【文章內容簡介】 性和抗腐蝕性 ， 同時還應當考慮裙座 、 支腿 、 吊耳等與壓力容器主體的焊接接頭的強度要求 ， 確保壓力容器在設計使用年限內的安全 。 對應 99版 “ 容規(guī) ” 第 48條 、 第 52條 。 本規(guī)程條款 2021/11/12 30 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 第 48條 鋼制壓力容器封頭的型式和技術要求 、 外壓圓筒加強設計以及與殼體間的連接 、 殼體開孔的尺寸和補強要求應按 GB150或 JB4732的有關規(guī)定執(zhí)行 。 有色金屬制壓力容器 ， 應符合相應標準要求 。 第 52條 設計者在對角焊縫的強度進行驗算后 ， 應將角焊縫的強度驗算結果列入設計技術文件中 。 對應 99版 “ 容規(guī) ” 條款 2021/11/12 31 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 主要變化： 刪除 99版 《 容規(guī) 》 第 4 52條 ， 只在本條中原則規(guī)定 。 本條還明確規(guī)定了設計的目標 釋義： (1) 本條原則規(guī)定了壓力容器應當采用的設計方法 。 規(guī)則設計 方法指以 GB150《 鋼制壓力容器 》 為代表的設計方法 ， 包括 GB151《 管殼式換熱器 》 、 GB12337《 鋼制球形儲罐 》 、 JB/T4710《 鋼制塔式容器 》 、JB/T4731《 鋼制臥式容器 》 、 JB/T4734《 鋁制焊接容器 》 、 JB/T4745《 鈦制焊接容器 》 、 JB/T4755《 銅制壓力容器 》 、 JB/T4756《 鎳及鎳合金制壓力容器 》 等標準方法 。 分析設計法則 指 JB4732《 鋼制壓力容器 —分析設計標準 》 中所規(guī)定的方法 。 如果上述兩種方法都不適用 ， 本規(guī)程規(guī)定也可以采用 試驗方法或者可對比的經驗設計方法 ， 但采用這兩種設計方法時 ， 應當按本規(guī)程 ，這與 GB150的規(guī)定是一致的 。 如果采用本條規(guī)定之外的設計方法 (如可靠性分析設計法 、 概率設計法 、 斷裂力學設計法等 )， 也應當按本規(guī)程 。 2021/11/12 32 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 (2) 規(guī)則設計方法 ：采用彈性失效準則 ， 對容器各處實際存在的應力一般不進行嚴格而詳細的計算 ， 在對材料 、 結構 、 制造 、 檢驗等作出相應限定后 ， 用比較簡單的計算公式確定元件厚度以確保容器安全性的設計方法 。 我國的 GB150、 美國的 ASME Ⅷ 1以及日本 JIS B 8265第 第 3種容器的設計即屬此 。 (3) 分析設計法 ：計及容器各種可能失效模式中的大多數(shù) ， 采用彈塑性失效準則 ， 對容器各處應力進行比較嚴格而詳細的計算 ， 并針對不同類應力在各失效模式中所起的不同作用而采用不同的限制條件 ， 對材料 、 結構 、 制造和檢驗的要求也相對較高較嚴的設計方法 。 我國的 JB473 美國的 ASME Ⅷ 2以及日本 JIS B 8265第 1種容器的設計即屬此 。 (4) 試驗方法 ：對某些難以用解析方法或者數(shù)值方法進行應力分析的壓力容器元件 ， 借助應力測定或驗證性壓力試驗等以證實該元件的結構參數(shù)是否合理或確定其最大許用工作壓力的方法 。 在國外的先進國家的技術標準中均給出了相應的方法和評價準則 ， 我國的壓力容器標準中也將提供這類方法 。 (5) 可對比的經驗設計方法 ：對某些難以用解析方法進行應力分析的壓力容器元件 ， 容器結構復雜難以確定結構要素 ， 并且所設計的容器具有長期使用經驗 ，可以借助在用容器的使用經驗證明該元件的結構參數(shù)是否合理或確定其最大許用工作壓力 。 可對比的經驗設計屬于經驗設計范疇 。 2021/11/12 33 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 (6) 此外 ， 本條還明確規(guī)定了設計的目標 ， 即 “ 綜合考慮所有相關因素 、 失效模式和足夠的安全裕量 ， 以保證壓力容器具有足夠的強度 、 剛度 、 穩(wěn)定性和抗腐蝕性 ， 同時還應當考慮裙座 、 支腿 、 吊耳等與壓力容器主體的焊接接頭的強度要求 ， 確保壓力容器在設計使用年限內的安全 。 ” (7) 99版 《 容規(guī) 》 第 52條 “ 設計者在對角焊縫的強度進行驗算后 ， 應將角焊縫的強度驗算結果列入設計技術文件中 。 ” 沒有實際內容 ， 予以取消 。 如果需要這方面的計算 ， 應當包括在設計文件中 。 