1.5壓力容器標準及規范

壓力容器五花八門，操作條件千差萬別，操作介質更是種類繁多（高溫、高壓、易燃、易爆、有毒等），使壓力容器存在一些不安全的因素，因此必須有一些標準、規范來指導、規范壓力容器的設計、制造、安裝、檢驗、使用、維修、退役等。下面就國內外的一些標準及規范進行簡要的介紹。

1.5.1國內壓力容器標準簡介

我國的壓力容器規范起步于20世紀50年代，1959年頒布了《多層高壓容器設計與檢驗規程》。1960年又頒布了適用于中低壓容器的《石油化工設備零部件標準》。1967年《鋼制石油化工壓力容器設計規定》（試用本）開始實施，這是我國第一部較為完整的設計規范，此后，歷經了數次修訂，1988年，國家標準GB 150—1989《鋼制壓力容器》和GB 151—1989《鋼制管殼式換熱器》完成編制工作，于次年實施，這是我國最早的壓力容器國家標準；1998年10月，GB 150—1998《鋼制壓力容器》開始實施，2000年，GB 151—1999《管殼式換熱器》也投入了使用，2011年11月GB 150.1～150.4—2011《壓力容器》開始實施。

我國壓力容器在多年生產實踐中形成一種多標準組合的質保體系。從總體上講，我國的標準分為國家標準、行業標準、地方標準和企業標準。根據全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會制定的壓力容器專業標準，共有五個大系統300多項內容。

①壓力容器系統：包括國標《壓力容器》、《壓力容器名詞術語》，行業標準《鋼制焊接常壓容器》、《鋁制壓力容器》、《鈦制壓力容器》、《塔式容器》和《鋼制壓力容器——分析設計標準》等。

②換熱設備系統：包括國標《管殼式換熱器》，行業標準《鋼制空氣冷卻器》、《板式換熱器》和《螺旋板式換熱器》等。

③球形儲罐系統：包括國標《鋼制球形儲罐》、《鋼制球形儲罐型式與基本參數》等。

④壓力容器用材料、零部件（如封頭、法蘭、墊片和膨脹節等）及容器制造、檢驗方法系統：包括國標《壓力容器波形膨脹節》和行業標準《承壓設備無損檢測》、《壓力容器焊接規程》、《承壓設備焊接工藝評定》、《鍋爐和壓力容器用鋼板》、《承壓設備用焊接材料訂貨技術條件》等。

⑤壓力容器專用電腦軟件系統。

我國的壓力容器規范所涉及的標準容量很龐大，涉及面也很廣。在設計規范中同時規定了材料、制造、檢驗所必須遵守的標準規范。它與ASME規范的封閉型標準體系不同，它屬于開放型標準體系。其特點是本標準包括若干種既獨立又相互聯系的標準，其中某一標準只能提出某一方面的特定技術要求，許多標準若不借助其他標準，則無法獨立使用，所有各種標準的總和才構成一個完整的標準體系。我國壓力容器規范所涉及的主要方面如下。

①基礎標準主要提出用材、設計、制造、檢驗、使用、管理等方面的最低要求。

②方法標準主要提出焊接、無損檢測和理化試驗等方面的規定。

③零部件標準主要是封頭、容器、法蘭、管法蘭等諸多零部件的標準規定。

④產品標準主要是技術條件、型式參數、專用品等的標準規定。

⑤相關標準主要是壓力容器材料、焊接材料等方面的標準規定。

下面重點對幾部現行的有關設計的重要規范進行簡要的介紹。

（1）GB 150.1～150.4—2011《壓力容器》

這是我國第一部壓力容器國家標準，是必須遵守的基本技術法規，其基本思路與ASMEⅧ-1相同，即按規則設計，是以彈性失效準則為基礎的設計方法。包括壓力容器板殼元件設計計算、容器結構要素的確定、密封設計、超壓泄放裝置的設置，以及容器的制造、檢驗與驗收的要求等內容，是壓力容器設計、制造、檢驗與驗收的綜合性國家標準。其引用的與之配套的最新標準有90多部。這部標準是結合了理論、實驗和實際使用經驗，吸取了國內外先進技術和國際同類先進標準的內容，并本著確保壓力容器安全使用的原則來制定的。

適用范圍：設計壓力不小于0.1MPa且不大于35MPa；真空度不低于0.02MPa；設計溫度范圍為-269～900℃。但不包括：直接火焰加熱的容器；核能裝置中存在中子輻射損傷失效風險的容器；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器室；《移動式壓力容器安全監察規程》管轄的容器；內徑（對非圓形截面，指截面內邊界的最大幾何尺寸，如矩形為對角線，橢圓為長軸）小于150mm的容器；已有其他行業標準的容器。

