GB/T 16702.8-2025 压水堆核电厂核岛机械设备设计规范 第8部分：低压或常压储罐

ICS27.120.20
CCSF69
中华人民共和国国家标准
GB/T16702.8—2025
部分代替GB/T16702—2019
压水堆核电厂核岛机械设备设计规范
第8部分:低压或常压储罐
Designspecificationformechanicalcomponentsinnuclearislandofpressurized
waterreactornuclearpowerplants—Part8:Lowpressureoratmospheric
storagetanks
2025-02-28发布2025-02-28实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会发布

目 次
前言………………………………………………………………………………………………………… Ⅲ
引言………………………………………………………………………………………………………… Ⅳ
1 范围……………………………………………………………………………………………………… 1
2 规范性引用文件………………………………………………………………………………………… 1
3 术语和定义……………………………………………………………………………………………… 1
4 符号……………………………………………………………………………………………………… 1
5 基本要求………………………………………………………………………………………………… 2
5.1 储罐适用范围……………………………………………………………………………………… 2
5.2 储罐和基础之间的分界…………………………………………………………………………… 3
5.3 储罐和管道之间的分界…………………………………………………………………………… 3
5.4 储罐分级…………………………………………………………………………………………… 3
5.5 要求的文件………………………………………………………………………………………… 3
5.6 标识………………………………………………………………………………………………… 4
5.7 焊缝标记…………………………………………………………………………………………… 5
6 材料……………………………………………………………………………………………………… 6
6.1 通则………………………………………………………………………………………………… 6
6.2 补充规定…………………………………………………………………………………………… 6
7 设计……………………………………………………………………………………………………… 6
7.1 通用设计规则……………………………………………………………………………………… 6
7.2 设计规则…………………………………………………………………………………………… 10
8 制造及其检验…………………………………………………………………………………………… 32
8.1 通则………………………………………………………………………………………………… 32
8.2 标识………………………………………………………………………………………………… 32
8.3 切割………………………………………………………………………………………………… 32
8.4 非焊接修补………………………………………………………………………………………… 32
8.5 焊接修补…………………………………………………………………………………………… 33
8.6 成形………………………………………………………………………………………………… 33
8.7 零件的组对………………………………………………………………………………………… 33
8.8 焊接及相关技术…………………………………………………………………………………… 33
8.9 焊缝检验…………………………………………………………………………………………… 37
9 试验……………………………………………………………………………………………………… 43
9.1 检查………………………………………………………………………………………………… 43
9.2 试验………………………………………………………………………………………………… 43
Ⅰ
GB/T16702.8—2025

前 言
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本 文件为GB/T16702《压水堆核电厂核岛机械设备设计规范》的第8部分。GB/T16702已经发
布了以下部分:
———第1部分:总则;
———第2部分:1级设备;
———第3部分:2级设备;
———第4部分:3级设备;
———第5部分:小型设备;
———第6部分:堆内构件;
———第7部分:设备支承;
———第8部分:低压或常压储罐。
本文件代替GB/T16702—2019《压水堆核电厂核岛机械设备设计规范》的第11章低压或常压储
罐,与GB/T16702—2019中第11章相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:
———更改了化学成分部分,提高了S、P含量要求,由“w (S)≤0.040%;w (P)≤0.040%”更改为
“S含量≤0.015%;P含量≤0.025%”(见6.2.1.1,2019年版的11.2.2.1.1)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国核能标准化技术委员会(SAC/TC58)提出并归口。
本文件起草单位:中国核动力研究设计院、中国核电工程有限公司、上海核工程研究设计院股份有
限公司、中广核工程有限公司、生态环境部核与辐射安全中心、中机生产力促进中心、核工业标准化研
究所。
本 文件主要起草人为:李冬慧、袁宏、孙英学、翁晨阳、田俊、孟祥盖、汤臣杭、傅冠桦、黄宗仁、
傅孝龙、何劲松、杨传胜、黄海、何戈宁、刘文进、曾忠秀、魏微、王仲辉、冯志鹏、左树春、郑越、董安、
田金梅、余顺利、范章、晋文娟、李传毅、沈睿、吴崇志、翁志敏、张兴辉、欧国勇、文静、李海龙、潘俊、
李璎珂、吴飞飞、梁蕴。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:
———1996年首次发布为GB/T16702—1996,2019年第一次修订;
———本次为第二次修订,将其拆分为8个部分,标准编号调整为GB/T16702.8—2025。
Ⅲ
GB/T16702.8—2025
引 言
GB/T16702《压水堆核电厂核岛机械设备设计规范》是压水堆核电厂核岛机械设备设计通用技术
标准,是贯彻我国核安全法规精神,积极推进压水堆核电厂核岛机械设备标准技术路线统一,促进压水
堆核岛机械设备自主设计及国产化进程而制定相关标准中的重要组成部分。GB/T16702是指导我国
压水堆核电厂核岛机械设备设计活动的基础性和通用性的标准,拟由八个部分构成。
———第1部分:总则。目的在于规定压水堆核电厂核岛机械设备设计需要遵守的总体要求及与其
他部分配套使用的附录。
———第2部分:1级设备。目的在于规定1级承压设备的材料、设计、制造、检验、压力试验及超压
保护等设计中所需遵守的要求。
———第3部分:2级设备。目的在于规定2级承压设备的材料、设计、制造、检验、压力试验及超压
保护等设计中所需遵守的要求。
———第4部分:3级设备。目的在于规定3级承压设备的材料、设计、制造、检验、压力试验及超压
保护等设计中所需遵守的要求。
———第5部分:小型设备。目的在于规定小型承压设备的材料、设计、制造、检验、水压试验及泵的
鉴定及验收试验等设计中所需遵守的要求。
———第6部分:堆内构件。目的在于规定堆内构件的材料、设计、制造、检验等设计中所需遵守的
要求。
———第7部分:设备支承。目的在于规定压水堆核电厂核岛机械设备支承的设计中所需遵守的