2021/11/12 34 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 風險評估 對第 Ⅲ 類壓力容器 ， 設計時應當出具包括主要失效模式和風險控制等內容的風險評估報告 。 本規(guī)程條款 本條為新增條款 。 2021/11/12 35 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 釋義： (1) 設計階段進行風險評估 ， 是世界壓力容器界提出的基于失效模式設計理念的產物 ， 該方法最早在歐洲開始實施 ， 后來的澳大利亞標準中也采用了這個理念 。 AS12101997中要求設計者開始進行風險管理 ， 通過危害識別 、 風險評估和風險控制來完成風險管理在設計階段的工作 。 (2) 設計階段進行風險評估的目的如下： ① 全面分析壓力容器在使用過程中可能出現(xiàn)的失效 ， 提出規(guī)避這些失效的方法和措施 ， 保證容器的本質安全； ② 依據(jù)風險工程的理論 ， 評價風險的水平 ， 采取措施來控制風險水平； ③ 告訴容器的用戶容器可能出現(xiàn)的破壞形式 ， 以及當發(fā)生破壞時應該采取的措施 ， 便于制定合適的應急預案； ④ 向壓力容器用戶提供足夠的信息 ， 保證容器的安全使用 。 (3)根據(jù)我國的基礎 ， 目前我們僅僅在第 Ⅲ 類壓力容器中實施風險評估 ， 具體做法將在技術標準中規(guī)定 。 2021/11/12 36 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 節(jié)能要求 壓力容器的設計應當充分考慮節(jié)能降耗原則 ， 并且符合以下要求： (1) 充分考慮壓力容器的經濟性 ， 合理選材 ， 合理確定結構尺寸； (2) 對換熱容器進行優(yōu)化設計 ， 提高換熱效率 ， 滿足能效要求； (3) 對有保溫或者保冷要求的壓力容器 ， 要在設計文件中提出有效的保溫或者保冷措施 。 本規(guī)程條款 本條為新增條款 。 2021/11/12 37 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 釋義： 節(jié)能降耗是綜合性很強的工作 ， 需要有效的工作體系支撐和保證 。 按照國家相關產業(yè)政策及節(jié)能法規(guī) ， 從設計工作的源頭上 ， 原則上要求設計人員樹立節(jié)能減排的意識 。 此外 ， 要充分考慮壓力容器經濟性 ， 但絕非是單純追求減小容器的壁厚 、 減輕容器的重量 ， 這里涉及到諸多方面的考慮因素 ， 至少包括：確保其使用要求的前提下 ， 選擇盡量簡單的結構形式；確保其使用年限的前提下 ， 盡量選擇低價格的耐用材料和適當?shù)母g裕量；確保其強度 、 剛度 、 穩(wěn)定性的安全前提下 ， 具有盡可能小的元件結構尺寸；確保其制造質量的前提下 ， 盡量降低制造難度 、 減少檢驗檢測環(huán)節(jié)中的過高要求 。 這里還應強調 ， 一個有經驗的設計工程師 ， 不但會根據(jù)標準規(guī)范正確進行強度計算 ， 還應該善于借鑒他人的以往設計經驗 ， 綜合考慮選擇既安全 、 又經濟合理的設計方案 。 2021/11/12 38 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 安全系數(shù) 確定壓力容器材料許用應力 (或者設計應力強度 )的最小安全系數(shù) ， 見表 31至表 33的規(guī)定 。 安全系數(shù)低于這些規(guī)定時 ， 應當符合本規(guī)程 。 表 31 規(guī)則設計方法的安全系數(shù) 注 31：如果本規(guī)程引用標準允許采用 ，則可以選用該值計算其許用應力； 注 32：根據(jù)設計使用年限選用 105h、 105h、 105h等持久強度極限值。 對應 99版 “ 容規(guī) ” 第 40條 、 第 41條 、 第 42條 。 本規(guī)程條款 材料 (板、鍛件、管 ) 安全系數(shù) 室溫下的抗拉強度 Rm 設計溫度下的 屈服強度 RteL() (注 31) 設計溫度下持久強度極限平均值 RtD (注 32) 設計溫度下蠕變極限平均值 (每 1000小時蠕變率為 %的 )Rtn 碳素鋼和低合金鋼 nb≥ ns≥ nd≥ nn≥ 高合金鋼 nb≥ ns≥ nd≥ nn≥ 鈦及鈦合金 nb≥ ns≥ nd≥ nn≥ 鎳及鎳合金 nb≥ ns≥ nd≥ nn≥ 鋁及鋁合金 nb≥ ns≥ —— —— 銅及銅合金 nb≥ ns≥ —— —— 2021/11/12 39 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 材料 安全系數(shù) 室溫下的抗拉強度 Rm 設計溫度下的屈服強度 RteL()(注 33) 碳鋼素和低合金鋼 nb≥ ns≥ 高合金鋼 nb≥ ns≥ 表 32 分析設計方法的安全系數(shù) 注 33：如果本規(guī)程引用標準允許采用 ，則可以選用該值計算其許用應力。 