壓力容器設計基本知識

壓力容器設計基本知識 壓力容器設計 壓力容器知識 壓力容器閥門設計基本知識

一．之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹壓力容器設計基本知識基本概念

1．1 壓力容器設計應遵循的法規和規程

     1）《特種設備安全監察條例》（本文簡稱《條例》）， 是國務院2003年3月11日公布的條例，條例自2003年6月1日起施行。原《鍋爐壓力容器安全監察暫行條例》同時廢止。

  2）《壓力容器安全技術監察規程》（本文簡稱《容規》），此《容規》自2000年1月1日起正式實施。在安全監察中，包括的七個環節是：設計、制造、安裝、使用、檢驗、改造和修理。此規程與《條例》有不一致之處，應按《條例》的內容修改。

     3）《壓力容器壓力管道設計單位資格許可與管理規則》，此規則自2003年1月1日起實施。

1．2 標準和法規（規程）的關系。

《容規》第4條規定，壓力容器的設計、制造（組焊）、安裝、使用、檢修、修理和改造，均應嚴格執行本規程的規定；第5條規定：本規程是壓力容器質量監督和安全監察的基本要求，有關壓力容器標準、部門規章、企事業單位規定等，如果與本規程的規定相抵觸時，應以本規程為準。

   GB150總論第3.1條規定：容器的設計、制造、檢驗和驗收除必須符合本標準規定外，還應遵守國家頒布的有關法令、法規和規章。

   因此，當標準與法規或規程有不一致時，應按法規（和規程）的規定執行。

1．3 壓力容器的含義（定義）

  上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,自力式減壓閥 根據《條例》第八十八條中的規定，壓力容器用語的含義是：“壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設備，其范圍規定為高工作壓力大于或等于0.1MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或等于2.5MPa·L的氣體、液化氣體和高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體的固定式容器和移動式容器；盛裝公稱工作壓力大于或等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或等于1.0MPa·L的氣體液化氣體和標準沸點等于或者低于60℃液體的氣瓶；氧艙等。”

1．4 壓力容器設計標準簡述

我國壓力容器專業性的具有一定規模的壓力容器的設計和制造，起于五十年代初期。

1980年起，壓力容器設計方面依據為：《鋼制石油化工壓力容器設計規定》和《鋼制管殼式換熱器設計規定》。

GB150-1998《鋼制壓力容器》是強制性的壓力容器國家標準。該標準對鋼制壓力容器的設計、制造、檢驗和驗收作出具體的規定。是壓力容器的基本標準。

對壓力小于O.1MPa的鋼制容器的設計，按壓力容器行業標準JB/T4735-1997《鋼制焊接常壓容器》的規定。

臥式容器和立式容器的設計尚應符合行業標準JB4710-2000《鋼制塔式容器》和JB4731-2005《鋼制臥式容器》的規定。

GB151-1999《管殼式換熱器》標準，是用鋼、鋁、銅、鈦和鎳等材料制造的管殼式換熱器的設計制造和驗收標準。

 化工行業標準HG20580～HG20585–1998， 是針對化工設備的特點，對鋼制壓力容器設計和制造方面提出更詳細的規定，有關設計方面的標準是：

  HG20580-1998 《鋼制化工容器設計基礎規定》

  HG20581-1998 《鋼制化工容器材料選用規定》

  HG20582-1998 《鋼制化工容器強度計算規定》

  HG20583-1998 《鋼制化工容器結構設計規定》

 其它配套標準如零部件如封頭、法蘭、支座、加固圈等標準，材料標準、焊接標準等已日趨完備。

1．5 D1級和D2級壓力容器說明

 根據《壓力容器壓力管道設計單位資格許可與管理規則》第三條規定， 壓力容器設計類別和級別的劃分是：（一）A類、（二）C類、（三）D類和（四）SAD類。其中D類又分：D1級和D2級。

