压力容器设计手册.docx

1、压力容器设计手册中国寰球工程公司 设备室 压力容器设计手册中国寰球工程公司设备室2006年压力容器设计工作是一种严谨的工作，经过几十年的积累已经形成一种比较固定的程序。压力容器设计手册（以下简称设计手册）是将在人们意识中形成的压力容器设计工作程序变为压力容器设计人员设计工作的指导性文件。1 目的设计手册是以针对设计人员的角度明确压力容器设计工作的程序和各个设计环节的要求，以使设计人全面、快速获得设计指导，校审人员有共同的校审思路可循，促进设计程序和各设计环节的规范化、标准化，以保证设计的正确性和统一性以及设计文件的质量。2 适用范围设计手册适用于压力容器的设计，储运设备将另有规定。设计手册适用

2、于压力容器设计人员的设计指导工作，同时成为校对和审核人员对设计人员各个设计环节的规范化要求。校对和审核人员的职责和工作范围以及校审工作的指导在其他文件中另作规定。3 设计人职责压力容器由于盛装的化学品大多数都有毒或易燃、易爆，并且容器都在一定的温度和压力下操作，一旦发生事故，将会对人的生命以及国家财产造成损失。鉴于它的危险性，国家质量监察部门把压力容器列为“特种设备”，从标准规范制定，到设计、制造、检验以及设备的使用都实行严格的监督和管理。设计是压力容器进入实施阶段的第一道安全屏障，设计人的责任重大。设计人除了完成设计过程中的具体任务，履行设计人职责外，还必须有强烈的责任心。3.1 责任心1)

3、 设计人必须认识到设计图纸不是一幅画、一份作业，它将由工人制造成一个真实的设备矗立在化工装置中。容器设计的安全性直接影响着化工厂的安全操作。2) 压力容器是一个危险源，它能危及人的生命和国家的财产安全。设计人必须在设计的各个环节保证压力容器设计的安全。3) 设计文件有三级或四级的人员签署，设计人不能将保障安全的责任推给后面几级的签署人员，必须切记设计人是安全屏障的第一关，交出设计任务不是目标，提交正确、完整的设计文件，使错误最少，设计产品安全、可靠、经济合理、满足工艺的需要是最高的目标。4) 设计工作是细致到每1mm的尺寸、每一个细小零件、每一个零件重量的工作，细心是每个设计人必须养成的习惯。

4、5) 电子文件的复制、重复利用现已成为发生错误的重大根源，消灭由此引起的错误，是设计人是否具有细心的良好习惯和责任心强弱的最好体现。6) 在允许的条件下追求设计成品的完美，是设计人的最高境界。3.2 设计过程中的具体职责1) 主动与校审人交换意见，争得校审人的指导；2) 进行材料的选择；3) 确认设计条件；4) 进行设备的强度计算；5) 进行设备的结构设计，绘制图纸；6) 整理完整的设计文件，提交校核人校核；7) 按照校审人的校审意见，修改图纸和计算书等设计文件；8) 将修改后的设计文件送校对人、审核人复审；9) 制备成品设计文件；10) 在成品文件上签署，并送校对人、审核人签署（实习期满以后

5、的设计人在成品图设计栏内签署，实习期内的实习生要求组长安排设计人签署）；11) 整理并提交纸制和电子版最终文件。4 施工图设计程序及设计文件4.1 施工图设计程序4.1.1 设备图设计人进行设备施工图设计的程序有以下几个环节：1) 仔细阅读理解项目的工程统一规定；2) 接收并消化设计条件；3) 与校核及审核人讨论设计方案，查阅参考资料；4) 进行设备的强度设计强度计算；5) 进行设备初版施工图设计提出一次条件；6) 进行设备的详细结构设计施工图图样绘制；7) 进行计算书及图纸的自校，备齐设计条件、图纸目录、校审记录及质量评定等级表；8) 打印图样的白纸图，向校核人提交供校对的完整设计文件；9)

