GB/T 21432-2021.Graphite pressure vessels.
1范围
GB/T 21432规定了石墨制压力容器的通用要求、材料、设计、制造、检验和验收及容器出厂要求。
GB/T 21432适用于具备以下条件的石墨制压力容器:
工作压力大于或等于0.1 MPa, 设计压力不大于2.4 MPa;
设计温度-70 ℃~205 ℃;
盛装介质为气体、液化气体或介质最高工作温度高于或等于其标准沸点的液体。
本标准不适用于下列石墨容器:
直接火焰加热的石墨容器;
核能装置中的石墨容器;
浇铸石墨容器;
主要应力由金属外壳承受的石墨砖板衬里设备。
2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/T 150.1压力容器第1 部分:通用要求
GB/T 150.2压 力容器第2部分:材料
GB/T 150.3压力容器第3 部分:设计
GB/T 150.4压力容器 第4 部分:制造、检验和验收
GB/T 151热交换 器
GB/T 1431炭素材料耐压强度测定方法
GB/T 1804一般公差未注公 差的线性和角度尺寸的公差
GB/T 8721炭素材料抗拉强度测定方法
GB/T 13465.1不透性石 墨材料试验方法第 1部分:力学性能试验方法总则
GB/T 13465.2不透性石 墨材料试验方法第2部分:抗弯强度
GB/T 13465.3不透性石墨材料试验方法 第 3部分:抗压强度
GB/T 13465.5不透性石墨酚醛粘接剂收缩率试验方法
GB/T 13465.6不透 性石墨管水压爆破试验方法
GB/T 13465.8不透性石墨粘接剂粘接剪切强度试验方法
GB/T 13465.9不透性石墨粘接剂粘接抗拉强度试验方法
GB/T 13927-2008工业阀门压 力试验
GB/T 21921不透性石墨材料抗拉强度试验方法
GB/T 24203炭素材料真密度、 真气孔率测定方法煮沸 法

ICS23.020.30
中华人民共和国国家标准
GB/T21432—2021
代替GB/T21432—2008
石墨制压力容器
Graphite pressure vessels
2021-03-09发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-07-01实施
-nKaeerKAca-
规范性引用文件
术语和定义
通用要求
检验和验收
容器出厂要求
附录A（规范性附录）
附录B（规范性附录）
附录C（规范性附录）
浸渍工艺评定
粘结工艺评定
不透性石墨材料渗透系数试验方法rKaeerKAca-
GB/T21432—2021
-nKaeerKAca-
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。GB/T21432—2021
本标准代替GB/T21432—2008《石墨制压力容器》，与GB/T21432—2008相比，除编辑性修改外，主要技术变化如下：
一修改了标准的温度范围（见第1章，2008年版的1.2），删除了范围中金属受压元件的要求（见2008年版的1.3)；
一修改了规范性引用文件（见第2章，2008年版第2章）；一删除了部分术语和定义（见2008年版的3.1、3.2、3.3、3.4），增加了术语和定义（见3.2、3.8、3.9、3.10、3.11），修改了部分术语和定义（见3.1、3.3、3.4、3.6、3.7.分别为2008年版的3.5、3.6、3.7、3.9、3.10);
将“要求”修改为“通用要求”，并细分了要求（见第4章）：将2008年版的“材料”相关内容修改后独立成章（见第5章，2008年版的4.2）；一增加了石墨制压力容器的主要材料（见5.1），修改了材料质量证明书中的项目（见5.3，2008年版的4.2.1）；
一增加了石墨材料工艺评定要求（见5.5）.修改了不透性石墨材料物理力学性能（见5.7.2008年版的4.2.6）；
一增加了粘结剂使用前要做工艺评定的要求，并将2008年版的有关内容修改后纳入（见5.8，2008年版的4.2.3、4.2.8）；
一增加了浸渍剂质量控制的要求（见5.9），增加了“新材料使用”，并将2008年版的有关内容修改后纳人（见5.10，2008年版的4.2.9）；一删除了材料中的部分内容（见2008年版的4.2.13、4.2.14）、设计总则中的部分内容（见2008年版的5.1.1.5.1.2)；
