国家标准 GB/T34329一2017 纤维增强塑料压力容器通用要求 Generalrequirementsftiherreinforeedplastiespressurevesel 2017-10-14发布 2018-09-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/T34329一2017 次目前言范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义分类和标记材料设计制造质量检验及要求 40 标志、包装、运输和贮存 44 10出厂资料 46 附录A规范性附录)分析设计法(非连续分析法附录B(资料性附录)纤维增强塑料压力容器工艺评定 51 附录c(规范性附录)热塑性塑料内衬与结构层界面剪切强度试验方法 54 附录D(资料性附录)纤维增强塑料压力容器声发射检测方法 57
GB/34329一2017 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由建筑材料联合会提出本标准由全国纤维增强塑料标准化技术委员会(SAC/TC39)归口本标准起草单位:南京新核复合材料有限公司、胜利油田新大管业科技发展有限责任公司、冀州中意复合材料股份有限公司、上海市特种设备监督检验技术研究院,天华化工机械及自动化研究设计院有限公司、杭州中吴科技有限公司河北可耐特玻璃钢有限公司,艾西复合材料(嘉兴)有限公司、亚德化工设备(上海)有限公司、华东理工大学华昌聚合物有限公司、张家港市意达玻璃钢制造有限公司本标准主要起草人;李忠江、李国树杨宇清,桑临春、杭苏平,吴永太、童新洋、杨萌、许志军,毛哗、张智、罗晓明、熊涛、杨久春、张福滨、曹行真、徐莉、黄豪新,赵志农、王博、张楠
GB/34329一2017 纤维增强塑料压力容器通用要求范围本标准规定了纤维增强塑料压力容器的术语和定义、分类和标记、材料、设计、制造、质量要求及检验、标志、包装,运输和贮存、出厂资料等本标准适用于内径小于或等于4800mm,设计压力0.1MPa~1.6MPa,设计温度一54C 120C,设计压力与内径乘积小于或等于2.40MPa m的固定式纤维增强塑料压力容器(以下简称压力容器) 本标准不适用于下列压力容器移动式压力容器、气瓶、氧舱; b 正常运行工作压力小于0.1MPa的容器(包括在进料或者出料过程中需要瞬时承受压力大于或等于0.1MPa的容器); 盛装毒性程度为极度、高度危害介质或液化气体的压力容器规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是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/T150.1压力容器第1部分:通用要求 GB/T150.4压力容器第4部分:制造、检验和验收 GB/T1446纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T1447纤维增强塑料拉伸性能试验方法 GB/T1448纤维增强塑料压缩性能试验方法 GB/T1449纤维增强塑料弯曲性能试验方法 GB/T1450.1纤维增强塑料层间剪切强度试验方法 GB/T1634.22004 塑料负荷变形温度的测定第2部分:塑料、硬橡胶和长纤维增强复合材料 GB/T2577玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法 GB/T3854增强塑料巴柯尔硬度试验方法 GB T 3857玻璃纤维增强热固性塑料耐化学介质性能试验方法 GB/T3961纤维增强塑料术语 GB 8237纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂 GB 13657 双酚A型环氧树脂 GB 17470玻璃纤维短切原丝毡和连续原丝毡 GB/T18369玻璃纤维无捻粗纱 GB/T18370玻璃纤维无捻粗纱布 GB/T22789.1硬质聚氧乙烯板材分类、尺寸和性能第1部分;厚度1mm以上板材 GB50009建筑结构荷载规范 HG/T4090塑料衬里设备电火花试验方法
GB/T34329一2017 HG/T4281塑料焊接工艺规程 HG;/T20640塑料设备 C/T587玻璃纤维缠绕增强热固性树脂耐腐蚀立式贮罐术语和定义 3 GB/T150.1和GB/T3961中界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 工作温度workingtemperature 在正常工作情况下,纤维增强塑料压力容器内壁可能达到的最高温度,又称使用温度 3.2 设计温度desigtemperature 在正常工作条件下设定的纤维增强塑料压力容器内壁温度,其值不低于工作温度 3.3 计算厚度requiredthickness 按规则设计法或者分析设计法相应公式计算得到的厚度 3.4 设计厚度designthiekness 纤维增强塑料压力容器设计图纸上标注的厚度,其值应不小于计算厚度 3.5 