GB 150—2011对压力容器经济性的实例分析

童金荟 刘晓波

（杭州忠泽机械工程有限公司，杭州310000）

经验交流

GB 150—2011对压力容器经济性的实例分析

童金荟 刘晓波

（杭州忠泽机械工程有限公司，杭州310000）

绍了GB 150－2011中对压力容器经济性影响较大的修订内容，并从设计角度出发，结合工程设计实例进行对比分析。GB 150—2011比之前标准减小了安全系数，这样可节省压力容器材料，提升压力容器的经济性；一些新材料在这次标准修订中被录入，扩大了可选择材料的范围。

GB 150—2011；压力容器；经济性

1989年我国正式颁布实施第1版GB 150《钢制压力容器》，并在1998年进行了第1次修订。新版GB 150—2011系列已于2011年11月21日发布，并于2012年3月1日正式实施[1-4]。

GB 150是我国压力容器行业的一部强制性标准，经过20多年的应用和实践，已成为我国压力容器行业的核心基础标准，是我国压力容器设计、制造、检验的核心依据，也是我国压力容器行业在国际上知名度最高的标准。GB 150结合一系列相关标准，形成了一整套完善的对于压力容器设计、制造、检验的质量控制体系。在这套标准体系的控制和引领下，我国的压力容器产业在几十年的发展历程中取得了令世人瞩目的进步与成就。

1 经济性相关修订内容

GB 150—2011中与压力容器经济性相关的修订内容有2点：1)材料的安全系数降低；2)录入了一些新的材料可供选择使用。

对比新旧标准，新标准条例中对于压力容器设计影响最大是抗拉强度的安全系数由3.0调整为2.7，对碳钢和低合金钢屈服强度的安全系数由1.6调整为1.5。压力容器设计过程中，主要遵循的原则有安全性、可靠性和经济性等。在保证设备安全可靠的前提下，制造成本也是一个重要的考虑因素。安全系数的降低使许多材料的许用应力值有所提高，从而在设计过程中设备的计算厚度也有所减小，最终材料使用量也会随之减少，设备的经济性得到提升。

一些新材料的录入让设计人员在设计过程中有了更多选择，如一些性能优良的高温钢的录入不仅增加了设备的安全性，同时也减少了设备制造的材料使用，提升了经济性。

2 工程实例分析

2.1 实例一

某项目一台液化石油气卧式储罐，介质为液化石油气，易爆介质，工作压力为1.62 MPa，设计压力为1.77 MPa，设计温度-19～50℃；使用材料Q345R，设备内径为3 m，筒体长度为13 m，容器两端封头采用标准椭圆封头，焊接接头系数φ为1.0。此设备为III类容器，需进行100%射线检测。现对设备主体分别按照GB 150—2011和GB 150—1998进行设计，设计参数及计算结果见表1。

从表1对于材料重量的计算结果可以得出，根据新旧标准选取相同牌号的材料设计同一台设备，计算厚度主要由材料的许用应力决定。在50℃时Q345R的许用应力为Rm/抗拉强度安全系数，在GB 150—1998中抗拉强度安全系数为3，在GB 150—2011中抗拉强度安全系数为2.7，安全系数降低后，许用应力值变大，从而根据GB 150—2011设计的设备材料减少约10%。

2.2 实例二

某项目中1台分气缸，介质为过热水蒸汽，工作压力为10 MPa，设计温度为470℃，设备安全阀开启压力为11 MPa，设计压力取11.5 MPa，设备内径为1 m，筒体长度为5.1 m，设备两端封头为标准椭圆，封头焊接接头系数φ为1.0。此设备为III类容器，需进行100%射线检测。在实际设计过程中按GB 150—2011选用了新录入的材料12Cr2Mo1VR，按GB 150—1998设计该设备应选用14Cr1MoR，同时按照GB 150—2011选用14Cr1MoR进行设计计算，设计计算结果见表2。

表1 液化石油气卧式储罐计算结果Tab 1 Calculated results of horizontal reservoir of liquefied petroleum gas

表2 分气缸计算结果Tab 2 Calculated results of cylinder

从表2中可以看出，在470℃时14Cr1MoR的许用应力为Rel/屈服强度安全系数，在GB 150— 1998中抗拉强度安全系数为1.6，在GB 150—2011中屈服强度安全系数为1.5，安全系数降低后，许用应力变大，从而，同样取14Cr1MoR根据GB 150—2011设计的设备材料减少约8%。

按GB 150—2011选用12Cr2Mo1VR设计的设备质量要比按GB 150—1998选用14Cr1MoR减少约1/3。材料厚度大幅度减薄能减小加工、焊接的难度，同时也减小了设备壳体内外侧应力差，使设备更趋于安全。12Cr2Mo1VR是GB 150—2011中新增的材料，此材料的耐高温性能也优于14Cr1MoR，在经济性、安全性、可靠性等各个方面都得到了提升。

3 结束语

随着科学技术的发展，我国压力容器制造水平和材料的生产制造水平也在不断的提升，材料性能的稳定性也更有保障，许多性能优越的新材料也得以开发生产，同时逐渐在实际工程中得到应用。因此在保证压力容器安全性、可靠性的前提下，修订标准降低相应的安全系数，引入性能优越的新材料提升设备的经济性是非常有必要的。

在设计过程中，在确定的工况下，对材料计算厚度影响最大的是材料本身的许用应力值。从设计标准而言，安全系数又对许用应力值产生了决定性的影响。在本次GB 150修订中，减小了安全系数值，这必将对压力容器材料的节省产生积极的作用，为提升压力容器的经济性带来了极大的帮助。一些新材料在这次标准修订中被录入，扩大了以后设计工作中材料可选择的范围。一些性能优越的新材料将提升压力容器经济性、安全性、可靠性等综合性能。

我国是压力容器出口大国，GB 150—2011的实施，可为压力容器经济性的提升带来极大的帮助，从而在激烈的国际市场竞争中保持一定优势，让我国压力容器的产品占据更为积极主动的国际市场地位。

[1]GB 150.1—2011压力容器第1部分：通用要求[S].

[2]GB 150.2—2011压力容器第2部分：材料[S].

[3]GB 150.3—2011压力容器第3部分：设计[S].

[4]GB 150.4-2011压力容器第4部分：制造、检验和验收[S].

TQ050.2

BDOI10.3969/j.issn.1006-6829.2014.01.011

2013-11-27；

2013-12-05