1．D1級 系指*類壓力容器

2．D2級 系指第二類低、中壓容器

*類和第二類的具體劃分見《容規》第6條的規定。

注：壓力等級的劃分是：按容器的設計壓力P的大小，其中：

（一） 低壓（代號L）0.1MPa≤ P ＜1.6MPa

（二） 中壓（代號M）1.6MPa≤ P ＜10MPa

二 壓力容器設計基本知識GB150-1998《鋼制壓力容器》

   GB150-1998《鋼制壓力容器》（簡稱GB150），包括正文十章和八個附錄。

 十章正文目次是：①范圍；②引用標準；③總論；④材料；⑤內壓圓筒和內壓球殼；⑥外壓圓筒和外壓球殼；⑦封頭；⑧開孔和開孔補強；⑨法蘭；⑩制造、檢驗與驗收。

 八個附錄中，屬于標準的附錄有：附錄A  材料的補充規定；附錄B  超壓泄放裝置；附錄C  低溫壓力容器；附錄D  非圓形截面容器。屬于提示的附錄有：附錄F  鋼材的高溫性能；附錄G  密封結構；附錄H  材料的指導性規定；附錄J  焊接結構。

   標準的附錄E  產品焊接試板的力學性能檢驗，已被新發布的JB4744-2000《鋼制壓力容器產品焊接試板的力學性能試驗》所代替。

1．范圍

GB150-1998《鋼制壓力容器》規定了“鋼制壓力容器的設計、制造、檢驗和驗收要求”。

即是說：GB150是碳素鋼、低合金鋼和高合金鋼制的壓力容器，在設計、制造、檢驗和驗收的整個過程中，必須遵守的強制性國家標準。

標準中規定適用的壓力容器的設計參數的范圍是：容器的設計壓力不大于35MPa；

適用的設計溫度范圍按鋼材允許的使用溫度而定。

對于D類壓力容器，設計壓力范圍應小于10MPa。

在GB150的1.3和1.4中，還規定出不屬該標準規定范圍的各類壓力容器，

其中有：直接用火焰加熱的容器；核能裝置中的容器；經常搬運的容器；設計壓力低于0.1MPa 的容器；真空度低于0.02MPa的容器；要求作疲勞分析的容器；內直徑小于150 mm的容器；此外，還有旋轉或往復運動的機械設備中自成整體的受壓器室，以及已有其他行業標準的容器，諸如制冷、制糖、造紙、飲料和搪玻璃容器等。

2．標準

在GB150所列的引用標準中包括GB 、GB/T、JB 和JB/T四種代號的標準，標準分為強制性標準和性標準（性標準一經采用，即具有強制性的性質）。GB/T是性的國家標準，JB是機械工業的行業標準，JB/T是機械工業性的行業標準，而JB或JB/T中排號為4XXX號碼的，規定為壓力容器行業的標準。例如：

國家強制性標準：GB6654-1996《壓力容器用鋼板》； GB4237-92《不銹鋼熱軋鋼板》

性標準：GB/T229-94《金屬夏比缺口沖擊試驗方法》；GB/T1804-92《一般公差 線性尺寸的未注公差》

壓力容器行業標準：JB4708-2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》；JB/T4709-2000《鋼制壓力容器焊接規程》標準一經被引用，即構成該標準的條文。在GB150第2章中，列了45個引用標準。從2004年4月1日起尚應實施下列標準：

JB/T4736-2002 《補強圈》

JB/T4746-2002 《鋼制壓力容器用封頭》

JB/T4747-2002 《壓力容器用鋼焊條訂貨技術條件》

JB/T4711-2003 《壓力容器涂敷與運輸包裝》

3．總論

 在“總論”一章中，對下列的8個方面作了規定：

①標準與相關法規和規章的關系；②設計和制造壓力容器單位的資格和職責；③容器的范圍；④壓力、溫度和厚度的定義；⑤設計參數選用的一般規定；⑥材料許用應力確定的依據和取值的規定；⑦焊接接頭系數的確定；⑧壓力試驗（液壓試驗和氣密性試驗）和試驗壓力的規定。