6、 根据校核人的校核意见和审核人的审核意见修改设计文件；10) 向校核人提交修改后的设计文件；11) 校核人及审核人确认无修改意见后将图样打印成硫酸纸，计算书整理成册；12) 设计、校核、审核、审定各级设计人员进行设计文件的签署；13) 向专业负责人提交签署后的完整设计文件纸文件和电子文件；14) 需要时，进行管口方位图等外专业图纸的会签；15) 保存留有校对、审核意见的原始图纸2年。设备施工图设计人工作流程4.1.2 梯子平台和预焊件施工图设计人进行梯子平台和预焊件施工图设计的程序有以下几个环节：1) 接收并消化梯子平台和预焊件设计条件（梯子平台和预焊件设计条件一般在设备施工图完成前后提出）；

7、2) 与校核及审核人讨论设计方案，查阅参考资料；3) 需要时，进行管架等预焊件局部应力的计算；4) 进行设备梯子平台和预焊件详图设计；5) 进行图纸的自校，备齐校审记录及质量评定等级表；6) 打印图样的白纸图，向校核人提交校对用的设计文件；7) 校核人进行校核；8) 根据校核人的校核意见，修改设计文件；9) 向校核人提交修改后的设计文件；10) 校核人确认无修改意见后，将图样打印成硫酸纸；11) 设计、校核各级设计人员进行设计文件的签署；12) 向专业负责人提交签署后的图纸及校审记录的纸文件和电子文件。梯子平台、预焊件施工图设计人工作流程4.2 设计文件提到设计文件，大家想到得最多的是图纸。其

8、实完整的设计文件指的不仅仅是图纸，还包括设计过程中其他文字性文件和管理性文件。当设计完成，设计人向校核人提交校对文件或校审修改后，提交最终文件时，完整的设计文件应包括以下内容：1) 计算书和设计条件2) 图纸目录3) 图纸4) 校审纪录及质量评定卡5) 设计方案确定表5 设计人必备的设计标准和规范及工程统一规定设计工作是按照国家有关法规、设计规范和标准进行的。标准规范一般分四个等级：1) 国家法规；2) 国家强制性规范和标准；3) 国家和行业推荐性标准；4) 企业标准。5.1 个人必备标准规范在强制性和推荐性标准中又分设计标准和零部件标准，根据压力容器设计单位的管理要求，设计人员必备的标准规范

9、如下：1) 国家法规压力容器安全技术监察规程国家质量监督检验检疫总局2) 国家强制性规范和标准；GB150 钢制压力容器GB151 钢制换热器3) 国家和行业推荐性标准设计标准JB/T4710钢制塔式容器JB/T4731钢制卧式容器HG 20580钢制化工容器设计基础规定HG 20581钢制化工容器材料选用规定HG 20582钢制化工容器强度计算规定HG 20583钢制化工容器结构设计规定HG 20584钢制化工容器制造技术规定HG 20585钢制低温压力容器技术规定JB4708钢制压力容器焊接工艺评定JB/T4709钢制压力容器焊接规程零部件标准JB/T47004707压力容器法兰HG205

10、9220635钢制管法兰、垫片、紧固件JB4726压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4727低温压力容器用低合金钢锻件JB4728压力容器用不锈钢锻件JB/T4736补强圈JB/T4746钢制压力容器用封头JB/T4712鞍式支座JB/T4713腿式支座JB/T47124支承式支座HG/T2151421535钢制人孔和手孔HG20652塔器设计技术规定HG/T21618丝网除沫器JB/T 1205塔盘技术条件文件编写规定HB/T 20668化工设备设计文件编制规定4) 企业标准寰球公司VS标准（存放在班组）BCD130A20-96设备梯子、平台、施工图图面表示规定BCD130A21-96设备预

11、焊件施工图设计规定BCD47A356-92设备保温(冷)生根件设计工作除了按照标准规范进行以外，还有一份必须遵循的文件，就是各工程项目的工程统一规定。工程统一规定中规定了各项目基础数据和特殊的要求，以及对所有设备统一的要求。5.2 班组保存标准规范除个人必备的标准规范外，还有一些不常用的标准规范在班组保存。需要时向班组借用。GB12337钢制球型储罐JB/T 4735钢制焊接常压容器JB/T 4734铝制焊接容器 JB/T 4745钛制焊接容器HG/T 2650钢制管式换热器HG 20640塑料设备HG 20536聚四氟乙烯衬里设备HG/T 21574设备吊耳GB 16749压力容器波形膨胀节