一增加了石墨元件和金属元件设计要求（见6.1.1），修改了设计文件内容（见6.1.2，2008年版的5.1.3）、设计选材要求（见6.1.3，2008年版的5.1.4）；增加了试制压力容器要求（见6.1.5）、“粘结试件”（见6.3），修改了许用应力的确定方法以及安全系数的取值（见6.2.1，2008年版的5.2.1）、粘结系数的取值（见6.2.2，2008年版的5.2.2）、计算公式（见6.4.1、6.4.2和6.4.3，2008年版的5.3、5.4、5.5）；删除了制造总则中的部分内容（见2008年版的6.1.1、6.1.2、6.1.3）；修改了制造单位制造要求（见7.1.1、7.1.2.2008年版的6.1.4）；增加了粘结工的要求（见7.1.4）、材料复验取样及结果要求（见7.1.5）；增加了“设计变更和材料代用”“材料入厂检验、分割与标志”“材料复验”，并将2008年版的有关内容修改后纳人（见7.2、7.3、7.42008年版的4.2.10、6.1.5、7.2.3、4.2.11、4.2.12）；增加了粘结作业场所的温度要求（见7.5.1.1)；增加了“粘结缝要求”，并将2008年版的有关内容修改后纳人（见7.5.3，2008年版的6.2.4）；修改了苯磺酰氯作固化剂的作业场所要求（见7.5.1.2.2008年版的6.2.5）和粘结工艺评定”（见7.5.2，2008年版的6.2.1）；—增加了材料“修补”（见7.5.4）、浸渍工艺评定要求（见7.6.2)；将“试样”修改为“试件与试样”，并将2008年版的有关内容修改后纳人（见7.8.1、7.8.3,2008年版的6.5.1、6.5.2）；增加了浸渍试件和粘结接头试件的要求（见7.8.4、7.8.5）；修改了技术文件保存期限（见8.1.2）、产品质量证明书填写要求（见8.1.3，2008年版的7.1.3），m
-iiKaeerKAca-
GB/T21432—2021
将“原材料的检验”修改为“浸渍石墨材料的检验”（见8.2.2008年版的7.2)；修改了部分标准号（见8.2.4、8.2.5、8.2.6，分别为2008年版的7.2.1.3、7.2.1.4、7.2.1.5、7.2.2.1);
一一增加了“石墨管水压试验或者气压试验”及“石墨块件水压试验或者气压试验”（见8.3.2、8.3.3);
增加了容器\外观检查”\检验要求”和\容器泄漏试验”（见8.4.1、8.4.2、8.4.4），修改了水压试验压力表的等级、试验压力、升压要求（见8.4.3，2008年版的7.4.2），修改了气密性试验压力和保压时间（见8.4.4.4，2008年版的7.4.3）；将“质量证明文件、标志、油漆、包装、运输”修改为“容器出厂要求”（见第9章），修改了容器出厂证明文件内容（见9.1.1，2008年版的8.1）、峻工图要求（见9.1.2.2008年版的8.1.1）；增加了质量证明书中的部分内容（见9.1.3.2008年版的8.1.2）、铭牌中包含的内容（见9.1.6.2008年版的8.1.5）；
修改了附录浸渍工艺评定的章节编排（见附录A，2008年版的附录B），增加了“一般要求”（见A.1)、“工艺评定报告”（见A.5）；修改了附录粘结工艺评定的章节编排（见附录B，2008年版的附录A），增加了“粘结接头试样”（见B.3）、“粘结工艺评定报告”（见B.6)；增加了不透性石墨材料渗透系数试验方法（见附录C)。本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC262）提出并归口。本标准起草单位：中国工业防腐蚀技术协会、南通山剑石墨设备有限公司、普西集团有限公司（平阴鲁西装备科技有限公司）、合肥通用机械研究院有限公司、南通星球石墨设备有限公司、南通三鑫碳素石墨设备有限公司、山东赫达股份有限公司、上海贤达美尔森过程设备有限公司、西格里石墨技术（上海）有限公司、南通市石墨设备设计研究所、大同宇林德石墨设备股份有限公司、南通京通石墨设备有限公司、南通贝思特石墨设备有限公司、上海市特种设备监督检验技术研究院、江苏理文化工有限公司、南通理工学院。
