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GB 150.3-2011英文版

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GB 150.3-2011 英文版 300 购买全文 现货, 9秒内下载 压力容器 第3部分:设计 GB 150.3-2011
标准编号: GB 150.3-2011 (GB150.3-2011)
中文名称: 压力容器 第3部分:设计
英文名称: [GB/T 150.3-2011] Pressure vessels - Part 3: Design [Quasi-Official / Academic version - scanned PDF, translated by Standard Committee / Research Institute in China]
行业: 国家标准
中标分类: J74
国际标准分类: 23.020.30
字数估计: 225,281
发布日期: 2011-11-21
实施日期: 2012-03-01
旧标准 (被替代): GB 150-1998部分
引用标准: GB 150.1-2011; GB 150.2; GB 150.4; GB/T 985.1; GB/T 985.2; JB/T 4700; JB/T 4701; JB/T 4702; JB/T 4703; JB/T 4704; JB/T 4705; JB/T 4706; JB/T 4707; JB/T 4736
起草单位: 中国特种设备检测研究院、中国石化工程建设公司、清华大学、浙江大学、浙江工业大学、中国石化集团上海工程有限公司、中国石油寰球工程公司
归口单位: 全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC 262)
标准依据: 国家标准公告2011年第18号
提出机构: 全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC 262)
发布机构: 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会
范围: GB 150.3规定了压力容器基本受压元件的设计要求。本部分适用于内压圆筒和内压球壳、外压圆筒和外压球壳、封头、开孔和开孔补强以及法兰的设计计算。本部分给出了非圆形截面容器(规范性附录A)、钢带错绕筒体(规范性附录B)、常用密封结构(资料性附录C)和焊接接头结构(资料性附录D)的基本设计要求。本部分还给出了关于低温压力容器的基本设计要求(资料性附录E)。

GB 150.3-2011: 压力容器 第3部分:设计
GB 150.3-2011 英文名称: [GB/T 150.3-2011] Pressure vessels -- Part 3: Design
ICS 23.020.30
J74
中华人民共和国国家标准
部分代替GB 150-1998
压力容器 第3部分:设计
自2017年3月23日起,本标准转为推荐性
标准,编号改为GB/T 150.3-2011。
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
1 范围
GB 150.3规定了压力容器基本受压元件的设计要求。
本部分适用于内压圆筒和内压球壳、外压圆筒和外压球壳、封头、开孔和开孔补强以及法兰的设计
计算。
本部分给出了非圆形截面容器(规范性附录A)、钢带错绕筒体(规范性附录B)、常用密封结构(资
料性附录C)和焊接接头结构(资料性附录D)的基本设计要求。
本部分还给出了关于低温压力容器的基本设计要求(规范性附录E)。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 150.1-2011 压力容器 第1部分:通用要求
GB 150.2 压力容器 第2部分:材料
GB 150.4 压力容器 第4部分:制造、检验和验收
GB/T 985.1 气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口
GB/T 985.2 埋弧焊的推荐坡口
JB/T 4700 压力容器法兰与技术条件
JB/T 4701 甲型平焊法兰
JB/T 4702 乙型平焊法兰
JB/T 4703 长颈对焊法兰
JB/T 4704 非金属软垫片
JB/T 4705 缠绕垫片
JB/T 4706 金属包垫片
JB/T 4707 等长双头螺柱
JB/T 4736 补强圈
3 内压圆筒和内压球壳
3.1 本章计算公式适用于单层、多层包扎、套合圆筒和球壳的计算。钢带错绕筒体设计计算按附录B
进行。
4.3.1 计算长度的确定
圆筒计算长度,应取圆筒上两相邻支撑线之间的距离,见图4-1。其中应满足:图a-2)和图c-2)中锥
壳或折边段的有效厚度不得小于相连接圆筒的有效厚度;图b)、e)和f)中锥壳与圆筒的连接处的惯性
矩,按5.6.6的规定;计算时应采用图示的L、各段直径和相应的厚度。
a) 如图4-1a)所示,当圆筒部分没有加强圈(或可作为加强的构件)时,取圆筒的总长度加上每个
凸形封头曲面深度的1/3;
b) 如图4-1c)所示,当圆筒部分有加强圈(或可作为加强的构件)时,取相邻加强圈中心线间的最
大距离;
c) 如图4-1d)所示,取圆筒第一个加强圈中心线与凸形封头切线间的距离加凸形封头曲面深度的