12、HG/T 21573高压螺栓和螺栓液压上紧装置GB 12459钢制对焊无缝管件HG 2158821592玻璃板液面计玻璃管液面计HG/T 21550防霜液面计JB 4730 压力容器无损检测HG 20660压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类工程建设标准强制性条文TCED 41002化工设备图样技术要求HG/T 20668化工设备设计文件编制规定ASME 压力容器规范实施导则其它标准详见班组标准清单。6 设计条件阅读及研究要点6.1 设计条件基本内容设计条件有四种：设备设计条件，梯子平台及预焊件条件，塔内件支撑件条件，其他外购件连接条件。6.1.1 设备设计条件由于国内外运行体制不同，

13、各工程公司运作模式各不相同，设计条件有的是工艺系统专业提供的工艺数据表，有的是工程公司设备部门提供的机械数据表或工程图。不论是哪一种，凡是我们接收到的进行设备施工图设计的基础数据文件统称为设计条件。设计条件格式各不相同，有的由多页4#纸组成，有的是3#图纸，有的是4#纸表格附加2#或3#或1#，甚至0#图纸。4#纸类设计条件包括下列内容：1) 工艺数据2) 设计数据3) 材料表4) 管口表5) 设备外形图6) 重要结构详图7) 设计数据备注8) 其他备注9) 参考标准表图纸类设计条件除上述的“工艺数据”以外，其他内容均表示在图纸上。拿到设计条件首先要看是什么类型的设备。设备类型不同，设计标准、

14、计算方法及结构设计都会有所不同。化工设备按结构形式分成四大类：容器，换热器，塔设备，球罐。6.1.2 梯子平台条件和管架预焊件条件梯子平台条件目前还没有规范的格式，一般以图纸形式提出，图中标注平台的标高、方位、大小尺寸及梯子的方位、标高和梯子的长度尺寸、平台上的集中载荷。管架预焊件条件以表格形式提出，表格中有各型号管架示意图、管架预焊件的编号、形式、标高、方位、预焊件尺寸、管架作用在设备上的载荷。6.1.3 塔内件支撑件条件当塔内件由专业厂商提供时，塔内件厂商将提供焊接在塔体上的塔内件支撑件条件。塔内件条件以图纸形式提出，标明各种支撑圈、支持板的标高、方位和支撑圈、支持板的尺寸。6.1.4 其

15、他外购件连接条件一些由专业厂商提供的构件，如：搅拌器，射线液位计，特殊热电偶等，是由厂商提供搅拌器连接件规格尺寸，以及焊接在设备上的支撑件条件。搅拌器连接件一般以简图和表格形式提出，提供连接凸缘或法兰的图形以及法兰规格。支撑件条件以图纸形式提出，标明各种支撑圈、支持板的标高、方位和支撑圈、支持板的尺寸6.2 容器类设计条件阅读及研究要点容器类设备包括化工装置中各种用于盛装化工物料的容器，如：中间罐、闪蒸罐、储液槽、过滤器等等，以及一些特殊作用的设备，如：搅拌设备的外壳、容器式的反应器。容器类设备的强度设计基本上是一样的，主要的不同在结构设计上。容器类设备设计条件中共同的内容有：1) 设计数据设

16、计数据包括：设计温度、设计压力、操作温度、操作压力，物料名称及特性（易燃、易爆、毒性程度等），腐蚀裕度，保温层/防火层厚度。这些数据将决定设备的类别的确定、材料的选择、计算中焊缝系数的选择、无损检测类型及级别的选择和制造要求的提出，标准零部件的选择，焊接结构的选择等等。2) 设计数据的备注和其他备注设计数据备注一般根据工艺操作的情况，提出在工艺过程中要出现的一些不同于设计温度和压力的操作温度和压力。设计者需要根据这些非正常或特殊情况下出现的温度和压力，对设备的强度进行校核。其他备注除注明一些对所有设备共同的设计和制造要求外，还根据设备的特殊作用提出一些特殊的设计、制造和检验要求，或设计数据无法

