压力容器建造标准比较范文

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摘要

通过对国内外固定式压力容器主要建造标准的分析，在标准体系、分类原则、压力适用范围、许用应力安全系数、低温压力容器设计和材料等方面进行了初步的比较。

关键词

压力容器；标准；比较

压力容器是世界各国石油化工行业都会涉及到的通用性产品。由于压力容器在承压状态下工作，并且工作介质多为高温、低温或易燃易爆、有毒，一旦发生事故，将会对人民的生命和财产造成不可估量的损失，因此各国均将压力容器作为特种设备予以强制性管理。压力容器产品主要包括固定式压力容器、移动式压力容器、气瓶和氧舱四类设备，固定式压力容器在我国石油化工行业的压力容器中占有很大比例。对于相关工程技术人员来说，将我国压力容器标准与美国和欧盟等国家标准进行比较和分析，有助于在压力容器设计和制造过程中对相关标准更好的理解和掌握。

1中国、美国和欧盟压力容器标准体系

1.1中国中国固定式压力容器标准体系主要是依据国务院颁布的行政法规《特种设备安全监察条例》以及国家质量技术监督局颁布的《固定式压力容器安全技术监察规程》来进行的。经过压力容器标准化工作者的几十年的努力，我国已经颁布并实施了以《压力容器》GB150和《钢制压力容器———分析设计标准》JB4732为核心的一系列压力容器标准以及相关压力容器产品标准、基础标准和零部件标准，并以此构成了压力容器标准体系的基本框架。

1.2美国美国没有统一的压力容器专项法律法规，压力容器的安全立法体现在各州，分别在州劳动法、行政法、工业法等法律中设置专门的章节(或条款)，对承压设备的安全提出要求。只有在地方政府的安全监督部门以法律形式认可的情况下，才能成为法定的控制产品质量的技术法规。压力容器的设计、建造、安装主要依据相关的ASME规范和API规范的要求进行监督管理，形成了以ASME和API规范为核心的压力容器类设备安全标准体系。

1.3欧盟欧盟为了统一压力容器的管理和方便欧盟内成员国相互之间的贸易，颁布了97/23/EC《承压设备法规》(PED)，同时，为了贯彻该法规的执行，又了EN13445《非直接接触火焰压力容器》标准，对压力容器的设计、制造、安装、使用、检验等环节提出了具体要求，并已形成完整的安全法规体系。

1.4对比中国压力容器标准从总体结构上来说，偏向于开放型规范，体系中的标准，如GB150、GB151和JB4732主要针对不同类型压力容器，在压力容器的设计、制造和检验过程中，还需要不同的配套标准来配合，如材料标准、焊接标准、无损检测标准等。ASME规范几乎涵盖了压力容器建造涉及的所有内容，更偏向于封闭式规范，各种不同类型压力容器的设计、制造和检验等方面所需要的内容，基本上都可以在ASME的有关各卷找到。EN13445在总体结构上趋向于ASME规范，其中也包括了各种不同类型压力容器的内容，但是，也需要一些材料和焊接标准作配合。

2压力容器标准重点内容比较

2.1分类原则和方法［1］［3］［8］(1)中国(分类的法规或标准:固定式压力容器安全技术监察规程TSGR0004):固定式压力容器类别主要分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类，具体划分办法为:根据介质特性，选择类别划分图，再根据设计压力和容积，标出坐标点，确定压力容器类别。(2)美国(分类的法规或标准:ASMEⅧ):按ASME标准规范分类，依据建造规则将压力容器划分为压力容器建造规则、压力容器建造另一规则和高压容器建造另一规则，各自遵循ASME第Ⅷ卷的第1、2、3分篇。(3)欧盟(分类的法规或标准:承压设备法规PED):根据承压设备的危险程度，即最大允许压力、容积或公称尺寸、流体类别和用途，将其划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类。易爆、高度易燃、易燃、可燃、剧毒、有毒和助燃流体为第一类流体;其余都属于第二类。

