关于GB150应用中几个问题的讨论

刘杰;张月红

【摘 要】浅析GB150标准中一些知识点的含义,有助于深入理解标准,供同行们参考.

【期刊名称】《装备制造技术》 【年(卷),期】2016(000)008 【总页数】2页(P136-137)

【关键词】持久强度;螺栓;许用应力;平盖 【作 者】刘杰;张月红

【作者单位】哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046;哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046 【正文语种】中 文 【中图分类】TQ051

GB150标准是压力容器的大型通用技术标准，用以规范在中国境内建造或使用的压力容器设计、制造、检验和验收的相关技术要求。作为通用标准，其内容都是总结性结论，学习GB150标准时，有很多地方仅仅从标准中并不能理解其中的含义，以及某些条款之间的联系，甚至是背景或来龙去脉。通过查找参考书和参加行业标准培训，可以逐步深入理解GB150标准，达到提高专业水准的目的。正文是笔者的几点体会，与同行们共同学习和分享。

（1）GB150.2-2011附录B（资料性附录）“钢材高温性能参考值”中表B.9～

B.12［1］表述的是高温持久强度极限平均值.这些数据是以1万小时实验数据外推10万小时得到的。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时，当使用温度超过粗线时，设备寿命为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的规定确定钢材（螺栓材料除外）许用应力，按表2的规定确定钢制螺栓材料许用应力”［1］。表1与表2中“许用应力/MPa取下列各值中的最小值”一列中的分母是钢材使用的安全系数。从中可以看出：

1）对于板材、管材、锻件和对于密封螺栓材料具有不同的安全系数，密封螺栓材料的安全系数大，也即具有较低的许用应力［1］；

2）螺栓材料强度越高，安全系数越大，螺栓直径越小，安全系数越大； （3）确定螺栓材料许用应力时分子只有

这是因为螺栓的许用应力值主要是为了控制材料的弹性行为，为了满足静密封的要求，结合螺栓承载的特点，必须控制螺栓在预紧或操作工况下不产生过分的变形而导致泄漏。由于存在下列的几种情况，必须考虑较大的安全系数： （1）在旋紧螺栓时，必须使螺栓预紧应力大于设计值，以保证密封要求； （2）操作过程中的载荷循环或波动可能使螺栓伸长，引起连接松动，有再拧紧螺栓的需要；

（3）法兰或平盖温度一般较螺栓的温度高，以及法兰或平盖材料与螺栓材料的线胀系数不同引起的热应力；

（4）在拧紧螺栓时，扳手过力造成螺栓超载，这对小直径螺栓来说可能会引起进一步的屈服或损伤；

（5）经调质处理而使强度提高的螺栓，由于屈强比高，抵抗塑性变形的能力下降，应充分考虑防止脆断的情况发生。

（1）GB150.3-2011中5.9平盖表5-9“平盖系数K选择表”中序号9和10项螺栓连接圆形平盖：操作时；预紧时用螺栓垫片连接的圆平盖的受力可分解为两部分，见图1.

（1）周边简支受压力作用的圆平板，圆板的最大应力在中心，内压作用时平盖内表面受压缩，外表面受拉伸。

（2）周边受均布弯矩作用的圆平板。平盖周边上作用螺栓垫片力矩后，板中处处有均布弯曲应力。弯矩作用下，平盖内表面受压缩，外表面受拉伸。作用于平盖周边单位圆周长度上的径向弯矩为M=WLG/πDc. 由此力矩在板边缘产生的径向弯曲应力为： 假设的简支模型向实际受力支承调整后：

（单位周长圆板侧面的抗弯截面模量是平盖计算厚度）。

将Pc与M引起的应力相叠加得到平盖的最大应力σmax，位于板中心的内外表面，内表面为压应力，外表面为拉应力。则 将σmax控制在1倍的［σ］tφ，可推导出： 其中

操作状态下，平盖受Pc和M的共同作用，K值如上，很容易理解。预紧时，不存在Pc，但是K=1.78式子中有Pc参数。

从宏观上理解，在实际生产中压力容器上用螺栓垫片联接的平盖应事先安装好，操作或运行状态下不会再去拧紧螺栓；在力和力矩平衡的条件下，相对于操作工况来说，操作工况中的一部分Pc是被含在内的。

GB150在对标ASME VIII-1的基础上也有国内标准制定者自己研发的内容，也包括糅合一小部分其他标准，诸如ASME VIII-2等的内容。从业者在应用GB150标准时，难免会遇到一些应用界限上的疑问，以及计算依据来源的问题。这些问题都需要深入研究标准，包括阅读其他作者的释义来获得解答。笔者只是分享了自己的

一点心得，也是希望抛砖引玉，能有机会看到更多从业者贡献的宝贵经验。

【相关文献】

［1］GB 150.1～150.4-2011，压力容器［S］.

［2］李世玉，寿比南，桑如苞，等.压力容器设计工程师培训教程［M］.北京:新华出版社，2005. ［3］戴季煌，陈泽浦，朱秋尔，等.承压设备设计典型问题精解［M］.北京：化学工业出版社，2010.