GB/T 18442.3-2011 固定式真空绝热深冷压力容器 第3部分：设计 GB/T18442.3-2011 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS 23. 020. 40
中华人民北和国国家标准
GB/T18442.3—2011
部分代替C:B18442—2001
固定式真空绝热深冷压力容器
第3部分：设计
Static vacuum insulated cryogenic pressure vessei-Part3:Design
2011-11-21发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2012-05-01实施
1范围
2规范性引用文件
3术语和定义
一殷要求
5结构设计要求
附录A（资料性附录）带见深冷液体物性参数次
GB/T18442.3—2011
GB/18442《固定式真空绝热深冷乐力容器》由6个部分组成：第1部分：总则；
—-第 2 部分:材料;
—第3部分：设计；
—第4部分：制造；
—第5部分：检验与试验；
一第6部分：安全防护。
本部分为GB/T18442的第3部分。GB/T 18442.3—2011
本部分参考了1S021009-1：2008《低溢容器固定式真空绝热容器第1部分：设计，制造，捡验和试验》（英文版）。
本部分代替GB18442—2001《低温绝热压力容器\中5.2条“产品规格及主要性能参数”、6.3条“设计要求”以及部分定义的内容。与GB18442一2001相比，本部分新增加或变化的内容有：增加了载荷规定，许用应力规定、特殊结构设计要求、常见深冷液体物性参数（资料性附录）：一瑕消了焊接结构（提示的附录），一细化了对一些重要设计参数的规定；调整了性能指标数据。
本部分的附录A为资料性附录。
本部分由全国锅炉压力容器标推化技术委员会(SAC/TC2G2)提出并归口。本部分起草单位：中国国际海运集装箱（集团）股份有限公司、上海市气体工业协会.南通中集辦式储运设备制造有限公司、中国特种设备检测研究院、宁波明欣化工机械有限责任公司，上海华谊集团装备工程有限公司、张家港中集圣达因低温装备有限公司、杭州杭食低温容器有限公司、上海交通大学。本部分主要起草人：罗永欣、周伟明、陈朝晖、闻庆、潘俊兴、毛荣大、顾安忠、孙洪利、唐家雄、藤俊华、施锋萍。
本部分所代替标准的历饮版本发布情况为：-GB18442—2001.
1范围
固定式真空绝热深冷压力容器
第3部分：设计
GB/T 18442.3—2011
1.1本部分规定了固定式真空绝热深冷压力容器（以下简称深冷穿器）设计的据本要求。1.2本部分适用范图同本标准第1部分。2规范性引用文件
下列文件对于木文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仪注日期的版木适用于本文件。凡是不注口期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。GB150钢制压力容器
GB713锅炉和压力容器用钢板
GB/T3274磁素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带GB/T18442.1固定式真空绝热深冷压力器第1部分：总则GB/T18142.2固定式真空绝热深冷压力容器第2部分：材料GB24511承压设备用不锈钢板与钢带JB4732--1995钢制压力容器一分析设计标准（2005年确认）3术语和定义
GB150.GB/T18442.1和GB/T18442.2中确立.的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
计算压力calculationpressure
在相应设计温度下，用于确定内容器受压元件厚的压力，其中包括液柱静压力和绝热层真空压力等，单位为兆帕（MPa）。
夹层真空度interspaced yacuum degree深冷容器中夹层空间的气体绝对压力，单位为帕(Pa)。3.3
封口真空度sealing-off vacuumdegree常温下封口时的夹层的真空度，单位为帕(Pa)。3.4
真空夹层漏气速率leakage of yacuun intcrspace单位时间内漏入真空夹层的气体量，单位为帕立方米每秒（Pa·m/s)。3.5