3．1《條例》對設計單位的規定

《條例》第十一條規定：壓力容器的設計單位應當經國務院特種設備安全監督管理部門許可，方可從事壓力容器的設計活動。

（一）有與壓力容器設計相適應的設計人員設計、審核人員；

（二）有與壓力容器設計相適應的健全的管理制度和責任制度。

3．2 GB150-1998對設計單位的資格和職責規定

資格 容器的設計單位必須具備健全的質量管理體系，應持有壓力容器設計單位批準書，壓力容器的設計必須接受國家質檢總局相關安全監察機構的監察。

職責 應對設計文件的正確性和完整性負責。容器的設計文件至少應包括設計計算書和設計圖樣。容器設計總圖應蓋有容器設計資格印章。

3．3 管轄的容器范圍劃定

     GB150管轄的容器，其范圍包括殼體及與其連為整體的受壓零部件，且劃定在下列范圍內。

3．3．1 容器與外部管道連接：焊接連接的*道環向接頭坡口端面；螺紋連接的*個螺紋接頭端面；法蘭連接的*個法蘭密封面；

3．3．2 接管、人孔、手孔等的承壓封頭、平蓋及其緊固件。

3．3．3 非受壓元件與受壓元件的焊接接頭。接頭以外的元件，如加強圈、支座、裙座等。

3．3．4 超壓泄放裝置和儀表附件。

     詳見GB150中的3.3.1 至3.3.4條的規定。

3．4 定義及含義

3．4．1 壓力 除注明者外，均指表壓力。

3．4．2 工作壓力（PW） 指在正常工作情況下，容器頂部可能達到的高壓力。

3．4．3 設計壓力（P） 指設定容器頂部的高壓力，與相應的設計溫度一起作為設計載荷條件，其值不得低于工作壓力。即P≥PW。

3．4．4 計算壓力（PC） 指在相應設計溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。當元件所承受的液柱靜壓力小于5%設計壓力時，可忽略不計。故PC≥P；

3．4．5 試驗壓力（Pt） 指壓力試驗時，容器頂部的壓力。

注：試驗用壓力表口設計位置應位于容器頂部。

3．4．6 設計溫度 指容器在正常工作情況下，設定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值）。設計溫度與設計壓力一起作為設計載荷條件。

3．4．7 試驗溫度 指壓力試驗時，殼體金屬的溫度。

3．4．8 各種厚度

3．4．8．1 計算厚度δ 指按厚度計算公式計算得到的厚度。

3．4．8．2 設計厚度δd  指計算厚度（δ）與腐蝕裕量（C2）之和。即

    δd = δ+C2, 因此δd ≥ δ

3．4．8．3 名義厚度δn  指設計厚度（δd ）加上鋼材厚度負偏差（C1）后向上圓整至鋼材標準規格的厚度。即標在圖樣上的厚度。

    δn≥（δd + C1）

3．4．8．4有效厚度δe  指名義厚度（δn）減去腐蝕裕量（C2）和鋼材厚度負偏（C1）。

δe  =δn-C1-C2

=δn-（C1+C2）=δn-C（厚度附加量）

注：如設定圓整量為C3，各厚度的關系為：

    δn=δ+ C1+ C2+ C3

    δe=δ+ C3=δn-（C1+C2）

    δd =δ+ C2

3．5 設計的一般規定

設計的一般規定，是對設計壓力、設計溫度、載荷、壁厚附加量和小厚度選用等的規定。

3．5．1 設計壓力（P）的確定

  1)內壓容器

①容器上裝有超壓泄放裝置（安全閥）時，容器的設計壓力確定的步驟如下：

     確定安全閥的開啟壓力PZ ,取PZ≤（1.05～1.1）PW.當 PW＜0.18MPa時，可適當提高PZ相對于PW 的比值。再令P≥ PZ 。

     ②容器上裝有爆破片：P = P b + ΔP 

     式中：P b為設計爆破壓力，其其值等于低標定爆破壓力Ps min加上所選爆破片爆破范圍的下限（取值）；

     Δp 為爆破片制造范圍上限。

     低標定爆破壓力Ps min和上下限查表B2和表B3。

     ③容器上無安全閥，但出口管線有安全閥：P≥P z +Δh. Δh為容器到安全閥的壓力降。

     ④容器的壓力源如與泵直接連接，則可有下列情況：

     容器位于泵的出口側，設計壓力應取下述情況中的大值，泵正常入口壓力+正常工作揚程；泵大入口壓力+正常工作揚程；泵正常入口壓力+出口全關閉時的揚程。

     容器位于泵（壓力源）的進口側，且無安全泄放裝置時，取P=（1.0～1.1）Pw,并以 P=-0.1MPa進行外壓校核。

2）外壓、真空容器及夾套容器（按外壓設計）

     ①確定外壓容器的設計壓力時，應考慮在正常情況下可能出現的大內外壓力差。

     ②確定真空容器的殼體厚度時，設計壓力按承受外壓考慮。當裝有真空泄放閥時，設計壓力P=1.25ΔP  式中ΔP為大內外壓力差，或 P=0.1MPa兩者中的低者。未裝真空泄放閥時，取P=0.1MPa。