17、用简单数据表示时，在此做详细说明。这部分内容决定设备需要附加什么零部件、特殊结构和特殊要求。3) 设备外形设备外形是指设备的直径，筒体切线长度，支撑件高度，标准零部件及特殊零部件的形状和位置，管口的位置尺寸。这些内容使设计者明确设备的形状，并据此确定施工图图样的绘制、标准零部件的选择及非标零部件施工图图样的绘制。4) 容器的支撑结构容器的支撑结构分卧式支撑和立式支撑两大类。卧式支撑只有一种标准化支撑形式鞍式支座。立式支撑有多种标准化支撑形式：耳式支座，腿式支座，裙式支座，支撑式支座。了解条件中容器的支撑形式才能正确选用标准支座，或根据要求设计非标准支座。5) 特殊结构要求特殊结构是指根据工艺的

18、需要须设置的内部零部件，或者需要对外连接的零部件。设备的内件绝大多数都是非标准件，看懂特殊结构示意图，了解这些结构的用途，以便正确进行各种内件和外部连接件的结构设计。6) 材料选择要求在设计条件的材料栏内，都要根据物料特性、设计温度、腐蚀裕度，规定设备应选用的材料。规定的深度各不相同，有的只简单规定是碳钢还是不锈钢这样大的材料种类，有的规定具体的材料牌号，以及是板材还是锻件。一般设计中所选用的材料牌号及品种并不是直接按设计条件选择，而是设计者根据设计条件对材料种类和品种的要求，对照项目的工程统一规定选取材料的牌号和品种（板材、锻件、管材）。7) 管口表数据及要求管口表中注明了各个管口的用途，管

19、线与设备连接处管线一端所用的法兰形式、公称尺寸、压力等级、密封面形式以及附带的特殊要求。正确全面了解管口表的内容以保证正确选用管件标准。8) 根据设备名称及管口名称判断设备在工艺流程中的作用和各管口的作用设备名称和管口名称虽然仅仅是个名称，但却给设计者很多信息。作为设计者如果不知道设备在工艺中起什么作用，就不可能理解工艺在设备设计上有什么需求，也就不会认真考虑如何进行正确合理的结构设计以满足工艺操作的要求。因此，了解设备名称及管口名称，对理解设备在工艺流程中的作用和各管口的作用，合理进行设备的结构设计起着重要作用。6.3 换热器类设计条件阅读及研究要点换热器是化工装置中的换热设备，管式反应器也

20、按换热器进行设计。我们设计的换热器主要是管壳式换热器和套管式换热器，其他形式的换热器一般由专业厂家进行设计。管壳式换热器由三大类型：固定管板换热器，U型管换热器和浮头式换热器。换热器设计条件需要阅读研究一下内容：1) 设计数据设计数据包括：壳程和管程的设计温度、设计压力、操作温度、操作压力，物料名称及特性（易燃、易爆、毒性程度等），腐蚀裕度，保温层/防火层厚度。这些数据将决定设备的类别、材料的选择、计算中焊缝系数的选择、无损检测类型及级别的选择和制造要求的提出，标准零部件的选择，焊接结构的选择等等。2) 设计数据的备注和其他备注换热器常常有很多种不同的操作条件，设计数据备注会注明这些温度和压力

21、。设计者需要根据这些非正常或特殊情况下出现的温度和压力，对换热器进行强度校核。其他备注除注明一些对所有设备共同的设计和制造要求外，还根据设备的特殊作用提出一些特殊的设计、制造和检验要求，或设计数据无法用简单数据表示时在此做详细说明。这部分内容决定设备需要附加什么零部件、特殊结构和特殊要求。3) 换热器类型及换热器主要参数管壳式换热器由三大类型：固定管板换热器，U型管换热器和浮头式换热器，换热器形式不同，管板的计算方法、一些零部件的结构则不同。换热器主要参数有：a) 管程和壳程的程数；b) 换热管得根数；c) 换热管的尺寸；d) 换热管的间距；e) 折流板间距；f) 折流板切口尺寸；g) 拉杆的