要求。
———第8部分:低压或常压储罐。目的在于规定低压或常压储罐的材料、设计、制造、检验及水压试
验等设计中所需遵守的要求。
GB/T16702(所有部分)与NB/T20001~NB/T20009系列标准一起构成适用于我国的压水堆核
电厂核岛机械设备设计、制造的技术标准体系。该标准体系立足自主核电工程经验,吸纳核岛机械设备
标准技术路线统一研究成果,符合我国核电监管体系要求和工业基础,是规范和指导我国压水堆核电厂
核岛机械设备设计、制造等相关活动的重要依据。
本文件重点考虑了低压或常压储罐设备的设计原则,更新了材料标准号,完善了低压或常压储罐设
备的材料、设计、制造、检验和试验等设计中需要遵循的要求。本文件与GB/T16702.1—2025配套
使用。
Ⅳ
GB/T16702.8—2025
压水堆核电厂核岛机械设备设计规范
第8部分:低压或常压储罐
1 范围
本文件规定了压水堆核电厂核岛机械设备中低压或常压储罐的材料、设计、制造、检验等要求,描述
了相关的试验。
本文件适用于GB/T16702.1—2025中第5章所规定的低压或常压储罐及其零部件的设计。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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/T16702.1—2025 压水堆核电厂核岛机械设备设计规范 第1部分:总则
GB/T16702.3—2025 压水堆核电厂核岛机械设备设计规范 第3部分:2级设备
GB/T16702.4 压水堆核电厂核岛机械设备设计规范 第4部分:3级设备
GB/T16702.7 压水堆核电厂核岛机械设备设计规范 第7部分:设备支承
GB/T17505—2016 钢及钢产品 交货一般技术要求
NB/T20001—2023 压水堆核电厂核岛机械设备制造规范
NB/T20002.6 压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范 第6部分:产品焊接
NB/T20003.2—2021 核电厂核岛机械设备无损检测 第2部分:超声检测
NB/T20003.3 核电厂核岛机械设备无损检测 第3部分:射线检测
NB/T20003.4 核电厂核岛机械设备无损检测 第4部分:渗透检测
NB/T20003.5 核电厂核岛机械设备无损检测 第5部分:磁粉检测
3 术语和定义
GB/T16702.1—2025界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
低压储罐 lowpressurestoragetank
内部同外部大气相隔离并处于低压,且不包括带限压安全装置的设备。
注:低压储罐为顶部介质压力低于0.05MPa的储罐。
3.2
常压储罐 atmosphericstoragetank
内部一直保持与外部大气环境相通的设备。
4 符号
下列符号适用于本文件。
1
GB/T16702.8—2025
A ———开孔所要求的补强横截面积。
AC ———筒体与顶盖之间连接区的横截面积,包括筒体与顶盖有关的补强横截面积。
AT ———在所分析的位置,筒体的横截面积。
A1 ———超过储罐壁厚的补强面积。
A2 ———超过接管壁厚的补强面积。
D ———圆柱形储罐筒壁的平均直径。
d ———扣除腐蚀裕量以外的开孔内直径。
E ———在设计温度下材料的纵向弹性模量。
F ———在所考虑位置上作用于筒外的合力,不含W 。
注1:如果W 和F 与P 力的作用方向一致,他们的正、负号相同。
K ———7.2.1.3中规定的系数。
L ———圆柱形储罐筒体两个补强环之间的距离,如无补强,为筒体的总高度。
P ———在考虑的位置作用于储罐筒体上的总压力,由于流体和可能的气压作用时,筒体上所受
到的总压力P =PG+PL。
PL ———在考虑的位置上,储罐内的液体作用于筒体上的压力。
PG ———液位以上的气压,其最大值小于50kPa(0.5bar)。
Pe ———由7.1.3.2载荷组合引起的外压,如重量、积雪、运行超载等。
PT ———总压力(或负压)和所有的均匀载荷(重量、超载)之和。
R ———圆柱形储罐筒壁的平均半径。
RS ———球形盖的平均曲率半径。
R1,R2———在所考虑位置处筒壁的平均曲率半径,R1 是从储罐的中心轴线某一位置垂直于筒壁测
量的距离。如果储罐内测得的长度,R1 和R2 都是正值。
r ———扣除腐蚀裕量以外的开孔内内半径。
S ———最大许用应力值(按照GB/T16702.1—2025的附录A或GB/T16702.1—2025的附录C
计算)。
Sa ———考虑可能翘曲的许用应力。
Sca ———双曲筒体许用压应力。
Scca ———圆柱形筒体许用周向压应力。
Sta ———许用拉伸应力。
SY ———在设计温度下材料的屈服强度,按照GB/T16702.1—2025的附录A 计算。
T1,T2———在某一位置作用于筒壁内单位长度的载荷。T1 是沿纵向的载荷,T2 是沿周向的载荷。
注2:当T1 和T2 作用于筒体使其产生拉伸时,T1 和T2 值取为正,反之取为负。
t ———要求的不包括腐蚀裕量在内的最小筒体壁厚。
W ———在所考虑位置上储罐设备的自重和所贮液体的重量。
5 基本要求
5.1 储罐适用范围
满足下列条件的储罐应符合本文件的规定:
———立式轴对称储罐;
———由钢制零部件组焊而成;
———置于刚性底座上;
注:刚性一词的含义是指本文件不适用于安装在松散土地或仅简单覆盖一层混凝土地面上的储罐。本文件中所列
2
GB/T16702.8—2025
出的压力如无特殊说明,均为表压。
———有固定的自支承顶盖;
———内直径不大于18m;
———顶部介质压力小于0.05MPa(0.5bar)。
5.2 储罐和基础之间的分界
5.2.1 直接安装在基础上的平底封头储罐
对于直接安装在基础上的平底封头储罐,储罐和基础之间的分界为储罐与基础之间的支承基面。
5.2.2 借助支承件安装在基础上的储罐
当储罐借助于支承件和它的基础相连接时,储罐和基础之间的分界为支承件和基础之间的支承面。
支承件有如下几种结构形式:
———环形裙座;
———与储罐相焊的托架;
———直接同储罐相连的支柱。
支承件应遵守GB/T16702.7的要求。
5.3 储罐和管道之间的分界
管道可采用焊接或机械连接的方式与储罐相连,储罐和管道之间的分界为储罐与管道的焊缝或机
械连接面。焊接连接的管道级别应按照GB/T16702.3—2025和GB/T16702.4的要求。
5.4 储罐分级
低压或常压储罐应按GB/T16702.1—2025中5.2.2.3的要求划分规范等级,适用于本部分设备的
规范等级分为规范2级和规范3级,应在设备技术规格书中明确设备的规范等级。
5.5 要求的文件
5.5.1 设备文件
5.5.1.1 采购订货单中的附件
应提供设备规格书作为订购单技术附件,应满足GB/T16702.1—2025中6.2的相关规定。
5.5.1.2 一般技术文件
一般技术文件应包括:
———设备总图和参考文件,应满足GB/T16702.1—2025中6.3.1的相关规定;
———强度计算书,应满足GB/T16702.1—2025中6.3.2的相关规定;
———应力分析报告(如果设备技术规格书有此要求),应满足GB/T16702.1—2025中6.3.2的相关
规定;
———压力试验技术条件。
5.5.1.3 制造文件
设备制造过程中需制定的文件应包括:
———制造车间说明书,应满足GB/T16702.1—2025中6.4有关采购及制造的文件(不包括焊接文
3
GB/T16702.8—2025
件)的相关规定;
———焊接接头分类目录,见GB/T16702.1—2025中的附录N;
———试验和焊接工艺规程,焊工资格评定报告;
———水压试验报告,应满足GB/T16702.1—2025中6.6.3关于水压试验报告的相关规定(同时见
本文件第9章);
———不符合项报告,应满足GB/T16702.1—2025中6.7关于不符合项报告相关规定;
