固定式压力容器(设计)(1).ppt

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、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-Based Inspection)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API RP 581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。,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1.0105h、1.5105h、2.0105h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200989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：压力容器材料的技术水平和供应稳定状况；强度设计准则和设计计算方法的可靠性；压力容器建造的技术能力；压力容器建造的质量管理方式和管理水平；压力容器使用管理的水平；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,19,容规宣贯第3章 设 计,3.9.3 常温储存液化气体压力容器的设计压力常温储存液化气体压力容器的设计压力，应当以规定温度下的工作压力为基础确定：(1)常温储存液化气体压力容器规定温度下的工作压力按照表3-4确定；(2)常温储存液化石油气压力容器规定温度下的工作压力，按照不低于50时混合液化石油气组分的实际饱和蒸气压来确定，设计单位在设计图样上注明限定的组分和对应的压力；若无实际组分数据或者不做组分分析，其规定温度下的工作压力不得低于表3-5的规定。主要变化：（99版容规第34条）改50 的饱和蒸气压为工作压力，设计压力由设计者确定。,20,容规宣贯第3章 设 计,3.10 温度(1)设计温度，是指压力容器在正常工作情况下，设定的元件金属温度（沿元件金属截面的温度平均值），设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件；(2)设计常温储存压力容器时，应当充分考虑在正常工作状态下大气环境温度条件对容器壳体金属温度的影响，其最低设计金属温度不得高于历年来月平均最低气温（是指当月各天的最低气温值相加后除以当月的天数）的最低值。主要变化：（99版容规第35条）给出设计温度的定义，与GB150保持一致；明确容器最低设计金属温度的选取应考虑环境温度的影响；去掉了99版容规附件二的各地月平均最低气温数据，不再列出。,21,容规宣贯第3章 设 计,3.11 腐蚀裕量 对于有均匀腐蚀的压力容器，腐蚀裕量根据预期的压力容器使用年限和介质对材料的腐蚀速率确定。同时，还应当考虑介质流动对受压元件的冲蚀、磨损等影响。主要变化：无（99版容规第32条）3.12 最小厚度 压力容器最小厚度的确定应当考虑制造、运输、安装等因素的影响。主要变化：无（99版容规第44条）,22,容规宣贯第3章 设 计,3.13 装量系数储存液化气体的压力容器应当规定设计储存量，装量系数不得大于0.95。主要变化：（99版容规第36条）只原则规定装量系数，不做具体规定。3.14 焊接接头3.14.1 壳体接头设计 焊制压力容器筒体的纵向接头、筒节与筒节（封头）连接的环向接头、封头的拼接接头，以及球壳板间的焊接接头，应当采用全截面焊透的对接接头形式。球形储罐球壳板不得拼接。主要变化：（99版容规第51条）增加“球壳板间的焊接接头应当采用全截面焊透的对接接头型式”的要求，更明确。,23,容规宣贯第3章 设 计,3.14.2 接管与壳体之间接头设计 钢制压力容器的接管（凸缘）与壳体之间的接头设计以及夹套压力容器的接头设计，可参照本规程引用标准进行。有下列情况之一的，应当采用全焊透结构：(1)介质为易爆或者介质毒性为极度危害和高度危害的压力容器；(2)要求气压试验或者气液组合压力试验的压力容器；(3)第类压力容器；(4)低温压力容器；(5)进行疲劳分析的压力容器；(6)直接受火焰加热的压力容器；(7)设计图样规定的压力容器。主要变化：无（99版容规第54条）,24,容规宣贯第3章 设 计,3.15 焊接接头系数(1)用焊接方法制造的压力容器，应当考虑焊接接头对强度的削弱，焊接接头系数的取值按照相应引用标准选取；(2)不允许降低焊接接头系数而免除压力容器产品的无损检测。