标准编号:	GB/T 18442.7-2017
中文名称:	固定式真空绝热深冷压力容器 第7部分：内容器应变强化技术规定
英文名称:	Static vacuum insulated cryogenic pressure vessels-Part 7:Rules of pressure strengthening for inner vessels
行业分类:	GB    国家标准
ICS分类:	23.020.40 23.020.40    低温容器 23.020.40
发布机构:	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
发布日期:	2017-11-01
实施日期:	2018-5-1
标准状态:	valid
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符数:	25000 字
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Codeofchina.com is in charge of this English translation. In case of any doubt about the English translation, the Chinese original shall be considered authoritative. GB/T 18442 Static Vacuum Insulated Cryogenic Pressure Vessel consists of the following parts under the general title: ——Part 1: General Requirements; ——Part 2: Material; ——Part 3: Design; ——Part 4: Fabrication; ——Part 5: Inspection and Test; ——Part 6: Safety Device Requirements; ——Part 7: Rules of Pressure Strengthening for Inner Vessels. This part is Part 7 of GB/T 18442. This part is developed in accordance with the rules given in GB/T 1.1-2009. This part was proposed by and is under the jurisdiction of National Technical Committee on Boilers and Pressure Vessels of Standardization Administration of China (SAC/TC 262). Static Vacuum Insulated Cryogenic Pressure Vessels Part 7: Rules of Pressure Strengthening for Inner Vessels 1 Scope This part of GB/T 18442 specifies the technical requirements for material, design, fabrication and inspection of inner vessel of static vacuum insulated cryogenic pressure vessel fabricated by pressure strengthening (hereafter referred to as inner vessel). This part is applicable to inner vessel meeting all of the following requirements simultaneously: a) Meeting the requirements of 1.2, GB/T 18442.1, with contained medium of cryogenic liquefied gas; b) Its material is austenitic stainless steel; c) Its nominal thickness is not less than 4mm but not greater than 24mm, and it is composed of single diameter of cylinder and standard ellipsoidal end enclosure; d) It's subject to pressure strengthening treatment at room temperature. This part is not applicable to inner vessel filled with medium with moderate or above toxicity hazard degree. 2 Normative References The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies. GB/T 150 (All parts) Pressure Vessels GB/T 228.1 Metallic materials - Tensile Testing - Part 1: Method of Test at Room Temperature GB/T 229 Metallic Materials - Charpy Pendulum Impact Test Method GB/T 232 Metallic Materials - Bend test GB/T 2653 Bend Test Methods on Welded Joints GB/T 3808 Verification of Pendulum-type Impact Testing Machines GB/T 12160 Calibration of Extensometers Used in Uniaxial Testing GB/T 14976 Stainless Steel Seamless Tubes for Fluid Transport GB/T 16825.1 Verification of Static Uniaxial Testing Machines - Part 1: Tension/Compression Testing Machines - Verification and Calibration of the Force-measuring System GB/T 18442.1~18442.6 Static Vacuum Insulated Cryogenic Pressure Vessel GB/T 24511 Stainless Steel Plate, Sheet and Strip for Pressure Equipment NB/T 47010 Stainless and Heat-resisting Steel Forgings for Pressure Equipment NB/T 47013.2 Nondestructive Testing of Pressure Equipment - Part 2: Radiographic Testing NB/T 47013.5 Nondestructive Testing of Pressure Equipment - Part 5: Penetrant Testing NB/T 47013.11 Nondestructive Testing of Pressure Equipment - Part 11: X-ray Digital Radioscopic Testing NB/T 47014 Welding Procedure Qualification for Pressure Equipment NB/T 47016 Mechanical Property Tests of Products Welded Test Coupons for Pressure Equipment NB/T 47018.1 Technical Permission of Welding Materials for Pressure Equipment - Part 1: General Rule NB/T 47018.2 Technical Permission of Welding Materials for Pressure Equipment - Part 2: Steel Welding Rod NB/T 47018.3 Technical Permission of Welding Materials for Pressure Equipment - Part 3: Steel Electrodes and Rods for Gas-shielded Arc Welding NB/T 47018.4 Technical Permission of Welding Materials for Pressure Equipment - Part 4: Electrodes and Fluxes for Submerged Arc Welding JB 4732-1995 Steel Pressure Vessels - Design by Analysis (Confirmed in 2005) TSG 21-2016 Supervision Regulation on Safety Technology for Stationary Pressure Vessel 3 Terms, Definitions and Symbols 3.1 Terms and definitions For the purposes of this document, the terms and definitions given in GB/T 18442.1 and the followings apply. 