第三節　化工容器與設備有關標準規范簡介

為了確保壓力容器和化工設備的安全運行，世界各國都制訂了一系列有關的規范和標準。在材料、設計、制造、使用、檢驗等方面提出了明確的基本要求。

一、常用材料標準

由于化工生產工藝條件的多樣性，化工容器及設備所用材料范圍廣、品種多、既有金屬材料，又有非金屬材料。其中金屬材料使用較多，尤以鋼材為甚。現將常用的鋼板和鋼管標準作一簡介。

1.鋼板

化工容器多采用鋼板卷焊而成。常用的鋼板及標準有以下幾種。

（1）碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋薄鋼板及鋼帶（GB/T 912—2008，T表示推薦標準）

該標準規定了厚度不大于4mm的碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋鋼板及鋼帶的尺寸、外形、技術要求、試驗方法、檢驗規則等。

（2）碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋厚鋼板和鋼帶（GB 3274—2007）

該標準通過引用GB/T 700—2006和GB 1591—2008規定了碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋厚鋼板和鋼帶的技術條件。適用于厚度為4～200mm的普通碳素結構鋼熱軋厚鋼板和厚度為4～25mm的熱軋鋼帶。

（3）不銹鋼熱軋鋼板（GB 4237—2007）

該標準適用于一般用途的耐腐蝕的熱軋鋼板。規定了奧氏體型、奧氏體-鐵素體型、馬氏體型三個類別48個牌號的不銹鋼熱軋鋼板的尺寸、外形、技術要求、試驗方法、檢驗規則、包裝標法及質量證明書等內容，在各類不銹鋼中，含鉻量18%、含鎳量8%～9%的18-8型奧氏體不銹鋼，因其具有優良的耐蝕性能和良好的塑性、冷變形能力及可焊性，得到廣泛的應用。

（4）鍋爐和壓力容器用鋼板（GB 713—2014）

該標準適用于中、常溫壓力容器受壓元件用厚度為6～120mm的鋼板。它規定了20R、16MnR、15MnVR、15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、15CrMoR七種壓力容器鋼板的尺寸、外形、技術要求（包括化學成分、冶煉方法、交貨狀態、力學和工藝性能、超聲波探傷檢查、表面質量等）、試驗方法、檢驗規則、包裝標法和質量證明書等內容。

2.鋼管

鋼管在化工機械裝備中應用較多。如各種接管和流體輸送管道，換熱器的換熱管、小型設備的筒體等。應用較多的鋼管品種有以下幾種。

（1）輸送流體用無縫鋼管（GB 8163—2008）

該標準適用于輸送流體用一般無縫鋼管。它規定了10、20、09MnV、16Mn四種材質制造的鋼管尺寸、外形及重量、技術要求、試驗方法、檢驗規則、包裝標志、質量證明書等內容。需方還可就重量允許偏差、擴口試驗、冷彎試驗、表面涂層、取樣數量和試驗方法提出附加要求。

（2）石油裂化用無縫鋼管（GB/T 9948—2013）

該標準規定了石油裂化用無縫鋼管尺寸外形、技術要求、試驗方法、檢驗規則、包裝標法和質量證明書等內容。它適用于石油煉制廠的爐管、熱交換管和管道用無縫鋼管。選定的材料有優質碳素鋼10、20，合金鋼12CrMo、15CrMo，耐熱鋼1Cr2Mo、1Cr5Mo，不銹鋼1Cr19Ni9、1Cr19Ni11Nb。

（3）化肥設備用高壓無縫鋼管（GB/T 6479—2013）

該標準適用于工作溫度為-40～400℃、工作壓力為10～32MPa的化工設備和管道用優質碳素鋼和合金鋼的無縫鋼管。規定了優質碳素鋼10、20g和合金鋼16Mn、15MnV、10MoWVNb、12CrMo、15CrMo、1Cr5Mo、12Cr2Mo九種材質鋼管的尺寸、外形及重量、技術要求、試驗方法、檢驗規則、包裝質量、質量證明書等內容。