1/3;
d) 如图4-1b)、e)、f)所示,当圆筒与锥壳相连接,若连接处可作为支撑线时,取此连接处与相邻支
撑线之间的最大距离;图4-1f)中的LX 系指锥壳段的轴向长度,其外压计算长度取当量长度
Le见5.6.6;
e) 如图4-1g)所示,对带夹套的圆筒,则取承受外压的圆筒长度;若带有凸形封头,还应加上封头
曲面深度的1/3;若有加强圈(或可作为加强的构件)时,则按图4-1c)、d)计算。
注:支撑线系指该处的截面有足够的惯性矩,以确保外压作用下该处不出现失稳现象。
4.3.2.1 确定外压应变系数A
a) 根据L/Do和Do/δe由图4-2或表4-2查取外压应变系数A值(遇中间值用内插法);
b) 若L/Do值大于50,则用L/Do=50查图;若L/Do值小于0.05,则用L/Do=0.05查图。
4.3.2.2 确定外压应力系数B
a) 按所用材料,查表4-1确定对应的外压应力系数B曲线图(图4-3~图4-11),由A值查取B 值
(遇中间值用内插法);
b) 若A值超出设计温度曲线的最大值,则取对应温度曲线右端点的纵坐标值为B值;
c) 若A值小于设计温度曲线的最小值,则按式(4-1)计算B值:
4.5.2.1 加强圈可设置在容器的内部或外部,应整圈围绕在圆筒的圆周上。加强圈两端的接合形式应
按图4-13中A、B所示。
4.5.2.2 容器内部的加强圈,若布置成图4-13中C、D、E或F 所示的结构时,则应取具有最小惯性矩
的截面进行计算。
4.5.2.3 在加强圈上需要留出如图4-13中D、E及F 所示的间隙时,则不应超过图4-14规定的弧长,
否则须将容器内部和外部的加强圈相邻两部分之间接合起来,采用如图4-13中C所示的结构。但若能
同时满足以下条件者可以除外:
a) 每圈只允许一处无支撑的壳体弧长;
b) 无支撑的壳体弧长不超过90°圆周;
c) 相邻两加强圈的不受支撑的圆筒弧长相互交错180°;
d) 圆筒计算长度L应取下列数值中的较大者:
---相间隔加强圈之间的最大距离;
---从封头切线至第二个加强圈中心的距离再加上1/3封头曲面深度。
4.5.2.4 容器内部的构件如塔盘等,若设计成起加强作用时,也可作加强圈用。
4.5.2.5 加强圈与圆筒之间可采用连续或间断的焊接,当加强圈设置在容器外面时,加强圈每侧间断
焊接的总长,应不少于圆筒外圆周长的1/2,当设置在容器里面时,应不少于圆筒内圆周长的1/3。焊脚
尺寸不得小于相焊件中较薄件的厚度。
间断焊缝的布置与间距可参照图4-15所示的型式,间断焊缝可以相互错开或并排布置。最大间隙
6.4.1 壳体多个开孔补强
a) 当任意两个相邻开孔的中心距小于两孔直径之和,而使其补强范围彼此重叠时(见图6-3),在
通过两孔中心点连线的壳体法截面内采用联合补强。联合补强的总面积应不小于各孔单独补
强所需面积(按6.3.3和6.3.5计算)之和,且两孔之间的补强面积不小于两孔所需总补强面
积的50%。
在计算联合补强面积时,任何截面不得重复计入。
多个开孔中心连线在同一直线上时,按逐次配对的开孔处理,重叠部分的面积应按该相邻两孔
的直径比分摊。
b) 对3个及以上开孔,若两两相邻开孔的中心距小于该两孔直径之和,且采用联合补强时(见
强面积应至少等于该两孔所需总补强面积的50%。
若任意两相邻开孔中心距小于其平均直径的4/3倍,则该两孔之间的任何金属均不得用作补
强,这些开孔必须按c)的方法进行补强。
c) 任何数量并以任意方式排列的相邻开孔,均可作为一个假想孔(其直径包括所有靠近的开孔)
进行补强。假想孔的直径不得超过6.1.1规定,所有接管金属均不得用作补强。
d) 圆筒上一系列规则排列的开孔,其每个开孔又无法进行单独补强时,应采用6.4.2的方法
补强。
e) 多个开孔的补强结构型式与补强件材料,参照6.3.2要求。
图6-3 相邻开孔 图6-4 多个开孔
圆筒全长(或部分)范围内开设排孔时,应用排孔削弱系数代替式(3-1)中的焊接接头系数ϕ,对该
圆筒(或该部分)厚度进行校核。
a) 排孔沿轴向规则分布,管孔节距每排相等时(见图6-5),轴向排孔削弱系数ν1 按式(6-13)计
算;任意一排管孔节距不均匀时(见图6-6、图6-7),平均排孔削弱系数ν1 按式(6-14)计算。
b) 对规则的多排轴向开孔或对角线孔带(见图6-8),还应校核当量轴向排孔削弱与对角向排孔
削弱:
1) 当量轴向排孔削弱系数ν2 根据θ角与S3/dop由图6-9确定;
2) 按式(6-13)计算轴向排孔削弱系数ν1,对角向排孔削弱系数ν3 按图6-10由S3/S2 和ν1
值查取;
c) 排孔沿轴向不规则分布时,平均排孔削弱系数应取以下小值:
1) 在长度等于圆筒内直径(当圆筒内直径超过1500mm,按1500mm)的任意排孔段,计算
各段孔排削弱系数,取最小者作为平均排孔削弱系数;
2) 在长度等于圆筒内半径(当圆筒内半径超过750mm,按750mm)的任意排孔段,计算各
段孔排削弱系数,取最小者的1.25倍作为平均排孔削弱系数;
d) 在圆筒上非轴向单排开孔布置,当量轴向排孔削弱系数ν2 根据θ角与S3/dop由图6-9确定。
e) 必要时,还应校核:圆筒环向排孔间承受的轴向应力不得超过圆筒排孔间承受环向应力的
一半。
6.4.3 平盖上开多个孔
意相邻两孔中心距大于两孔平均直径的1.5倍且小于或等于2倍。
若平盖厚度按式(5-33)~式(5-35)计算,式中平盖结构特征系数K 应考虑开孔削弱。按式(6-15)