22、数量与布置；h) 布管图中的其他参数；i) 换热面积。4) 设备外形设备外形是指设备的直径，筒体切线长度，支撑件高度，标准零部件及特殊零部件的形状和位置，管口的位置尺寸。这些内容使设计者明确设备的形状，并据此确定施工图图样的绘制、标准零部件的选择及非标零部件施工图图样的绘制。5) 换热器的支撑结构卧式换热器支撑只有一种标准化支撑形式鞍式支座。立式换热器支撑有标准化耳式支座和非标准的圈式支座。了解条件中容器的支撑形式才能正确选用标准支座，或根据要求设计非标准支座。6) 特殊结构要求特殊结构是指根据工艺的需要须设置的内部零部件，或者需要对外连接的零部件。设备的内件绝大多数都是非标准件，看懂特殊结构

23、示意图，了解这些结构的用途，以便正确进行各种内件和外部连接件的结构设计。换热器常见的特殊结构有：防冲板，纵向挡板及密封结构，壳程的蒸发空间结构，导流筒，膨胀节，防短路挡板或假管，壳程底部物料进口分布装置等。7) 材料选择要求在设计条件的材料栏内，都要根据物料特性、设计温度、腐蚀裕度，规定设备应选用的材料。规定的深度各不相同，有的只简单规定是碳钢还是不锈钢这样大的材料种类，有的规定具体的材料牌号，以及是板材还是锻件。一般设计中所选用的材料牌号及品种并不是直接按设计条件选择，而是设计者根据设计条件对材料种类和品种的要求，对照项目的工程统一规定选取材料的牌号和品种（板材、锻件、管材）。8) 管口表数

24、据及要求管口表中注明了各个管口的用途，管线与设备连接处管线一端所用的法兰形式、公称尺寸、压力等级、密封面形式以及附带的特殊要求。正确全面了解管口表的内容以保证正确选用管件标准。9) 根据设备名称及管口名称判断设备在工艺流程中的作用和各管口的作用设备名称和管口名称虽然仅仅是个名称，但却给设计者很多信息。作为设计者如果不知道设备在工艺中起什么作用，就不可能理解工艺在设备设计上有什么需求，也就不会认真考虑如何进行正确合理的结构设计以满足工艺操作的要求。因此，了解设备名称及管口名称，对理解设备在工艺流程中的作用和各管口的作用，合理进行设备的结构设计起着重要作用。6.4 塔设备类设计条件阅读及研究要点塔

25、设备是化工装置中很重要的单元操作设备，它的作用主要是质量传递和热量传递，有些高大的反应设备也按塔设备进行设计。塔设备按内件分有两种，一种为板式塔，一种是填料塔。这两种塔的外壳设计是一样的，只是内件不同。塔的主要支撑形式是裙座式支撑，还有耳座和圈座式支撑。1) 设计数据设计数据包括：设计温度、设计压力、操作温度、操作压力，物料名称及特性（易燃、易爆、毒性程度等），腐蚀裕度，保温层/防火层厚度。这些数据将决定设备的类别、材料的选择、计算中焊缝系数的选择、无损检测类型及级别的选择和制造要求的提出，标准零部件的选择，焊接结构的选择等等。2) 设计数据的备注和其他备注设计数据备注一般根据工艺操作的情况提

26、出在工艺过程中要出现的一些不同于设计温度和压力的操作温度和压力。设计者需要根据这些非正常或特殊情况下出的现温度和压力，对设备的强度进行校核。其他备注除注明一些对所有设备共同的设计和制造要求外，还根据设备的特殊作用提出一些特殊的设计、制造和检验要求，或设计数据无法用简单数据表示时在此做详细说明。这部分内容决定设备需要附加什么零部件、特殊结构和特殊要求。3) 塔设备外形设备外形是指设备的直径，筒体切线长度，支撑件高度，标准零部件及特殊零部件的形状和位置，管口的位置尺寸，塔内件的设置。这些内容使设计者明确设备的形状，并据此确定施工图图样的绘制、标准零部件的选择及非标零部件施工图图样的绘制。4) 塔内

