ICS 71.120;83.140 G 94 中华人民共和国国家标准 GB/T 35974.3—2018 塑料及其衬里制压力容器 第3部分：设计 Plastics and plastic lining pressure vessels- Part 3 :Design 2018-09-01实施 2018-02-06发布 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T35974.3—2018 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件 设计总则 3 3.1 塑料容器的压力直径积 3.2 设计使用年限 3.3 塑料焊接接头系数 塑料容器 4 4.1 最小厚度 4.2 内压圆筒设计 4.3 封头设计 4.4 法兰及其连接的设计 4.5 开孔与开孔补强 14 4.6 焊缝结构 16 5衬里容器 18 5.1 金属壳体设计 18 5.2 衬里设计 23 支撑、安全与防护 6 6.1支撑 6.2 安全与防护 24 附录A（资料性附录） 塑料容器加强结构设计 25 参考文献 29 GB/T35974.3—2018 前言 GB/T35974《塑料及其衬里制压力容器》分为五个部分： 第1部分：通用要求； 第2部分：材料； 第3部分：设计； 一第4部分：塑料制压力容器的制造、检查与检验； 第5部分：塑料衬里制压力容器的制造、检查与检验。 本部分为GB/T35974的第3部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本部分由中国石油和化学工业联合会提出 本部分由全国非金属化工设备标准化技术委员会（SAC/TC162)归口。 本部分起草单位：广州特种承压设备检测研究院、浙江瑞堂塑料科技有限公司、云南建投第二安装 工程公司、宁波市特种设备检验研究院、湖北钟格塑料管有限公司、广州市公用事业规划设计院、天华化 工机械及自动化研究设计院有限公司、西安塑龙熔接设备有限公司、温州市质量技术监督检测院、上海 市特种设备监督检验技术研究院、新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院、长春特种设备检测研究院、 四川省特种设备检验研究院、温州赵氟隆有限公司、安徽汇久管业有限公司。 本部分主要起草人：李茂东、温原、崔永志、黄旭、陈帆、徐小华、杭玉宏、赵锋、候晓梅、张术宽、 罗晓明、李军、李强、张海涛、杨虎、陈招、周向阳。 Ⅲ GB/T35974.3—2018 塑料及其衬里制压力容器 第3部分：设计 1范围 GB/T35974的本部分规定了容器受压元件的设计要求。 本部分适用于受内压的塑料及其衬里制压力容器的设计。 2规范性引用文件 2 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压力容器第1部分：通用要求 GB/T 150.3 压力容器第3部分：设计 GB/T150.4压力容器第4部分：制造、检验和验收 GB/T25197—2010静置常压焊接热塑性塑料储罐（槽） GB/T 35974.2 塑料及其衬里制压力容器第2部分：材料 HG/T20592 钢制管法兰（PN系列） HG20606钢制管法兰用非金属平垫片（PN系列） HG/T20678衬里钢壳设计技术规定 JB/T4712（所有部分）容器支座 3 3设计总则 3.1塑料容器的压力直径积 依据本部分设计的塑料容器（衬里容器不受本限制），其PD值（压力直径积）应不大于150MPa·mm。 压力直径积按式(1)计算。 PD=p.Di .(1) 式中： PD一压力直径积，单位为兆帕毫米（MPa·mm）； D：一圆筒的内直径，单位为毫米（mm）。 SAIG 3.2设计使用年限 3.2.1容器的设计使用年限可根据客户的要求确定，一般不少于10a。在有光老化工况下应按规定增 加预留厚度或缩短设计年限。 3.2.2塑料容器设计时采用的许用应力应按GB/T35974.2的规定计算获得 3.3塑料焊接接头系数 塑料材料的焊接接头系数应经过评定合格的工艺和经考核认证的人员进行确定，塑料容器应对 1 GB/T 35974.3—2018 A类和B类焊接接头进行全部（100%）射线或超声检测，焊接接头内不准许存在裂纹、未熔合、未焊透 及条形缺陷。常用的塑料材料采用不同焊接工艺的焊接接头系数见表1。 