關于GB150應用中幾個問題的討論

劉杰，張月紅

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150046）

關于GB150應用中幾個問題的討論

劉杰，張月紅

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150046）

淺析GB150標準中一些知識點的含義，有助于深入理解標準，供同行們參考。

持久強度；螺栓；許用應力；平蓋

GB150標準是壓力容器的大型通用技術標準，用以規范在中國境內建造或使用的壓力容器設計、制造、檢驗和驗收的相關技術要求。作為通用標準，其內容都是總結性結論，學習GB150標準時，有很多地方僅僅從標準中并不能理解其中的含義，以及某些條款之間的聯系，甚至是背景或來龍去脈。通過查找參考書和參加行業標準培訓，可以逐步深入理解GB150標準，達到提高專業水準的目的。正文是筆者的幾點體會，與同行們共同學習和分享。

1　材料篇

（1）GB150.2-2011附錄B（資料性附錄）“鋼材高溫性能參考值”中表B.9～B.12［1］表述的是高溫持久強度極限平均值.這些數據是以1萬小時實驗數據外推10萬小時得到的。因此，在使用GB150.2-2011表2、表5、表6、表8、表9、表11、表12和表16時，當使用溫度超過粗線時，設備壽命為100 000 h，即100 000 h÷24÷365＝11.42（年）。

（2）GB150.1-2011中4.4.1中描述“按表1的規定確定鋼材（螺栓材料除外）許用應力，按表2的規定確定鋼制螺栓材料許用應力”［1］。表1與表2中“許用應力/MPa取下列各值中的最小值”一列中的分母是鋼材使用的安全系數。從中可以看出：

1）對于板材、管材、鍛件和對于密封螺栓材料具有不同的安全系數，密封螺栓材料的安全系數大，也即具有較低的許用應力［1］；

2）螺栓材料強度越高，安全系數越大，螺栓直徑越小，安全系數越大；

這是因為螺栓的許用應力值主要是為了控制材料的彈性行為，為了滿足靜密封的要求，結合螺栓承載的特點，必須控制螺栓在預緊或操作工況下不產生過分的變形而導致泄漏。由于存在下列的幾種情況，必須考慮較大的安全系數：

（1）在旋緊螺栓時，必須使螺栓預緊應力大于設計值，以保證密封要求；

（2）操作過程中的載荷循環或波動可能使螺栓伸長，引起連接松動，有再擰緊螺栓的需要；

（3）法蘭或平蓋溫度一般較螺栓的溫度高，以及法蘭或平蓋材料與螺栓材料的線脹系數不同引起的熱應力；

（4）在擰緊螺栓時，扳手過力造成螺栓超載，這對小直徑螺栓來說可能會引起進一步的屈服或損傷；

（5）經調質處理而使強度提高的螺栓，由于屈強比高，抵抗塑性變形的能力下降，應充分考慮防止脆斷的情況發生。

2　設計篇

（1）GB150.3-2011中5.9平蓋表5-9“平蓋系數K選擇表”中序號9和10項螺栓連接圓形平蓋：操作時；預緊時用螺栓墊片連接的圓平蓋的受力可分解為兩部分，見圖1.

圖1　圓平蓋受力分解

（2）周邊受均布彎矩作用的圓平板。平蓋周邊上作用螺栓墊片力矩后，板中處處有均布彎曲應力。彎矩作用下，平蓋內表面受壓縮，外表面受拉伸。作用于平蓋周邊單位圓周長度上的徑向彎矩為M=WLG/πDc.

由此力矩在板邊緣產生的徑向彎曲應力為：

假設的簡支模型向實際受力支承調整后：

將Pc與M引起的應力相疊加得到平蓋的最大應力σmax，位于板中心的內外表面，內表面為壓應力，外表面為拉應力。則

將σmax控制在1倍的［σ］tφ，可推導出：

操作狀態下，平蓋受Pc和M的共同作用，K值如上，很容易理解。預緊時，不存在Pc，但是K=1.78式子中有Pc參數。

從宏觀上理解，在實際生產中壓力容器上用螺栓墊片聯接的平蓋應事先安裝好，操作或運行狀態下不會再去擰緊螺栓；在力和力矩平衡的條件下，相對于操作工況來說，操作工況中的一部分Pc是被含在內的。

3　結束語

GB150在對標ASME VIII-1的基礎上也有國內標準制定者自己研發的內容，也包括糅合一小部分其他標準，諸如ASME VIII-2等的內容。從業者在應用GB150標準時，難免會遇到一些應用界限上的疑問，以及計算依據來源的問題。這些問題都需要深入研究標準，包括閱讀其他作者的釋義來獲得解答。筆者只是分享了自己的一點心得，也是希望拋磚引玉，能有機會看到更多從業者貢獻的寶貴經驗。

［1］GB 150.1～150.4-2011，壓力容器［S］.

［2］李世玉，壽比南，桑如苞，等.壓力容器設計工程師培訓教程［M］.北京:新華出版社，2005.

［3］戴季煌，陳澤浦，朱秋爾，等.承壓設備設計典型問題精解［M］.北京：化學工業出版社，2010.

Discussion Regarding Several Questions About GB150

LIU Jie，ZHANG Yue-hong
（Harbin Turbine Co.，Ltd.，Heilongjiang Harbin 150046，China）

This paper introduces the author's opinion on some points in standard GB 150，which may help to understand the standard，for reference.

endurance strength；bolt；allowable stress；flat cover

TQ051

A

1672-545X（2016）08-0136-02

2016-05-08

劉杰（1981-），男，湖北安陸人，本科，工程師，主要從事電站輔機設備及系統的設計和研究工作。