3.1.1 strengthening pressure the reached maximum pressure of the top of austenitic stainless steel inner vessel when it's subject to pressure strengthening treatment at room temperature 3.1.2 pressure strengthened vessel the vessel of which its shell generates overall plastic deformation and reaches structure stability after stopping applying strengthening pressure for the inner vessel made of austenitic stainless steel which is subject to pressure strengthening treatment at room temperature 3.2 Symbol For the purpose of this document, the following symbols apply. A——Elongation after fracture, %; Di——Inside diameter of cylinder or end enclosure, mm; KV2——Charpy impact absorbed energy, J; LE——Side expansion value, mm; pc——Calculated pressure, MPa; pk——Strengthened pressure, MPa; Rm——Tensile strength, MPa; Rp0.2——Stress, where the specified residue elongation of steel is 0.2%, MPa; δs——Steel thickness, mm; [σp]t——Permissible stress of cylinder or end enclosure material at the design temperature after pressure strengthening of inner vessel, MPa. 4 General Requirements 4.1 The material, design, fabrication, inspection and identifier of inner vessel shall not only meet the requirements of all parts of this standard, but also comply with the requirements of relevant laws, regulations and safety specifications issued in China. 4.2 Where inner vessel is fabricated with pressure strengthening beyond this part, the relevant requirements of TSG 21 shall be implemented. 4.3 The fabrication unit shall fabricate inner vessel in its own unit, verify the adopted welding process and pressure strengthening process and be responsible for the correctness and integrity of process document. 4.4 The fabrication unit shall timely upload the mechanical performance data of product welded test piece and test process data of pressure strengthening to national public service platform for fabricate information about pressure strengthening for cryogenic vessel. 4.5 Special equipment supervision & inspection organization shall supervise and inspect pressure strengthening process adopted for inner vessel and important quality control point proposed by reference to Annex A and shall meet the requirements of this part. 5 Material 5.1 Steel plate 5.1.1 The designation and mechanical performance of steel plate shall meet the requirements specified in Table 1, the supply state shall be in solution heat-treated condition and meet the requirements of GB/T 150.2 and GB/T 24511. 5.1.2 Steel plate shall be re-inspected and at least include the following contents: a) Check surface quality and material marks of steel plates one by one; b) Re-inspect room-temperature tensile performance of steel plates by batches; c) If opened plate is adopted, its re-inspection shall also meet the relevant requirements of GB/T 150.4. 5.1.3 The sampling quantity and position of tensile test shall meet the requirements of GB/T 24511and GB/T 150.2. 5.1.4 The dimension and test method of tensile specimen shall meet the requirements of GB/T 228.1. Table 1 Mechanical Performance of Steel Plate Steel grade Room-temperature tension Stress Rp0.2, where the specified residue elongation is 0.2%/MPa Tensile strength Rm/MPa Elongation after fracture A/% S30408 ≥220 520~720 ≥45 S30403 ≥210 490~720 S31608 ≥220 520~720 S31603 ≥210 490~720 5.1.5 Where the tensile strength of steel plate is higher than 720MPa, it shall be subject to welding process qualification again according to 7.4.1 and it may be adopted only after qualification. 5.2 Steel pipe and pipe fittings 5.2.1 Materials for steel pipe and pipe fittings shall meet the requirements of GB/T 18442.2. 5.2.2 Where pipe fittings are processed by adopting cold forming, the measured value of ferrite after forming shall not be greater than 15%. 5.3 Forgings The stainless steel forgings contacting with medium shall meet the requirements of GB/T 18442.2 and NB/T 47010 and they shall not be inferior to Grade III. 5.4 Welding materials 5.4.1 Welding materials shall meet the corresponding requirements of GB/T 18442.2 and NB/T 47018.1~47018.4. 5.4.2 The chemical composition of deposited metal in welding material for inner vessel shell shall be the same as or close to that of base metal and the strength and toughness of welded joint shall be matched with those of base metal for shell. 5.5 Materials with foreign designations Where foreign designation is adopted for inner vessel material, it should meet the requirements of Annex B. 5.6 Other materials Where materials other than those in Table 1 and Table B.1 are adopted for fabrication of inner vessel with pressure strengthening, they shall also meet the relevant requirements of TSG 21.