———质量计划(跟踪文件),应满足GB/T16702.1—2025中6.8关于质量计划的相关规定。
5.5.1.4 完工文件
完工文件包括:
———制造完工报告,应满足GB/T16702.1—2025中6.8关于质量文件和最终完工报告的相关规
定,适用于2级设备;
———制造合格证书,应满足GB/T16702.1—2025中6.8关于质量文件和最终完工报告的相关规
定,适用于3级设备。
5.5.2 设备零部件的技术文件
5.5.2.1 采购文件
采购类零部件的技术文件应包括:
———验收报告或产品检验合格证或合格证书或质量检查报告;
———分包商清单;
———焊接填充材料验收报告。
5.5.2.2 制造文件
制造类零部件的技术文件应包括:
———加工工艺规程或细则;
———焊接工艺规程或细则;
———检验规程或细则;
———检验报告;
———产品焊接工艺卡。
产品焊接工艺卡至少应包括以下内容:
———该焊接接头或修补接头所在部件的标识编号;
———该焊接接头或修补接头本身的标识编号;
———使用的焊接规程文件号;
———使用的焊接填充材料批号;
———焊工或操作员的姓名;
———自动焊所用焊机型号。
5.6 标识
5.6.1 零部件标识制度
零件或焊接接头标识系统是将零件或焊接接头与其相关文件之间建立明确联系的一种手段。
应根据零件或焊缝生产控制方法的类型采用相应的标识程序:
———单件物项控制时,每一物项用一个标识编号;
4
GB/T16702.8—2025
———按批控制时,每批采用一个标识编号。
当零件直接由库存提取并仅有一种钢号时,本文件规定的标识程序不适用。
5.6.2 标识的方法
标识的具体方法包括:
———蚀刻法;
———临时标记(用油墨、油漆等方法);
———标签法;
———工序记录卡。
为保证符合5.6.1的要求,应规定标识方法和车间组织规程。
5.6.3 标识资料的类型
本文件不强制要求在零件、焊接接头、标签或标牌上直接标出或注明关于零件或焊接接头的原始资
料(如炉号、批号、热处理号、焊工编号等),但是零部件的标识应提供能清楚查找到产品控制所需要的
资料。
当 一批零部件分成几批制造时(如热处理),不需要在每个物项上标出原始标识,只要按新的标识系
统能够准确地查找到该物项原来的标识即可。
5.6.4 重新标识
如果标识代号在加工中被除掉或抹去,制造商应在零件的适当部位,重新标记或挂新标签。
属于同一批的加工件,每次加工后,如果满足下列条件,不必重新进行标记:
———制造规程能将各批次完全分开;
———对加工过程中的废品应立即标上清晰去不掉的标记;
———余料应按照预定的用途进行标识。
5.6.5 标记方法
采用的具体标记方法应符合NB/T20001—2023中第5章及技术文件的有关规定。
5.7 焊缝标记
5.7.1 适用于所有设备的规则
焊缝标记分为以下几种情况。
a) 射线照相检测焊缝的标记。
为了明确焊缝和射线照相底片之间的对应关系,至少应在图纸和设备的适当部位,对每条焊缝
给定数字符号。
对于无焊缝标记的设备,应在零件上进行标记,以确保射线照片能够正确地定位。
b) 超声波检测焊缝的标记。
为了识别每个零件对应的编号,对每个零件应单独标记。
c) 液体渗透或磁粉检测的焊缝。
这些被检测的焊缝,均应能识别同检测文件之间的对应关系。
d) 其他焊缝。
对其他焊缝不要求作系统标识,因为GB/T16702.1—2025中附录N 所要求建立的每种储罐
类型的焊接接头明细表,可以把焊接接头与相关的检测和评定文件建立联系。
5
GB/T16702.8—2025
5.7.2 特殊案例
所有的识别标记,都应记录在制造商文件中。如果由于技术原因,这些标记不复存在,相对于设备
基准点的原始位置,可从设备的图纸上获得。
对某些焊缝,可采用定位样板重新进行定位标记,以取代上述图纸。
6 材料
6.1 通则
在设备规格书中应规定用于制造设备的材料标准、材料牌号和性能,并同时满足6.2的要求。选用
的材料宜在GB/T16702.1—2025中附录A 材料清单中选取,并满足相应材料标准的要求。
选用钢材的等级和质量应将气候条件(温度)可能对储罐带来的影响纳入考虑范围,并规定相应的
冲击试验和验收要求。
6.2 补充规定
6.2.1 化学成分
6.2.1.1 用于焊接的碳钢与合金钢
对需要焊接的碳钢与合金钢,应选用镇静钢。钢的熔炼分析应满足:C 含量≤0.25%;S含量≤
0.015%;P含量≤0.025%。
6.2.2.2 奥氏体或奥氏体-铁素体不锈钢的化学成分
需要考虑晶间腐蚀的风险时,宜采用超低碳的或添加稳定化合金元素的奥氏体或奥氏体-铁素体不
锈钢。
6.2.2 热处理
材料应以热处理状态交货。对于奥氏体或奥氏体-铁素体不锈钢材料,应以固溶热处理状态交货。
如果设备制造中材料需经受消除应力热处理,则应评价由于热处理而造成的力学性能的降低,以保
证满足计算中所使用的许用应力值。
6.2.3 验收条件
零件的采购订货应满足相关材料标准及以下要求。
———对于2级设备,材料的订货应按GB/T17505—2016中8.3的“规定检验和试验类型”执行。
———对于3级设备,材料的订货应按GB/T17505—2016中8.2的“非规定检验和试验类型”执行。
6.2.4 材料修补
对板材、棒材、管材和锻件,当材料标准允许对材料进行修补时,应遵守8.4和8.5的规定进行修补。
7 设计
7.1 通用设计规则
7.1.1 目的
本文件提供储罐的尺寸计算和设备技术规格书规定的载荷组合下储罐性能分析的规则。
6
GB/T16702.8—2025
7.1.2 工况
7.1.2.1 设计工况
设计工况是以7.1.3.2中所给出的设计载荷来表征的工况。设计载荷是以设备在正常工况下所承
受的最大载荷确定的。
7.1.2.2 正常工况
正常工况是指设备在正常运行期间所处的工况,即稳态功率运行和相对于正常运行时的瞬态过程。
7.1.2.3 扰动工况
扰动工况是指由设备在正常运行故障时所处的工况。
7.1.2.4 紧急工况
紧急工况是指设备在稀有的事故情况下所处的工况。
这类状况很可能是由反应堆及其控制系统中的一个或数个独立功能失效产生的。对于组成一回路
主系统的承压容器,这样的状况在核电站使用寿期中总数不应多于25次。
7.1.2.5 事故工况
事故工况是指一种极不可能出现的但其后果应予以研究的工况。
7.1.2.6 试验工况
试验工况是指在规定的压力试验时设备所处的工况。其他的试验应列入上面定义的某一类工况。
7.1.3 载荷规则
7.1.3.1 概述
每一类工况都有与之相对应的一组环境的作用(压力、力、热负荷、辐照、腐蚀等),其中有些作用会随
构件变形而产生机械功,这些作用均被称为载荷或载荷因素,而它们的组合称为载荷组合或组合加载。
7.1.3.2 载荷组合
构成载荷组合的载荷因素内容包括但不限于:
a) 设备自重及其所包含介质的重量,以及在各种分析的工况下,由液体产生的静载荷与动载荷;
b) 内部正压或内部负压,特别是在充水和疏水运行中产生的内压和负压;
c) 外部操作的过载(如安装操作、转运操作等);
d) 气候引起的载荷(如风、雪);
e) 由重量、热膨胀或压力和动载荷等所引起的力,来自储罐的边界之外并作用在设备的边界上;
f) 在地震和振动时所引起的载荷;
g) 支承和基础变形产生的反力;
h) 由温度引起的载荷。
7.1.3.3 设计工况载荷因素
7.1.3.3.1 自重
由储罐设备自身重量及其绝热层重量构成的全部载荷。
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GB/T16702.8—2025
7.1.3.3.2 设计温度
设计温度应至少等于正常工况运行中储罐可能受到的最高温度。
设计温度应不超过以下二值中的较小者。
———90℃;
———如果储存液体的沸点低于90℃时,在大气压力下储罐中贮存的液体的沸腾温度。
设计温度应规定在设备设计规范书中。
7.1.3.3.3 设计压力
设计压力的最低要求应满足7.2.1.2中规定。
7.1.3.3.4 贮存物引起的载荷
流体作用在储罐壁上的静压力,是该流体的充填高度和单位容积的重量的函数。