     ③夾套容器：

     帶內壓夾套的真空容器：內筒為真空，設計壓力=真空設計的外壓力（按②條）+夾套內壓力，并以1.25倍的夾套外壓力核定內筒的外壓穩定性。夾套按內壓計算。

     帶真空夾套的內壓容器（即夾套為負壓，內筒為正壓）：內筒的設計壓力=內筒的壓力+0.1MPa，并核對在夾套試驗壓力下的穩定性；夾套按②考慮。

3）盛裝液化氣體的容器

對盛裝液化氣體的容器，在規定的充裝系數范圍內，設計壓力應根據工作條件下可能達到的高金屬溫度確定。

設計壓力按《容規》第34條的規定。常見介質的設計壓力按《容規》第36條中表3-3的規定。由于液化氣體多屬有毒或易燃性質，且設計壓力多數為中壓，因此應注意設計的范圍，分辨容器的類別。

3．5．2 設計溫度的確定

   設計溫度不得低于元件金屬在工作狀態可能達到的高溫度。

   在任何狀況下，元件金屬表面的溫度不得超過金屬的允許使用溫度。

   對于00C以下的金屬溫度，設計溫度不得高于元件金屬可能達到的低溫度。

3．5．3有不同工況的容器

 對有不同工況的容器，應按苛刻的工況設計，并在圖樣或相應技術文件中注明各工況的壓力和溫度值。

3．5．4  載荷

   設計時應考慮的載荷有：內壓、外壓或大壓力差；液體靜壓力；根據容器的具況，還可能考慮自重，內件重和附屬設備等等的影響（詳見GB15O的3．5．4條中的內容）。

3．5．5  厚度附加量

   厚度附加量C由鋼材厚度負偏差C1和腐蝕裕量C2兩部分組成。

                 C = C1 + C2

鋼材厚度負偏差C1按鋼材標準的規定；當鋼材厚度負偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時，厚度負偏差C1可忽略不計。如選用GB6654-1996《壓力容器用鋼板》標準，其厚度負偏差C1可忽略不計。腐蝕裕量C2  為防止容器元件由于腐蝕、機械磨損而導至厚度的削弱減薄，應考慮腐蝕裕量。對有腐蝕或磨損的零件，應根據預期的容器壽命和介質對鋼材的腐蝕速率而定。

   注：腐蝕分類：

①均勻腐蝕 金屬表面出現各部分的腐蝕速度大致相同的連續腐蝕；

②非均勻腐蝕 金屬表面各部分具有不同速度的連續性破壞；

③局部腐蝕 局部發生腐蝕，如點蝕（呈一個個的點狀）和斑點腐蝕（呈一個個的斑點狀）；

④應力腐蝕 由侵蝕介質和應力同時作用下所導致的腐蝕；

⑤晶間腐蝕 是金屬晶粒界面的腐蝕。

標準中的材料的腐蝕速率，是對于均勻腐蝕而言，亦即鋼材表面的腐蝕速率（毫米/年）各處基本相同。

腐蝕裕量C2 = 腐蝕速率 X 設計使用年限

            （毫米/年 X 年 = 毫米）

在考慮腐蝕的同時，也應考慮容器可能發生的機械磨損。

此外，由于金屬所處的介質情況（如介質的腐蝕性、濃度和溫度）不同，腐蝕程度不同，因此，采用不同的腐蝕裕量。

GB150中規定“介質為壓縮空氣、水蒸氣的碳素鋼或低合金鋼制容器，腐蝕裕量不少于1 mm”。

3．5．6 小厚度

   容器在較低內壓力作用下，按厚度計算方法得到的厚度很小，雖然能滿足容器的強度要求，但剛度不夠。為解決剛度問題，GB150中規定了殼體加工成形后不包括腐蝕裕量的小厚度：