表 33 螺柱 (螺栓 )的安全系數(shù) 材料 螺柱 (螺栓 )直徑 (mm) 熱處理狀 態(tài) 安全系數(shù) 設計溫度下的屈服強度 RteL() 設計溫度下持久強度極限平均值 RtD 碳素鋼 ≤M22 熱軋、正 火 M24～ M48 低合金鋼及 馬氏體高合金鋼 ≤M22 調質 M24～ M48 ≥M52 奧氏體高合金鋼 ≤M22 固溶 M24～ M48 灰鑄鐵室溫下抗拉強度安全系數(shù)不小于 ，球墨鑄鐵室溫下抗拉強度安全系數(shù)不小于 。 2021/11/12 40 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 第 40條 鋼制壓力容器受壓元件的強度計算 ， 以及許用應力的選取 ， 應按照 GB150、GB15 GB12337和 JB4732等標準的有關規(guī)定執(zhí)行 。 對某些結構特殊的受壓元件按常規(guī)標準無法解決強度計算時 ， 局部可以參照 JB4732規(guī)定的方法進行分析計算 ，并應經壓力容器設計技術負責人的批準 。 局部參照 JB4732標準進行壓力容器受壓元件分析計算的單位 ， 可不取應力分析設計項目資格 。 有色金屬制壓力容器受壓元件的強度計算 (注 )可參照 GB150或有關標準規(guī)定進行 。 許用應力可按照相應國家標準和行業(yè)標準的規(guī)定 ， 也可按照相應的國家標準和行業(yè)標準提供的力學性能和表 34規(guī)定的安全系數(shù)計算 。 對應 99版 “ 容規(guī) ” 條款 2021/11/12 41 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 表 34 鋁、銅、鈦、鎳及其合金的安全系數(shù) 對應 99版 “ 容規(guī) ” 條款 注： ① 當無法確定設計溫度下屈服強度 (條件屈服限 )， 而以抗拉強度為依據(jù)確定許用應力時 ， nb應適當提高 。 ② 鑄件的系數(shù)應在板 、 鍛件 、 管 、 棒的基礎上除以 。 2021/11/12 42 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 第 41條 鑄鐵壓力容器受壓元件的強度設計 ， 許用應力的選取如下： 灰鑄鐵為設計溫度下抗拉強度除以安全系數(shù) ；可鍛鑄鐵 、 球墨鑄鐵為設計溫度下抗拉強度除以安全系數(shù) 。 第 42條 鑄鋼壓力容器受壓元件的強度設計 ， 許用應力的選取如下： 使用溫度小于等于 300℃ 時 ， 以材料抗拉強度除以安全系數(shù) ， 并乘以鑄造系數(shù) ， 該系數(shù)值不應超過 ；使用溫度大于 300℃ 時 ， 以使用溫度下的材料屈服點除以安全系數(shù) ， 并乘以鑄造系數(shù) ， 該系數(shù)值不應超過 。 對應 99版 “ 容規(guī) ” 條款 2021/11/12 43 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 主要變化： 安全系數(shù)降低 。 鋼材 現(xiàn)行 《 容規(guī) 》 2021 規(guī)則設計 GB150 室溫下的抗拉強度 ， Rm ≥ ≥ 設計溫度下的屈服強度， RteL ≥ ≥ 分析設計 JB4732 室溫下的抗拉強度 ， Rm ≥ ≥ 設計溫度下的屈服強度， RteL ≥ ≥ 2021/11/12 44 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 釋義： 雖然境外標準多用 “ 材料許用應力系數(shù) ” 來描述本條的內容 ， 但在我國 “ 安全系數(shù) ” 一詞已在法規(guī)中應用多年 ， 因此本次修訂仍采用安全系數(shù)這一用詞 。 目前 ， 境外主要壓力容器設計標準中 ， 只有美國 ASMEVIII 日本 JIS 8265等標準的安全系數(shù)滿足本規(guī)程的要求 ， 其他標準 (如德國 AD、 英國 BS、 法國 CODAP等 )均不滿足本規(guī)程要求 。 采用安全系數(shù)低于本規(guī)程要求的境外標準設計在中國境內使用的壓力容器時 ， 其材料許用應力應當按本規(guī)程規(guī)定的安全系數(shù)進行計算 ， 而不允許采用境外標準中所給出的標準許用應力值 。 2021/11/12 45 《 容規(guī) 》 宣貫 —— 第 3章 設計 安全系數(shù)用于確定材料許用應力和容器在特定失效模式條件下的安全裕度； 是壓力容器設計中最重要的基礎系數(shù) ， 標志著一個國家的壓力容器設計 、 制造水平； 對于保障壓力容器的建造合理性