除非设备技术规格书另有规定,认为储罐内液体的充满高度仅到溢流位置。
当计算储罐壁厚时,将取流体的单位容积的重量至少不低于1000kg/m3(比重量=1),应在设备
技术规格书中注明。
7.1.3.3.5 气候引起的载荷
由于风和雪引起的载荷应规定在设备技术规格书中。
7.1.3.3.6 运行超载
应对固定的顶盖和支承结构进行研究,使其最低能承受500N/m2 垂直作用于整个投影面积上的
运行超载载荷和本身自重以及气候引起的载荷。
如果实际超载载荷超过500N/m2,应以实际超载载荷来代替500N/m2 的超载载荷。
7.1.3.3.7 其他设计载荷
应保证选择的其他设计载荷同设计压力相组合获得的载荷组合包括了与正常运行相关的全部载荷
因素。
其 他设计载荷,应包括地震载荷和由内部或外部条件引起的冲击力。
7.1.3.4 与正常、扰动、紧急和事故工况有关的载荷因素
如果有要求时,下面是同正常、扰动、紧急和事故工况有关的载荷,应明确该载荷随时间的变化情况:
———作用在设备上的压力;
———由于重量、流体运动和相邻设备的连接所引起的载荷;
———规定的地震载荷;
———必要时的热效应(流体温度和热传导状况)。
7.1.3.5 有关某些载荷的特殊考虑
由于设备的大尺寸和贮存流体的容积所引起的一些载荷,显著地影响储罐的性能。对这些载荷,应
作详细分析,设计者应给以特别的重视。下面为部分内容:
a) 当分析稳定性和规定的载荷组合时,应将支承储罐基础的变形纳入考虑范围;
b) 当分析罐壁翘曲状态时,应将风和地震载荷的影响纳入考虑范围;
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GB/T16702.8—2025
c) 当校核地震载荷引起的不稳定性时,应将流体同罐壁之间的实际关系纳入考虑范围,使流体作
用在罐壁上的动压力得到正确的计算;
d) 由于温度的变化,而可能使储罐的膨胀受到阻碍,应核算其强度,是否足以承受膨胀受阻而引
起的热应力。
7.1.4 准则级别
按照工况或工况类别有关的载荷组合来规定准则级别。
使用的准则级别,至少应与7.1.5规定的等级同样严格。
每一个准则级别,相应有一组应力限值。此应力限值与机械设备的完整性不受损坏相关。
7.1.5 在各种载荷组合工况下适用的最低准则级别
7.1.5.1 设计工况
设计工况应满足0级准则。
7.1.5.2 正常工况
正常工况下应满足A 级准则。
7.1.5.3 扰动工况
扰动工况下应满足B级准则。
7.1.5.4 紧急工况
设备技术规格书对于紧急工况规定的准则,至少应如C级准则同样严格。
7.1.5.5 事故工况
设备技术规格书对于事故工况规定的准则,至少应如D级准则同样严格。
7.1.6 应力分析报告
按本文件规则规定的所有设备都应编制应力分析报告。此报告应证明对设备技术规格书中规定的
各种载荷产生的应力,都满足本文件的准则级别相应的应力限值。
应力分析报告还应证明设备技术规格书中提出的任何补充要求,也得到满足。
7.1.7 特殊考虑
7.1.7.1 腐蚀
如果设备由于受到均匀腐蚀、浸蚀、流体冲刷效应的腐蚀、或环境效应的腐蚀等因素引起在役减薄,
设计时应将一定的腐蚀裕量作为附加壁厚纳入考虑范围。此附加壁厚将补偿设备在使用寿期中的减薄
量。应增加的壁厚按本文件的规则来确定。
如果设备各部分的浸蚀速率不同,附加壁厚也不相同。
7.1.7.2 异种金属的焊接
为了避免任何在役问题,对于热膨胀系数不同的异种金属焊接的设计和性能,应给予特别的重视。
9
GB/T16702.8—2025
7.2 设计规则
7.2.1 通则
7.2.1.1 总则
本文件是关于储罐的设计规则,这些储罐顶部气体处于低压(小于50kPa),或同大气相通的常压
储罐。
如 果符合7.2各条的要求,设计是完全合格的。
7.2.2的设计规则用于低压储罐;平底圆筒常压储罐,可按7.2.3的规则进行设计。
7.2.1.2 关于设计载荷的特殊要求
关于设计载荷包括以下特殊要求。
a) 应满足7.1的要求。
b) 设计压力或负压,按照储罐气层的正常压力(指贮存液体表面以上的气层空间),或阀门整定的
正压或负压来选取,都应具有足够的裕量值。
此设计压力裕量由设备技术规格书规定,它是按照各种参数(如温度、充水、疏水)引起的压力
变化而确定的。
c) 当储罐底部是全部或部分由基础支承(特别是平底)时,应将内压可能使筒体隆起的危险纳入
考虑范围,评估时要扣除筒体的腐蚀裕量。
增加筒体和顶盖的壁厚,可增强抗隆起的能力。
如果要用锚固来防止这种危险,应将锚固螺栓的腐蚀裕量纳入考虑范围,并按照设备技术规格
书来确定其腐蚀裕量。
d) 如果无法避免排放流体时负压对罐底的影响,应评价相应的载荷及其对储罐稳定性的影响。
7.2.1.3 确定壁厚和设计规则的要求
对确定壁厚的规则中提及的载荷,满足这些规则即满足7.2.7和7.2.8关于0级、A 级、B级、C级和
D级准则相应的应力限值的要求。
为达到等效,应用最不利的载荷-应力强度组合KSa 于公式计算中,KSa 按要求的0级、A 级、
B级、C级、D级准则来确定。
表1提供各种工况下适用的准则等级的不同K 值。
表1 K 值
要求的准则等级使用的K 值
0 1.0
A 1.0
B 1.1
C 1.5
D 2.0
许用应力Sa 见7.2.1.6。
7.2.1.4 关于应力分析规则的要求
7.2.2和7.2.3的规则未包括全部设计细节。如果简化规则没有考虑全部规定的载荷因素,或这些
10
GB/T16702.8—2025
规则的使用条件不满足,设计应按照7.2.7和7.2.8进行分析验证。
后一种验证方法的使用,同样也是慎重选择的一个结果,但应满足7.2.2和7.2.3有关最小壁厚的
要求。
7.2.1.5 关于储罐形状的要求
储罐筒体的形状,应能防止充水时内部积气,或疏水时(如储罐排污)液体的滞留;并能防止外壁上
任何沉积物的可能性(如储罐处于恶劣气候、雨水或雪的沉积,顶部积雪除外)。
7.2.1.6 低压储罐许用应力Sa 的确定
7.2.1.6.1 概述
最大许用应力Sa 是按以下要求来确定。以下所取Sa 值取决于所研究位置的内载荷方向。
7.2.1.6.2 许用拉伸应力Sta
在单轴拉伸应力范围内的情况下,许用拉伸应力等于GB/T16702.1—2025的附录A 中给出的值,
或按照GB/T16702.1—2025中的附录C来确定。
7.2.1.6.3 双曲壳体许用压应力Sca
对于确定双曲壳体最小壁厚的规则(见7.2.2.3.3和7.2.2.3.4),许用压应力可按轴向受压的当量圆
筒求值。当量圆筒半径R 是等于垂直平面的筒体平均曲率半径,此半径与压应力互相垂直。公式(1)
考虑双曲筒体受压后可能翘曲的危险时Sca值:
Sca =
1
16·E· t
R
æ
è ç
ö
ø ÷
铁素体钢SY/2
奥氏体钢58
SY
ì
î
í ïï
ïï
二者中的最小值…………………………(1)
7.2.1.6.4 圆柱筒体许用压应力Scca
圆柱筒体许用压应力Scca确定规则如下。
a) 许用周向压应力。
对于确定单曲筒体最小壁厚的规则(见7.2.2.3.5),按照受外压的圆柱筒体求周向压应力。公
式(2)考虑单曲筒体受压后可能有翘曲危险时Scca值:
Scca =
13·
E
·
(
t/D
)
3/2
(L/D )
æ
è ç
ö
ø ÷
铁素体钢SY/2
奥氏体钢58
SY
ì
î
í ïï
ïï
二者中的最小值…………………………(2)
b) 许用轴向压应力按公式(3)计算。
Sca =
1
16·E· t
R
æ
è ç
ö
ø ÷
铁素体钢SY/2
奥氏体钢58
SY
ì
î
í ïï
ïï
二者中的最小值…………………………(3)
11
GB/T16702.8—2025
7.2.1.6.5 锥形壳体
锥形壳体用公式(2)和公式(3)时,其几何参数用下面的符号来取代:
D ,R 分别由D
sinθ'和R
sinθ来代替。θ 是锥面同垂直于锥面中心轴的平面之间的夹角(锥面同底面之
间的夹角,即底角)。
L 由公式(4)来取代:
H
2sinθ 1+
Db
DB
æ
è ç
ö
ø ÷
…………………………(4)
式中:
