ级探伤人员担任

a、设计单位和制造单位有相应类别的设计批准书或制造许可证。

b、焊接必须持有相应类别资格的焊工担任

c、无损检测须持有无损探伤资格的人员担任

a、设计或制造单位均无资格要求。

b、标准的第15.1.3条规定的容器必须持有考试合格证的焊工担任。

c、需进行无损检测的容器（见标准的第15.2.4.1条规定），应有无损探伤资格的人员担任

结　果

　　可较精确地计算出容器的实际应力，对各种应力按其性质进行分类与评定，这样既可保证容器的安全又可设计出体轻质优的容器，包括容面较宽，能计算较复杂的结构和计算多种载荷。

设计及制造费用较高，但节省钢材。

多用于高参数的容器或承受特殊载荷的容器

　　计算简单，使用方便，但粗确度较差，且往往偏于保守，而有些情况下又可能不安全，如有疲劳要求的容器等，较复杂的结构不能包容

　　在相应范围内，较经济

3　新老标准材料的变化3.1　增加的钢号

钢板：

13MnNiMoNbR30～120mmGB6654-96

15CrMoR　6～100GB6654-96

00Cr18Ni5Mo3Si2奥氏体双相钢

GB4237-92

钢板：

14Cr1MoR、07MnNiMoVDR（调质板）和07MnGrMoVR（调质板）

钢管：

09MnD及奥氏体焊管，撤消了09Mn2VD（列于附录A）

锻件：

20D、09MnNiD、16MnMoD、20MnMoD、08MnNiCr、10Ni3MoVD、00Cr18Ni9、00Cr17Ni12Mo2、00Cr19Ni1、00Cr17Ni4Mo2、00Cr18Ni5Mo3Si2（JB4726～4728-94）。

3.2　撤消的钢号

锻件：

25、45、1Cr18Ni9Ti

　　在本标准附录A或撤消了我国在引进装置中常用的国外钢材，例如在GB150-89版中列入的ASMESA516，SA537CL1，SA662；日本JISB标准中的SS41，SPV36；德国DIN标准中的RSt37-2，19Mn6,13CrMo44,10CrMo910等。

　　对于使用国外钢材仍可遵照本GB150-1998标准中附录A1.3条的规定。

3.3　增加附录H

　　增加附录H“材料的指导性规定”（提示的附录）。

其中列入了12Cr2Mo1R钢板及09CrCuSb无缝钢管。

　　12Cr2Mo1R钢板相当于ASMESA387、Cr22C12，在89版附录A中作为“补充件”现已列入，其化学成分和力学性能均等同美国标准

　　09CrCuSb耐硫酸露点腐蚀用无缝钢管

3.4　标准内容对比

　　详见表3。

表3　标准内容对比

序号

GB150-1998

GB150-89

4.1.4　容器用钢应附有钢材生产单位的钢材质量证明书，容器制造单位应按质量证明书对钢材进行验收，必要时尚应进行复验。

如无钢材生产单位的钢材质量证明书，则应按《容规》的规定。

　　容器用钢应附有钢厂钢材质量证明书（或其复印件）容器制造单位应按证明书对钢材进行验收，必要时应进行复验。

4.2.4　对容器制造过程中需进行热处理的碳素钢和低合金钢钢板，钢厂的交货状态可不用表4-1表的使用状态，钢厂检验和制造厂复验钢板性能时，应从热处理的样坯上取样。

未规定

4.2.5　下列碳素钢和低合金钢钢板，应在正火状态下使用：

a）用于壳体厚度大于30mm的20R和16MnR

b）用于其它受压元件（法兰、管板、平盖等）的厚度大于50mm的20R和16MnR；

c）厚度大于16mm的15MnVR。

　　压力容器用碳素钢和低合金钢钢板，凡符合下列条件者，应在正火状态下使用；

a）壳体厚度大于38mm的20R和壳体厚度大于30mm的16MnR;

b）其它受压元件（法兰、管板、平盖等）厚度大于50mm的20R和16MnR；

c）厚度大于25mm的15MnVR。

4.2.6　下列碳素钢和低合金钢钢板，应逐张进行拉伸和夏比（V型缺口）冲击（常温或低温试验）：

a）调质状态供货的钢板；

b）多层包扎压力容器的内筒钢板；

c）用于壳体厚度大于60mm的钢板。

　　以上b）、c）两项系提原轧制钢板逐张进行试验。

原轧制钢板系指由一块板坯或直接由一支钢锭轧制而成的一张钢板，如该钢板随后被剪切成几张钢板，在确定取样部位和数量时，仍按一张钢板考虑。

　　凡符合下列条件的碳素钢和低合金钢钢板应逐张进行拉力试验和夏比（V型缺口）常温或低温冲击试验：

a）调质状态供货的钢板；

b）多层包扎容器的内筒钢板；

4.2.7　用于壳体的下列钢板，当使用温度和钢板厚度符合下述情况时，应每批取一张钢板或按4.2.6规定逐张钢板进行夏比（V型缺口）低温冲击试验。

试验温度为钢板的使用温度（即相应受压元件的最低设计温度）或按图样规定，试样取样方向为横向。

a）使用温度低于0℃时，厚度大于25mm的20R，厚度大于38mm的16MnR、15MnVR和15MnVNR，任何厚度的18MnMoNbR,13MnNiMoNbR和Cr-Mo钢板。