27、件的形式和设计参数以及内件与塔的连接尺寸和要求当塔内件需要自行设计时，须认真读懂条件中对内件设计的要求。塔内件有填料和塔板两种。填料塔内件条件有：填料床层数、填料床高、床层间距，填料种类、型号及材料，填料支撑的具体结构和尺寸，液体分布器结构和尺寸等。塔盘内件条件有：塔板类型（筛板塔盘、浮阀塔盘、泡罩塔盘），浮阀类型和规格，泡罩类型和规格，塔板标高及间距，塔盘布置及尺寸，筛孔、浮阀、泡罩的分布，进口堰和出口堰尺寸，受液盘尺寸等。当塔内件有内件厂商设计并供货时，见5.6条。5) 塔设备的支撑结构塔的主要支撑形式是裙座式支撑，还有耳座和圈座式支撑。裙座的主要参数有：裙座形式（圆筒型裙座和锥形裙座），

28、裙座高度，塔底物料管口设置情况等。耳座参数主要是耳座个数和标高。圈座是非标准件需要专门设计，条件中的参数主要是支座标高。了解条件中容器的支撑形式和尺寸才能正确选用标准支座，或根据要求设计非标准支座。6) 特殊结构要求特殊结构是指根据工艺的需要须设置的内部零部件，或者需要对外连接的零部件。设备的内件绝大多数都是非标准件，看懂特殊结构示意图，了解这些结构的用途，以便正确进行各种内件和外部连接件的结构设计。塔设备常见的特殊结构有：塔釜隔板，防涡流挡板，内伸管，塔顶吊柱，物料进口挡板等。7) 材料选择要求在设计条件的材料栏内，都要根据物料特性、设计温度、腐蚀裕度，规定设备应选用的材料。规定的深度各不相

29、同，有的只简单规定是碳钢还是不锈钢这样大的材料种类，有的规定具体的材料牌号，以及是板材还是锻件。一般设计中所选用的材料牌号及品种并不是直接按设计条件选择，而是设计者根据设计条件对材料种类和品种的要求对照项目的工程统一规定选取材料的牌号和品种（板材、锻件、管材）。8) 管口表数据及要求管口表中注明了各个管口的用途，管线与设备连接处管线一端所用的法兰形式、公称尺寸、压力等级义、密封面形式以及附带的特殊要求。正确全面了解管口表的内容以保证正确选用管件标准。9) 根据设备名称及管口名称判断设备在工艺流程中的作用和各管口的作用设备名称和管口名称虽然仅仅是个名称，但却给设计者很多信息。作为设计者如果不知道

30、设备在工艺中起什么作用，就不可能理解工艺在设备设计上有什么需求，也就不会认真考虑如何进行正确合理的结构设计，以满足工艺操作的要求。因此了解设备名称及管口名称对理解设备在工艺流程中的作用和各管口的作用和合理进行设备的结构设计起着重要作用。6.5 球罐设计条件阅读及研究要点球罐是储存各种气体、液化气体和液体物料的压力容器。一般置放于罐区。球罐的设计条件内容为：1) 设计数据设计数据包括：设计温度（包括环境温度）、设计压力、操作温度、操作压力，物料名称及特性（易燃、易爆、毒性程度等），腐蚀裕度，防腐及保温层/防火层要求及厚度。这些数据将决定设备的类别的确定、材料的选择、计算中焊缝系数的选择、无损检测类型及级别的选择和制造及现场组装要求的提出，标准零部件的选择，焊接结构的选择等等。2) 设计数据的备注和其他备注设计数据备注一般根据工艺操作的情况及生产能力，明确物料的装填系数。其他备注除注明一些对设备共同的设计和制造要求外，还根据设备的特殊作用提出一些特殊的设计、制造和检验要求，或设计数据无法用简单数据表示时，在此做详细说明。这部分内容决定设备需要附加什么零部件、特殊结构和特殊要求。3) 球罐尺寸球罐的外形尺寸是指球壳的内直径，赤道中心至支柱基础底板的高度，管口的位置尺寸（包括法兰等级）。4) 球罐的支撑结构球罐只有一种支撑形式，即标准规定的可调式的柱式支