GB 150《壓力容器》分為以下四部分：第1部分通用要求；第2部分材料；第3部分設計；第4部分制造、檢驗和驗收。

GB 150.1—2011《壓力容器第1部分：通用要求》包括四章正文，六個規范性附錄。

正文包括范圍、規范性引用文件、術語與符號、通用要求。

規范性附錄包括標準的符合性聲明及修訂、超壓泄放裝置、以驗證性爆破試驗確定容器設計壓力、對比經驗設計方法、局部結構應力分析和評定、風險評估報告。

GB 150.2—2011《壓力容器第2部分：材料》包括七章正文，兩個規范性附錄，兩個資料性目錄。

正文包括范圍、規范性引用文件、總則、鋼板、鋼管、鋼鍛件、螺柱（含螺栓）和螺母用鋼棒。

規范性附錄包括材料的補充規定、Q235系列鋼板的使用規定。

資料性附錄包括鋼材高溫性能參考值、高合金鋼鋼號近似對照。

GB 150.3—2011《壓力容器第3部分：設計》包括七章正文，三個規范性附錄，兩個資料性附錄。

正文包括范圍、規范性引用文件、內壓圓筒和內壓球殼、外壓圓筒和外壓球殼、封頭、開孔與開孔補強、法蘭。

規范性附錄包括非圓形截面容器、鋼帶錯繞筒體、關于低溫壓力容器的基本設計要求。

資料性附錄包括密封結構、焊接接頭結構。

GB 150.4—2011《壓力容器第4部分：制造、檢驗和驗收》包括十三章正文。

正文包括范圍，規范性引用文件，名詞術語，總則，材料復驗、分割與標志移植，冷、熱加工成形與組裝，焊接，熱處理，試件與試樣，無損檢測，耐壓試驗和泄漏試驗，多層容器，容器出廠要求。

另有《壓力容器》的標準釋義，從標準的理論基礎、應用實踐、基本準則、指導思想，以及與國內外同類標準相比較等方面闡明及解釋標準的技術內容。

（2）JB 4732—1995《鋼制壓力容器——分析設計標準》（2005年確認）

這是一部壓力容器的行業標準。它與GB 150相平行，根據用戶的要求，設計者可以選用其中一種作為遵循的規范。其基本思路與ASME-Ⅷ-2基本相同，即采用對壓力容器所受應力進行分類分析的方法進行設計。它提供了以彈性應力分析和塑性失效準則、彈塑性失效準則為基礎的設計方法，對選材、制造、檢驗和驗收規定了比GB 150.1～150.4《壓力容器》更為嚴格的要求。

其適用范圍為：設計壓力不小于0.1MPa且小于100MPa；真空度不低于0.02MPa；溫度低于鋼材蠕變控制其許用應力強度的相應溫度。但不包括：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器室；經常搬運的容器；內徑（對非圓形截面，指寬度、高度或對角線）小于150mm的任何長度的容器。

JB 4732—1995《鋼制壓力容器——分析設計標準》（2005年確認）包括十一章正文、六個規范性附錄和五個資料性附錄。

正文包括主題內容與范圍，規范性引用文件，總論，名詞術語，分析設計的一般準則，材料，承受內壓的回轉殼，承受外壓的回轉殼，平蓋，開孔和開孔補強，制造、檢驗與驗收。

規范性附錄包括基本部件、組合部件的應力分析，實驗應力分析，以疲勞分析為基礎的設計，法蘭，超壓泄放裝置，材料的補充規定。

資料性附錄包括鋼材高溫性能，管殼式換熱器管板的應力分析，圓柱殼開孔接管的應力分析，對有限元計算程序與分析人員的基本要求等。

另有《鋼制壓力容器——分析設計標準》的標準釋義，從標準的理論基礎、試驗、驗證、應用以及與國內外同類標準相比較等方面介紹并解釋標準的技術內容。

（3）GB 151—1999《管殼式換熱器》

這是換熱設備系統的第一部國標，它規定了非直接受火管殼式換熱器的設計、制造、檢驗和驗收的要求。

其適用范圍為：公稱壓力不大于35MPa；公稱直徑不大于2600mm；公稱直徑（mm）和公稱壓力（MPa）的乘積不大于1.75×104MPa·mm。但不包括：直接火焰加熱的換熱器和廢熱鍋爐；受核輻射的換熱器；要求進行疲勞分析的換熱器；已有其他行業標準管轄的換熱器。