b）使用温度低于-10℃时，厚度大于12mm的20R，厚度大于20mm的16MnR,15MnVR和15MnVNR。

　　低温冲击功的指标根据钢板标准抗拉强度下限值按附录C（标准的附录）确定。

　　用于容器壳体的下述钢板，当使用温度低于0℃时，应每批取两张钢板进行夏比（V型缺口）低温冲击试验，试验温度为钢板的使用温度或按图样规定。

试样取样方向为横向：

a）厚度大于25mm的20R；

b）厚度大于38mm的16MnR,15MnVR和15MnVNR;

c）任何厚度的18MnMoNbR,13MnNiMoNbR

　　低温冲击功的指标为：

　　20R　　　　　　　　　　　　　AKV≥18J

　　16MnR15MnVR　　　　　　　AKV≥20J

　　15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR

　　　　　　　　　　　　　　　　　AKV≥27J

4.2.8　碳素钢和低合金钢钢板使用温度低于或等于-20℃时其使用状态及最低冲击试验温度按表4-2的规定。

碳素钢和低合金钢板使用温度低于或等于-20℃时，其使用状态及最低冲击试验温度应符合表2-2的规定。

表4-2

表2-2

钢

使用

状态

厚度

最低冲击试

验温度℃

钢　号

使用

状态

厚度

最低冲击试

验温度℃

16MnR

热轧

正火

6～25

6～120

-20

20R

热轧

正火

6～16

6～32

-20

07MnCrMoVR

调质

16～50

-20

16MnR

热轧

6～25

-20

16MnDR

正火

6～36

＞36-100

-40

-30

16MnDR

正火

6～50

6～32

-40

07MnNiCrMoVDR

调质

16～50

-40

34～50

-30

15MnNiDR

正火

正火+回火

6～60

-45

09Mn2VDR

正火

6～32

-70

09Mn2VDR

正火

正火+回火

6～36

-50

06MnNbDR

正火

调质

6～16

-70

-90

09MnNiDR

正火

正火+回火

6～60

-70

4.2.9　用于壳体的下列碳素钢和低合金钢钢板应逐张进行超声检测。

钢板的超声检测方法和质量标准按JB4730的规定

a）厚度大于30mm的20R和16MnR，质量等级应不低于Ⅲ级；

b）厚度大于25mm15MnVR、15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR和Cr-Mo钢板，质量等级应不低于Ⅲ级；

c）厚度大于20mm的16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR和09MnNiDR，质量等级应不低于Ⅲ级；