H ———沿锥轴测量的锥形壳体总高度,单位为毫米(mm);
DB ———锥形壳体大端的直径,垂直于锥轴测量,单位为毫米(mm);
Db ———锥形壳体小端的直径,单位为毫米(mm)。
7.2.2 低压储罐适用的设计规则
7.2.2.1 一般原则
储罐的分析原则是按照载荷而确定的,而此载荷从罐顶到罐底不同位置有区别。为此目的,取假设
截面,用各种载荷组合确定载荷值,使得每一个平面能够得出主要的载荷组合值。筒体被简化成中性平
面,因为壁厚很薄,筒体每单位长度上的基本载荷是位于表面的切向(见图1)。
对于急剧不连续的储罐(如筒一锥连接),应按照7.2.2.4进行分析。
对于储罐的最小壁厚,按照7.2.2.3的规则确定。
图1 储罐分析原理
7.2.2.2 筒体、顶盖和底封头的设计
单元力的计算方法如下。
a) 确定回转体形储罐筒壁上单元力的一般公式为公式(5)和公式(6):
T1 =12
·R2· P +W +F
AT
æ
è ç
ö
ø ÷
…………………………(5)
12
GB/T16702.8—2025
T2 =R2· PT -
T1
R1
æ
è ç
ö
ø ÷
=R2 PT 1-
R2
2R1
æ
è ç
ö
ø ÷
-
R2
2R1·(W +F)
AT
é
ë êê
ù
û úú
……………(6)
公式(6)中的参数PT,是考虑垂直于设备壁面的均匀载荷的分量,如保温层、重量等。
b) 特别是对于所有横向接头,和曲率半径显著变化的各处,需要进行认真分析。
c) 应注意在某一个给定位置,由于液位及气层产生的最大压力可能不是起决定性作用的设计载
荷因素。因而应对每一个位置承受的载荷做一些分析,并确定它们对结构的影响(拉伸、压
缩),以确定哪些载荷是决定性因素。
为了校核储罐,不仅要考虑运行液位,而且还应将充水和疏水操作中所引起的状态纳入考虑
范围。
d) 当考虑长半轴为a,短半轴为b 的椭球封头时,可计算离垂直轴的距离X 处的曲率半径按公
式(7)和公式(8)计算:
R1 =b2
a
a2
b2 + 1-a2
b2
æ
è ç
ö
ø ÷
x2
a2
é
ë êê
ù
û úú
3/2 …………………………(7)
R2 =a a2
b2 + 1-a2
b2
æ
è ç
ö
ø ÷
x2
a2
é
ë êê
ù
û úú
1/2 …………………………(8)
e) 对于常用的回转体形储罐,公式(5)和公式(6)简化如公式(9)~公式(12):
球罐或储罐的球形零件R1=R2=RS=球体半径。
T1 =12
Rs P +W +F
AT
æ
è ç
ö
ø ÷
T2 =RSPT -T1 …………………………(9)
式中:
PT———包括所有均匀载荷的垂直于设备壁面的分量。
锥形封头或储罐的锥形零件:
R1 =∞;R2 =R3/cosα …………………………(10)
式中:
α ———12
锥顶角;
R3———某一位置锥体的水平半径。
T1 =12
R3
cosα P +W +F
AT
æ
è ç
ö
ø ÷
T2 =
PTR3
cosα …………………………(11)
式中:
PT———包括所均匀载荷的垂直于设备壁面的分量。
立式圆筒储罐:
R1=∞;R2=RC=圆筒半径。
T1 =12
Rc P +W +F
AT
æ
è ç
ö
ø ÷
T2 =PRc …………………………(12)
f) 平底封头按照7.2.3.5的设计规则进行设计。
7.2.2.3 确定低压储罐最小壁厚的规则
7.2.2.3.1 一般要求
除去腐蚀裕量后,储罐各处的壁厚,不小于用以下公式算出的较大值。
13
GB/T16702.8—2025
在任何情况下,制造储罐所用板材的名义壁厚(包括腐蚀裕量在内)应大于5mm。
顶盖的名义厚度(包括腐蚀裕量在内)应小于13mm。如果按计算导致壁厚大于此值,要改用增大
刚度或增加支梁的办法,以后将规定专门的设计规则。
为了支承内压或外压以外的载荷,应作局部补强。
由于母线的不连续(如锥体与圆柱之间的连接),应按照7.2.2.4的要求补强。
7.2.2.3.2 单元拉伸载荷
当T1 和T2 都是拉伸载荷,组成主要载荷时,要求的最小壁厚由获得的较大计算值来确定(不包括
腐蚀裕量),见公式(13)。
t=
T1
KS
T2
KS
二者中的较大值为最小壁厚…………………………(13)
7.2.2.3.3 组合的拉伸与压缩载荷
在某已知位置,若载荷组合是由拉力T'和压力T″组成时,要求的最小壁厚(不包括腐蚀裕量)由以
下程序来确定:
———选择一个壁厚,估算其最大许用压应力Sca或Scca,这时应符合7.2.1.6的要求。
———计算压应力Scc,即以选择的壁厚除压缩载荷T″。
———用最大许用压应力,除计算的压应力,得出系数M ,见公式(14):
M =
Scc
KSca
或Scc
KScca(根据具体情况选择) …………………………(14)
———计算系数N ,以确定许用拉应力:
系数N 和M 应满足公式(15):
M2 +MN +N2 ≤1 …………………………(15)
或者用公式(16)求出系数N :
N ≤12
[(4-3M2)1/2 -M ] …………………………(16)
———确定许用拉应力Sta,见公式(17):
Sta =NS …………………………(17)
———用选择的壁厚除拉伸载荷T',得出计算拉伸应力Stc,Stc应满足公式(18):
Stc ≤KSta …………………………(18)
如果Stc>KSta,则应另外重新选择壁厚t,重复上述计算程序。
7.2.2.3.4 双曲筒体单元压缩载荷
某一位置,主要的载荷组合由T1 和T2 两个单元压缩载荷组成时,要求的最小壁厚按下列程序
计算。
T'相应于最大单元压缩载荷。
T″相应于最小单元压缩载荷(或可等于T'):
———选择一个壁厚(不包括腐蚀裕量);
———用T'计算最大许用压应力S'ca(按照公式(1)计算);
———用T″计算最大许用压应力S″ca(按照公式(1)计算);
———按照公式(19)中两种不等式同时校核:
14
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(T'+0.8T″)/t ≤KS'ca
1.8T″/t ≤KS″ca …………………………(19)
如果上述两个不等式不同时成立,则应选择更大的壁厚t 重复计算。
7.2.2.3.5 单曲筒体单元压缩载荷
对于圆柱形筒体或锥形筒体,在某一位置主要的载荷组合都是单元压缩载荷时,要求的最小壁厚
(不包括腐蚀裕量),使用以下的程序来确定。
———选择一个壁厚(不包括腐蚀裕量)。
———计算最大许用周向压应力Scca[按照7.2.1.6.4.a)]。
———计算最大许用轴向压应力Sca[按照7.2.1.6.1.4.b)]。
———用公式(20)核算:
T'/t
KScca
+T″/t
KSca ≤1 …………………………(20)
式中:
T'———周向压缩单元载荷,单位为牛(N);
T″———轴向压缩单元载荷,单位为牛(N)。
———如果上面不等式不成立,用更厚的t 值重复计算。
7.2.2.4 低压储罐过渡表面母线不连续的设计
7.2.2.4.1 通则
本节的设计要求适用于:
———顶盖和底封头同储罐筒壁之间的过渡(但不包括平底封头);
———母线不连续引起的表面连接(如锥体与圆柱体相连接)。
在规定的载荷组合下(内压和外压),单元压力或拉力载荷是均匀地作用在两个表面之间的连接
位置。
如 果必要,按照7.2.2.4.2的要求,设置一个补强环。然而,如果用弧形角铁来连接,只要角铁的弧
形半径至少等于连接处筒体直径的6%(推荐12%),则不需要加强环进行补强。
任何接点的壁厚应符合7.2.2.3的要求。
7.2.2.4.2 连接区的分析
两个连接表面之间的接头的周向载荷,作用的区域如下(见图2)。
———每个连接表面,受力带的宽度W 至少等于他们的壁厚的30倍。
———如有必要,设置补强环。
连接区的计算可按以下方法进行:
a) 作用于连接区的总载荷Q 按公式(21)计算。
Q =T2hW h +T2sWs+T1Rcosα1(tgα2 -tgα1) ……………………(21)
式中:
———h和s分别代表连接平面的上表面和下表面。
