压力容器设计温度的确定

摘 要：介绍压力容器设计温度的确定方法。

关键词：压力容器 设计温度 确定方法

中图分类号：TQ051.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0108-01

压力容器的设计温度用于确定受压元件材料的选用，涉及到压力容器的安全与经济运行。设计温度确定的不合理，可能造成材料的浪费，增大投资或勉强使用试用材料而降低安全性。笔者在此谈谈压力容器设计温度的确定方法，供同行参考。

1 设计温度的确定原则

（1）当工艺专业或工程设计文件对容器的设计温度有专门规定时，设计温度按规定执行。

（2）设计温度不得低于元件金属可能达到的最高金属温度。

（3）对于0 ℃以下的情况，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低金属温度。

（4）当容器各部分在工作情况下的金属温度不同时，可分别设定各部分的设计温度。

（5）对具有不同工况的容器，应按最苛刻的工况设计，并应在设计文件或设计图样中注明各工况下的设计压力和设计温度值。

2 当金属温度无法用传热计算或实测结果确定时，设计温度可以按以下规定

（1）容器内壁与介质直接接触，且有外保温（或保冷）时，容器的设计温度可以按下表（表1）确定。

（2）容器内的介质是用蒸汽直接加热或被内置加热元件（如加热盘管、电热元件等）间接加热时，设计温度可取介质的最高温度。

（3）容器的受压元件两侧与不同温度的介质直接接触时，应以较苛刻一侧的工作温度（如高温或低温）为基准确定该元件的设计温度。

（4）安装在室外无保温的容器，当最低设计温度受地区环境温度的控制时，可按以下规定选取：①盛装压缩气体的储罐，最低设计温度取月平均最低气温的最低值减3 ℃。②盛装液体体积占容器容积四分之一以上的储罐，最低设计温度取月平均最低气温的最低值减3 ℃。③立式圆筒形储罐的最低设计温度，取建罐地区的最低月平均气温加13 ℃。

（5）对于室外塔式容器的裙座，其设计温度的确定应符合以下规定：①对带过渡段的裙座：过渡段的设计温度应等于塔或塔釜的设计温度；过渡段以下的裙座壳体的设计温度应考虑环境温度的影响。②对无带过渡段的裙座：当塔或塔釜的设计温度小于或等于200 ℃，且大于-20 ℃时，裙座壳体的设计温度应考虑环境温度的影响。当塔或塔釜的设计温度大于200 ℃，且小于或等于340 ℃时，裙座壳体的设计温度取塔或塔釜的设计温度。

（6）对于内壁有隔热材料的容器应符合以下要求：①整个容器的设计温度（即设计数据笔表中的设计温度）按上述表1规定确定。②容器金属壳（受压元件）的金属温度，宜通过传热计算求得，并加一定裕量作为容器金属壳（受压元件）的设计温度。

3 多腔压力容器设计温度的确定

3.1 换热器

换热器应当分别列出管程、壳程的设计温度。它们应按管程、壳程的具体工况分别确定。

（1）换热器管程设计温度指包括管箱圆筒和管箱封头的管箱这一受压部件的设计温度。对于介质温度高于0℃者，常用管程进、出口介质温度中的较大值作为管箱设计温度，即管程设计温度；对于介质温度低于0℃者，取管程进、出口介质温度中的较小值。

（2）換熱器壳程设计温度指壳程圆筒这一受压元件的设计温度。它根据壳程圆筒的金属温度确定。对于温度高于0 ℃者，其值不得低于金属可能达到的最高温度；对于温度低于0 ℃者，其值不得高于金属可能达到的最低金属温度。在工程上，对于介质温度高于0 ℃者，常用壳程进、出口介质温度中的较大值作为壳程圆筒的设计温度，即壳程设计温度；对于介质温度低于0 ℃者，取壳程进、出口介质温度中的较小值。

对于管板的设计温度，因为涉及到壳、管程进、出口介质的四个温度，在工程上，常按温度较恶劣一侧介质温度来确定。

3.2 夹套容器

夹套设计温度是指夹套圆筒这一受压元件的设计温度，其值不得低于元件金属可能达到的最高温度；对于0 ℃以下的情况，不得高于元件金属可能达到的最低温度。在工程上，常用夹套进、出口介质温度中的较大值作为夹套圆筒的设计温度，即夹套设计温度；对于介质温度低于0 ℃以下的情况，取夹套进、出口介质温度中的较小值。

内筒体设计温度是指被夹套包围内体元件的设计温度，在工程上，考虑到开、停车工况，常用夹套和圆筒进、出口介质温度中的较大值作为内筒体的设计温度，即内筒设计温度；对于上述四个介质温度中有低于0 ℃者，取最小值。

总之，只要把握好GB150和TSG R0004中的规定：“设计温度不得低于元件金属可能达到的最高金属温度；对于0℃以下的情况，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低金属温度”，就能正确选取设计温度。

参考文献

[1] 寿比南，杨国义，徐峰，等.GB150-2011，《压力容器》标准释义[S].新华出版社，2011.

[2] 王非.化工压力容器设计[M].化学工业出版社，2005.

[3] 固定式压力容器安全技术监察规程[S].新华出版社，2009.

[4] 钢制化工容器设计基础规定[S].HG/T20580-2011，中国计划出版社，2011.

[5] 李世玉.压力容器设计工程师培训教程[M].新华出版社，2005.