Q/ZTG 11-2025 超高压容器设计技术规定
资料介绍
以下是对《河南中原特钢装备制造有限公司企业标准 Q/ZTG 11-2025 超高压容器设计技术规定》核心内容的详细总结：
一、标准基础信息
- 替代关系：替代 Q/ZTG 11-2020 版标准。
- 主要更新：新增风险评估报告的制定原则和程序（4.2）。
- 起草与归口：由超高压容器设计室提出并起草，标准化室归口。
二、核心设计原则
- 失效准则：筒体静强度设计采用 爆破失效准则（4.4.1）。
- 风险评估：
- 设计阶段需编制风险评估报告，涵盖危害识别（爆炸、泄漏等）、失效模式分析、安全措施及应急预案（4.2）。
- 报告需包含设计参数、工况描述、风险控制依据及签署要求（设计至批准五级签署）（4.2.3）。
三、关键设计参数
- 安全系数：
- 爆破安全系数：≥2.2（扭转试验）或 ≥2.4（水晶釜拉伸试验）（4.3.1）。
- 疲劳安全系数：交变应力幅安全系数取 2，循环次数取 15（4.3.2）。
- 螺栓安全系数：设计温度下屈服强度安全系数 ≥1.8（4.3.3）。
- 设计条件审查：
- 需审查操作参数、环境条件、介质特性等（4.1.1），设计条件由委托单位与设计单位共同确认（4.1.3）。
四、核心计算公式
1. 筒体强度计算
- 爆破压力计算：
- 拉伸试验数据：
P_b = /frac{1}{/sqrt{3}} (R_m^t + R_{p0.2}^t) /ln K
（K = D/d，R_m^t、R_{p0.2}^t为设计温度下抗拉/屈服强度） - 扭转试验数据：通过切应力-切应变曲线拟合常数，迭代求解（4.4.3）。
- 拉伸试验数据：
- 应力分析：
- 拉梅公式计算周向、径向、轴向应力（4.4.4）。
2. 其他关键计算
- 液压试验压力：
P_T = /eta P /frac{R_{p0.2}}{R_{p0.2}^t}
（/eta = 1.12，R_{p0.2}为试验温度下屈服强度） - 温差应力：
- 外加热时内壁应力、内加热时外壁应力公式（4.6）。
- 螺纹载荷分布：
- 连续螺纹递推公式：
F_i = F_{i+1} + /frac{C_M}{C_T} F_{/text{sum}} - 间断螺纹公式：
S_i = S_{i+1} + /frac{S_M}{S_T} S_{/text{sum}}（4.6）。
- 连续螺纹递推公式：
3. 特殊元件强度校核
- 盲底结构：
- 倒角半径
R_c /geq 0.25t_w，厚度t_b /in [t_w, 2t_w]（4.4.5）。
- 倒角半径
- 螺纹套筒/压环：
- 校核环向截面当量应力、螺纹根部弯曲/剪切应力（4.7-4.8）。
- 密封塞：
- 纵向弯曲应力、环向当量应力校核（4.9）。
五、密封元件设计
- 金属密封：
- 单边/双边楔环的法向力与挤压应力计算公式（4.10.1）。
- O形圈密封：
- 压比控制在 15–25%，硬度 ≥80 邵氏（4.10.3）。
- 材料选择参照介质和温度（表 1，如氟橡胶适用 200℃）。
六、安全附件要求
- 超压泄放装置：
- 动作压力 ≤ 设计压力，超压限度 ≤ 设计压力 2.5% 或 5MPa（5.1.3）。
- 易爆/剧毒介质需加装导排管（5.1.4）。
- 压力表：
- 精度 ≥1.6 级，量程为工作压力 1.5–3 倍（6.1）。
七、制造与检验要求
- 材料标准：
- 锻件按 NB/T 47008-2017（35CrNi3MoV/36CrNi3MoV）（7.2）。
- 无损检测：
- 筒体 100% 磁粉检测 + 20% 超声波检测，验收标准按 GB/T 34019-2017（7.3）。
- 液压试验：
- 试验后需排净介质、防锈处理，无渗漏/变形/异响（7.4、8）。
八、技术文件与标识
- 装配图要求：
- 标注设计/制造标准（GB/T 34019、TSG 21-2016）、热处理要求、安全阀启跳压力（7.1、7.5）。
- 技术特性表：
- 包含设计参数、试验压力、管口表等（表 2）。
- 铭牌：
- 按 TSG 21-2016 要求铆固于筒体外圆（7.5）。
九、特殊规定
- 疲劳设计：参照 36CrNi3MoVR 在 400℃ 以下的疲劳曲线（图 10）。
- 运输与包装：专车运输，出厂前内部吹扫（7.6、7.8）。
总结：本标准系统规定了超高压容器从设计条件审查、风险评估、强度计算（筒体/螺纹/密封）、安全附件选型到制造检验的全流程要求，核心在于爆破失效准则的应用、严格的安全系数取值及全面的风险控制措施，特别强化了新材料（如水晶釜）和关键结构（盲底、螺纹连接）的设计安全性。