主要变化：（99版容规第43条）只提出对焊接接头系数的基本要求，不再具体列出数值，只做原则性规定。3.16 无损检测要求 压力容器设计单位应当根据本规程、本规程引用标准和JB/T 4730的要求在设计图样上规定所选择的无损检测方法、比例、质量要求及其合格级别等。新增条款。,25,容规宣贯第3章 设 计,3.17 压力容器用管法兰(1)钢制压力容器管法兰、垫片、紧固件的设计应当参照行业标准HG 20592HG 20635-2009钢制管法兰、垫片、紧固件系列标准的规定；(2)盛装液化石油气、毒性程度为极度和高度危害介质以及强渗透性中度危害介质的压力容器，其管法兰应当按照行业标准HG 20592HG 20635系列标准的规定，至少应用高颈对焊法兰、带加强环的金属缠绕垫片和专用级高强度螺栓组合。主要变化：（99版容规第54、37条）对盛装液化石油气、有毒介质压力容器用管法兰提出采用高颈对焊法兰、带加强环的金属缠绕垫片和专用级高强度螺栓组合，按照行业标准HG 20592HG 20635系列标准的规定。,26,容规宣贯第3章 设 计,3.18 检查孔(1)压力容器应当根据需要设置人孔、手孔等检查孔，检查孔的开设位置、数量和尺寸等应当满足进行内部检验的需要；(2)对不能或者确无必要开设检查孔的压力容器，设计单位应当提出具体技术措施，例如增加制造时的检测项目或者比例，并且对设备使用中定期检验的重点检验项目、方法提出要求。主要变化：（99版容规第45、46、47条）只给出基本原则规定，不再做详细要求。3.19 开孔补强圈的指示孔压力容器上的开孔补强圈以及周边连续焊的起加强作用的垫板应当至少设置一个泄漏信号指示孔。主要变化：（99版容规第53条）去掉99版容规中关于M6的规定，具体的指示孔尺寸形式满足泄漏指示即可，由设计者按相应的结构形式和相关标准的规定确定。,27,容规宣贯第3章 设 计,3.20 快开门式压力容器 快开门式压力容器，是指进出容器通道的端盖或者封头和主体间带有相互嵌套的快速密封锁紧装置的容器。用螺栓（例如活节螺栓）连接的不属于快开门式压力容器。快开门式压力容器的设计应当考虑疲劳载荷的影响。快开门式压力容器应当具有满足以下要求的安全联锁功能：(1)当快开门达到预定关闭部位，方能升压运行；(2)当压力容器的内部压力完全释放，方能打开快开门。主要变化：（99版容规第49条）给出了需要安装安全联锁装置的快开门式压力容器的定义，并提示快开门式压力容器的设计应当考虑疲劳载荷的影响。快开门式压力容器的一个突出特点就是承受疲劳（循环）载荷，设计者必须予以充分考虑。只要求快开门具有安全联锁功能，不再强调安全联锁装置，去掉了“同步的报警功能”要求。,28,容规宣贯第3章 设 计,3.21 不允许拆卸的隔热层 对有隔热层的压力容器，如果设计时规定隔热层不允许拆卸，则应当在设计文件中提出压力容器定期检验的项目、方法；必要时，设计图样上应当提出制造时对所有焊接接头进行全部无损检测等特殊要求。主要变化：（99版容规第50条）保温层隔热层。3.22 特殊耐腐蚀要求对有特殊耐腐蚀要求的压力容器或者受压元件，例如存在晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀等腐蚀介质环境时，应当在设计图样上提出相应的耐腐蚀试验方法以及必要的热处理要求。主要变化：（99版容规第57条）扩大了耐腐蚀考虑的范围，包括晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀等，而不仅仅限于晶间腐蚀。,29,容规宣贯第3章 设 计,3.23 水质 以水为介质、直接受火焰加热连续操作的压力容器（包括管壳式余热锅炉），其水质应当符合GB 1576-2008工业锅炉水质的规定。主要变化：无（99版容规第59条）3.24 泄漏试验 当压力容器盛装介质的毒性程度为极度、高度危害或者不允许有微量泄漏时，设计应当提出压力容器泄漏试验的方法和要求。铸造压力容器盛装气态介质时，应当在设计图样上提出气密性试验的要求。对于带有安全阀、爆破片等超压泄放装置的压力容器，如果设计时提出气密性试验要求，则设计者应当给出该压力容器的最高允许工作压力。主要变化：（99版容规第58条）将泄漏试验方法由单一的气密性试验扩大为泄漏试验，包括氦、氨、卤素检漏等。,