   a)對碳素鋼、低合金鋼制容器，不小于3 mm；

   b)對高合金鋼制容器，不小于2 mm。

   因此，碳素鋼和低合金鋼制的容器的小名義厚度應不小于4 mm。

3．6 許用應力

容器使用鋼材常用指標是力學性能，在D類容器中，主要指標是材料的抗拉強度σb和屈服點σs（或σ0.2）。

容器使用中達到屈服或斷裂時即為破壞，在實際應用中必須控制容器的材料受力處在安全范圍內，即除以系數n，n稱為材料許用應力系數（即是設計安全系數）。

從鋼常溫抗拉強度考慮，設計安全系數取3；

按鋼的設計溫度下的屈服強度考慮選用的設計安全系數：對碳素鋼和低合金鋼取1.6；對高合金鋼取1.5。

將鋼材的抗拉強度σb和屈服點σs分別除以各自的設計安全系數后，取二值的小者作為材料的許用應力。

說明：考慮安全系數是基于如下因素：

①材料的性能穩定性存在偏差；②估算載荷狀態及數值偏差；③計算方法的程度；④制造工藝及允許偏差；⑤檢驗手段及嚴格程度；⑥使用中的操作經驗等六個方面。

在確定具體材料的許用應力時，還要結合材料的質量因素。

GB150所用鋼板材料的許用應力按GB150標準的第4章各材料表中的規定。

螺栓材料的許用應力，是從考慮屈服的情況考慮，安全系數選高了一些，詳見GB150表3-1和表3-2。

3． 7  焊接接頭和焊接接頭系數

3．7．1 焊接接頭分類和要求

壓力容器筒體與筒體，筒體與封頭的連接，封頭的拼接，不允許采用搭接結構。也不允許存在十字焊縫。

    容器主要受壓部分的焊接接頭分為A、B、C、D 四類，具體規定是：

   a）A類焊接接頭 圓筒部分的縱向接頭，半球形封頭與圓筒連接的環向接頭，各種凸形封頭的所有拼焊接頭，嵌(qian)入式接管與殼體對接的接頭。

   b）B類焊接接頭 殼體部分的環向接頭，錐形封頭小端、長頸法蘭等與接管連接的接頭。

   c）C類焊接接頭 平蓋、管板與圓筒非對接連接的接頭，法蘭與殼體、接管連接的接頭，內封頭與圓筒連接的搭接接頭。

   d）D類焊接接頭 接管、人孔、凸緣、補強圈等與殼體連接的接頭。

 壓力容器的所有A、B類焊接接頭均需按GB150標準和設計圖樣的規定進行無損檢測（RT或UT）。

   下列情況的壓力容器的A類及B類焊接接頭應進行99%射線或超聲檢測（材料厚度≤38mm時，應采用射線檢測）：

① 第二類壓力容器中，易燃介質的反應容器或儲存容器；

② 設計壓力大于5.0MPa的壓力容器；

③ 筒體厚度大于30mm的碳素鋼和厚度大于25mm的低合金鋼或奧氏體不銹耐酸鋼制壓力容器；

④ 盛裝高度和極度危害介質的壓力容器；

⑤ 耐壓試驗為氣壓試驗的壓力容器；

⑥ 使用后無法進行內部檢驗或耐壓試驗的壓力容器；

⑦ 焊縫系數為1.0的壓力容器（無縫鋼管制的筒體和壓力容器本體后焊接的一條環焊縫除外，但應提供保證其焊接質量的相應焊接工藝）；

   圖樣規定進行局部無損檢測A類和B類焊接接頭，局部無損檢測的檢測長度為不少于每條焊縫長度的20%，且不小于250mm。且下列焊接接頭應全部檢測：①所有的T型焊接接頭；

②開孔區域內（以開孔中心為圓心，1.5倍開孔直徑為半徑的圓內）的焊接接頭；③被補強圈支座墊板等其他元件所覆蓋的焊接接頭；

④拼接封頭和拼接管板的焊接接頭；

⑤公稱直徑大于250mm接管的環焊縫按容器本體考慮。合格級別按容器要求。

   除另有規定，不允許采用降低焊接接頭系數而不進行無損檢測。

   設計用的焊接結構可參見GB150的附錄J。焊接結構。

3．7．2 焊接接頭系數

    焊接接頭系數ф應根據受壓元件的焊接接頭型式及無損檢測的長度比例確定。

   注：焊接接頭系數有的稱為焊縫系數，即是焊縫的強度與母材強度之比。

   雙面焊對接接頭和相當于雙面焊的全焊透的對接接頭：

    99%無損檢測 ф = 1.00

     局部無損檢測 ф = 0.85

     說明：相當于雙面焊的全焊透的對接焊縫，是指單面焊雙面成型的焊縫，按雙面焊評定（含焊接試板的評定），如氬弧焊打底的焊縫或帶陶瓷、銅襯墊的焊縫等。

單面焊對接接頭（沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板）：

99%無損檢測 ф = 0.9

局部無損檢測 ф = 0.8

說明：這里應注意到1）是對接接頭；2）全焊透結構；3）沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板。墊板如何才算密貼，看法并不一致，一般以焊接工藝評定為準。