Foreword i 1 Scope 2 Normative References 3 Terms, Definitions and Symbols 4 General Requirements 5 Material 6 Design 7 Fabrication and Inspection Annex A (Informative) Significant Quality Control Points in Manufacturing Process of Pressure Strengthened Inner Vessel Annex B (Informative) Approximate Comparison and Requirements of Austenitic Stainless Steel Grades Annex C (Informative) Requirements of Pressure Strengthening Process Verification Test Annex D (Informative) Test Piece Pre-tensioning and Test Rules Annex E (Normative) Pressure Strengthening Treatment

固定式真空绝热深冷压力容器 第7部分：内容器应变强化技术规定 1 范围 GB/T 18442的本部分规定了采用应变强化技术建造固定式真空绝热深冷压力容器的内容器（以下简称内容器）的材料、设计、制造与检验等方面的技术要求。 本部分适用于同时满足下列条件的内容器： a）符合GE/T 18442.1中的规定，盛装介质为冷冻液化气体； b）材料为奥氏体不锈钢； c）名义厚度不小于4 mm且不大于24 mm，由单一直径的圆筒和标准椭圆形封头构成； d）在室温下完成应变强化处理。 本部分不适用于盛装毒性危害程度为中度及以上介质的内容器。 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（所有部分） 压力容器 GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法 GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法 GB/T 232 金属材料 弯曲试验方法 GB/T 2653 焊接接头弯曲试验方法 GB/T 3808 摆锤式冲击试验机的检验 GB/T 12160 单轴试验用引伸计的标定 GB/T 14976 流体输送用不锈钢无缝钢管 GB/T16825.1 静力单轴试验机的检验 第1部分：拉力和（或）压力试验机 测力系统的检验与校准 GB/T 18442.1〜18442.6 固定式真空绝热深冷压力容器 GB/T 24511 承压设备用不锈钢钢板及钢带 NB/T 47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件 NB/T 47013.2 承压设备无损检测 第2部分：射线检测 NB/T 47013.5 承压设备无损检测 第5部分：渗透检测 NB/T 47013.11 承压设备无损检测 第11部分：X射线数字成像检测 NB/T 47014 承压设备焊接工艺评定 NB/T 47016 承压设备产品焊接试件的力学性能检验 NB/T 47018.1 承压设备用焊接材料订货技术条件 第1部分：釆购通则 NB/T 47018.2 承压设备用焊接材料订货技术条件 第2部分：钢焊条 NB/T 47018.3 承压设备用焊接材料订货技术条件 第3部分：气体保护电弧焊钢焊丝和填充丝 NB/T 47018.4 承压设备用焊接材料订货技术条件 第4部分：埋弧焊钢焊丝和焊剂   JB 4732—1995 钢制压力容器分析设计标准（2005确认） TSG 21—2016 固定式压力容器安全技术监察规程 3 术语和定义及符号 3.1 术语和定义 GB/T 18442.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 强化压力 strengthening pressure 奥氏体不锈钢制内容器在室温下进行应变强化处理时，容器顶部所达到的最高压力。 3.1.2 应变强化容器 pressure strengthened vessel 奥氏体不锈钢制内容器在室温下施加强化压力进行应变强化处理，卸载后使壳体发生总体塑性变形并达到结构稳定的容器。 3.2 符号 下列符号运用于本文件。 