———α1 和α2 分别代表上表面和下表面的母线同轴线之间的夹角(见图3)。
———T1 是作用在连接处上表面的纵向载荷。
15
GB/T16702.8—2025
图2 储罐顶盖接点
图3 不连续过渡表面
多数特例下,公式(21)简化如公式(22)~公式(24)。
对于锥顶或球形盖的圆筒形储罐:
Q =T2hW h +T2sWs-T1Rsinα …………………………(22)
对于锥形缩口和圆筒形开孔连接时:
Q =T2hW h +T2sWs+T1Rtgα …………………………(23)
b) 连接区域的面积Ac计算如下。
Ac=Q/Sa …………………………(24)
式中:
Sa———许用应力,单位为帕(Pa),当Q 是拉伸载荷时等于S;当Q 是压缩载荷时等于(3/4)S。
c) 如果连接区每个表面的受力带总面积小于Ac,则需要补强:
———增加受力带的壁厚,按照新的受力截面,重新计算Q 值;
———按下面d)要求,增加补强环。
d) 当增加补强环时,应置于连接区的内表面,并尽可能靠近不连续表面。
补强环的横截面积,至少应补偿到要求的面积Ac 和受力带总面积之间的差额值。
补强环的高/厚比值应不超过16。
焊接的补强环的高/厚比不满足不超过16的要求时,腹板的高/厚比值不应大于50,法兰的自
由长度应不大于其厚度的16倍。
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GB/T16702.8—2025
可使用公式(25)来计算截面的转动惯量值:
I = 7·QP·R2c
E·(n2 -4) …………………………(25)
式中:
n ———肋板数,大于4;
QP ———仅由补强环承受的压缩载荷,单位为牛(N);
Rc ———在连接位置储罐的平均半径,单位为米(m)。
如果没有肋板,或者少于4块,应计算补强环保证无侧向翘曲。
当补强环上的肋板同储罐的裙座相连接时,肋板应等间距均匀布置。
7.2.3 常压储罐最小壁厚的确定规则
7.2.3.1 一般要求
这些规则适用于圆筒平底常压储罐,也可用7.2.2的规则代替。
不包括腐蚀裕量的储罐壁厚,应不小于用以下公式算出的值。
在任何情况下,制造储罐所用板材的名义壁厚(包括腐蚀裕量在内)应大于5mm。
7.2.3.2 储罐筒体的最小壁厚
用板材制成的储罐筒体最小计算壁厚,应不小于公式(26)计算结果。
t= PD
2KS …………………………(26)
式中:
P ———设计压力,应包含充水时的增压值。
此壁厚应保证能够承受规定外压下的载荷,包括疏水时的负压,见公式(27)。
23
E (t/D )5/2
L/D ≥Pe …………………………(27)
7.2.3.3 适用于顶盖的设计规则
7.2.3.3.1 通则
顶盖设计应能承受7.1所述载荷。
顶盖形状只能是:
———锥形顶盖;
———球形顶盖。
顶盖应被固定,自支承,或用自支承结构进行支承。
7.2.3.3.2 一般要求
制造顶盖用板名义厚度应不小于5mm,并另增加腐蚀裕量,但也不能厚于13mm。
如按设计规则导致壁厚超过13mm 时,应设计适当的加强或支承结构,以后将有专门的加固规则。
用焊接拼装板时:
———用对接焊;
———或用有背焊的搭接焊。
后一种情况下,搭接宽度至少等于板厚的5倍。
顶盖的支承是沿周边布置的,支承与顶盖、筒体之间用连续焊进行焊接。最小5mm 厚的补强肋板
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GB/T16702.8—2025
应均匀等距离布置。
7.2.3.3.3 锥形顶盖
锥形顶盖要求如下。
a) 锥形顶盖母线同水平线之间的夹角,既不小于10°,也不大于37°。
b) 最小壁厚的确定:顶盖设计,主要的是应满足外载荷(翘曲)的要求。然而板的最小壁厚不能小
于用公式(28)求出的t 值减去腐蚀裕量:
t=2D
sinθ
Pe
E
æ
è ç
ö
ø ÷
1/2 …………………………(28)
式中:Pe 是规定的外压,在疏水过程中应增加负压。
如果充水过程中内部超压值超过外压Pe 值应作分析。分析方法按照7.2.2的规定。
7.2.3.3.4 球形顶盖
球形顶盖要求如下。
a) 球形顶盖的曲率半径应为储罐直径的0.8倍~1.2倍,但设备技术规格书另有规定者例外。
b) 最小壁厚的确定:球形顶盖的设计与锥形顶盖一样,主要的是应满足外载荷(翘曲)的要求。然
而减去腐蚀裕量后的最小壁厚,应不小于用公式(29)计算的结果:
t=4Rs
Pe
E
æ
è ç
ö
ø ÷
1/2 …………………………(29)
式中:Pe 是规定的外压,应增加疏水过程中的负压。
如果充水过程中内部超压值超过外压Pe 值应作分析内部超压对顶盖的影响。分析方法按照7.2.2
的规定。
7.2.3.4 常压储罐壳体上端设计的适用规则
7.2.3.4.1 最小横截面积
最小横截面积按下列要求确定。
a) 如采用锥形顶盖:顶盖与壳体相连接部分的补强横截面积,与顶盖、筒体本身的横截面积有关
系,对于补强宽度等于板厚16倍的连接部分,其横截面积应至少等于公式(30)计算结果:
A =12
PeR2
KSsinθ …………………………(30)
b) 如采用球形顶盖:球形顶盖与壳体连接部分的补强,应满足边框补强截面积同顶盖、筒体横截
面积之间的关系,与锥形顶盖的要求是一致的。
不过锥形顶盖计算公式中的θ 角,则为球形顶盖的切线同水平线之间的夹角。
7.2.3.4.2 顶盖与筒体连接区补强的最小尺寸
如果不分析连接区,应满足下列要求。
a) 对直径小于10m 的储罐,按以下要求进行补强。
1) 折叠板:最大长度等于12倍顶盖壁厚,弯曲半径最小10mm,最大为3倍顶盖壁厚。
2) 扁条:最小厚度5mm,最大宽度等于扁条厚度的16倍。
以上要求可见图4。
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GB/T16702.8—2025
a) b) c)
d) e)
f) g) h)
标引符号说明:
A ———角钢转角至搭接点距离;
B ———角钢转角至角钢中性轴的距离。
图4 顶盖接点补强原理实例图
b) 对直径在10m~18m 之间的储罐,最小补强尺寸是:
1) 80mm×80mm×8mm(名义直径小于16m 的储罐);
2) 100mm×100mm×10mm(名义直径为16m~18m 之间的储罐)。
7.2.3.5 平底封头的适用规则
7.2.3.5.1 概述
储罐的平底封头要求完全用刚性基础进行支承。
7.2.3.5.2 设计要求
设计要求如下。
a) 中心板的布置。
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所有制造平底封头的钢板,均用搭接。仅在板的上表面应用连续填角焊缝。
钢板与钢板之间的搭接宽度,至少是5倍钢板的厚度。
当三块钢板搭接时,应敲锤上面的板条,使与下面的板条相贴合,然后按照图5进行搭接焊。
距离筒体内壁或三块板搭接位置的300mm 以内的范围内,不应有三层板搭接(即搭接缝不能
过密)。
b) 圆周围板的布置。
除在设备技术规格书中另有规定者外,应遵守下述要求:
将矩形板沿周边切圆。围板伸出筒体中性轴线的长度应不小于75mm(见图5中断面D—D)。
边环围板用条形板拼成时,它应与中心板相搭接。搭接宽度要大于60mm,并符合上述a)的
要求。围板伸出下部筒体中性轴线的长度应不小于75mm(见图6中断面E—E)。
连环围板的最小宽度应不小于500mm。
制造边环围板的材料,应是与储罐筒体的材料一致(同一技术要求,同一质量等级)。
c) 圆周围板连接要求。
无边环的平底封头设计,圆周围板应提供一个连续的平面,以便封头能够正确地与下筒体端面
相配合(见图5)。
a) 顶视图
图5 无边环储罐实例图
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b) 筒体通道
图5 无边环储罐实例图(续)
有边环的平底封头设计,制造边环的板条的径向接头焊缝应是对接焊缝,支承板条至少是5mm 厚
(见图6)。
21
