GB 150—2011對壓力容器經濟性的實例分析

童金薈 劉曉波

（杭州忠澤機械工程有限公司，杭州310000）

經驗交流

GB 150—2011對壓力容器經濟性的實例分析

童金薈 劉曉波

（杭州忠澤機械工程有限公司，杭州310000）

紹了GB 150－2011中對壓力容器經濟性影響較大的修訂內容，并從設計角度出發，結合工程設計實例進行對比分析。GB 150—2011比之前標準減小了安全系數，這樣可節省壓力容器材料，提升壓力容器的經濟性；一些新材料在這次標準修訂中被錄入，擴大了可選擇材料的范圍。

GB 150—2011；壓力容器；經濟性

1989年我國正式頒布實施第1版GB 150《鋼制壓力容器》，并在1998年進行了第1次修訂。新版GB 150—2011系列已于2011年11月21日發布，并于2012年3月1日正式實施[1-4]。

GB 150是我國壓力容器行業的一部強制性標準，經過20多年的應用和實踐，已成為我國壓力容器行業的核心基礎標準，是我國壓力容器設計、制造、檢驗的核心依據，也是我國壓力容器行業在國際上知名度最高的標準。GB 150結合一系列相關標準，形成了一整套完善的對于壓力容器設計、制造、檢驗的質量控制體系。在這套標準體系的控制和引領下，我國的壓力容器產業在幾十年的發展歷程中取得了令世人矚目的進步與成就。

1 經濟性相關修訂內容

GB 150—2011中與壓力容器經濟性相關的修訂內容有2點：1)材料的安全系數降低；2)錄入了一些新的材料可供選擇使用。

對比新舊標準，新標準條例中對于壓力容器設計影響最大是抗拉強度的安全系數由3.0調整為2.7，對碳鋼和低合金鋼屈服強度的安全系數由1.6調整為1.5。壓力容器設計過程中，主要遵循的原則有安全性、可靠性和經濟性等。在保證設備安全可靠的前提下，制造成本也是一個重要的考慮因素。安全系數的降低使許多材料的許用應力值有所提高，從而在設計過程中設備的計算厚度也有所減小，最終材料使用量也會隨之減少，設備的經濟性得到提升。

一些新材料的錄入讓設計人員在設計過程中有了更多選擇，如一些性能優良的高溫鋼的錄入不僅增加了設備的安全性，同時也減少了設備制造的材料使用，提升了經濟性。

2 工程實例分析

2.1 實例一

某項目一臺液化石油氣臥式儲罐，介質為液化石油氣，易爆介質，工作壓力為1.62 MPa，設計壓力為1.77 MPa，設計溫度-19～50℃；使用材料Q345R，設備內徑為3 m，筒體長度為13 m，容器兩端封頭采用標準橢圓封頭，焊接接頭系數φ為1.0。此設備為III類容器，需進行100%射線檢測。現對設備主體分別按照GB 150—2011和GB 150—1998進行設計，設計參數及計算結果見表1。

從表1對于材料重量的計算結果可以得出，根據新舊標準選取相同牌號的材料設計同一臺設備，計算厚度主要由材料的許用應力決定。在50℃時Q345R的許用應力為Rm/抗拉強度安全系數，在GB 150—1998中抗拉強度安全系數為3，在GB 150—2011中抗拉強度安全系數為2.7，安全系數降低后，許用應力值變大，從而根據GB 150—2011設計的設備材料減少約10%。

2.2 實例二

某項目中1臺分氣缸，介質為過熱水蒸汽，工作壓力為10 MPa，設計溫度為470℃，設備安全閥開啟壓力為11 MPa，設計壓力取11.5 MPa，設備內徑為1 m，筒體長度為5.1 m，設備兩端封頭為標準橢圓，封頭焊接接頭系數φ為1.0。此設備為III類容器，需進行100%射線檢測。在實際設計過程中按GB 150—2011選用了新錄入的材料12Cr2Mo1VR，按GB 150—1998設計該設備應選用14Cr1MoR，同時按照GB 150—2011選用14Cr1MoR進行設計計算，設計計算結果見表2。

表1 液化石油氣臥式儲罐計算結果Tab 1 Calculated results of horizontal reservoir of liquefied petroleum gas

表2 分氣缸計算結果Tab 2 Calculated results of cylinder

從表2中可以看出，在470℃時14Cr1MoR的許用應力為Rel/屈服強度安全系數，在GB 150— 1998中抗拉強度安全系數為1.6，在GB 150—2011中屈服強度安全系數為1.5，安全系數降低后，許用應力變大，從而，同樣取14Cr1MoR根據GB 150—2011設計的設備材料減少約8%。

按GB 150—2011選用12Cr2Mo1VR設計的設備質量要比按GB 150—1998選用14Cr1MoR減少約1/3。材料厚度大幅度減薄能減小加工、焊接的難度，同時也減小了設備殼體內外側應力差，使設備更趨于安全。12Cr2Mo1VR是GB 150—2011中新增的材料，此材料的耐高溫性能也優于14Cr1MoR，在經濟性、安全性、可靠性等各個方面都得到了提升。

3 結束語

隨著科學技術的發展，我國壓力容器制造水平和材料的生產制造水平也在不斷的提升，材料性能的穩定性也更有保障，許多性能優越的新材料也得以開發生產，同時逐漸在實際工程中得到應用。因此在保證壓力容器安全性、可靠性的前提下，修訂標準降低相應的安全系數，引入性能優越的新材料提升設備的經濟性是非常有必要的。

在設計過程中，在確定的工況下，對材料計算厚度影響最大的是材料本身的許用應力值。從設計標準而言，安全系數又對許用應力值產生了決定性的影響。在本次GB 150修訂中，減小了安全系數值，這必將對壓力容器材料的節省產生積極的作用，為提升壓力容器的經濟性帶來了極大的幫助。一些新材料在這次標準修訂中被錄入，擴大了以后設計工作中材料可選擇的范圍。一些性能優越的新材料將提升壓力容器經濟性、安全性、可靠性等綜合性能。

我國是壓力容器出口大國，GB 150—2011的實施，可為壓力容器經濟性的提升帶來極大的幫助，從而在激烈的國際市場競爭中保持一定優勢，讓我國壓力容器的產品占據更為積極主動的國際市場地位。

[1]GB 150.1—2011壓力容器第1部分：通用要求[S].

[2]GB 150.2—2011壓力容器第2部分：材料[S].

[3]GB 150.3—2011壓力容器第3部分：設計[S].

[4]GB 150.4-2011壓力容器第4部分：制造、檢驗和驗收[S].

TQ050.2

BDOI10.3969/j.issn.1006-6829.2014.01.011

2013-11-27；

2013-12-05