B1 · 通用要求与基本规定

欢迎回到压力容器分析设计培训。从这一讲开始，我们进入阶段二——通用要求与材料，一共六个单元，先把地基打牢。本单元B1，讲GB/T 4732.1第5章，基本要求。三个学习目标：第一，懂职责——设计要SAD许可证，制造要相应的A级或C级许可，用户要书面提出七项设计条件，设计单位必须出具风险评估报告；第二，会定参数——设计压力怎么定、最小厚度降到三毫米和两毫米、许用应力四取一取最低；第三，守试验规则——焊接接头分五类，耐压试验三种种类的校核门槛各不相同。带着这三个目标，我们开始。

先看地图。第5章一共十节：5.1通则、5.2资质与职责，这是管人的；5.3设计一般规定、5.4许用应力、5.5当量应力许用极限，这是定数的；5.6焊接接头分类、5.9焊接接头结构设计，这是结构的；5.7耐压试验、5.8泄漏试验、5.10超压泄放装置，这是试验和安全的。通则里有一条容易忽略：分析设计标准是通用基础标准，实际建造中除了满足4732，还必须满足专用产品标准，比如GB/T 151、GB/T 12337、NB/T 47041、47042等等的特殊规定。两条腿走路，缺一不可。

资质是两本证。设计单位从事分析设计，要取得压力容器分析设计SAD许可证；制造单位要持有相应的A级或C级特种设备制造许可证。为什么制造也要求这么高？因为分析设计基于详尽的力学分析，应力水平更接近材料性能的极限，对制造缺陷更敏感，必须用更严格的制造能力来兑现设计预想。用户或设计委托方的职责，是以正式书面形式向设计单位提出容器设计条件UDS，至少七项内容：主要标准规范、操作参数、使用地自然条件、介质特性、预期使用年限、几何参数与管口方位、其他必要条件。特别注意第五项：承受循环交变载荷的容器，要注明预期使用年限内的循环载荷波动范围和循环次数，这直接决定疲劳分析。设计单位方面，按分析设计标准设计的压力容器，均应出具风险评估报告。

5.3设计一般规定有三个要点。载荷：内容与GB 150.1基本一致，为了全面，增加了其他应计及的载荷这一项；设计人员要格外关注循环交变载荷的特征，准确识别是否需要考虑疲劳失效模式。设计压力：工艺系统专业或工程设计文件有规定的，按规定执行；没有规定的，按标准表SY5-1的原则确定。最小厚度是本讲的重要新规：壳体加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度，碳素钢和低合金钢制容器不小于三毫米，高合金钢制容器一般不小于两毫米。对比JB 4732的六毫米和三毫米，直接降了一半。道理很简单：分析设计本应更精准，再人为加大满足刚度、制造和运输底线的最小厚度，反而不合理。新标准与GB/T 150.1完全一致。

5.4许用应力是本讲的第二个重点。对螺栓以外的材料，许用应力取四个值中的最低者：一，常温抗拉强度下限Rm除以2.4；二，常温和设计温度的屈服强度或规定塑性延伸强度ReL、Rp0.2除以1.5；三，设计温度下十万小时持久强度平均值除以1.5；四，设计温度下十万小时蠕变率为百分之一时的蠕变极限除以1.0。对比JB 4732，重大变化是后两项：不再只看强度和屈服，还要考虑持久和蠕变。为什么？因为新的弹塑性分析方法允许设计进入持久蠕变区域，容器可以在更高温度下运行，这是国际化的结果。但注意两个例外：第一，螺栓材料不考虑持久与蠕变，不允许螺栓进入持久蠕变状态；第二，一次应力评定以极限设计为基础，此时许用应力的取值不允许进入持久蠕变状态。复合钢板计入覆层强度时，按基层与覆层的强度加权处理。