本标准主要起草人：任振铎、仇晓丰、姚松年、潘小洁、张明慧、崔军、刘仍礼、张炎明、顾伟群、杨丙生、钱蔚兵、肖光、左锦富、陈汉明、张惠兵、夏斌、李健、葛勇林、杨宇清、夏旭东、陈士林、赵桂花本标准所代替标准的历次版本发布情况为：—GB/T21432—2008。
-niKaeerkca
1范围
石墨制压力容器
GB/T21432—2021
本标准规定了石墨制压力容器的通用要求、材料、设计、制造、检验和验收及容器出厂要求本标准适用于具备以下条件的石墨制压力容器：工作压力大于或等于0.1MPa，设计压力不大于2.4MPa；设计温度-70℃~205℃；
盛装介质为气体、液化气体或介质最高工作温度高于或等于其标准沸点的液体本标准不适用于下列石墨容器：直接火焰加热的石墨容器；
一核能装置中的石墨容器；
浇铸石墨容器：
一主要应力由金属外壳承受的石墨砖板衬里设备。2
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
GB/T150.2
GB/T150.3
GB/T150.4
GB/T151
GB/T1431
GB/T1804
GB/T8721
压力容器
压力容器
压力容器
压力容器
热交换器
第1部分：通用要求
第2部分：材料
第3部分：设计
第4部分：制造、检验和验收
炭素材料耐压强度测定方法
一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差炭素材料抗拉强度测定方法
GB/T13465.1
GB/T13465.2
GB/T13465.3
GB/T13465.5
GB/T13465.6
GB/T13465.8
GB/T13465.9
不透性石墨材料试验方法
第1部分：力学性能试验方法总则不透性石墨材料试验方法
第2部分：抗弯强度
不透性石墨材料试验方法
第3部分：抗压强度
不透性石墨酚醛粘接剂收缩率试验方法不透性石墨管水压爆破试验方法不透性石墨粘接剂粘接剪切强度试验方法不透性石墨粘接剂粘接抗拉强度试验方法GB/T13927—2008工业阀门压力试验GB/T21921
GB/T24203
GB/T24528
GB/T26961
GB/T35922
不透性石墨材料抗拉强度试验方法炭素材料真密度、真气孔率测定方法煮沸法
炭素材料体积密度测定方法
不透性石墨设备水压试验方法
不透性石墨浸渍耐蚀作业技术规范1
-rKaeerKAca-
GB/T21432—2021
GB/T35926不透性石墨粘结作业技术规范HG/T2059不透性石墨管技术条件HG/T2370—2017不透性石墨制化工设备技术条件HG/T20584钢制化工容器制造技术要求JB/T4711压力容器涂敷与运输包装钢制焊接常压容器
NB/T47003.1
YB/T2818石墨块
TSG07—2019
特种设备生产和充装单位许可规则TSG21—2016
3术语和定义
固定式压力容器安全技术监察规程下列术语和定义适用于本文件。3.1
设计温度
designtemperature
容器在正常工作情况下，设定元件的温度（沿石墨元件截面的温度平均值）。注：设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。3.2
石墨graphite
石墨化材料和半石墨化材料的统称。3.3
石墨化材料
graphitizedmaterial
由焦炭或石墨粉及颗粒与沥青经混和、挤压、模压（或振动成型）后在2400℃～3000℃高温下形成的石墨材料。
半石墨化材料half一graphitizedmaterial石墨粉、粒与沥青混合挤压（或模压振动成型）后，经1000℃～1200℃焙烧形成的石墨材料3.5
impervious graphite
不透性石墨
现行工业层面上（即在不高的压力、温度条件下）不渗透液体和气体的石墨材料注：包括浸渍石墨、压型(包括挤压和模压)石墨和浇注石墨。3.6
压型石墨
profiling impervious graphite将石墨粉与粘结剂混合后在一定压力下成型（模压或挤压、包括等静压）并经固化形成的不透性石墨。
浸渍石墨
impregnatedgraphite
采用浸渍工艺过程将有机或无机液体材料（浸渍剂）压入透性石墨材料孔隙中并使之在孔隙内固化而形成不透性石墨。