6.5.1 用螺栓连接的平盖按第7章作为法兰结构进行计算。
6.5.2 表5-9序号2~7,表5-10所示平盖(若与圆筒对接焊接连接,应是全焊透结构),开孔带有接管
的平盖(平盖与接管连接处应是整体结构或用全焊透连接)或无接管(见图6-11)的平盖,均按以下步骤
进行计算,其各项应力及其开口结构需满足相应要求(计算中未注明符号的定义同7.3)。
6.5.2.4 应力校核
上述计算中平盖与圆筒连接处的应力σHs、σRs和σTs以及平盖开孔处的应力σHo、σRo和σTo均应满足
7.5.3.4的要求。
本节给出了内压作用下圆筒具有径向平齐接管开孔补强设计的另一种方法,本计算方法是根据弹
性薄壳理论得到的圆筒开孔补强的应力分析法,力学模型如图6-12a)。在本方法涵盖的补强适用范围
内,与前述等面积补强法具有同样的设计可靠性。
本计算方法可保守地用于带有径向内伸接管的补强计算。
本节给出两种等效的补强计算途径,根据需要可任择其一:
a) 等效应力校核;
b) 补强结构尺寸设计。
有特殊要求(如核能装置中可按本标准进行设计的容器)的压力容器圆筒开孔补强计算,仅可采用
等效应力校核方法。
6.6.1 适用范围
a) 适用于内压作用下具有单个径向接管的圆筒;
b) 当圆筒具有两个或两个以上开孔时,相邻两开孔边缘的间距不得小于2 Diδn;
c) 圆筒、接管或补强件的材料,其标准室温屈服强度与标准抗拉强度下限值之比ReL/Rm≤0.8;
d) 接管或补强件与壳体应采用截面全熔透焊缝,从而确保补强结构的整体性;
e) 对圆筒或接管进行整体补强,应满足补强范围尺寸(自接管、圆筒交线至补强区边缘的距离:对
于圆筒l > Diδn,对于接管lt > doδnt),或整体加厚圆筒体;补强范围内的A、B类焊接接头
不得有任何超标缺陷,必要时应对此提出无损检测要求;
f) 圆筒与接管之间角焊缝的焊脚尺寸应分别不小于δn/2和δnt/2,接管内壁与圆筒内壁交线处圆
g) 本设计方法适用下列参数范围:
7.1.4 带颈法兰应采用热轧或锻件经机加工制成,加工后的法兰轴线须与原热轧件或锻件的轴线平
行。采用钢板制造带颈法兰时,应符合下列要求:
a) 钢板应经超声检测,无分层缺陷;
b) 应沿钢板轧制方向切割出板条,经弯制,对焊成为圆环,并使钢板表面成为环的侧面;
c) 圆环的对接接头应采用全焊透结构;
d) 圆环对接接头应经焊后热处理及100%射线或超声检测,合格标准按JB/T 4700的规定。
7.1.5 碳素钢或低合金钢制法兰在下列任一情况下应经正火热处理:
a) 法兰断面厚度大于50mm;
7.1.6 用碳素钢或低合金钢板材或型材制造的法兰环对接接头、焊制整体法兰[见图7-1g)],应经焊
后热处理。
7.1.7 螺栓的公称直径应不小于 M12,当公称直径大于 M48时,应采用细牙螺纹。

ICS 23.020.30
J 74
National Standard of the People’s Republic of China
GB 150.3-2011
Partially Replace GB 150-1998
Pressure Vessels—
Part 3. Design
ISSUE ON. NOVEMBER 21, 2011
IMPLEMENTED ON. MARCH 1, 2012
Issued by. General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine
of the People’s Republic of China;
Standardization Administration of the People’s Republic of China.
GB
Table of Contents
1 Scope...1
2 Normative References...1
3 Cylinders and Spherical Shells Under Internal Pressure...2
4 Cylinder and Spherical Shell Under External Pressure...4
5 Heads ...27
6 Openings and Reinforcements ...70
7 Flange...102
Appendix A (Normative) Noncircular Cross Section Vessels ...150
Appendix B (Normative) Flat Steel Ribbon Wound Cylinder...187
Appendix C (Informative) Seal Structure ...191
Appendix D (Informative) Structure of Welding Joint ...240
Appendix E (Normative) Basic Design Requirements for Low Temperature Pressure Vessels ...266
7 Flange
7.1 General Provision
7.1.1 This Chapter is applicable to the design of bolted flange connection for hydrostatic pressure