真空夹层放气速率
ouigassing rate of vacuum interspace真空夹层内材料、器表面等在单位时间内放出的气体量，单位为帕立方米每砂(Pam2/s)。1
GB/T18442.3—2011
真空夹层漏放气速率outgassingand[eakageof vacuuminterspare真空夹层漏气速率和真空夹层放气迷率之和，单位为帕立方来每秒(Pa·m/s)4一般要求
4.1总要求
4.1.1继体在设计中应同时满足正常操作制造，试验及运输、吊装等条件下恶受各种机械载荷和热应力载莅的要求：
4.1.2疲劳分析的免除条件
满足 4,1. 2. 1 ~~4. 1. 2. 3 征-一条款下的所有条件时，可免除疲劳分析。否别，内容器应按照！B4732逊行疲劳分析设计。
4. 1.2.1使用经验的应
当所设计的容器高已有或功使用经验的容器有可类比的影状和载荷案件，直根据其经验能证明不但对不列情况所产生的不利影响应予特别注意：需要做渡劳分析者
a）内容器用了非整体结构，妇开孔采用补强圈补强或角焊缝连接件；b）内容器相邻部作间有显著的厚度变化。4.1.2.2对内容器采用常温抗拉强度4 c03款：
包括充装
对奥氏体
与卸出液体在内的
范围压
不锈钢内器力波动范
壳的工作压方循环
下不必考
包措接管在
在内的任意
属温差波动的预
件欢数乘旧
旺巧的钢材时，工刻各
音环的领
项循环欢数的总和不超让
十（设计循环医数
十压力的工作店
循环的预计（设计）循环
金唇温姜波动
有效饮数
该有效次装的计算方法
，再格所得数相加得到总欠数，1所列的相应系数
表1金属盒具波动系数
金属温差皮动幅度/℃
51-~10
101-~150
注：相邻两点是指：
对予面温差：
回转壳的经线方向L一2.5RS;(如R是变化的，则L政测点的平均值）平板L=3.5；
式中·
L为相邻两点之问最小距离，mm
R为基直于表面，从常体中面量到回转轴的单径，mm；为所考虑点处部件的厚变，;
。为新考志点受冷(或热)面半径,mm。对哲厚度方向的温差：增垂直于表面方已的任点两点。系
由热胀系数不同的材料组成的部件（包括焊缝），当（α，一α2)AT-0.00034时的温度波动循环欲数：是两种材料各自的平均热影胀系数，AT为T作时温度波动范围4.1.2.3B4732—1995中3.10.2.2条规定的全部条件。4.2载荷
4.2.1内容器设计时应考虑以下载荷并考虑可能的最苛刻的组合。4.2.1.1设计玉力（力，单位MPa，表压）。GB/T 18442.32011
4.2.1.2储液量达到额定充满率时，介质产生的液柱静压力。液柱静压力按照介质在标推大气压下沸点时的状态进行计算。如果其值低于5%P时，可以忽略不计，4.2.1.3操作工况下，内容器支承处的反力。这种反力应由最大介质重录、内容器重量以及必要时的地需载荷共同决定。
4.2.1.4温差载荷
内容器从环境温度冷却到操作温度过程中，内容器在支承点处承受的温差载荷。a）
b）由于内容器、管道及外壳之间不同的热膨胀引起的管道反作用力。并分别考虑下列工况：1）迹液冷却过程：内容器热状态，管道系统冷状态，外壳热状态：2）充装及卸料过程：内容器、管道系统均是冷状态，外壳热状态；3）储存过程：内容器冷状态，管道系统热状态，外壳热状态。）容器制造过程中央层抽真空时，由于内、外壳体不同温度载荷.应考思下列连接处的载荷：1）内容器在支撑点处的温差载荷：2）内、外容器之间的管道以及与内容器连接处的裁荷。耐压试验时的压力载荷及在内容器支承处产牛的反力。4. 2. 1. 51
4.2.1.6空罐承受的载荷
）空罐运输时内穿器、夹层支承及连接处至少承受下列贸性载荷：1）送输方向至少2g加速度；
2）向1方向至少1g加速度；
3）向下方向至少1.7g加速度；
4与运输方向垂的水平方向至少品加速度，b)
吊装时的载荷按照具体起吊工况确定，如对内容器及夹层支承连接处、吊耳连接部位产生的载荷等。
对立式容器应考虑在制造、运输、吊装等卧置状态时，内容器及夹层支承承受的载荷。4.2.1.7内容器承受夹层空间施加的外压载荷，其值取外壳防爆装置的排放压力，H不小于0.1MPa。檗作时，压力急剧波动引起的亦击载荷。4. 2. 1. 8
4.2.1.9液体逃人内容器时，由液体冲击引起的作用力。4.2.2外壳设让应考虑下列载荷，并考虑可能的最苛刻的组台。外压载荷，其值不小于0.1 MPa；4.2.2.1