GB 151—1999《管殼式換熱器》共有七章正文、十個附錄。

正文包括范圍，引用標準，總則，材料，設計，制造、檢驗與驗收，安裝、試車與維護。

規范性附錄包括低溫管殼式換熱器，換熱管與管板接頭的焊接工藝評定，換熱管用奧氏體不銹鋼焊接鋼管，有色金屬設計數據。資料性附錄包括管束振動，壁溫計算，管板與圓筒、管箱的連接，墊片，換熱管特性表，殼體與管束間的入口或出口面積的計算等。

（4）TSG R0004—2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》（簡稱《固容規》）

這是我國壓力容器質量保證體系和安全監督的重要法規，它明確規定了我國壓力容器安全技術監督的基本要求，要求有關壓力容器的設計、制造（組焊）、安裝、使用、檢驗、修理和改造等都必須遵守《特種設備安全監察條例》和本規程。

《固容規》的適用范圍為：工作壓力不小于0.1MPa（不含液柱靜壓力），工作壓力與容積的乘積大于或等于2.5MPa·L，而且盛裝介質為氣體、液化氣體以及最高工作溫度高于或等于其標準沸點的液體。但不包括：移動式壓力容器、氣瓶、氧艙；鍋爐安全技術監察規程適用范圍內的余熱鍋爐；正常運行工作壓力小于0.1MPa的容器（包括在進料或出料過程中需要瞬時承受壓力大于或者等于0.1MPa的容器）；旋轉或者往復運動的機械設備中自成整體或作為部件的受壓器室（如泵殼、壓縮機外殼、渦輪機外殼、液壓缸等）；可拆卸墊片式板式換熱器（包括半焊式板式熱交換器）、空冷式熱交換器、冷卻排管。

《固容規》共有九章正文、四個附件。

正文包括總則，材料，設計，制造，安裝、改造與維修，使用管理，定期檢驗，安全附件，附則。

附件包括壓力容器類別及壓力等級、品種的劃分，壓力容器產品合格證，壓力容器產品銘牌，特種設備代碼編號方法。

另有《固容規》釋義，包括規范的編制說明、條文釋義、調研論證報告、對規范主要條文的詳細解釋。

其他有關標準在此不再一一介紹，可參見《壓力容器相關標準匯編》。

1.5.2國外壓力容器標準簡介

國外壓力容器標準也有許多，比較著名的有ASME規范、歐盟壓力容器規范EN 13445、英國標準PD5500《非直接火焰加熱焊接壓力容器》、德國標準《AD受壓容器規范》、日本標準JIS B8270《壓力容器（基礎標準）》等。下面就ASME規范、日本標準JIS B8270《壓力容器（基本標準）》和歐盟壓力容器規范EN13445進行簡單的介紹。

（1）ASME規范

ASME規范是世界上最早出現的壓力容器規范，于1915年首次發行，當時簡稱為《鍋爐建造規范·1914版》。到了1926年，這部標準擴展到8卷，統稱為“ASME鍋爐與壓力容器規范”。后來，1937年增加了第Ⅸ卷《焊接質量要求》，1950年更是得到迅猛的發展，到目前，已經發展到11卷22冊，全面覆蓋了鍋爐和壓力容器質量保證體系的要求。

ASME規范是一部封閉型的標準，自成體系。總目錄如下：

第Ⅰ卷動力鍋爐

第Ⅱ卷材料技術條件

第Ⅲ卷核動力裝置設備

第Ⅳ卷采暖鍋爐

第Ⅴ卷無損檢測

第Ⅵ卷采暖鍋爐維護和運行推薦規程

第Ⅶ卷動力鍋爐維護推薦規程

第Ⅷ卷壓力容器

第Ⅸ卷焊接及釬焊評定

第Ⅹ卷玻璃纖維增強塑料壓力容器

第Ⅺ卷核動力裝置設備在役檢驗規程

ASME規范中與壓力容器設計工作有關的是第Ⅷ卷《壓力容器》（簡寫為ASMEⅧ）。《壓力容器》又分為三個分冊，即壓力容器建造規則（簡寫為ASMEⅧ-1）、壓力容器建造另一規則（簡寫為ASMEⅧ-2）和高壓容器建造規則（簡寫為ASMEⅧ-3）。

ASMEⅧ-1就是通稱為“按規則設計”的規范，即以壓力容器主要部位的最大主應力不超過彈性范圍為設計的安全準則，根據材料的許用應力對壓力容器的結構與尺寸做出具體的規定和計算。它是理論、實驗和實踐經驗結合的產物，安全系數大，因而材料的許用應力比較低。它包括了靜載下進入高溫蠕變范圍的容器設計，但不包括疲勞設計。