注：因用于增加材料抗渗透性的浸渍剂的不同而形成不同品种。应用面最广的是采用酚醛树脂浸渍的酚醛浸渍石墨，其次还有呋嘴浸渍石墨、环氧树脂浸渍石墨、聚四氟乙烯浸渍石墨、水玻璃浸渍石墨等3.8
浸渍impregnation
用耐腐、耐温树脂及无机物质填充石墨件中的连通开孔空隙的方法2
-rKaeerKAca-
浸渍剂impregnationagent
GB/T21432—2021
用于浸人炭或石墨材料孔隙中，并通过固化工艺使炭或石墨材料不渗透的材料。粘结剂graphitecement
石墨粉末和树脂的混合物，需要时添加固化剂，改性剂等，用于石墨材料的粘结。渗透系数permeabilitycoefficientk()
综合反映材料渗透能力、量度固体材料气体渗透性的指标。4通用要求
4.1石墨制压力容器的材料、设计、制造、检验和验收及设备出厂除应符合本标准的规定外，还应遵守TSG21一2016，TSG072019等国家颁布的有关法律法规和安全技术规范。4.2石墨制压力容器中的金属制受压元件应符合GB/T150.1~GB/T150.4和GB/T151的有关规定；非受压钢制零部件应符合NB/T47003.1的有关规定，4.3石墨制压力容器的制造单位应依据TSG07一2019的有关规定建立健全质保体系并有效运行。4.4TSG21一2016管辖范围内的石墨制压力容器的制造应接受特种设备安全监察机构的监察4.5采用新材料、新技术、新工艺以及有特殊使用要求的压力容器，与本标准的要求不一致，或者本标准未作要求、可能对安全性能有重大影响的，相关单位应按TSG21一2016中1.9的规定执行。5材料
5.1制造石墨制压力容器的主要材料包括：石墨材料、粘结剂、浸渍剂、金属材料和密封材料。其中，石墨材料主要是浸渍石墨和压型石墨两种不透性石墨材料。5.2石墨制压力容器受压元件用石墨材料应遵守本标准及HG/T2370—2017的规定；石墨制压力容器用金属材料应符合GB/T150.1、GB/T150.2的规定。5.3材料生产单位应按标准的规定向用户提供质量证明书（原件），质量证明书中至少应包括标准号、规格、炉（批）号、颗粒度、比电阻、各项力学性能数据、生产单位名称及检验印章等，并在材料上做出清晰、牢固的标志。
5.4制造单位从非材料生产单位获得受压元件用材时，应同时取得材料质量证明书原件或加盖供材单位检验公章和经办人章的有效复印件，用材单位对所获材质证明书的真实性与一致性负责。5.5用于制造压力容器的石墨材料应当进行浸渍工艺评定和复合物材料成型工艺评定，并符合下列要求：
工艺评定报告和工艺评定规程应经制造单位技术负责人批准及监检人员的确认；a
b）用于制造石墨材料的原材料，应当在工艺评定报告中记录其来源、等级和质量指标c）浸渍工艺评定按照附录A执行，浸渍工艺评定报告依照附录A及GB/T35922如实填写；d）对于评定合格的工艺（包括浸渍工艺和复合物材料成型工艺）和材料，应定期进行验证（每6个月至少一次）。
5.6浸渍石墨所用的石墨化或半石墨化基体材料应符合YB/T2818的规定。5.7不透性石墨材料物理力学性能应符合表1的要求，其中不透性石墨管除应符合表1的规定外，还应符合HG/T2059的规定。
-nKaeerKAca-
GB/T21432—2021
抗拉强度（室温）/MPa
抗拉强度（205℃）/MPa
抗弯强度/MPa
抗压强度/MPa
热导率/(W/m·K)
渗透系数/（mm2/s）
4仅限挤压石墨块，
表1不透性石墨材料物理力学性能要求合成树脂浸渍
石墨管
≤2.9×102
合成树脂浸渍
石墨块
≥90°（轴向）bzxz.net
≤2.9X10-3
合成树脂压型石墨管
≤2.9×10-3
受压元件用粘结剂等材料应符合5.1、5.2的规定，使用前应按附录B进行粘结工艺评定，评定合格5.8
后方可使用。石墨粉十酚醛树脂粘结剂力学性能应当符合表2的要求。自行配制的石墨粘结剂.配制用的有关主要原材料应符合5.1、5.2的规定，制造单位需将原材料的牌号和批号等信息、使用部位和粘结效果以及试样测试的数据等如实记录、签字，连同粘结工艺评定资料一起归档。
表2石墨粉+酚醛树脂粘结剂力学性能项目
浸渍石墨间粘结抗拉强度（常温）/MPa浸渍石墨间粘结抗拉强度（205℃）/MPa浸渍石墨间粘结抗剪强度/MPa
浇铸件抗拉强度/MPa
浇铸件抗压强度/MPa
9石墨材料浸渍剂宜选用酚醛树脂，选用其他浸渍剂时，其性能应符合表1、表2的规定。具体物理5.9