整体不连续结构grossstrueturaldiseontinuity -个相对大的结构对整体结构的应力或应变分布产生了集中的现象例如封头-壳体,法兰-壳体、接口及不同直径的壳体连接部位等 3.6 局部不连续结构loealstrueturaldliscontinwity -个相对小的结构对整体结构的应力或应变分布产生了集中的现象例如半径较小的倒角区和小规格附件区域等分类和标记 4.1分类 4.1.1按照内衬种类分为热固性塑料压力容器和热塑性塑料压力容器,分别用FRPT和FRPs表示 4.1.2按照使用方式分为立式和卧式,分别用V和H表示 4.2标记压力容器按内衬种类、使用方式,设计压力、直径和本标准编号进行标记 FRP口-口-口-口GB/T343292017 直径 -设计压力使用方式 -内衬种类
GB/34329一2017 示例:直径为2000mm,设计压力为0.6MPa,按本标准生产的纤维增强热固性塑料立式压力容器标记为;FRPT v-0.6-2000GB/T34329-2017 材料 S 5.1树脂 5.1.1压力容器用树脂采用不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂以及经验证满足使用要求的供需双方商定的其他类树脂所选用的不饱和聚酯树脂应符合GB/T8237的规定,双酚A型环氧树脂应符合GB/T13657的规定,其他树脂应符合相关标准规定 5.1.2内衬层树脂浇铸体力学性能应符合以下要求: a 拉伸强度60MPa; b 拉伸弹性模量>2.5GPa; 断裂延伸率>3.5% c 5.1.3结构层树脂浇铸体力学性能应符合以下要求拉伸强度>65MPa; a b 拉伸弹性模量>3.0GPa; 弯曲强度>l10MPa; c 断裂延伸率>2.5% d 5.1.4内衬层树脂应满足介质的耐腐蚀性要求,测试方法依据GB/T3857进行 5.1.5树脂通常不应添加颜料、染料、着色剂或填料如供需双方同意,在不影响压力容器力学性能和耐腐蚀性能的前提下,树脂中可添加不妨碍制品质量目视检查的颜料,染料、,着色剂和触变剂;有阻燃要求的,树脂中可添加阻燃剂;室外使用的压力容器,树脂中可添加紫外线吸收剂 5.2增强材料压力容器用增强材料应采用无碱玻璃纤维及其制品以及设计文件确定的其他纤维及其制品 5.2.1 所选用玻璃纤维无捻粗纱应符合GB/T18369的规定,玻璃纤维短切原丝毡应符合GB/T17470的规定,玻璃纤维无捻粗纱布应符合GB/T18370的规定,其他增强材料应符合相关标准规定 5.2.2纤维及其制品的浸润剂与采用的树脂具有相容性 5.3热塑性塑料内衬材料纤维增强热塑性塑料压力容器内衬材料采用硬聚氯乙烯(PvC-U)等硬聚氯乙烯板材性能应符合GB/T22789.1的规定,其他热塑性内衬材料根据使用要求选定设计 6.1 般规定 6.1.1压力容器的最高设计温度不得高于120C或树脂热变形温度减20C的较小值,最低设计温度不得低于一54C 树脂热变形温度按GB/T1634.2一2004中A法进行测试,试样采取平放式 6.1.2压力容器的设计可采用规则设计法或者分析设计法,必要时也可采用试验方法、可对比的经验设计方法或者其他设计方法本标准只规定规则设计法和分析设计法,规则设计法和分析设计法的限制区域见图1,限制范围如下:
GB/T34329一2017 采用规则设计法时,设计压力不超过0.6MPa,内径不超过3.6m; a b)采用分析设计法时,设计压力不超过1.6MPa,内径不超过4.8m,设计压力与内径乘积不超过 2.4MPa m; 采用规则设计法或分析设计法设计时,外压不超过o.1MPa; d 同时采用规则设计法和分析设计法设计时,设计压力不超过0,6MIPa,内径不超过3.6m 1.6 -p)一2.40MPam 1.0 分析设计法规则设计认或分析设计汰 0.8- 分析没法 0.I 直径/m 图1设计方法限制区域示意图 6.1.3压力容器的安全系数确定应考虑以下因素需要考虑载荷条件.,成型工艺.使用环境,温度.预期使用年限、材料离散性等 a 采用应变控制设计时,许用应变不大于0.1% b c 长期载荷安全系数不小于10,短期载荷安全系数不小于5.0,外压安全系数不小于5.0 6.1.4当设计温度不高于65时,材料力学性能值可取常温性能值;当设计温度超过65时,取设计温度下的试验值,或在常温性能值的基础上做相应折减 6.1.5压力容器器壁由内衬层、结构层和外保护层组成热固性树脂内衬层厚度应不小于2.5mm,热塑性塑料内衬层厚度应不小于2.0 ;结构层厚度应不小于6.0mm;外保护层厚度应不小于0.5mm mm 6.1.6进行强度、刚度计算时应考虑纤维增强材料的铺层设计 6.1.7按内压载荷计算时,计算厚度为结构层厚度;按外压载荷计算时,计算厚度为总壁厚 6.1.8在设计计算压力容器壁厚时,材料的力学性能参数可采用同工艺、同铺层的层合板力学性能进行设计计算层合板力学性能数据可通过以下方式获取采用相同工艺、相同铺层层合板试样的测试值; a 检测单层板数值,采用层合板理论进行计算 b 6.1.9压力容器的设计文件中应明确规定以下内容 a 部件的成型工艺及各层的厚度; b 粘接缝的型式、各层的厚度及成型工艺; 主要的工艺参数; c 过程质量控制项目、质量指标及检验方法 d 制造过程对环境、设施的特殊要求 e