ASMEⅧ-2通稱為“按分析設計”的規范，即對壓力容器各部位的應力進行分析、分類，根據不同的情況按照不同的安全準則進行設計。與規則設計相比，分析設計對壓力容器的應力情況了解更清楚細致，對材料要求限制更嚴，對結構的規定更細，對制造、檢驗等要求更高更嚴。因而其安全系數較小，材料的設計應力比較高。它的應用溫度限制在蠕變溫度以下，包括了疲勞設計。

ASMEⅧ-3既采用了某些ASMEⅧ-2的設計理念，又根據高壓容器壁厚大、材料強度級別高等特點而自成體系，并在某些問題上補充了采用斷裂力學的設計方法。

（2）日本標準JIS B8270《壓力容器（基礎標準）》

日本標準JIS B8270《壓力容器（基礎標準）》是日本重要的壓力容器標準。隨著國際標準化組織（ISO）和關稅及貿易一般協定（GATT）標準的國際化，日本為適應這一新形勢，經有關單位的長期調查研究，提出建立新的壓力容器標準體系。在1993年3月15日，經壓力容器專門委員會審議批準，JIS B8270《壓力容器（基礎標準）》公布實施。

日本標準JIS B8270《壓力容器（基礎標準）》取代了過去的JIS B8243和JIS B8250。它將壓力容器按所受壓力大小分為三種，其各項規定保持了與ASME規范的第Ⅷ卷（1989年版和1990年版的補遺）的一致性，并吸取了ISO/DIS2694的部分內容。JIS B8270《壓力容器（基礎標準）》是一部壓力容器結構的基礎標準，規定了壓力容器的設計壓力、設計溫度、焊接接頭形式、材料許用應力、分析設計方法、質量管理及質量保證體系、焊接工藝評定試驗和無損檢測等壓力容器的通用基礎部分。它共包括十三章正文、九個附圖、二十八個附表、十個附錄、兩個參考和說明，具體內容為適用范圍，術語定義，壓力容器的等級分類，明確本標準的適用條件與質量保證，材料，設計，焊接接頭設計，制造的一般規定，焊接施工，熱處理，試驗、檢查，配件，標記。

附圖主要介紹封頭、筒體、管板、接管和法蘭等之間的連接結構。附表10為引用標準，附表1.1～附表5.5主要介紹材料的基本許用應力（包括常規設計和分析設計用材）。附錄包括基本許用應力的設定基準，材料評定試驗方法，中、常溫壓力容器用高強度鋼鍛件，D類開孔組裝焊縫，球墨鑄鐵件及可鍛鑄鐵件，附件及支撐件，關于鍛制壓力容器的特別規定，調質高強鋼的加工，不銹鋼復合鋼的加工，焊后熱處理。參考部分為質量管理和質量保證體系、預熱等。說明部分主要從標準的理論基礎、試驗、驗證、應用以及與同類標準相比較等方面介紹并解釋標準的技術內容。

（3）歐盟壓力容器規范EN13445

隨著歐洲統一市場的建立，為了完善和確保承壓設備在歐盟范圍內的自由貿易，歐洲議會于1997年5月通過了強制性法規——承壓設備法令（PED），制定了工作壓力大于0.05MPa的鍋爐、壓力容器、管道、承壓附件和安全附件等的基本安全要求（ESR）及其他相關規定。這些法規已于2002年5月29日起實施。與此同時，歐盟委員會還委托歐洲標準化組織制定了相關的協調標準，進而制定歐盟非直接火壓力容器協調標準EN13445，第一版已于2002年5月實施。從此，歐盟成員國的原有壓力容器標準，包括著名的BS 5500、法國的CODAP和德國的AD等都被這個統一的壓力容器標準所取代，或者按照EN13445進行修訂，如BS 5500修訂為PD5500。

EN13445正文包括以下七部分：總論、材料、設計、制造、檢測與試驗、用球墨鑄鐵建造的壓力容器和承壓部件的設計與制造的要求、適應性評定方法指南。

EN13445標準不適用于以下承壓設備：可移動承壓設備；失效時會引起核泄漏的設備；生成110℃以上蒸汽或過熱水的承壓設備；鉚接壓力容器；用灰口鑄鐵，或未被EN13445-2或EN13445-6收錄的材料建造的容器；多層容器和自增強或預應力容器；管線和工業管道。

歐盟頒發的標準必然對壓力容器技術的發展產生重大的影響，壓力容器工作者也必須對其給予足夠的重視。