d）多层包扎压力容器的内筒钢板，质量等级不低于Ⅱ级；

e）调质状态供货的钢板，质量等级应不低于Ⅱ级。

　　用于容器壳体的碳素钢和低合金钢钢板，凡符合下列条件者，应逐张进行超声波探伤检查。

钢板的超声波探伤检查方法和质量标准按ZBJ74003-88《压力容器用钢板超声波探伤》的规定。

a）厚度大于38mm的20R，质量等级应符合Ⅳ级要求；

b）厚度大于30mm的16MnR，质量等级应符合Ⅲ级要求；

c）厚度大于25mm的其它低合金钢钢板，质量等级应符合Ⅲ级要求；

d）多层包扎压力容器的内筒钢板，质量等级应符合Ⅱ级要求。

4.2.12　不锈钢复合钢板应符合以下规定：

a）复合界面的结合剪切强度应不小于200MPa；

b）复合界面的结合率指标及超声检测范围，应在图样或相应的技术文件中注明；

c）基材为本标准中所列的碳素钢和低合金钢或锻件。

复材为本标准中所列的高合金钢钢板；

d）复合钢板应在热处理后供货，基层的状态应符合本章有关规定；

e）复合钢板的使用范围应同时符合基材和复材使用范围的规定。

　　复合钢板的技术要求除符合上述有关规定外，尚应按GB8165或JB4733的相应规定。

未规定

2.3.2　用于容器园筒的碳素钢和低合金钢钢管，容器制造单位应按下列取样数量复验力学性能：

a）壁厚小于或等于16mm的钢管，每批复验一根；

b）壁厚大于16mm的钢管，每批复验的数量不少于10%且不少于一根。

4.3.3　碳素钢和低合金风钢管使用温度低于或等于-20℃时其使用状态及最低冲击试验温度按表4-4的规定。

碳素钢和低合金钢钢管，当使用温度低于或等于-20℃时，使用状态及最低冲击试验温度应符合表2-4的规定。

表4-4

表2-4

钢　号

使用

状态

厚度

最低冲击试

验温度℃

钢　号

使用状态

厚度mm

最低冲击试

验温度℃

1020G

正火

≤16

-30

-20

热轧或退火

正火

≤20

≤40

-20

-30

16Mn

09MnD

正火

≤20

≤16

-40

-50

热轧或退火

正火

≤10

≤16

-20

20G

16Mn

09Mn2V

正火

≤40

≤16

-20

-40

-70

4.4.3　碳素钢和低合金钢段件使用温度低于或等于-20℃时其热处理状态及最低冲击试验温度按表4-6的规定。

　　碳素钢和低合金钢锻件，当使用温度低于或等于-20℃时，其热处理状态及最低冲击试验温度应符合表2-6的规定。

表4-6

表2-6

钢　号

使用

状态

厚度

最低冲击试

验温度℃

钢　号

使用

状态

厚度

最低冲击试

验温度℃

16mnD

正火+回火

调质

≤200

＞200-300

-40

-30

正火+回火

或调质

≤100

-20

09Mn2VD

正火+回火

调质

≤200

-50

16MnD

正火+回火

或调质

≤300

-40

09MnNiD

调质

≤300

-70

20MnMo

调质

≤300

-40

16MnMoD

调质

≤300

-40

20MnMoNb

调质

-20

20MnMoD

调质

≤500

＞500-700

-30

-20

09Mn2VD

正火+回火

或调质

≤300

-70

08MnNiCrMoVD

调质

≤300

-40

10Ni3MoVD

调质

≤300

-50

4　制造、检验与验收方面的变化

　　详见表4。

表4　制造、检验和验收方面的变化

序号

GB150-1998

GB150-89

10.1.1　本章适用于单层焊接、多层包扎、热套及锻焊压力容器。

对于设计温度低于或等于-20℃的容器还应符合附录C（标准的附录）的规定。

　　本章适用于温度高于-20℃的钢制焊接单层压力容器，多层包扎压力容器及热套压力容器。

10.1.7　凡制造受压元件的材料应有确认的标记在制造过程中，如原有确认标记被裁掉或材料分割几块。

应于材料切割前完成标记的移植。

未规定

10.2.1　根据制造工艺确定加工裕量，以确保凸形封头和热卷筒节成形后的厚度不小于该部件的名义厚度减去钢板负偏差。

冷卷筒节投料的钢板厚度δs不得小于其名义厚度减钢板负偏差。

　　制造中应避免钢板表面的机械损伤。

对于尖锐伤痕以及不锈钢容器防腐蚀表面的局部伤痕，刻槽等缺陷应予修磨，修磨范围的斜度至少为1∶3。

修磨深度应不大于该部位钢材厚度δs的5%，且不大于2mm，否则应予焊补。

　　对于复合钢板的成形件，其修磨深度不得大于复层厚度的30%，且不大于1mm，否则应予焊补。

未规定

10.2.4.1　A、B类焊接接头对口错边量b（见图10-4）应符合表10—1的规定。

锻焊容器B类焊接接头对口错边量b应不大于对口处钢板厚度δs的1/8且不大于5mm

A、B类焊缝对口错边量b（见图—4）应符合表10—1的规定。

10.2.4.4除图样另有规定外壳体直线度应不大于壳体长度的1%。

当直立容器的壳体长度超过30m时，其壳体直线度允差应符合JB4710的规定。

　　除图样另有规定外，壳体直线度允差△1应符合表10—2的规定。

表10—2

壳体长度Hm

壳体直线度允差△1mm

≤20

≤2H/100且≤20

20＜H≤30

≤H/1000

30＜H≤50

≤35

50＜H≤70

≤45

70＜H≤90

≤55

＞90

≤65

10.3.3.1　A、B类接头焊缝的余高e1、e2按表10—3和图10—12的规定。

A、B类焊缝的余高（见图10—12）按表10—4的规定。

表10—3　　　mm

表10-4　　mm

标准抗拉强度下限值σb＞540MPa的钢材以及Cr-Mo低合金钢钢板

其它钢材

焊缝深度

δ（δ1）

焊缝余高e（e1）

手工焊

自动焊

单面坡口

双面坡口

单面坡口

双面坡口

≤12

0-1.5

0-4

12＜δ≤25

0-2.5

0-4

0-10

%δs

且≤3

≤1.5

0-10

%δ1

且≤

%δ2

且≤

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