4.2.2.2内玉载荷，其值取外壳防爆装置的排放压力，且不小于0.1MPa。4.2.2.3在正常操作状态下，由内容器通过爽层支承施加给外壳的作用力。4.2.2.4在耐试验状态下，出内容器通过夹层支承施加给外壳的作用力。5在4.2.1.4温差载荷工况下，施加给外壳、夹层支持及连接管道的作用力，4.2.2.5
附属设备如管道、扶梯及平台等的重量对外壳产生的作用力。4.2.2.6
外部支座承受的最大容器重及外部支座、支耳等对外壳的反作用力4.2.2.7
4.2.2.8外部连接管道对外壳的作用力，4.2.2.9在操作过程中承受的风载、地震（两者不必同时考虑）及驾载荷。4.2.2.10在4.2.1.6空罐承受的载荷工况下，在外壳、支承、吊耳等连接部位产生的载荷。4.3许用应力
4.3.1内容器在压力载荷（计算压力）作用下的整体薄膜应力不超过内容器材料在20℃时的许用应GB/T18442.3—2011
力，许用应力按GB150选取。
4.3.2内容器支承、管道连接等部位局部应力应符合JB1732的规定，设计应力强度按GB150中材料在20℃时的许用应力确定。
4.3.3外壳在内压作用下，整体薄膜应力不超过外壳材料在设计温度下的许用应力，许用应力按GB150选取。
4.3.4外壳在夹层支承，管道连接处的局部应力应符合JB4732的规定，设计应力强度按GB150中材料在20℃时的许用应力确定。在外壳支座反力作用下，局部应力应符合JB4732的规定，设计应力强度按GB150中材料在50℃时的许用应力确定。4.3.5夹层支承，外壳支座.吊耳等结构件，其最大当量应力或最大应力强度应不超过0.75倍的材料常温屈服强度。
4.3.6出力试验时内容器整体薄膜应力应满足5.1.1.7要求。4.4设计压力
内容器的设计压力按下列要求确定设计压力应不低于工作压力；
b）承受外压的能力不小于外壳防爆装置的排放乐力，且不小于0.1MPa4.4.2外壳设计压力按下列要求确定：a）内压应不低于外壳防爆装置的设定压力；b）外压不小于0.1MPa。
4.5计算压力
内容器计算压力率少是下列压力之和：设计压力：
b)0.1MPa:
液杆静斥力，妇其值低于设计压力的5%时，可以忽略不计。）
4.6设计温度
4.6.1内容器、与液体（包括试验液体)接触的组件以及与内容器相连接的受力构件等可能达到的最低金属温度，作为设计温度。设计温度上限一般取常温，4.6.2外壳及外部元件的设计温度一般取常温。4.6.3在对各元件的稳定性进行校核时，不仅应考虑设计温度，还应考虑制造过程中整体加热抽空等工序可能导致的最商温度。
4.7腐蚀裕量和钢材负偏差
4.7.1内容器为不锈钢材料时遭常不考虑均勾魔蚀。但对有磨损、冲蚀情况的零件，应根据罐体的预期寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定腐蚀裕量。4.7.2各组件受到的腐蚀程度不同时，可采用不同的腐蚀裕量。4.7.3碳素钢或低合金钢制外壳，内表面通常不考虑有腐蚀。暴露在大气环境中的外表面应考虑与所使用的环境相适应。
4.7.4当碳素钢、低合金钢板或不锈钢板厚度负偏差分别不大于GB/I3274、GB713或GB24511的规定，且不超过名义厚度的6%时，负偏差可略不计，4.8焊接接头系数
4.8.1内容器的焊接接头系数为1。4
4.8.2外壳的焊接接头系数为0.85。4.9额定充满率
GB/T 18442.3—2011
4.9.1盛装深冷介质的容器，在初始充装状态下，充装非易爆介质的液相容积应不大于内容器几何容积的95%，充装易爆介质的液相容积应不大于内容器几何容积的90%。4.9.2容器应设置便于限制充装最的装置，如溢流装置等。4.10真空绝热性能指标
静态蒸发率应符台表2的规定。
表2静态蒸发率
静态蒸发率(.上限价）
几何容积V
高真空多层绝热
真空粉末绝热
夹层的真空性能设计
高真空多层绝热
真空夹层漏气速率符合表3的规定。真空夹层漏放气速率符合表4的规定真空粉未绝热
高真空多层绝热
真空粉未绝热
GB/T 18442.3—2011
4.11.3真空夹层封口真空度符合表5的规定。表3真空夹层漏气速率
几何容积V
1sVs10
100Vs500
儿何容积V
10V100
100-Vs5cc
几何容积V
1sVs10
10-Vs50
5CV100
100≤V500
真空夹层中吸附剂的采用要求
高真空多层绝热
02×10-
6x10-!