GB/34329一2017 fD 质量控制项目,质量指标及检验方法 6.1.10设计图纸中应注明压力容器适用的腐蚀性介质的种类及其浓度范围,温度范围、压力等 6.1.11压力容器的设计或制造单位应当有可靠的方法确定原材料或压力容器成型后的材质在腐蚀性工况下使用的可靠性必要时,应进行试验验证 6.1.12粘接材料的性能不低于本体材料 6.1.13内衬层与结构层宜选用同类型树脂 6.1.14热塑性塑料内衬与结构层的界面剪切强度不小于5.0MPa 6.2设计条件设计时应当考虑但不限于以下载荷内压、外压或者最大压差; a b 液柱静压力,当液柱静压力小于设计压力的5%时,可忽略不计压力容器的自重(包括内件和填料等)及正常工作条件下或者耐压试验状态下内装介质的重力载荷; 附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯,平台等的重力载荷 d 风载荷、地震载荷、雪载荷; 支座,底座圈吊耳及其他型式支撑件的反作用力; 连接管道和其他部件的作用力; g 温度梯度或者热膨胀量不同引起的作用力; h 冲击载荷,包括压力急剧波动引起的冲击载荷、流体冲击引起的反力等; j 运输或吊装时的作用力; kk 用户指定的其他荷载 6.3设计计算方法 -规则设计法 6.3.1通用符号设计部位的内衬层厚度,单位为毫米(mm) -设计部位的结构层厚度,单位为毫米mm) -设计部位的外保护层厚度,单位为毫米(mm); 设计压力,单位为兆帕(MPa); 内压,单位为兆帕(MPa).; p 设计外压,单位为兆帕(MPa7 许用外压,单位为兆帕(MPa); p D 内径,单位为毫米(mm); 外径,单位为毫米(mm); D. 内半径,单位为毫米(mm R R 外半径,单位为毫米(mm -设计温度下的拉伸弹性模量,单位为兆帕(MPa); E E -设计温度下的弯曲弹性模量,单位为兆帕(MPa); E -设计温度下的环向拉伸弹性模量,单位为兆帕(MPa); E 设计温度下的轴向拉伸弹性模量,单位为兆帕(MPa). 设计温度下的环向弯曲弹性模量,单位为兆帕(MPa) E
GB/T34329一2017 E -设计温度下的轴向弯曲弹性模量,单位为兆帕(MPa); E -设计温度下的环向压缩弹性模量,单位为兆帕(MPa); E 设计温度下的轴向压缩弹性模量,单位为兆帕(MPa). 轴环向泊松比 U U 环轴向泊松比 6.3.2筒体壁厚计算 6.3.2.1内压圆筒依据环向应变,按公式(1)计算壁厚;依据轴向应变,按公式(2)计算壁厚筒体的设计厚度应不小于公式(1)、公式(2)的计算值力D 十1i十l 2o.o0E D 十ti十 4(0.00Em 式中依据环向应变计算的筒体壁厚,单位为毫米(mm); 依据轴向应变计算的筒体壁厚,单位为毫米(mm). 6.3.2.2外压圆筒 6.3.2.2.1受外压筒体的稳定性校核在两刚性环间,筒体许用外压按公式(3)计算,应保证计算的许用外压不小于设计外压 KD0.8531E'E!'/" 力 -L.RF 式中 F 外压稳定安全系数，F=5; KD 形状系数,KD=0.84 筒体的设计壁厚或预设壁厚,单位为毫米(mm) 折减系数,当Z<100时,>=1一0.001Z;当Z,>100时,y=0.9;Z,按公式(4)计算 EE" 一u,')1e " Z E 式中: 简体的计算长度,单位为毫米(mm) 筒体计算长度按下列类型的最大值选取 a) 当简体上无加强圈时,取筒体长度加每个凸形封头曲面高度的1/3,见图2中L，; b)当筒体上有加强圈时,取筒体第一个加强圈中心线与凸形封头对接缝间的距离加凸形封头曲面高度的1/3,见图3a)中L，; 当筒体上有加强圈时,取相邻两个加强圈中心线之间的最大距离,见图3b)中L, c 对无加强圈的锥形封头,取筒体与锥形封头连接拐角处至锥形顶端的间距; d 有加强圈的锥形封头,取筒体与锥形封头连接拐角处至相邻刚性环中心线间的间距与两加强圈中心线间间距的较大值进行计算
GB/34329一2017 单位为毫米说明: -压力容器直简体长度与封头1/3高度之和 L 封头高度图2无加强圈的筒体单位为毫米单位为毫米说明加强圈中心距; 封头高度图3有加强圈的筒体
GB/T34329一2017 6.3.2.2.2外压圆筒加强圈设计应根据压力容器的长径比及承受的外压设置加强圈满足壳体稳定性要求的加强圈及壳体组合段所需的最小惯性矩按公式(5)计算 LDIE I= (5 24E 式中加强圈与壳体组合段保持稳定性所需的惯性矩,单位为毫米四次方mm'); m 从加强圈中心线到相邻两侧加强圈中心线距离之和的一半,单位为毫米(mm); D 加强圈中性轴直径;计算时,可以筒体外径D,代替D,,单位为毫米(mm). 6.3.3封头厚度计算 6.3.3.1球形封头 6.3.3.1.1内压球形封头内压球形封头厚度按公式(6)计算 R 十ti十t 2(0.001E 式中 -内压球形封头计算壁厚,单位为毫米(n mm; t R -球面内半径,单位为毫米(m mm 内压球形封头设计壁厚应不小于公式(6)的计算值 6.3.3.1.2外压球形封头稳定性校核外压球形封头许用外压按公式(7)计算,应保证计算的许用外压不小于设计外压 0.41(E/F)t R;/I- 式中 E 取E及E的较小值 E -子午线方向的弯曲弹性模量,单位为兆帕(MPa); E -环向弯曲弹性模量,单位为兆帕(MPa); R 球面外半径,单位为毫米(n mm; 球形封头的设计壁厚或预设壁厚,单位为毫米( mm; 子午线方向泊松比 " 环向泊松比 w 6.3.3.2椭圆形封头 6.3.3.2.1受内压的椭圆形封头受内压椭圆形封头厚度应按公式(8)计算,设计壁厚应不小于公式(8)的计算值: mR -十ti十t O万 [+(偿门 m=