GB/T16702.8—2025
图6 带边环储罐实例图
d) 关于底封头与下部筒体之间的接头要求。
底封头与储罐的下部筒体之间的接头,应如表5中焊缝类型2那样,采用全焊透的填角焊。
此焊缝的应力,要按照7.2.7和7.2.8的规定,应是可以接受的。
7.2.3.5.3 确定最小壁厚的规则
制造平底封头任何板的最小名义厚度,完成后应大于6mm。
设备技术规格书规定的腐蚀裕量,应另外增加到名义厚度基础上。
22
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7.2.3.5.4 储罐锚固的适用规则
对于平底封头储罐的锚固,应按照7.2.7和7.2.8作详细的应力分析。围绕着储罐的外侧,可放置
补强环。
7.2.4 开孔及其补强的适用规则
7.2.4.1 一般要求
7.2.4.1.1 7.2.4的规则是关于压力载荷组合下的开孔设计和补强。这些规则的应用,同满足7.2.7和
7.2.8有关应力限值的要求是等效的。
7.2.4.1.2 储罐壁上的开孔,宜是圆孔、椭圆孔或长圆孔。对于后两种形状的开孔,要求其最大尺寸和
最小尺寸之间的比值小于2。较大尺寸宜在最大应力方向。
7.2.4.1.3 选择开孔位置,应使得其补强边界距离以下部位至少为150mm 和补强板名义厚度(含腐蚀
裕量)的8倍这二者中的较大值:
a) 储罐的几何不连续部位;
b) 储罐的支承处,以及其他受到显著局部载荷的所有部位;
c) 其他开孔补强边界。
在最后一种情况下,如果补强重叠,应满足7.2.4.3的规则。
7.2.4.1.4 选择开孔位置,应使得对接管与储罐连接部位及其补强的检查和标记,从储罐内部和外部都
有充分的可达性。如果储罐直接放置在基础上,而接管又应设置在储罐底部,这种情况则例外。
7.2.4.2 单个开孔的补强
7.2.4.2.1 一般要求
对内径大于50mm 的任何接管和支管连接,都应明确是否需要补强。
7.2.4.2中给出的所有开孔尺寸,均不包括腐蚀裕量在内。
7.2.4.2.2 补强边界
构成储罐壁的材料的补强区边界,或认为具有补强功能附加材料厚度的补强区边界,均在本条
给出。
a) 沿储罐壁的补强边界。
补强边界是沿着名义值厚度的中性平面测量的,在接管轴线各侧进行测量的距离应等于开孔
直径,如果不是圆孔,在给定的开孔长度方向上测量。
b) 垂直储罐壁的补强边界。
垂直于储罐壁的补强边界,应等于下列值中的较小值:
———储罐名义壁厚的2.5倍;
———接管名义壁厚(不含腐蚀裕量)的2.5倍,再加不含焊缝金属的其他附加补强的厚度。
如果在补强区内有2个以上的相邻孔重叠,应满足7.2.4.3的规则要求。
7.2.4.2.3 补强面积
补强面积要求如下。
a) 垂直于储罐筒壁并通过接管中心线的任何平面内需要的补强总面积A ,对于受内压载荷情况
来说,应不小于公式(31)的结果:
A =d ×t× (1+cos2α)
2 …………………………(31)
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式中:
α ———在考虑的平面内,通过接管中心线同储罐的中心线之间的夹角。
d ———接管开孔直径,单位为米(m)。
b) 对于长尺寸比短尺寸长得多的非圆形孔需要补强的情况,应给予特别重视。
c) 用于接管的补强材料,宜与储罐筒体的材料完全一致。
如果接管或补强材料的许用基本应力S 低于储罐筒体材料的许用基本应力S,补强截面计算
考虑的相应金属截面积应乘以下列比值:
补强或接管金属的许用基本应力
储罐筒体金属的许用基本应力
相反,如果补强接管材料的许用基本应力S 大于储罐筒体的结构材料的许用基本应力S,这个
差别在评价补强截面时不予考虑。
7.2.4.2.4 可用作补强的金属
位于前文定义的补强边界范围内的材料,只有符合以下情况的才能考虑作为补强金属:
a) 构成储罐壁的材料,超出最小壁厚确定规则的厚度、面积为A1 的那部分多余金属;
b) 构成接管壁的材料,超出最小壁厚确定规则的厚度、面积为A2 的那部分多余金属。
考虑的这些面积,均不包括腐蚀裕量。
A1 加A2 总的起补强作用的面积,应不小于7.2.4.2.3要求的通过接管中心线的平面的要求的补强
面积A 。
7.2.4.3 相邻开孔的补强
当有几个相邻开孔布置在一起,使得补强重叠,不符合7.2.4.1.3的要求时,应满足下列的要求。
———总的补强强度,等于单独开孔补强强度的综合强度。
———一个开孔补强的材料面积,不能当作别的开孔补强材料面积使用。
———当两个以上的相邻孔提供一个综合补强时,任意两孔的最小中心距离大于或等于其平均直径
的1.5倍,且它们之间的补强面积,至少要等于两孔要求的补强总面积的50%。
———当两相邻孔的中心距离,小于两孔平均直径的4/3时,两孔之间的金属不可作为补强面积。
对于任意布置的多个靠得很近的相邻孔,可以假设为一个等于所有孔径之和的一个孔来作补强。
用一个厚截面加强一组孔,并同储罐的筒体或封头进行对接焊时,插入的厚截面的边应逐渐向筒体
或封头倾斜过渡,最大斜率为1/4。
7.2.5 适用于储罐壳体连接的要求
7.2.5.1 一般要求
焊接接头的设计应与其载荷的传递方式以及部件的安全重要性相匹配。
还应遵守7.2.5的特殊要求。
7.2.5.2 储罐底封头
7.2.5.2.1 支承于基础上的平底封头
应满足7.2.3.5要求。
7.2.5.2.2 其他形状的封头
焊缝应是全焊透的对接焊缝。
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7.2.5.3 储罐筒壁零件
储罐筒壁应采用对接焊。下部筒体与平底封头之间的连接,按照7.2.3.5.2的规定进行连接。
顶盖与上部筒体构件之间的连接,应采用连续全焊透焊缝。
筒体上的纵向焊缝之间,应至少相距150mm。
7.2.5.4 储罐顶盖或上封头
7.2.5.4.1 低压储罐
板与板之间应采用全焊透对接焊接接头。
7.2.5.4.2 常压储罐
顶盖应采用以下方式组装。
a) 搭接板上下均采用覆盖整个板厚连续搭接焊缝。最小搭接宽度是板厚的5倍。
b) 或者,全焊透对接焊。
7.2.6 焊接接头要求
7.2.6.1 概述
按照焊缝的功能要求,分类如下:
———受力部件焊接接头,按7.2.6.3的规则;
———永久性附件焊接接头,按7.2.6.4的规则;
———临时性附件焊接接头,按7.2.6.5的规则;
———设备与支承件之间的焊接接头,应按7.2.6.6的规则。
按照焊接接头的几何形状,分为以下几种型式:
———全焊透对接接头和小于30°的全焊透角接头焊缝;
———大于30°的全焊透角接头焊缝;
———部分焊透接头和搭接接头。
7.2.6.2 制造与无损检测要求
除了应满足7.2.2~7.2.5的要求以外,还应满足第9章的要求。
只有在设备设计或在制造与装配阶段已经提供了可达性时,才能满足第8章中关于制造与无损检
测的一些要求。
从设计阶段开始,设计者对以下各点要求给予特别注意。
———对于全焊透焊缝,无论如何设计应将背面施焊的可能纳入考虑范围。
———按照第8章有关条款的规定,可分阶段来执行要求的无损检测。
———在某一制造阶段后,降低了可达性,这将可能妨碍规定的检测的执行,设计者应保证按照规定
的等级,在设备制造的初期阶段可达性是充分时能够进行这些检验。
———为了符合射线或超声波检测规定的要求,在设计设备的几何形状时应使得检测在技术上可能
实施。当设备的几何尺寸不能执行检测时,为了保证所选择方法有实施探测的可能性,应要求
制造商在一个有代表性的焊接模拟件上验证必要的检测。
7.2.6.3 对承压设备各种焊接接头的几何形状和尺寸的要求
7.2.6.3.1 1型焊接接头:全焊透接头和小于30°的角接头
1型焊接接头相关要求如下。
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a) 应用范围。
1型焊接接头组件中的一个零件与另一个零件的中心线一致,焊接产生的对中偏差在制造公
差以内。或者两个零件的中心线构成小于30°的相互夹角(见图7)。
图7 1型焊缝图例