2×10-5
气速率/Pa-m/s
表4真空来层漏放气速率
谒敬气速率/(Pa·m*/s)
高真空多层绝热
≤2×10-6
352×10-
表５封口真空度（推荐值）
真空度/a
商真空多层绝热
真空粉末绝热
5#2×10-5
真空粉末绝热
2×10-5
g6×10-5
2×10-1
真空粉末热热
真空夹层中冷侧放置的深冷吸附剂应采用在深冷、真空状态下吸附性能好的吸附剂。储存液氧介质的深冷穿器应使用在富氧环境下不会发生爆炸的吸附剂，4.12.2真空夹层热侧可效置适量的吸氧剂，真空夹层内放置的常温与深冷吸附剂的吸附量，·般应能满足5年真空寿命的要求。4. 12. 3
4.12.4深冷作用型吸附剂应进行活化处理。5
结构设计要求
整体结构要求
罐体设计
罐体的结构，强度、刚性和外乐稳定性的计算应按GB150的有关规定进行，局部应力分析可参照JB4732的规定进行。
5、1、1.2可能与氧接触的管路、阀门等部件,应进行脱脂处理。GB/T 18442.3—2011
5.1.1.3考虑内容器、外壳在制造和工作过程中因温度变化而引起的热应力，必要时可设置补偿装置。5.1.1.4内容器耐压试验般采用气压试验。试验压方的最低值按5.1.1.5的规定选取；如果采用大于5.1.1.5规定的试验压力，试验压方的上限应满足5.1.1.7应力校核的规定。5.1.1.5内容器与外壳组装外壳套装前，内容器的耐压试验压力至少按下列计算式确定：a）液压试验
Pr =1.25(p+0. 1)
气压试验
p- -1. 10(p-f 0. 1)
式中：
试验压力，单位为兆帕(MPa)；当立式容器卧置液压试验时，试验压力应记人立式时液柱静压力。
--设计压力，单位为兆帕（MPa）5, 1. 1. 6内容器与外壳组装完成,耳形成真空夹层后,内容器的耐压试验压力取 5. 1. 1. 5 中耐压试验压力值减去 0.1MPa.