GB/34329一2017 式中: -内压椭圆形封头计算壁厚,单位为毫米( mm; R 椭圆形封头顶部球面内曲率半径,单位为毫米(mm); -椭圆形封头的形状系数,按公式(9)计算; n 椭圆形封头的高度,单位为毫米(n mm 6.3.3.2.2受外压的椭圆形封头稳定性校核外压椭圆形封头许用外压按公式(10)计算,许用外压不小于设计外压 0,41E/F)t (10 K.R.)?、一式中外压稳定安全系数,F=5; -椭圆形封头的设计壁厚或预设壁厚,单位为毫米(n nmm; R 椭圆形封头顶部球面部分的外半径,单位为毫米(n mm; K -椭圆形封头形状系数,取决于长短轴比,其取值见表1 表1椭圆形封头形状系数K 长短轴比值 0.9 2.0 1.8 0.81 1.6 0,73 1.4 0,65 1.2 0,.57 1.0 0,50 6.3.3.3碟形封头 6.3.3.3.1受内压碟形封头碟形封头由以R半径的球面部分(R=1.0D)、曲面的圆筒部分和半径r的过渡区三部分组成其中r>0.1D,且不小于碟形封头壁厚的3倍受内压碟形封头厚度应按公式(11)计算,设计壁厚应不小于公式(11)的计算值 meR 十十t t5 2O.OE 12 [" nn 式中: -内压碟形封头计算壁厚,单位为毫米(mm); 碟形封头的形状系数,按公式(12)计算,其取值见表2; n R -碟形封头球面部分内半径,单位为毫米(n mm; 碟形封头过渡区半径,单位为毫米(m mm
GB/T34329一2017 表2碟形封头形状系数m值 R/r" m l.,0 1,00 1.03 l.25 1.5 1.06 1.75 1.08 2.0 1.10 2.25 1.13 2.5 1.15 2.75 .17 3.0 l.18 3.25 1.20 3.5 1.22 4.0 1.25 4.5 1.28 5.,0 1.31 5. .34 1.36 6,0 6.5 1.39 7.0 l.41 7.5 1.44 8.0 1.46 8.5 1.48 9,0 1.,50 9.5 1.52 10.1 1.54 6.3.3.3.2受外压碟形封头稳定性校核外压椭圆形封头强度校核的计算公式同样适用于碟形封头,其中符号R.为碟形封头顶部球面部分的外半径,其他符号意义与椭圆形封头相同当凸形封头折边段为加强段时,加强部分应扩大至封头球形部分,球形部分加强段宽度至少为 2D.t4为碟形封头的设计壁厚),再逐渐减薄 6.3.3.4锥形封头 6.3.3.4.1受内压锥形封头(半锥角<60°) 锥形封头见图4,最小壁厚按公式(13)计算 10
GB/34329一2017 D 十t十t 13 E cosa D =D一2r(一cosa) 14 式中: 锥形封头的最小壁厚,单位为毫米(mm): D 带折边段的锥形壳体拐角处的内径,按公式(14)计算,单位为毫米(mm); 折边段圆滑过渡内曲率半径，r>0.06D及r>3t,单位为毫米(mm); 锥形封头半顶角角度,单位为度(") 单位为毫米 r(6%D最小说明 D -简体内径; D 带折边段的锥形封头拐角处的内径 D 锥形封头加强圈中较大加强圈的外径; 受外压锥形封头折边段的厚度受外压雉形封头折边段补强宽度; 锥形封头两加强圈之间的边长; 锥形封头壁厚锥形封头上,某一加强圈至两边相邻加强圈或刚性环距离一半之和; 折边段圆滑过渡内曲率半径锥形封头半顶角角度(). 图4锥形封头示意图锥形封头大端折边段所需的壁厚按公式(15)计算 0.5mR 15 十ti十t 0.00E 式中锥形封头大端折边段最小壁厚,单位为毫米(mm) Ik -形状系数,m=0.25[3+(R/)y] n R -带折边段的锥形封头拐角处的内半径,R =D./(2cosa),单位为毫米(mm). 如果锥形封头与筒体连接折边段部位需补强,补强层边缘厚度应逐渐过渡,其最小宽度按公式(16 1