and gasket compacting pressure. When the Standards JB 4700~4707 are applied, the calculation stated
in this Chapter may be exempted.
7.1.2 The design of bolted flange connection includes.
a) The determination of the materials, types and dimensions of the gaskets;
b) The determination of the materials, specifications and quantity of the bolts;
c) The determination of the materials, sealing surface types and structural dimensions of the
flanges;
d) The stress checking shall be carried out, and the corrosion allowance is not included in all
dimensions for calculating;
e) As for narrow face integral flange under internal pressure and for narrow face optional type
flange calculated in accordance with integral flange, they shall undergo rigidity checking.
7.1.3 The material selection of bolts and flanges shall meet the requirements of GB 150.2.
7.1.4 The hubbed flange shall be fabricated by hot rolling or forging processing. The post-processed
flange axes must be parallel with the original billet axes. Where the hubbed flange is fabricated by
adopting steel plate, the following requirements shall be met.
a) The ultrasonic testing shall be carried out for steel plate which shall be free from such defect
as layering;
b) The batten shall be cut out along the rolling direction for steel plate fabrication, then applied
with bending and butt welding to become a circular ring, making the steel plate surface into the side
surface of the ring;
c) Fully penetrated butt joint shall be adopted for the circular ring;
d) The butt joint of the circular ring shall be applied with post-weld heat treatment and 100%
ray testing or ultrasonic testing, and the approval standard shall be specified according to the requirements
of JB 4700.
7.1.5 Normalizing or full annealing heat treatment shall be carried out for flange fabricated with
carbon steels or low alloy steels under any of the following conditions.
a) Flange with a sectional thickness greater than 50mm;
b) Forged flange.
7.1.6 Post-weld heat treatment shall be carried out for the butt weld of flange ring fabricated with
carbon steel or low alloy steel plates or sectional materials and for the welded integral flange [see
Figure 7-1g)].
7.1.7 The nominal diameter of bolt shall not be less than M12. Where the nominal diameter is
greater than M48, fine thread shall be adopted.