5.6焊接接头分类，本文件与GB/T 150.1的分类方法等同，基本原则源自ASME八卷一分篇，但差别很大。第一个差异：ASME分类只看接头位置；本文件除了位置，还考虑接头类型和无损检测能否有效实施。比如球冠形封头、平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头，多层包扎容器层板纵向接头，按本文件都归C类——它们要么是非对接接头，要么虽然是对接但无法有效做射线或超声检测；而按ASME，这些要么是B类要么是A类。第二个差异：我国增加了E类接头，即非受压元件与受压元件的连接接头，这类接头的制造质量同样影响安全运行。最后提醒概念：焊接接头由焊缝、熔合区、热影响区三部分组成，热影响区通常最薄弱；焊缝金属性能不能等同于焊接材料性能。

5.7耐压试验，先分种类：液压试验、气压试验，以及相对JB 4732新增的气液组合试验。从安全出发优先采用液压；只有结构上无法充满液体、或不允许有微量液体残留时才用气压；气液组合是为大型容器准备的——基础承重不够做不了液压，纯气压又危险又耗时，它的试验压力最小值和安全防护要求与气压试验相同。数字上有个变化：气压和气液组合试验压力最小值公式中的系数，从1.15降到了1.1，与GB/T 150协调一致。再看校核，按设计路线分三条：公式法设计的容器，试验时任何点压力超过规定试验压力，就校核壳体元件SⅠ，液压试验不超过0.9ReL，气压和气液组合不超过0.8ReL；应力分类法设计的容器，压力超过规定试验压力的百分之六，也就是1.06倍时，校核当量应力SⅠ和SⅢ，这套表格源自2019版ASME八卷二分篇；弹塑性法设计的容器，按4732.5的对应要求核算。外压容器以内压做耐压试验，目的是查致密性和密封，不是考外压稳定性。

5.8泄漏试验，先记住一句：它不是必做项目。只有介质毒性程度为极度、高度危害，或者不允许有微量泄漏的容器，才在耐压试验合格后进行。泄漏试验包括气密性试验、氨检漏、卤素检漏和氦检漏；气密性试验的试验压力等于设计压力。设计单位应当提出泄漏试验的方法和技术要求，并在图样和设计文件中注明。行业标准NB/T 47013.8还提供了十一种泄漏检测方法可供选用。5.10超压泄放装置，规则很简单：相关技术要求完全采用GB/T 150.1附录B的内容，本文件不再单独列出。安全附件的规则不因设计方法不同而改变。

看两道平台现役题库的例题，都考耐压试验的校核门槛。第一道判断题：耐压试验时，若容器上包括静压头在内的任何点压力超过规定试验压力的1.06倍，则应对当量应力进行校核。答案正确。应力分类法的校核门槛就是超过规定试验压力的百分之六，1.06倍恰好等于超6%，此时要校核SⅠ和SⅢ。第二道单选题把门槛数字挖空：大于规定试验压力的多少倍时校核当量应力？答案是1.06倍，选B。注意易混项：1.10是气压试验压力最小值公式里的系数，改的是1.15到1.1，不是校核门槛；公式法路线更不一样，试验压力一经超过规定值就校核SⅠ小于等于0.9ReL或0.8ReL。答题第一步，先分辨题目说的是哪条设计路线。

小结本单元，一张卡四句话。一条职责链：UDS七项书面提出，SAD许可设计加A级或C级许可制造，风险评估报告必须出具。一组数字：最小厚度三毫米、两毫米；许用应力四取一，分母2.4、1.5、1.5、1.0；气压系数1.1；校核门槛1.06。一套分类：接头A到E五类，考虑位置、类型和检测可行性，E类是我国特有。两步试验：先耐压，液压优先，校核按路线各归各位；再泄漏，极度高度危害介质才做，气密等于设计压力。下一讲B2，术语符号与力学基础：五个压力定义、三个温度、载荷直方图。带着问题来：设计压力和计算压力是一回事吗？我们下讲见。