GB/T34329一2017 计算 DT 16 L = cosa 式中 I 折边部位封头与简体补强宽度,单位为毫米(mm) 6.3.3.4.2外压锥形封头稳定性校核(半锥角a<60') 两加强圈之间锥体许用外压按公式(17)进行计算,许用外压应不小于设计外压 K.(E/F(D./L[(.cosa)/D,] 17 p 0.5 -0.45L(G.cosa)7D 18 E =、EE E， K =4一0.75 1000000 式中 D 锥形封头加强圈中较大加强圈的外径,单位为毫米(mm); 锥形封头两加强圈之间的边长,单位为毫米(mm); E -锥形封头的合成模量,按公式(18)计算,单位为兆帕(MPa) -半锥角,单位为度('); K 形状系数,按公式(19)计算受外压锥形封头折边段的厚度按公式(20)计算 0.5m R 十十 oM/F 式中受外压锥形封头折边段的厚度,单位为毫米(mm) t 受外压锥形封头折边段的环向弯曲强度,单位为兆帕(MPa) 口加强圈最小惯性矩按公式(21)计算: pL.D./cosa)'/F (21 24E 式中 E 加强圈材料拉伸弹性模量,单位为兆帕(MPa); 外压稳定安全系数,F=5 锥形封头上,某一加强圈至两边相邻加强圈或刚性环距离一半之和,单位为毫米(mm) 6.3.4组合载荷作用下强度校核内压容器壁厚除满足内压应变的要求外,还需要校核雪载风载、维修等附加载荷组合作用下的轴向拉伸强度;外压容器壁厚除满足外压屈曲稳定性要求外,还需要校核附加载荷组合作用下的压缩强度风载、雪载的计算见GB50009;需进行检修作业时,应考虑1.5kN/m'的维修载荷 6.3.5对接糊制对接 6.3.5.1结构型式筒体与封头,筒体与筒体对接部位结构型式及尺寸见图5 12
GB/34329一2017 单位为毫米封头或简体壳体说明: 粘接铺层搭接宽度筒体与封头对接缝最大间隙.l<10mm; 封头或筒体结构层厚度对接粘接层厚度; 内粘接铺层最小厚度,,>,/3 -筒体结构层厚度图5筒体与封头、筒体与筒体对接部位结构型式及尺寸示意图 6.3.5.2对接粘接层的厚度压力容器对接粘接层的厚度应不小于公式(22)的计算值 pa(R十t 22 ti十t 0.001Em 式中对接粘接层厚度,单位为毫米(mm); -设计内压与液体静压力之和,单位为兆帕(MPa) a 6.3.5.3对接外粘接层的宽度压力容器对接外粘接层的总宽度应不小于2L ,L按公式(23)计算 aD 23 L，一 4S,下式中: -对接缝一边的宽度,单位为毫米(n mm; 13
GB/T34329一2017 安全系数,F=10; -粘接缝的层间剪切强度,单位为兆帕(MPa),其最大取值应不超过7.0MPa， 6.3.5.4对接内外粘接层的宽度对接粘接部位内粘接铺层宽度应不小于75mm;外侧粘接铺层总宽度不得低于2L ;对接粘接铺层的边缘应逐层减薄,减薄区域的宽度不小于4 6.3.5.5减薄区域宽度对接粘接铺层的边缘应逐层减薄,减薄区域的宽度不小于4ti 63.6接管粘接及补强 6.3.6.1一般规定接管粘接及开孔补强的结构型式见图6 采用规则设计法设计的压力容器,应选用圆形接管,压力容器开孔投影长轴和短轴之比不超过2,且应符合以下要求压力容器直径小于或等于1200mm时,开口直径不超过容器直径的50%; a b) 压力容器直径大于1200mm时,开口直径不超过600nmm 单位为毫米说明: 接管部位补强层宽度; L 接管部位补强层厚度开孔部位补强圈宽度; 开孔部位补强圈厚度 1 图6接管粘接及开孔补强结构型式 6.3.6.2接管及开孔补强 6.3.6.2.1接管部位补强层厚度接管部位的补强应能满足接管的内压要求,补强层厚度按公式(24)计算 14
GB/34329一2017 pd t 十t十t 24 20.001E 式中接管部位补强层厚度,单位为毫米(mm); t 接管内径,单位为毫米(mm). 6.3.6.2.2接管部位补强层宽度接管部位补强层宽度按公式(25)计算,取75mm m和计算值中的教大着 bd L= 25 4(S、/ 式中 L 接管部位补强层宽度,单位为毫米(mm); 安全系数,F=10.: 补强层与接管间的层间剪切强度,单位为兆帕(MPa),最大奠切强度取值应不超过7.0MPa S 6.3.6.3筒体开孔补强圈 6.3.6.3.1筒体开孔补强圈的厚度筒体上接管开孔补强圈的厚度,应能同时满足压力容器内压和附加弯曲载荷的要求满足压力容器内压要求时,补强阁厚度按公式(38)计算;满足接管附加弯曲载有要求时补强圈厚度按公式(27)计算补强圈设计厚度(t,)取公式(26)和公式(27)计算值中的较大者 D 26 tp 十l;十l 2.001E /6M2 t2 M =S.K V , B 30 VD、72 式中: 满足内压要求时的补强圈计算厚度,单位为毫米(mm) 'p -满足弯曲载荷要求时的补强圈计算厚度,单位为毫米(mm) t" M 施加于补强圈的弯曲载荷,按公式(28)计算,单位为牛顿(N); 补强圈的许用应力,取0.001E,单位为兆帕(MPa); 开孔处的最大应力,按公式(29)计算,单位为兆帕(MPa); m#x S -压力容器壳体的环向许用应力,取0.001E,单位为兆帕(MPa); 压力容器开孔部位的壁厚,单位为毫米(mm); K -施加弯矩后的应力集中系数,根据风险系数8值查表3得出; -风险系数,按公式(30)计算 15