3．8 壓力試驗和試驗壓力

     壓力試驗是容器制造中檢查容器質量的必需工序。它主要檢查容器的強度、剛度和焊接接頭及可拆的密封連接處的密封質量。壓力試驗方法有液壓試驗、氣壓試驗和氣密性試驗。

     壓力試驗的種類、試驗壓力值和要求，應在圖樣中注明。

3． 8。1 液壓試驗

   液壓試驗是壓力容器常用耐壓試驗方法。試驗液體一般采用水，也可采用不致發生危險的其它液體。

   對奧氏體不銹鋼制造的容器水壓試驗應控制水的氯離子含量不超過25mg/L

3．8．1．1內壓容器

液壓試驗     PT  = 1.25P [σ]/[σ]t

式中P-- 設計壓力 MPa ；

    PT -- 試驗壓力  MPa

[σ] -- 容器元件材料在試驗溫度下的許用應力， MPa

     [σ]t -- 容器元件材料在設計溫度下的許用應力。MPa

此液壓試驗壓力PT為常用的壓力，也是小試驗壓力。

如果名義厚度遠大于計算厚度，為達到試驗的目的，也可適當的提高試驗壓力，但確定新的試驗壓力值時，應進行應力校核，用試驗壓力值計算的換算應力σΤ應符合如下規定：

     бs(б0.2)—圓筒材料在試驗溫度下的屈服點（或殘余變形為0.2%時的屈服強度）， MPa

3．8．1．2 外壓和真空容器，

以內壓進行液壓試驗： PT= 1.25 P

容器液壓試驗合格的條件是：①無滲漏；②無可見的變形；③試驗過程中無異常的響聲。

3． 8。2 氣壓試驗

對于不適合作液壓試驗的容器，例如容器內不允許有微量殘留液體，或由于結構原因不能充滿液體的容器，可采用氣壓試驗。

     內壓容器的氣壓試驗壓力PT= 1.15 P[σ]/[σ]t，設計校核結果，應滿足如下要求：外壓和真空容器，以內壓進行氣壓試驗，氣壓試驗壓力為：PT = 1.15 P氣壓試驗應有安全措施，該安全措施應經單位技術負責人批準，單位安全部門檢查監督。試驗所用氣體應為干燥潔凈的空氣、氮氣或其他惰性氣體，碳素鋼和低合金鋼壓力容器氣壓試驗用氣體的溫度不得低于150C。設計采用氣壓試驗，應注明安全要求。

3．8，3 氣密性試驗：

壓力容器的氣密性試驗要求，見《容規》第101條和第102條的規定。

介質的毒性程度為極度和高度危害的壓力容器，應在壓力試驗合格后進行氣密性試驗，需作氣密性試驗時，試驗壓力、試驗介質和檢驗要求應在圖樣中注明。

   夾套容器壓力試驗的試驗壓力和方法，應在圖樣中注明。

4．對材料的要求

GB150在壓力容器用鋼的要求方面含三部分，即：

①正文第4章：材料；

②附錄A（標準的附錄）：材料的補充規定；

③附錄H（提示的附錄）：材料的指導性規定。

在這些章節中，主要是對受壓元件用材料的規定。

GB150對受壓元件未定義。

注：根據《容規》第25條規定，壓力容器的主要受壓元件是：壓力容器的筒體、封頭（端蓋）、人孔蓋、人孔法蘭、人孔接管、膨脹節、開孔補強圈、設備法蘭、球罐的球殼板、換熱器的管板和換熱管、M36以上的設備主螺栓及公稱直徑大于等于250mm的接管和管法蘭。

4．1 選擇壓力容器用鋼應考慮的因素

1）選材地合理性是保證壓力容器設計質量的關鍵環節，壓力容器選擇受壓元件用鋼材時，必須選用GB150第四章的材料表中列出的鋼材。而非受壓元件與受壓元件焊接者，也應選用焊接性能良好的鋼材。