表1焊接接头系数 塑料材料种类 工 艺 PVC-U PVC-C PE" Ppb 热熔对接焊 0.5 0.5 0.4 0.4 热风挤出焊 0.4 0.4 热风焊 0.4 0.4 0.4 0.4 适用于PE80、PE100。 b 适用于 PP-H、PP-B、PP-R。 焊缝接头上可采用加强筋板的措施来提高焊缝系数。 塑料容器 4.1最小厚度 塑料容器壳体加工成形后不包括预留厚度的最小厚度应不小于4mm。 4.2 内压圆筒设计 4.2.1 符号及缩写 D; 圆筒壳体或封头内直径，单位为毫米（mm）； D。 圆筒壳体或封头外直径，单位为毫米（mm）； 计算压力，单位为兆帕（MPa)； pe 壳体计算厚度，单位为毫米（mm）； 有效厚度，单位为毫米（mm）； glt 设计温度下材料的计算应力，单位为兆帕（MPa）； [o]it. 设计温度下材料的许用应力，单位为兆帕（MPa）； 焊接接头系数。 4.2.2 基本要求 4.2.2.1本部分公式适用于单层圆筒的计算。以缠绕等方法成型的圆筒，如果缠绕层之间已熔接，则视 为单层圆筒。 4.2.2.2圆筒设计应优先选用管材。 4.2.2.3塑料容器圆筒壁厚应与封头厚度取相同值，且应取两者计算结果的较大值作为整台塑料容器 的壁厚值。 4.2.3圆筒壁厚 由环向应力确定圆筒壁厚，且满足D。/D，<1.1时，按式（2）或式（3）计算。 p.D; ..(2) 2[]"-1.2p。 2 GB/T35974.3—2018 p.D. (3 ) 2o+0.8 当外加轴向拉伸或弯曲载荷而导致轴向应力大于环向应力时，按轴向应力确定壁厚，且满足D。/ D≤1.1时，按式（4)或式（5)计算。 p.D: (4) 4Lo]+0.8p 4Lo]p ...(5) D.-0.88 当D。/D,>1.1时，由环向应力所确定的壁厚按式（6)计算。 D.Lol"d+p. (6) 2W[]"Φ- 当存在外加轴向拉伸或弯曲载荷而导致轴向应力大于环向应力时，应按照轴向应力确定壁厚，当 D。/D;>1.1时，壁厚按式(7)计算。 D: ol"d+pe (7) [o] t d 4.2.4圆筒应力 当D。/D≤1.1时，圆筒的环向应力按式（8）计算。 p.(D; +1.28) glt: (8) 20. 存在外加轴向拉伸或弯曲载荷而导致叠加后的轴向应力大于环向应力时，需进行内压作用下的圆 筒轴向应力校核。 当D。/D,<1.1时，圆筒的轴向应力按式（4)计算，将[]"g换成。换成有效厚度即可。 当D。/D>1.1时，圆筒的轴向应力按式（9)计算。α不大于[]。 pe D? .(9) 400.+D. 当D。/D,>1.1时，圆筒的环向应力按式（10)计算。不大于[]g (20+D,)" +D? (10) 40e 0e+D, 4.3封头设计 4.3.1 符号及缩写 De 锥壳计算内直径，单位为毫米（mm）； D; 圆筒壳体或封头内直径，单位为毫米（mm）； DiL 锥形封头大端内径，单位为毫米（mm）； D is 锥形封头小端内径，单位为毫米（mm）； hi 椭圆形封头内曲面深度，单位为毫米（mm）； K 椭圆形封头形状系数； M 蝶形封头形状系数； pe 计算压力，单位为兆帕（MPa）； R; 碟形封头的当量球壳内半径，单位为毫米（mm）； 锥壳大端过渡区圆弧内半径或碟形封头过渡区转角内半径，单位为毫米（mm）； r 3 GB/T35974.3—2018 r. 锥壳小端过渡区圆弧内半径，单位为毫米（mm）； 锥壳半顶角，单位为度（）； α 椭圆形或蝶形封头计算厚度，单位为毫米（mm）； 锥壳计算厚度，单位为毫米（mm）； 锥壳折边过渡段计算厚度，单位为毫米（mm）； [o]t 设计温度下材料的许用应力，单位为兆帕（MPa）； 焊接接头系数。 4.3.2基本要求 结构允许时，优先选用标准椭圆形封头，结构见图1a）。 封头结构尺寸参照GB/T25198中的规定，制造宜采用注塑整体成型。 椭圆形封头 b) 碟形封头 a) 图1封头示意图 4.3.3椭圆形封头 厚度按式（11)计算，式中封头的形状系数K按式（12)计算 Kp.D: (11 ) 2[o]Φ-0.2p K= ..( 12 ) (2h. 4.3.4碟形封头 4.3.4.1 碟形封头球面部分的内半径应不大于封头的内直径，过渡区的半径应不小于封头内直径的 10%，且应不小于封头厚度的3倍，封头厚度（不包括预留厚度）应不小于封头内直径的0.3%，且不小于 4mm. 4.3.4.2 2厚度按式（13)计算，式中封头的形状系数M按式（14)计算。 Mp.R; ·(13 ) 2[o]"Φ-0.2pe M= ..(14 ) 4.3.5锥形封头 4.3.5.1 锥形封头结构应满足下列条件： 4