GB/T34329一2017 表3风险系数()与应力集中系数(K)关系表 K 2.7 0,1 0,2 3.1 0,3 3.6 0.4 4.2 0.5 4.9 0.6 5.6 0,7 6.2 0.8 6.9 7.6 0,.9 1.0 8.2 1.l 8.9 1.2 9.6 1.3 10.2 0.9 1.5 1l.5 1.6 12.2 1.7 12.9 1.8 13.6 1.9 14.2 2.0 14.9 2. 15,6 2.2 16.3 2.3 16,9 2.4 17.6 2.5 8.3 2.6 19.0 2.7 19,6 2.8 20.3 2.9 21.0 21.6 3,0 22.5 3.1 6.3.6.3.2筒体开孔补强圈的宽度开孔补强圈应为连续完整的360'环形结构补强圈的宽度按公式(31)计算开lm 31 Lp 4(S./F 式中开孔补强圈的宽度,单位为毫米(mm) L -压力容器开孔投影长轴的长度,单位为毫米mm mm 16
GB/34329一2017 安全系数,F=10; S -补强圈与筒体间的层间剪切强度,单位为兆帕(MPa),最大剪切强度取值应不超过7.0MPa 当接管内径不大于150mm时,L应不小于L细;当接管内径大于150mm,小于或等于300 mm 时,L,取501 或Lm/2中的较大者;当接管内径大于300mm时,L应不小于Lm/2 补强圈边缘厚 mm 度应圆滑过渡,逐层减薄,过渡区域宽度不应小于补强圈厚度的6倍 6.3.7法兰设计 6.3.7.1法兰结构型式、尺寸及符号法兰应选用全平面垫片密封平面法兰,其结构型式、尺寸及符号见图7 说明: D 法兰外径,单位为毫米(mm) 法兰内径,单位为毫米(mm) D 螺栓孔中心圆直径,单位为毫米(mm); D -反作用于轴向力的垫片直径,单位为毫米(mm) 法兰接管壁厚,单位为毫米(mm); go 法兰厚度,单位为毫米(mm) 接管法兰增强部分的高度,h>4ti,单位为毫米(mm); >i/2,单位为毫米(mm); g 兰拐角加厚处的距离,单位为毫米(mm); W 平均螺栓极荷为牛顿(N H 预紧状态下需要的最小垫片压紧力,单位为牛顿(N). H 流体静压力作用在法兰内径截面上的轴向力,单位为牛顿(N). H -流体静压总轴向力与作用于法兰内径截面上的轴向力之差,单位为牛顿(N) 螺栓孔中心到轴向力Hn之间的距离,Hw力臂,单位为毫米(G (mm h" 螺栓孔中心到轴向力Hr之间的距离,Hr力臂,单位为毫米(mm); hT ho 螺栓孔中心到轴向力Ho之间的距离,Ho力臂,单位为毫米(mm); h 螺栓孔中心到垫片反作用力之间的距离,单位为毫米(mm); H 将垫片压缩至密封状态需要的压缩载荷,单位为牛顿(N) 图7全平面垫片密封平面法兰结构型式、尺寸及符号示意图 17
GB/T34329一2017 6.3.7.2玻璃钢法兰厚度计算 6.3.7.2.1设计准备确定设计的条件、材料的性能参数,采用的法兰,垫片、螺栓等 6.3.7.2.2垫片力臂的计算垫片力臂按公式(32)和公式(33)计算 D-D)(2D+DD hG;= 32 6D十D D 一D)(2D，十D h 33 6D十D. 式中法兰外径.-单位为毫米(mm) D D 法兰内径,单位为毫米(n mm 螺栓孔中心圆直径,单位为毫米(mm) D -螺栓孔中心到轴向力He之间的距离,H 力臂,单位为毫米(n mm; hG h" 螺栓孔中心到垫片反作用力之间的距离,单位为毫米(mm). 6.3.7.2.3垫片尺寸计算垫片尺寸按公式(34)和公式(35)计算 D,=D一2ha .34 D D. b= (35 式中 D 反作用于轴向力的垫片直径,单位为毫米(mm); 垫片有效密封宽度,单位为毫米(mm) 6.3.7.2.4垫片载荷计算垫片载荷按公式(36)一公式(42)计算: T力D3 H=" 36 H，=2bxD,m力 37 38 i-倪)" -H，十H十H" W= 39 40 H =brD.y hG 41 H 一 H 42 w=H 十H' 式中 H 流体静压总轴向力,单位为牛顿(N); 18
GB/34329一2017 H 垫片面接触压紧力,单位为牛顿(N); 满垫片面接触预紧压缩力,单位为牛顿(N): H 垫片系数用于液体,操作状态下橡胶垫片的垫片系数(m=0.5); m Wm -设计条件下最小的螺栓载荷,单位为牛顿(N); w 紧固状态下最小的螺栓载荷,单位为牛倾(N); 垫片密封荷载,对于橡胶垫片,单位为兆帕(MPa),可取y=0.35MPa H -压缩垫片需要的最小螺栓载荷,单位为牛顿(N); H 将垫片压缩至密封状态需要的压缩载荷,单位为牛顿(N). 6.3.7.2.5螺栓截面积计算螺栓截面积按公式(43)公式(45)计算 A=w/S 43 A，=w/S 44 W，=0.5(A十A)S 45 式中: 设计温度下螺栓的许用应力,单位为兆帕(MPa) S S -环境温度下螺栓的许用应力,单位为兆帕(MPa); W -螺栓载荷,单位为牛顿(N); 要求的螺栓总断面面积,取Ai、A较大者,单位为平方毫米(mm'); A 7 -螺栓提供有效受力的最小断面面积,单位为平方毫米(mm=). 1 6.3.7.2.6法兰载荷,力臂、弯矩计算法兰载荷、力臂、弯矩按公式(46)一公式(53)计算 46 M =Mp十M 47 M，=Hh M下=Hh 48 T力D3 Hn 49 H下=H一H 50 hp=S十0.5g 51 52 S=[D-D十2g]/2 53 h下=0.5(s十Ai十h 式中: M -总弯矩,单位为牛顿毫米(N mm; M 由H引起的弯矩,单位为牛顿毫米(N mm M 由H引起的弯矩,单位为牛顿毫米(Nnmm): 流体静压力作用在法兰内径截面上的轴向力,单位为牛顿(N) Hn -Hn的力臂,螺栓孔中心到轴向力Hp之间的距离,单位为毫米m nmm; hD 流体静压总轴向力与作用于法兰内径截面上的轴向力之差,单位为牛顿(N) H H行的力臂,螺栓孔中心到袖向力H之间的距离,单位为毫米(mm) h 接管法兰拐角增强厚度,单位为毫米(mm)g1>1/2mm; 9 19