   2）選擇壓力容器用鋼應考慮的因素有：壓力容器的使用條件，如設計壓力、設計溫度、介質特性和操作特點；可焊性良好；制造工藝的可行性（加工難度）和經濟合理等。

說明：可焊性方面，應靠慮控制鋼的含碳量或碳當量，含碳量大的，焊接性能下降，容易產生裂紋，且塑性下降，不利于冷熱成形，壓力容器焊接用鋼的碳含量應為C≤0.25%。

   從鋼的冶煉上，應采用平爐電爐或氧氣轉爐冶煉的鎮靜鋼。因為沸騰鋼中含有FeO,脫氧情況差，成材率雖高，但質量差。鎮靜鋼是一種充分脫氧的鋼，成材率較低，但鋼中雜質少，氣泡和疏松性少，質量高。

   目前，由于平爐冶煉時間長，占地面積大，生產效率低，此法逐步被淘汰。

   降低鋼中的硫、磷含量：因為硫、磷均為鋼中的有害雜質，硫與鐵在晶界處生成低熔點硫化鐵（FeS），熱加工時易產生熱脆，即稱熱脆性，焊接時，硫和氧結合產生SO2 使焊縫中產生氣孔和疏松，影響焊接接頭的質量；磷與鐵形成磷化三鐵（Fe3P），明顯的降低鋼的塑性韌性，尤其是低溫時更差，屬冷脆現象，磷過多，焊接變壞，易產生裂紋。

   由于磷和硫是礦石中帶來的，隨著冶煉技術的進長和壓力容器質量要求的提高，磷、硫含量將逐步降低，要求的磷、硫含量為：P≤0.030%；S≤0.020%.

3）GB150中對材料的修改情況是：

2002年起，取消Q235-A.F和Q235-A鋼板在受壓元件中的應用；

《制造許可》中規定，對用于焊接接構的壓力容器用鋼磷、硫含量：磷P≤0.O30%，硫S≤0.020%。，并規定鋼的含碳量應不大于0.25%,且按下式計算的碳當量Ceq不大于0.45%。

Ceq = C + Si∕24 + Mn∕6 + Ni∕40 + Cr∕5 + Mo∕4 + V∕14

沸騰鋼不允許用于制造壓力容器的受壓元件。

 4)Q235鋼板：在圖樣的材料明細表中不得只標Q235，應根據設計須要在尾部帶上“-A或-B或-C”，Q235鋼板的具體數據見下表：

4．2D類壓力容器受壓元件用鋼板

在D類壓力容器中，主要使用GB150的表4-1“鋼板許用應力”列入的下列鋼板：

  1）碳素鋼板：使用Q235-B 、Q235-C 和 20R鋼板。

  Q235-B鋼板（GB912和GB3274）的適用范圍：容器設計壓力 P≤1.6MPa； 鋼板使用溫度為0～3500C；用于殼體時，鋼板厚度不大于20mm；不得用于毒性為高度或極度危害介質的壓力容器。在表4-1中所列許用應力值，已乘質量系數0.9。

  Q235-C鋼板（GB912和GB3274）的適用范圍：容器設計壓力 P≤2.5MPa,鋼板使用溫度為0～4000C。用于殼體時，鋼板厚度不大于30mm20R鋼板（GB6654）的應用：用作殼體時，適宜厚度不超過30mm；使用溫度建議為-19～4750C；為避免增加試驗項目，當使用溫度低于00C時，建議使用厚度小于25mm；使用溫度低于-100C時，建議使用厚度小于12mm。

    2）低合金鋼板：使用 16MnR（GB6654）和16MnDR（GB3531）鋼板

   16MnR鋼板：常溫使用時的厚度不宜超過30mm；使用溫度建議為-19～4750C。使用溫度低于00C時，建議使用厚度小于35mm；使用溫度低于-100C時，建議使用厚度小于20mm，以避免增加試驗項目。16MnDR鋼板：使用的高溫度為3500C，厚度不宜超過35mm。對于有經驗的設計單位，也可選用GB6654中的15MnNbR和，15CrMoR；GB3531 中的15MnNbDR 和09MnNiDR。

3）高合金鋼板：經常使用奧氏體不銹鋼板（GB4237）：用于清潔美觀的壓 與本產品相關論文：200X先導隔膜式水用減壓閥安裝要求