A——断后伸长率，％； Di——筒体或封头内直径，mm； KV2——夏比冲击吸收能量，J； LE——侧膨胀值，mm； pc——计算压力，MPa； pk——强化压力，MPa； Rm——抗拉强度，MPa； Rp0.2——钢材规定残余延伸率为0.2%时的应力，MPa； δs钢材厚度，mm； [σp]t——内容器应变强化后，筒体或封头材料在设计温度下的许用应力，MPa。 4 一般要求 4.1 内容器的材料、设计、制造与检验及标识除应符合本标准所有部分的规定外，还需遵守国家颁布的有关法律、法规、安全技术规范及相关标准的规定。 4.2 超出本部分范围采用应变强化技术制造内容器时，应按TSG 21中的相关规定执行。 4.3 制造单位应在本单位进行内容器的制造，对其采用的焊接工艺和应变强化工艺进行验证，并对工艺文件的正确性和完整性负责。 4.4 制造单位应将产品焊接试件力学性能数据和应变强化试验过程数据及时上传至全国应变强化深冷容器制造信息公共服务平台。 4.5 特种设备监督检验机构应对内容器采用的应变强化工艺及参照附录A提出的重要质量控制点进行监督检验，并满足本部分的要求。   5 材料 5.1 钢材 5.1.1 钢板的牌号及力学性能应符合表1的规定，供货状态为固溶热处理状态，且满足GB/T 150.2和GB/T 24511的要求。 5.1.2 钢板应进行复验，至少包括下列内容： a）逐张检查钢板的表面质量和材料标记； b）按批复验钢板的室温拉伸性能； c）若采用开平板，其复验要求还应符合GB/T 150.4的相关规定。 5.1.3 拉伸试验的取样数量和位置符合GB/T 24511和GB/T 150.2的规定。 5.1.4 拉伸试样尺寸和试验方法应符合GB/T 228.1的规定。 表1 钢板力学性能 钢 号 室温拉伸 规定残余延伸率为0.2%时的应力Rp0.2/MPa 抗拉强度 断后伸长率 S30408 ≥220 520〜720 ≥45 S30403 ≥210 490〜720 S31608 ≥220 520〜720 S31603 ≥210 490〜720 5.1.5 当钢板抗拉强度高于720 MPa时，应按7.4.1重新进行焊接工艺评定，评定合格后方可采用。 5.2 钢管与管件 5.2.1 钢管与管件用材料应符合GB/T 18442.2的规定。 5.2.2 管件采用冷成形加工时，其成形后的铁素体测量值应不大于15%。 5.3 锻件 与介质接触的不锈钢锻件应符合GB/T 18442.2和NB/T 47010的规定，级别不低于Ⅲ级。 5.4 焊接材料 焊接材料应符合GB/T 18442.2和NB/T 47018.1〜47018.4的相应规定。 5.4.2 内容器壳体采用的焊接材料其熔敷金属化学成分应与母材相同或相近，焊接接头强度和韧性与壳体母材相匹配。 5.5 境外牌号材料 内容器材料釆用境外牌号时，宜参照附录B的规定执行。 5.6 其他材料 当采用表1和表B.1以外的材料建造应变强化技术制造内容器时，还应符合TSG 21的相关规定。   6 设计 6.1 一般要求 6.1.1 内容器设计除应符合本部分的规定外，还应符合TSG 21、GB/T 150和GB/T 18442.3的规定。 6.1.2 设计单位应针对应变强化制真空绝热深冷容器出具风险评估报告，其内容除符合GB/T 150.1的规定外，还应包括采用应变强化技术可能产生的失效模式及其风险控制。 6.1.3 内容器的设计图样中应注明“采用应变强化技术”，以及强化压力、强化前直径等内容。 6.1.4 本章涉及的内容器直径、厚度等均为应变强化处理前的参数，不考虑应变强化处理后的变化。 6.1.5 产品铭牌中应标明“应变强化容器”，符号为“PS”。 6.2 载荷 6.2.1 内容器设计时，应按照GB/T 18442.3的规定考虑相应的载荷及其组合。 6.2.2 应变强化处理过程中，还应考虑内容器支撑处产生的支反力和强化压力载荷。 6.3 许用应力 6.3.1 筒体和封头用钢板的许用应力按表2确定。 6.3.2 接管和锻件等受压元件的许用应力按GB/T 150.2确定。 6.3.3 接管、内容器支承以及开孔部位等局部应力按JB 4732校核时，筒体和封头总体薄膜应力的设计应力强度取值按表2确定，其他受压元件的设计应力强度按GB/T 150.2规定的相应材料许用应力确定。 表2 应变强化后钢板的许用应力 钢 号 应变强化许用应力 [σp]t S30408 273 S31608 S30403 266 S31603 6.4 内压计算 内容器的强度计算应符合GB/T 150.3的规定，其他相关计算符合GB/T 18442.3的规定。 6.5 外压计算 6.5.1 各元件的外压稳定性计算，应符合GB/T 150.3的规定，其外压曲线按相应材料20℃时选取。 6.5.2 外压计算压力按下列要求确定，且取大值： a）不小于制造、运输、装卸、检验与试验或者其他工况中，可能出现的最大内外压力差； b）不小于0.04 MPa。   