Q/ZTG 11-2025 超高压容器设计技术规定

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​​

1. ​​替代关系​​：替代 Q/ZTG 11-2020 版标准。
2. ​​主要更新​​：新增风险评估报告的制定原则和程序（4.2）。
3. ​​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​​

1. ​​失效准则​​：筒体静强度设计采用 ​​爆破失效准则​​（4.4.1）。
2. ​​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​​

1. ​​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）。
2. ​​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）。
• ​​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）。

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）。
• ​​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​​

1. ​​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）。
2. ​​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​​

1. ​​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）。
2. ​​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​​

1. ​​材料标准​​：
   • 锻件按 NB/T 47008-2017（35CrNi3MoV/36CrNi3MoV）（7.2）。
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）。
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​​

1. ​​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）。
2. ​​技术特性表​​：
   • 包含设计参数、试验压力、管口表等（表 2）。
3. ​​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。