（4）高壓鍋爐用無縫鋼管（GB/T 5310—2008）

該標準適用于制造高壓及其以上壓力的蒸汽鍋爐、管道等用的優質碳素結構鋼、合金鋼和不銹耐熱鋼無縫鋼管。規定了高壓鍋爐用無縫鋼管的尺寸、外形及重量、技術要求、檢驗規則、包裝標志和質量證明書等內容。高壓鍋爐用無縫鋼管，有14種材料品牌。其中20g、12CMog、15CrMog和12Cr2Mog可用于化肥設備。

二、壓力容器規范簡介

現代化工生產的技術不斷進步，而操作條件則越來越苛刻。介質溫度從深冷到高溫，壓力從真空到超高壓，且大多為易燃、易爆、有毒、有腐蝕的物質。一旦發生事故，其后果往往不堪設想。這就使得化工生產的安全問題比其他行業更為突出。為了保證化工容器及設備的安全運行，許多國家都先后成立了各種研究機構，從事壓力容器的研究工作，制訂了許多技術規范。如美國機械工程協會制訂的《鍋爐和受壓容器規范》（簡稱ASME規范）、蘇聯國家鍋爐監察委員會制訂的《鍋爐監察手冊》、英國制訂的《非直接火焊制受壓容器規范》（簡稱BS規范）、聯邦德國制訂的《受壓容器規范》（簡稱AD規范）、日本制訂的《壓力容器標準》（簡稱JIS標準）等。中國也非常重視這方面的探索和研究。早在1958年，就由原化工部制訂了管法蘭等一系列標準，1959年頒布了《多層高壓容器設計與檢驗規程》，1960年又頒發了《石油化工設備零部件標準》。在此基礎上，由原石油部、原化工部和一機部于1977年聯合制訂了《鋼制石油化工壓力容器設計規定》，使壓力容器的設計、制造、檢驗工作有規可循。為了加強對壓力容器的監督和管理，國家勞動總局于1981年頒發了《壓力容器安全監察規程》。除此之外，各有關行業部門也相繼制訂了許多有關壓力容器的部頒標準和行業標準。特別是在1989年制訂了有關壓力容器的第一部國家標準《鋼制壓力容器》（簡稱GB 150），使中國的壓力容器設計、制造、檢驗、驗收、包裝、運輸等工作走上了規范化的軌道。這些規范的制訂和實施，提高了壓力容器的設計水平和制造質量，促進了安全生產，減少了安全事故。

現對國內外有關壓力容器的重要規范做一簡單介紹。

1.美國ASME規范

ASME規范共有11卷22冊，包括鍋爐、壓力容器、核動力裝置、焊接、材料、無損檢測等內容。它是一部封閉型的成套標準，自成體系、無需旁求，篇幅龐大、內容豐富，全面包括了鍋爐與壓力容器質量保證的要求。

ASME規范中與壓力容器設計有關的主要是第Ⅷ篇《壓力容器》，共有3個分篇。第1分篇《壓力容器》，屬于常規設計標準，適用于壓力小于20MPa的壓力容器。它以彈性失效準則為依據，根據經驗確定材料的許用應力，并對零部件尺寸作出一些具體規定。第2分篇《壓力容器—另一規則》，采用的是分析設計標準。它要求對壓力容器各區域的應力進行詳細的分析，并根據應力對容器失效的危害程度進行應力分類，再按不同的設計準則分別予以限制。第3分篇《高壓容器另一規則》主要適用于設計壓力不小于70MPa的高壓容器。它不僅要求對容器零部件作詳細的應力分析和分類評價，而且要求作疲勞分析和斷裂力學評估，是一個到目前為止要求最高的壓力容器規范。