6.6 开孔补强 内容器的开孔应采用整体补强结构，开孔补强的计算应符合GB/T 150.3或JB 4732的规定。 6.7 强化压力 强化压Pk按式（1）进行计算： （1） 6.8 耐压试验压力 耐压试验压力应符合GB/T 18442.3的规定。 6.9 泄漏试验压力 按照GB/T 18442.3的规定进行。 6.10 结构设计 6.10.1 内容器除最后一道封闭环焊缝外，A、B类焊接接头应采用全焊透对接接头，封闭环焊缝允许采用带永久性垫板的对接接头。 6.10.2 内容器开孔直径一般不大于150 mm。当设置工艺人孔时，开孔边缘应在封头中心0.8Di内，开孔中心线沿壳体法线方向。 6.10.3 加强圈的拼接焊缝应采用全截面焊透焊接接头。加强圈与筒体之间的焊缝应采用双面连续焊接，焊脚高度应不小于筒体厚度和加强圈厚度的较小值。 6.10.4 应按额定充满率在内容器上设置溢流口。确定额定充满率时，一般采用应变强化前的内容器几何容积。 6.10.5 结构设计时，还应考虑由于内容器塑性变形对容器低温绝热性能、外壳安装及管路系统产生的影响。 7 制造与检验 7.1 一般要求 7.1.1 内容器的制造、检验与验收除应符合本部分规定外，还应满足GB/T 18442其他部分和设计文件的要求。 7.1.2 制造单位应具备与应变强化工艺相适应的厂房设施、强化装备以及相应的检测设备等。 7.1.3 制造单位首次采用应变强化技术进行内容器制造前，应试制样品容器，并按TSG 21的要求进行试验验证。强化工艺验证性试验参照附录C的规定。 7.2 材料制备 7.2.1 内容器筒体相邻筒节应优先采用同一炉批号、同一厚度的钢板。采用不同炉批号材料时，相邻筒节材料的Rp0.2相差不宜超过30 MPa。 7.2.2 内容器封头用钢板宜选择S30403或S31603材料。 7.2.3 拼接封头应选用同一炉批号的钢板。 7.3 加工成形 7.3.1 内容器的加工应符合GB/T 18442.4的相关规定。   7.3.2 封头如采用S30408奥氏体型不锈钢材料，成形时应釆用温成形等适当的工艺对其过渡段和直边段的马氏体含量进行控制，成形后各部位的铁素体测量值应不大于15%。 7.4 焊接 7.4.1 焊接工艺评定 7.4.1.1 内容器施焊前应按照NB/T 47014和本部分的要求进行焊接工艺评定。 7.4.1.2 焊接工艺评定试件的焊接接头外观应无咬边、裂纹、表面气孔、焊渣、凹坑、焊瘤等缺陷，且表面无焊接飞溅物，试件应按NB/T 47013.2进行100%射线检测，技术等级不低于AB级，合格级别不低于7.5中规定的合格级别。 7.4.1.3 试件按7.4.1.2的规定经检验合格后，应避开缺陷区域位置制取预拉伸试件，保留焊缝余高，且参见附录D的规定进行预拉伸处理。 7.4.1.4 预拉伸后的试件制成试样时，采用机械方法去除焊缝余高，使之与母材齐平。试样取样方法、规格及加工应分别符合GB/T 228.1、GB/T 229、GB/T 2653和NB/T 47014的相应规定。 7.4.1.5 试验要求： a）试样数量 取室温拉伸试样2件，弯曲试样4件（2件面弯和2件背弯或4件侧弯），焊缝金属区及热影响区冲击试样各3件。 b）试验温度 拉伸试验和弯曲试验取室温，冲击试验温度不高于内容器最低设计金属温度。 c）试验结果评定 焊接工艺评定试验结果应符合表3的规定，其中焊接接头每组标准试样的冲击吸收能量平均值应不低于规定值，允许有一个试样的冲击吸收能量低于规定值，且不低于规定值的70%。当试样厚度小于5 mm时，其冲击试验仅考核侧膨胀值。 表3 预拉伸后焊接接头力学性能和弯曲性能合格指标 室温拉伸 材料牌号 抗拉强度 Rm/MPa 断后伸长率 A/% S30408 ≥520 25 S31608 S30403 ≥490 S31603 冲击试验 材料牌号 试样规格 mm 夏比冲击吸收能量 KV2/J 侧膨胀值 LE/mm S30408 S30403 S31608 S31603 10×10×55 ≥31 ≥0.53 7.5×10×55 ≥24 5×10×55 ≥16 室温弯曲 弯曲试验的弯头直径为4倍试样厚度，弯曲角度180°时拉伸面无裂纹为合格。 注：侧膨胀值合格指标均为规定的最小值。 7.4.2 焊缝形状尺寸 7.4.2.1 焊缝形状尺寸及表面质量除应符合GB/T 18442.4的规定外，A类焊接接头焊缝余高还应满足下列要求： a）δn≤10 mm时，焊缝余高不宜大于1 mm； b）10 mm＜δn≤24 mm时，焊缝余高不宜大于0.1δs。 7.4.2.2 相同厚度的焊接接头，其对口错边量（见图1）应符合下列要求： a）A类焊缝不大于对口处钢材厚度的15%，且不大于2 mm。 b）B类焊缝不大于对口处钢材厚度的15%，且不大于3 mm。