GB/T34329一2017 -法兰螺栓孔中心到法兰拐角加厚处的距离,单位为毫米(mm) 垫片密封状态下法兰力矩计算 6.3.7.2.7 垫片密封状态下法兰力矩按公式(54)公式(56)计算: Ha=w.一H 54 hGh 55 h"= h h (56 M=H.h" 式中 H -预紧状态下需要的最小垫片压紧力,单位为牛顿(N); h.t 螺栓孔中心到垫片反作用力之间的距离,单位为毫米(mm).; HG力臂,螺栓孔中心到轴向力HG之间的距离,单位为毫米( mm hG " 法兰杠杆臂,单位为毫米(mm 6.3.7.2.8法兰应力计算螺栓孔中心圆径向应力按公式(57)计算 Ma 0.001E 57 SwD iD一n 式中螺栓孔中心圆径向应力,单位为兆帕(MPa); SRAD M 由H引起的弯矩,单位为牛顿毫米(N mm 假定的法兰厚度,单位为毫米(mm); -螺栓数量,正整数; -螺栓孔径,单位为毫米(mm) 法兰接管轴向应力按公式(58)一公式(69)计算 S=fM/Agi0.001E 58 59 M=M/D =Y十 60 6 =p/T 62 =te十1 =F/h 63 64 h =D =t=7/d 65 d 66 一hog K=(1十8.55246lgK T= 67 a.04720+1.9448KK- K=(1十8.55246lgK)一1 U= 68 K=K 1.36136K 20
GB/34329一2017 D K= 69 节式中: S -法兰轴向应力,单位为兆帕(MPa); M 操作状态下载荷,单位为牛顿(N); 法兰接管壁厚,单位为毫米(mm); go -接管法兰增强部分的高度,h>4l,单位为毫米(mm m; 由g1/)与(h/h.)值确定的系数,按图8查得:; 由(g/)与(h/h,)值确定的系数,按图9查得; 中心应力校正系数(>l.0;当A1/g=时,/=1.0;高颈法兰，/=1.0),按图10查得; 系数; 系数; 系数,按公式(62)计算参数,按公式(63)计算参数,按公式(64)计算; ho 系数; 参数,按公式66)计算 dd 法兰外径与内径比值; -由K值确定的系数,按公式(67)计算; U 由K值确定的系数,按公式(68)计算法兰径向应力按公式(70)一公式(71)计算: SR=/3M/入ti0.001E 70 71 8=te十1 式中: 法兰径向应力,单位为兆帕MPa) S 系数法兰切线应力按公式(72)一公式(74)计算: MY S 72 ZSN K'IlgK Y= 0.66845十5.71690 73 K？瓦一 K?十1l Z 74 式中 S -法兰切线应力,单位为兆帕(MPa); 2 形状系数 6.3.7.2.9压力强度校核螺栓孔中心圆径向应力、法兰接管轴向应力,法兰径向应力法兰切线应力应分别满足公式(75).公式(76)、公式(77)、公式(78)的要求 21
GB/T34329一2017 0.001E 75 SN 0.001E 76 5 SR<0.001E 77 78 Sr<0.001E e0.908920 “ 0.9 "书 1A动万=.丽厂-0.816 0.8 0.6o "- 0.7 0 0.6 Jg 0. 2.5 1.5 g/M=1.98 g/g 图8”值 22
GB/34329一2017 0.6 0.550I03 0.5 女高器 O y-0.2I9 上卖 0.2 和 9 0.80 进 0.1 0.905 1.00 T博防 .5 a.5 只1/A=1.96 5/S 图9V值 23
GB/T34329一2017 25 20 15 10 2.5 我 1.5 h/h=0.58 g1/o g/=I.96 图10值 6.4设计计算方法分析设计法分析设计法(非连续分析法)见附录A 6.5支座 6.5.1立式压力容器支座 6.5.1.1 支座型式立式压力容器可采用腿式支座、裙式支座或耳式支座,腿式或耳式支座的数量应不少于3个 6.5.1.2腿式支座腿式支座应符合以下要求: 腿式支座不宜直接支撑在压力容器的封头面上,腿式支座与封头间宜采用衬板或环形托架连 a 接,并粘接牢固;直径超过1500mm,总质量超过5000kg的压力容器不宜采用腿式支座; 24