b) 焊透性。
1型焊接接头应是全焊透接头,接头的厚度应大于被组装的较薄零件的厚度。
c) 环形接头。
对环形焊接接头(有同一中心线的圆筒、锥体和对称轴线的封头之间的对接连接),当相组合的
零件厚度不同时,零件的中心线可能相互偏移,然而这种偏移不应超出内表面或外表面的平齐
要求。满足制造公差的偏移是允许的。
d) 壁厚过渡。
当被组装的零件厚度不同时,在接头处应提供一个均匀的过渡斜度。
除非下列条件能够满足,否则,应按照7.2.7和7.2.8或GB/T16702.1—2025中的附录B做应
力分析。这些条件是:
1) 对环形焊接接头,过渡斜率是小于或等于1/3,或环形过渡圆弧半径R 至少等于最薄零件
的壁厚;
2) 如果焊缝位于过渡区,则过渡斜率不超过1/4。
对法兰颈不要求过渡锥。
7.2.6.3.2 2型焊接接头:大于30°角的全焊透角接头
2型焊接接头相关要求如下。
a) 应用范围。
2型焊接接头用全焊透组件,两件的中心线之间的夹角大于30°。
这种2型焊接接头适用于顶盖和筒体之间的相互连接,也可适用于接管或其他连接件与筒体
的连接。
b) 焊缝厚度。
焊接接头的焊缝厚度应不小于筒体的壁厚。
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7.2.6.3.3 3型焊接接头:部分焊透角接头和搭接接头
3型焊接接头相关要求如下。
a) 单面焊的部分焊透接头。
单面焊的部分焊透接头,可用于直径小于150mm 的检查孔接管与筒体的连接。任何情况下,
开孔的补强规则是适用的。
对于这种连接型式,适用的尺寸要求见图8。
a) b)
c)
标引符号说明:
tn ———接管嘴名义厚度;
t ———包括开口补强的名义厚度;
tw ———焊缝熔深≥1.25tn;
te ———0.7t 或6mm 两值中的较小者;
r1 ———0.25tn 和20mm 中较小者;
d ———接管嘴外径;
g ———组装件最薄厚度的1.5倍。
图8 部分焊透角焊缝适用规则
b) 双面焊接头。
双面焊部分焊透接头,可用于接管对筒体的连接。
当不用补强构件时,只要满足图9a)~d)的尺寸要求,可用单坡口填角和单J型焊缝的组合。
然而,只要一条焊缝尺寸满足图9a)的尺寸要求,则另一条焊缝不必满足特殊尺寸要求。
当使用补强构件时,在接管或连接件对筒壁之间存在不连续性,应用双面焊缝的设计型式。
当接管有补强板,补强板用双面连续的圆周焊缝对筒壁连接。内焊缝将覆盖管壁表面,按照
图9e)和f),焊喉约等于tw≥0.7t 管。
这种情况下,组件有一个最大直径6mm 的排气孔,试验后仍处于开孔状态。
为了满足补强要求,对接管任何多余的添加金属,可被当作参与孔的补强。
c) 搭接接头。
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按照7.2.3.5的要求,对平封头组装的板可用单面焊搭接接头。
内径不超过80mm 的管子对筒壁的连接,也可能用单面焊搭接接头。任何情况下,焊喉应等
于或大于被连接的最薄件厚度的0.7倍以上。
图9中所提供的组装连接件,仅仅适用于连接检查孔和仪表管。图9中所要求的尺寸是适用的。
双面搭接焊可用于储罐球形或锥形顶盖开孔部件的互相连接。
双面搭接焊的两焊喉之和,应等于或大于最薄连接部件的壁厚。
d) 螺纹连接件的特殊规则。
对连接名义直径不超过75mm 的管子,可用螺纹连接件,该螺纹连接件按照本条的要求,使用
双面填角焊、或部分焊透连接、或用单面焊。
这些连接方法见图10中的图例及说明,对于名义直径不超过75mm 的管子对筒壁的连接,当
储罐壁厚度不超过10mm,按照图10中用单面填角焊。
a) b) c)
d) e) f)
g)
标引符号说明:
t ———焊透件的名义厚度;
tn ———接管嘴的名义厚度;
te ———补强件的厚度。
c 大于或等于0.5t 或0.5te二者中的较小值。
tw大于或等于0.7tn或0.7(t+te)中较小值。
tc大于或等于0.7tn或6mm 中较小值。
当t1+t2≥6mm 时,t1,t2≥min(0.7tn,0.7t)。
当t1+t2<6mm 时,t1,t2≥0.7tn。
t 大于或等于0.5t 或0.5te二者中的较小值。
图9 适用的焊接接头
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GB/T16702.8—2025
标引符号说明:
tmin———较薄件的壁厚;
tn ———名义接管嘴壁厚;
tc ———0.7tn或6mm 中较小值。
这些焊缝位于储罐内部,其中规定了由于去污而产生腐蚀危险的要求。
最大壁厚等于10mm。
最大内螺纹直径等于88mm。
筒体上最大开孔尺寸不大于135mm 和筒体半径。
图10 适用小焊缝形式
7.2.6.4 永久性附件对储罐的焊接接头
关于永久性附件对储罐的焊接接头的要求如下:
a) 吊耳、托架、垫板和其他永久性附件,应适应于被连接处表面的几何形状。
永久性附件同储罐相焊接或用螺钉连接。当永久性附件被焊接时,应用全焊透焊缝,填角焊
缝,或连续的部分焊透焊缝。
焊缝尺寸应符合图9中关于填角焊缝的要求。
b) 小的永久性附件,诸如绝热层支承、定位吊耳或业主铭牌,按照7.2.6.5,属于临时性附件。
c) 刚性加强环可用断续焊缝附于储罐表面,这种情况下,焊道的总长度应不小于储罐周长的一
半长。
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GB/T16702.8—2025
7.2.6.5 对储罐安装临时性附件的焊接接头
临时性附件诸如吊耳、托架、卡箍和启动前取出的堵头等,可用无坡口的填角焊,或连续的部分焊透
焊缝与储罐筒壁相焊。对临时附件的焊缝可不进行力学分析。
7.2.6.6 储罐和支承的连接
GB/T16702.7提供储罐与支承的连接适用的规则。
7.2.7 设备性能分析规则概述
7.2.7.1 范围
7.2.7和7.2.8的规则适用于所有的情况。当应用7.2.2~7.2.6规则的条件不能被满足时,或这些
规则不能完全覆盖规定的该组载荷时,也要满足7.2.7和7.2.8的规则。
应评估发生屈曲的风险。承受外压或轴向压应力的部件可用7.2.1.6定义的许用应力进行分析。
可使用GB/T16702.1—2025中附录D的规则。
7.2.7.2 定义
7.2.7.2.1 不连续性
不连续性分为整体结构不连续性和局部结构不连续性,其定义如下。
a) 整体结构不连续性。
整体结构不连续性是几何或材料的不连续性,它影响储罐整个壁厚上应力或应变的分布,从而
显著影响结构的整体性能。
整体结构不连续的例子有:封头与筒体的焊接接头,法兰与筒体的焊接接头,接管与筒体的焊
接接头,筒体不同直径、不同壁厚或材料之间的焊接接头。
b) 局部结构不连续性。
局部结构不连续性是几何或材料的不连续性,它只影响部分壁厚的应力或应变分布,对结构的
整体性能无显著影响。
由这种不连续性引起的应力分布,仅仅是很局部的变形。诸如小半径的填角焊缝,小的附件,
和部分焊缝等结构形式,都是属于局部结构不连续性的实例。
7.2.7.2.2 应力
相关应力的定义如下。
a) 应假设应力均匀分布于整个壁厚。然而,对局部结构,这种假设可能不成立,此时应将应力考
虑作为下列2个分量的和:
1) 一个为沿整个壁厚的恒定分量;
2) 另一个为沿整个壁厚的变化分量。
b) 薄膜应力。
薄膜应力是某一截面上应力的平均值。
c) 弯曲应力。
弯曲应力是截面上任意一点上的应力值和上述b)项薄膜应力之间的差值。
d) 载荷应力。
载荷应力是由内压、重量和地震等机械载荷引起的应力,载荷应力值不随塑性变形而减小;载
荷应力不同于热应力。
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GB/T16702.8—2025
e) 热应力。
由于沿壁厚温度分布不均匀,或热膨胀系数的不同,产生的自平衡应力为热应力。
当温度变化时,也会产生热应力,分析时应给予考虑。
7.2.8 弹性分析
7.2.8.1 定义
7.2.8.1.1 概述
弹性分析