2.2压力适用范围比较［2］［4］［8］［9］国内外压力容器压力适用范围见表1。

2.3非螺栓材料许用应力安全系数［2］［4］［8］［9］非螺栓压力容器材料许用应力安全系数见表2。

2.4低温压力容器防脆断措施压力容器在低温条件发生的破坏主要是碳钢在低温下韧性的下降，在厚度无明显减薄情况下，导致设备脆性断裂。因此，各国在低温条件下使用的压力容器的设计和制造都提出了防止脆性断裂发生的措施。国内外低温压力容器防脆断措施［2］［4］［5］［8］:(1)中国(标准名称:GB150):①对于设计温度＜－20℃的压力容器，其受压元件用钢在小于或等于其设计温度下进行低温夏比冲击试验;②结构设计时减小应力集中;③各类焊接接头尽量采用全焊透型式;④当钢材厚度超过一定数值时，采用焊后热处理;⑤当设计温度低于－40℃或焊接接头厚度大于25mm的设备进行100%RT或UT检测，进行局部无损检测的，检测比例至少50%;⑥对于符合低温低应力工况的设备则不必遵循上述规定。(2)美国(标准名称:ASMEⅧ):①根据材料的类别、最低设计温度和厚度判定是否需要进行冲击试验;②低应力状态和进行了不是由于规范规定所要求的焊后热处理的压力容器，在一定条件下免除冲击试验的条件可以放宽;某些中低强度的碳钢和低合金钢一定条件下免除冲击试验;③当容器在低于某一温度下运行，或需要对材料进行冲击试验时，容器的各类焊接接头要符合规定;④最低设计金属温度、应力比值和最大纤维伸长率满足一定条件时，进行焊后热处理;⑤确定容器中各元件确定的允许最低设计金属温度，取其中的最高值作为该容器允许的最低设计金属温度。(3)欧盟(标准名称:EN13445):①在限定材料厚度前提下根据材料类别、ReL和厚度确定冲击试验温度下的冲击功，冲击试验温度根据最低设计金属温度和元件所承受的应力水平并加上一定的温度余量来确定;②根据最低设计金属温度和元件厚度确定冲击试验温度，在该冲击试验温度下进行冲击试验，冲击功需要满足要求;③当上述两种方法无法满足要求时，采用断裂力学分析的办法;由于标准中只是比较原则性的提及，因此需要相关各方认可。

3材料标准比较

中国压力容器的材料标准按照不同的类型、用途和行业特点加以区分并编制，并由这些材料标准一起构成一个较为完整的体系。以往其材料标准基本由供方即钢材生产厂家编制，主要反映钢材生产厂家的要求，相关的材料标准具有较强的针对性。在使用过程中，只要材料标准满足压力容器设计标准中规定的成分和技术要求就可以使用。目前的压力容器专用材料标准在修订过程中，征求了有关使用方的意见，压力容器相关的材料标准如GB713、GB3531、GB24510、GB24511、NB/T47002、NB/T47008～47010等已经修订，使其能满足压力容器使用要求。ASME规范把压力容器用材标准列为规范的第Ⅱ卷，是规范的一个重要组成部分。材料范畴十分广泛，包括各种类型的钢板、薄板、钢管(输运性质)、管子(导热性质)、法兰、配件、阀门、螺栓、棒材、钢坯、锻件、铸件、紧固件、焊接材料等。ASME钢材标准是由供需双方共同编制，且以反映用户的要求为主的标准。在使用过程中规定，非本卷许可的或ASMECODECASE以外的其它材料不得采用［7］。EN材料标准同我国的材料标准体系有些类似，主要是根据材料的不同型式加以区分编制。如钢板、钢管和锻件等，通过EN13445中所引用相关材料标准来构成一个完整的体系。在我国压力容器相关材料标准的制定过程中，尤其是钢板标准《锅炉和压力容器用钢板》GB713－2014、《低温压力容器用钢板》GB3531－2014和《承压设备用不锈钢钢板及钢带》GB24511－2009新版压力容器用钢板编制过程中，查阅了大量的标准档案资料，收集了ISO、EN、JIS和ASTM等国际国外主要标准，目前以上二个标准的材料技术指标如硫、磷含量，低温冲击功指标等，与国际上ASME标准、EN标准等相比都是先进的。国外在材料标准方面比较多，尤其是美国，ASTM有30多个压力容器用钢板标准。日本标准受美国的影响比较明显，JIS的锅炉及压力容器用钢板标准也比较多，有11个。EN和ISO压力容器用钢板标准的系列完整、分类清楚、数量不多。EN10028压力容器用钢板包含7个部分，即7个标准。ISO9328压力容器用钢板则包含5个部分，内部与EN10028基本一致。

4结语

我国的压力容器标准经过几十年的发展，已经逐渐形成了比较完整的标准体系，在标准的历次修订过程中，引入了新的研究成果，吸收了一些国际上比较先进的设计理念;同时，也应注意到，在标准体系结构、低温压力容器设计和材料等方面，同国外标准相比，还存在一些不足。

作者：迟祥 彭斌 单位：中国成达工程有限公司