5.1.1.7如果来用大于5.1.1.5规定的试验压方，在内容器耐压试验前，应按下式校核圆筒应力dt
应满足下列条件：
液压试验
nt ≤ C. 9 R.(Rpo.2)
气压试验
CT ≤0. &R..(Rm.2)
式中：
R..(Rpo.a)
试验压方下圆筒简的薄膜应力，单位为兆帕(MPa)；试验压力，单位为兆帕（MPa)；圆简的内直径，单位为毫米(mm）；圆简的有效厚度，单位为毫米(mm)。（3）
-（4)
内容器或外死材料在试验温度下的服强度（或0.2%规定非比例延仲长度，对奥氏体不锈钢可以为0.2%规定的屈服强度），单位为兆帕（MPa）。气密性试验压力等于内容器设计压力。5. 1. 1.8
5. 1. 1. 9
深冷容器允许不设置检查孔及人孔。5.1.2支承及支座设计
5.1.2.1爽层支承的设计应符合下列要求：a）支承结构及受其反力作用的壳体局部有足够的强度与刚度；b）支承结构在压、弯组合载荷卜有足够的稳定性。5.1.2.2外壳支座的设计应符合下列要求：a）支座及受其反力作用的壳体局部有足够的强度与刚度；h）支座结构在压、弯组合载荷下有足够的稳定性。5.1.3吊耳设计
为了满足运输及安装的要求，容器应设置专门用于起吊的吊耳并满足如要求：7
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a）外壳承受外压 U.」MPa 时起吊；b）空罐起吊工沉下，有足够的强度及网刚度。5.1.4绝热设计
5.1.4.1当内支撑的诵热量计算不能按经验公式计算时，进行绝热分析计算或模拟试验。当内支撑材料的导热系数术知时，应采用试验方法确定。5.1.4.2内容器引出的液相管路一般应设置液封（气封液）结构。5.1.4.3绝热层材料的漏热量等于绝热结构表观比热流4（W/n2）乘以绝热层的表面积，专用结构设计
防超装设计
为防止充装率超过额定充满率而设置的溢流口、测满阀是允许的典型防超装装置，也允许采用经试验或实践验证为可靠的其值防超装装置。5.2.2排尽设计
招尽口应
能使容器内的诚体及可能存在工操食必体中的固体颗粒杂物
抽真空与真空度检测装置
技熹空
真车度检测装
和真空接
和真空接头
处有易爆
下列要
速率应
保护装量
个质的容器
应买用
真空规管生有质量证明书和春格5. 2. 4
自增压汽化器的设牌
出厂检
应铅封
水花的真空规智
全排唇
5.2.4.1自增压汽化器尚压力等级应与内容器的设计压力相匹配，所选用的材料应与装运介质相弃，且考虑使用工况中材料的热服冷缩影响5.2.4.2白增压汽化器的汽化量应能满足设计排液速率和升压速率前要求5.3 管路系统
应设置游、放管路，顶部喷淋充液管路，原部充，排普路，液位测量管路，溢流管路等管路和附件，以满足泄压、效空、充液、出液、溢流、压力显示、被位显示等使用要求，5.3.1包括阀门、零件和支撑件的管道系统设计时应综合考惠下列载荷：a）不低于系统安全泄放装置的开启压力；b）温度变化产生的载荷；
c）安全泄故装置泄放过程中产生的载荷。5. 3.2管路系统的设计应能防止被意外开启。5.3.3管路系统的设计、制造和安装应避免热胀冷缩、机被颤动或振动等所引起的批坏，必要时考思补偿结构，并符合下列要求：
三）在台许使用钩管的地力，应采用铜锌焊接或其有相可强度的金属接头，铺锌焊料的熔点不应低于52，且在任何情况下，都不应降低铜管的强度；b）所有管路应在承受委倍内容器工作压力时不会破裂。8
GB/T 18442.3—2011
5.3.4两端均可关闭且有可能存留液体的管路，应设置超压泄放装置，其设定压力不宜超过1.5倍管路系统设计压力，且满足管路系统压力等级要求，5.3.5应清楚标明各个接口和附件的用途。5.3.6管路系统阀门宜标明介质流向，并且截止阀应标明开启和关闭方向。5.3.7 泄、放管路
5.3.7.1泄压管路应与容器气相空间直接相通，且管路通径应满足安全泄放的要求。5.3.7.2贮存易爆介质的容器排放气体的出口应集中，排出口装设导管，出口处应设置阻火器。5.3.7.3安全泄放装置进口连接管路应尽可能短而直,其内截面积应不小于安全泄放装置进口的内截面积。
5.3.8喷淋充液管路（或装置）
5.3.8.1喷淋充液管路（或装置）应使得充液时内容器能被均匀传5,3.8.2喷淋孔截面积
和不小质袜管截面积。
5:3.9底部充、排管
底部充、排管品应设置相应的接头、截止阀等，以满足充、排能力的要5.3.10溢流管路
溢流管路文计满足防超装设
。相立接头应带有防尘盖
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