7.2 Classification of Flanges
7.2.1 Narrow contact face flange. the contact surface of gasket shall be located within the circumference
enclosed by the flange bolt hole; its common structure types are detailed in Figure 7-1 and Figure 7-2,
and the calculation method shall be in accordance with those specified in 7.5.
As for special structure type of narrow face flanges, such as counter flange, the calculation
method is in accordance with 7.6 and the structural calculation for cylindrical end is in accordance
with 7.7.
7.2.2 Wide contact face flange. the contact surface of gasket is distributed at the internal and
with those specified in 7.8.
7.3 Terms, Definitions and Symbols
7.3.1 The terms and definitions defined in “general requirements” GB 150.1 is applicable to this
Chapter.
7.3.2 Symbols
Aa——The minimum total cross section area of bolt required under pre-tightening state, mm2;
Ab——The actually used total cross section area of bolt, mm2;
Am——The total cross section area required for bolt, mm2;
Ap——The total cross section area of bolt required under operating state, mm2;
bo——The basic sealing width of gasket, mm;
Db——The diameter of center circle in bolts, mm;
DG——The diameter of the center circle applied with the compacting pressure on gasket (see
Figure 7-1), mm;
Di1——The calculated diameter of flange, mm;
Do——The external diameter of flange (for flange with slotted bolt hole of swing bolt, it refers
to the diameter of the circle at the slotted hole bottom. And for cylindrical end, it refers
to the external diameter of the cylindrical end), mm;
D2——The external diameter of the sealing surface of cylindrical end, mm;
dB——The nominal diameter of bolt, mm;
db——The diameter of bolt hole, mm;
E——The elasticity modulus of flange materials, (according to GB150.2), MPa;
e——The parameter, see Formula (7-16) or Table 7-5, mm-1;
F——The total axial force caused by internal pressure, N;
Appendix A
(Normative)
Noncircular Cross Section Vessels
A.1 General Provisions
section single-layer welded vessels. In addition to the provisions stated in this Appendix, the vessels
designed and fabricated according to this part still shall meet the relevant provisions given in other
parts of this standard.
A.1.2 The design method given in this Appendix is applicable to the vessels having a rectangular,
obround and elliptical cross section, as shown in Figure A.1~Figure A.8, and Figure A.10~Figure A.13.
As for the noncircular vessels having other shapes of cross section, the membrane stress and bending
stress may be calculated according to other analysis methods, and then the checking shall be carried
out according to the strength conditions stated in this Appendix.
A.1.3 Considerations of the calculation formula in this Appendix are merely based upon both the
thermal stresses caused by other mechanical loads (e.g. reaction forces produced by supports, connection
pipes and other members) shall be calculated according to other suitable methods, and the strength
conditions may be determined according to A.3.
A.1.4 The calculation formula in this Appendix are applicable to those vessels of aspect ratio (the
ratio of the vessel length to the inner long side length of cross section or to the major axis) larger than
4. As for the vessels with aspect ratio less than 4, the formula in this Appendix still may be used for
calculation; however, the results shall be more conservative. If the reinforcing effects of end closures
are considered, the more accurate methods may also be used for the calculation.
A.1.5 When conducting design calculation of vessel according to this Appendix, the structural
advance, and then the stress calculation and checking shall be carried out as required until meeting all
the requirements.
A.2 Symbols
A——The parameter, see Table A.1, mm;
A1——The cross-sectional area of reinforcement attached to the short-side lateral plate, mm2;
A2——The cross-sectional area of reinforcement attached to the long-side lateral plate, mm2;
A3——The parameter, see Table A.1, mm;
a——The major axis radius of the middle plane of elliptical cross section (see Figure A.5),
mm;
b——The radius of the minor axis of the middle plane of elliptical cross section (see Figure
A.5), mm;
c——The distance ci from the neutral axis of plate cross section or of the combined section of
plate and reinforcement to the internal surface of calculated section or the distance co to
the external surface of calculated section. In the calculation of the bending stress of
internal and external surfaces, the ci or co value shall be substituted respectively, mm;
C1——The parameter, see Table A.1, mm2;
C2——The parameter, see Table A.1, ...
   
相关标准:  GB 150.1-2011  GB 150.2-2011  GB 150.4-2011
 
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联系电邮(郑文锐销售经理): Sales@gb-gbt.cn | 增值税普通发票 /专用发票样品
对公开户银行:中国建设银行 | 账号:35050168730700000955 | 账户名称:宁德梧三商贸有限公司
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