GB/34329一2017 b 腿式支座应分布均布,与压力容器中心轴线平行,其平行度小于容器总高度的1/500,且不超过2.01 mm; 对于支撑在凸形封头上的腿式支座,应有与封头面贴合良好的刚性弧面衬板,衬板的面积应足够大以保证在封头支撑位置上不出现过大的压缩载荷,同时应校核封头支撑处的外压屈曲安全性; d 各腿式支座的衬板应位于同一高度水平面上,其最高与最低差不得超过3.01 mm 应校核腿式支座,支撑底板、与底板相连的基座、固定螺栓的安全性 6.5.1.3裙式支座 6.5.1.3.1立式容器裙式支座支撑结构型式见图11 单位为毫米说明 -筒体部位补强区,宽度>、D十树脂胶泥填充物支座部位补强区,宽度>vD十 -裙式支座内补强层,不小于4.01 mm -封头部位补强区,宽度>D(有干8 筒体与封头对接缝对于热塑性塑料内衬,焊缝宽度不小于80n mm 内衬层筒体部位粘接宽度裙式支座内拐角封头部位粘接区域宽度; 压力容器筒体壁厚; -压力容器下封头壁厚; 裙式支座的壁厚裙式支座内封头粘接区域补强层厚度; 裙式支座内补强层厚度; 壳体与下封头对接外补强层厚度(或裙式支座垫层厚度); l2 裙式支座外壁与压力容器筒体部分粘接区域的厚度图11立式容器裙式支座支撑结构型式示意图 25
GB/T34329一2017 6.5.1.3.2筒体下部补强区域(图11中3区域)的轴向应力按公式(79)公式(82)计算: wR十w 4M 0.9pD 79 TD TD' a，=0.6E,a,AT 80 81 L，>16ta I.t 82 式中压力容器重量,单位为牛顿(N); WR W -压力容器贮存介质的重量,单位为牛顿(N); M 载荷如风载荷等)在压力容器上产生的弯矩,单位为牛顿毫米(Nmm) E -简体的轴向弹性模量,单位为兆帕(MPa); ！ -裙式支座直筒体部位粘接区域的宽度,单位为毫米(n ),取80mm和计算值中的较大者; mm 裙式支座筒体部位粘接区域的厚度,单位为毫米(mm): t t -压力容器筒体与下封头对接手糊外补强厚度,单位为毫米(mm); 温差在裙式支座粘接区产生的热应力,单位为兆帕(MPa) 压力容器筒体的轴向热膨胀系数,单位每摄氏度(/C); a T -压力容器器壁内外温差,单位为摄氏度(C);AT=压力容器介质温度减去20C,如果 AT<20C，可不考虑热应力; 粘接材料与简体的层间剪切强度,单位为兆帕(MPa)1 安全系数,F=10. 6.5.1.3.3裙式支座内拐角封头粘接部分(图11中区域3)轴向应力按公式(83)公式(85)计算 wR十w 4Ms 0.2D 83 oe rD(tk十t2 TD?(t十t (l L;>/D(干干元 84 口oe(lek十1e Lk 式中 -裙式支座内拐角封头粘接部分轴向应力,单位为兆帕(MPa); 口er 裙式支座内拐角封头部位粘接区域宽度,单位为毫米(mm); Lk 下封头厚度,单位为毫米(mm); t -裙式支座内拐角封头粘接区域厚度,单位为毫米(mm). lk 粘接材料与封头的层间剪切强度,单位为兆帕MPa),最大剪切强度取值应不超过7.0MPa; F -安全系数,F=10. 6.5.1.4耳式支座耳式支座支撑结构型式见图12. 6.5.1.4.1 26
GB/34329一2017 单位为毫米罐壁包覆 -树脂填充物衬板间做垫层(可选捕小F3.Omm 树脂填允物说明支撑中心的偏心距; h -耳式支座的高度; 支座的粘接厚度,不小于6.5mm 图12耳式支座支撑结构示意图 6.5.1.4.2耳式支座的粘接厚度按公式(86)计算 6D.wEM 86 t， S,NhE 式中支座的粘接厚度,单位为毫米(mm),不小于6.5 mm 耳式支座的高度,单位为毫米(mm); h 支撑中心的偏心距,单位为毫米(mm); M 支座的模量系数,见图13; 支座个数,整数; 支座粘接材料的许用应力,单位为兆帕(MPa); S W -操作或静止状态下的最大支撑重量,单位为牛顿(N) 27

纤维增强塑料压力容器通用要求GB/T34329-2017解读

一、标准背景

随着现代工业生产的发展，纤维增强塑料作为一种新型材料，被广泛应用于制造各种设备和构件中，其中压力容器是最为重要的应用领域之一。为保障压力容器在使用过程中的安全性能，需要制定相应的行业标准，GB/T34329-2017就是针对纤维增强塑料压力容器所制定的标准。

二、适用范围

GB/T34329-2017适用于制造、设计及检验纤维增强塑料压力容器和其附件，包括制造、设计和检验规范的要求。

三、主要内容

GB/T34329-2017标准包含以下主要内容：

术语和定义：包括了与纤维增强塑料压力容器相关的术语和定义，便于统一理解。
材料：规定了纤维增强塑料压力容器所使用的材料要求和检验方法。
制造：规定了制造过程中的要求，包括了模具设计、成型工艺、固化条件等。
设计：详细描述了纤维增强塑料压力容器的设计要求和计算方法。
检验：对纤维增强塑料压力容器进行了全面的检验要求，包括外观检查、尺寸测量、性能测试等方面。
标志、包装、运输：指出了纤维增强塑料压力容器在标志、包装、运输等方面的要求。

四、标准意义

GB/T34329-2017标准是保障纤维增强塑料压力容器安全性能的基础，也是纤维增强塑料压力容器制造、设计和检验的指南。严格遵循该标准，可以有效提高纤维增强塑料压力容器的质量，保障用户人身安全和设备正常运行。

五、总结

GB/T34329-2017标准是针对纤维增强塑料压力容器所制定的标准，具有广泛的适用范围。我们应该认真学习和遵守该标准，确保生产出符合质量要求的纤维增强塑料压力容器，同时保障用户人身安全和设备正常运行。