美國ASME規范是世界上制訂最早（1915年）、最完備的壓力容器規范。其他國家大多參照ASME規范，結合本國實際情況制訂各自的壓力容器規范。

2. GB/T 150《壓力容器》

GB/T 150《鋼制壓力容器》是中國第一部壓力容器國家標準，現行為2011年版，代號中T為推薦標準。它的基本思路與ASME第1分篇相同，但它結合了中國成功的使用經驗，吸收了先進技術和各國同類標準的先進內容。該標準適用于設計壓力不大于35MPa的鋼制壓力容器的設計、制造、檢驗及驗收。適用的設計溫度范圍根據鋼材的允許使用溫度確定，從-269℃到鋼材的蠕變極限溫度。

GB/T 150主要考慮了容器承受的靜載荷，也考慮了風載荷和地震載荷的作用。它不適用于下列容器：直接用火焰加熱的容器；核能裝置中的容器；旋轉或往復運動的機械設備中自成整體或作為部件的受壓室；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；內徑小于150mm的容器；要求作疲勞分析的容器等。

GB/T 150的技術內容包括通用要求，材料，設計，制造、檢驗和驗收等四部分組成。

GB/T 150是以第一強度理論為設計準則的，將最大主應力限制在許用應力之內，與ASMEⅧ-1不同之處在于以極限強度為基準的安全系數，我國取n_b=3，而ASMEⅧ-1取n_b=4。另一個不同之處是GB/T 150對局部應力參照應力分析設計法作了適當處理，采用第三強度理論，允許一些特定的局部應力值超過材料的屈服點。

3. JB 4732《鋼制壓力容器——分析設計標準》

該標準是基于塑性失效準則分析的設計標準，其基本思路與ASMEⅧ-2相同。與GB/T 150相比，所設計的容器厚度較薄，重量較輕，一般可節約材料20%～30%。但對容器的材料、制造、檢驗、質量等提出了更嚴格的要求。設計者可選擇GB/T 150和JB 4732中的任一個作為所遵循的規范，但不能將二者混用。

4.《壓力容器安全技術監察規程》

中國制訂的GB/T 150和JB 4732等規范在主體上都是以設計為主的規范，它不同于包含了質量保證體系的ASME規范。為了保證壓力容器的安全運行，中國于1990年在《壓力容器安全監察規程》的基礎上制訂頒布了《壓力容器安全技術監察規程》。并由法定的壓力容器安全檢驗機構（現為國家質量技術監督局），根據壓力容器產品所使用的標準及有關技術法規來控制、監督壓力容器的設計、制造、檢驗等各個環節。因此，壓力容器標準和安全技術法規同時實施，就構成了我國壓力容器產品完整的國家質量標準和安全管理法規體系。

《壓力容器安全技術監察規程》的適用范圍是同時具備下列條件的壓力容器。

①最高工作壓力（p_w）大于等于0.1 MPa（不含液體靜壓力）；

②內直徑（非圓形截面指截面最大尺寸）大于等于0.15m，且容積（V）大于等于0.025m³；

③介質為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標準沸點的液體。同時，該規程還明確規定了9種不能適用的壓力容器。

5.壓力容器設計與制造的有關規則

為了保證壓力容器的設計水平和制造質量，確保壓力容器的安全運行，國家勞動和社會保障部根據《鍋爐壓力容器安全監察暫行條例》，對壓力容器的設計與制造分別制訂了《壓力容器設計單位資格管理與監督規則》和《壓力容器制造單位資格認可與管理規則》。

（1）《壓力容器設計單位資格管理與監督規則》

該規則有7章正文、6個附件、3個附表。其主要內容有：適應范圍、設計單位的條件、各級設計人員應具備的條件、設計單位申請的程序和資格審查、設計單位的審批和備案、設計單位批準書的更換、主管部門對設計單位的管理和監督檢查等。

（2）《壓力容器制造單位資格認可與管理規則》

該規則有正文6章，附件13個。其主要內容有：壓力容器制造許可證、制造單位的條件、質量保證體系及機構與管理標準、質保體系人員條件、制造單位資格認可的程序、壓力容器制造許可證的發放與更換、對制造單位的管理與監督等。