力学性能指标应由工艺评定确定。外购酚醛树脂浸渍剂应符合5.1、5.2的规定。自行制造的酚醛树脂浸渍剂，制造单位应将制造工艺及制作工序过程如实记录、签字，连同浸渍工艺评定资料一起归档。酚醛树脂浸渍剂应无纤维、无固体颗粒及其他杂质，酚醛树脂浸渍剂质量应满足制造工艺要求。5.10采用新研制的不透性石墨材料和主要受压元件采用国内外没有应用实例的进口材料时，应按4.5的规定通过新材料技术评审。
6设计
容器中石墨材料制元件的设计应符合本标准的要求，金属制元件的设计应符合GB/T150.3、6.1.1
GB/T151、NB/T47003.1的有关规定。6.1.2
容器的设计文件应包括设计图样、技术条件、强度计算书，必要时还应包括风险评估报告、设计-rKaeerKAca-
或安装、使用说明书。
GB/T21432—2021
6.1.3设计选材应根据物料成分、温度、压力以及石墨材料传质和传热因素等决定，所选用的石墨材料的性能（力学性能、耐腐蚀性能、传热性能等）应与设计条件相匹配。6.1.4对于不能用本标准来确定结构尺寸的容器或受压元件，允许用以下方法设计：a）包括有限元法在内的应力分析：b）验证性试验分析（如试验应力测定、验证性液压试验）；用可比的已投入使用的结构进行对比经验设计。c
6.1.5试制成压力容器后经过一定周期的试用验证，并经型式试验（按照HG/T2370一2017的8.5）或技术性评审（或鉴定），然后将有关数据、结果等和第三方的检测报告及其他有关技术资料报国家认可的有关机构审核或评审。试制单位对试用容器的安全性负责。6.2
安全系数和许用应力
6.2.1用于设计的许用应力值为石墨材料工艺评定报告中指定设计温度下抗拉或者抗压、抗弯平均值的80%除以安全系数6.0（毒性危害程度为极度或者高度危害介质时，安全系数选7.0，同时不透性石墨材料的渗透系数应符合表1的规定）。6.2.2受压元件存在粘结缝时，粘结系数出取0.8。6.3粘结试件
盛装毒性危害程度为极度或者高度危害介质的压力容器，设计者应当在设计文件中提出产品粘结试件的制作要求，并且规定试样的数量、制备方式、检验与试验方法、合格指标、不合格复验要求等。6.4设计计算
内压圆筒计算
设计温度下，计算壁厚和最大允许工作压力的公式如下：a）设计温度下的壁厚计算：
当k≤1.5时（其中圆筒的外径与内径之比值k=D。/D：.以下类同）·按式（1）计算p·D
当k>1.5时按式（2）计算。
b）设计温度下的最大允许工作压力计算：当k≤1.5时，按式（3)计算。
在k>1.5时，按式(4)计算。
式(1)～式(4)中：
.［a.y
·［a·或pw
计算壁厚，单位为毫米（mm）；rKaeerKAca-
.（1)
.（2）
GB/T21432—2021
有效壁厚，单位为毫米（mm）；圆筒外直径，单位为毫米（mm）；圆筒内直径，单位为毫米（mm）；圆筒内半径，单位为毫米（mm）；粘结系数，无纵向粘结时取1；
设计温度下材料的许用抗拉强度，单位为兆帕（MPa)；计算压力，单位为兆帕（MPa)；圆筒的最大允许工作压力，单位为兆帕（MPa）。外压圆筒计算
设计温度下的壁厚计算按式（5）：LoJ.y
V2p+[o].y
式中：
设计温度下材料的许用抗压强度，以负值代人，单位为兆帕（MPa）。La
其余符号同上。
6.4.3平盖、封头、管板计算
与圆筒壳体连为一体的平盖和封头的最小厚度按式（6)计算：D
用带螺栓夹紧、与圆筒壳体间用垫片密封结构的平盖和封头的最小厚度按式（7)计算：t=D
列管式石墨换热器管板的最小厚度按式（8)计算：t=0.4Dc
式（6)～式（8)中：
［o.J.y.(A-d)
管板计算厚度，单位为毫米（mm）；密封垫的中径，单位为毫米（mm）；[α,]—一设计温度下材料的许用抗弯强度，单位为兆帕（MPa)；A
一管板钻孔孔心距，单位为毫米（mm）；石墨管外径，单位为毫米（mm）。其余符号同上。
7制造
7.1.1制造单位应按本标准和设计文件要求进行容器的制造·（5）
..（7)
.·.（8)
7.1.2制造单位应按评定合格的浸渍工艺规程和复合物材料成型工艺规程制造石墨受压元件，按评定合格的粘接工艺规程制造容器。6
rKaeerKAca-
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