NB/T 47017-2011 《压力容器视镜》编制说明

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一、 编制目的

  视镜作为压力容器的窥视装置,在石油、化工、医药、轻工等行业中已经得到了普遍应用。随着近年来我国压力容器行业在设计、材料、制造等方面技术水平的不断提高,标准体系的逐步完善,设计标准和材料标准都有了相应的更新。而我们现行的视镜标准由于发布年代较早,标准中的一些内容已不能与现行的其它标准相协调。同时,考虑到现行的几个视镜标准中的系列、规格、尺寸等也不完全一致,设计人员选用不便。为适应当前标准体系的状况及实际工程中的需要,按照全国锅炉压力容器标准化技术委员会的计划安排,由全国锅容标委固定容器分会负责组织,中国石化工程建设公司在现行的压力容器视镜标准基础上,编制了本标准。

  针对近年来因压力容器视镜的质量原因而引发的事故,为规范压力容器视镜市场,保证视镜产品质量,全国锅炉压力容器标准化技术委员会拟将通过视镜标准的修订,对压力容器视镜的制造进行安全注册,只有经批准后的压力容器视镜生产厂商方可进行压力容器视镜的生产。

 

二、国内外视镜相关标准的情况说明

  标准编制小组在标准编制过程中对相关标准和文献进行了大量的调研工作。其中,国内现行的视镜标准主要包括HGJ 501~502-86《压力容器视镜》、HG/T 21575-94《带灯视镜》及HG 21505-92《组合式视镜》等。国外的视镜标准主要是DIN 28120~28121《压力容器圆形视镜》。

  国内的视镜玻璃现有HGJ 501-86-0《钢化视镜玻璃的制造、验收技术条件》和SJ-6《视镜玻璃的制造、验收技术条件》两个技术条件。其中,几乎所有视镜标准中的玻璃都是要求符合HGJ501-86-0的规定,只有在HG21505-92《组合式视镜》中,PN 0.6MPa允许使用硼硅玻璃,并符合SJ-6的要求。国外的视镜玻璃标准包括DIN 7080《低温下无限制使用的耐压圆形钢化硼硅酸盐玻璃板》和BS 3463《压力容器用视镜和液位玻璃规范》。

  视镜标准中的适用范围主要是受限于视镜玻璃的直径、允许压力和温度,随着国内玻璃行业的技术水平不断提高,在借鉴国外视镜玻璃标准的经验基础上,目前由国家安全玻璃及石英玻璃质量监督检验中心牵头主编的GB/T 23259-2009《压力容器用视镜玻璃》已经发布。此标准不仅要求所有视镜玻璃全部使用钢化硼硅玻璃,并且将视镜玻璃的允许使用温度、直径和对应的压力等都进一步提高。

  因此,本视镜标准在编制过程中,视镜玻璃部分内容主要依据GB/T 23259-2009《压力容器用视镜玻璃》,并参考国外DIN 28120标准的基础上,在现行视镜标准的适用范围和技术内容等的基础上都进行了扩充和更新。

 

三、主要技术内容的编制说明

  1、引用标准

  视镜是压力容器上的一个受压部件,因此视镜的设计、制造与检验应遵循GB150《钢制压力容器》等有关标准的规定。

  2、视镜型式

  考虑到视镜作为一个通用的标准件,应该由专业的视镜厂商生产,并对视镜的各个元件和整体性能负责。而目前实际情况往往是压力容器制造厂直接从生产视镜玻璃的厂家购买视镜玻璃,在压力容器制造厂自行加工和安装视镜,这样容易造成不安全隐患,责任也难以分清,以往发生的有关事故也充分暴露了这一点。因此,在编制本标准时编者将视镜设计成一个标准件形式,直接从专业视镜厂商购买。这样既能保证产品质量又容易分清责任。

  视镜在压力容器的筒体或封头上的安装形式主要分为两种:直接焊接式和夹持固定式。这两种安装形式的现行视镜标准分别是HGJ 501~502-86《压力容器视镜》和HG 21505-92《组合式视镜》。但现有这两个标准的视镜尺寸参数(如视镜外径、螺栓圆直径、螺栓个数与直径)相差很大,而且HG/T 21575-94《带灯视镜》的标准也仅适用于直接焊接式视镜。因此本标准提出一种通用的视镜结构,希望能够尽可能将所有的视镜形式都包纳进来,使其尽量减化,便于设计人员选用。

  鉴于上述两个原因,本标准便提出了如正文中图1所示的视镜结构。

  3、视镜系列

  GB/T 23259-2009《压力容器用视镜玻璃》中将视镜玻璃的允许使用温度和压力范围都有所提高,在此基础上本视镜标准的适用范围也进行了相应的扩充,与现行视镜标准的比较详见下表:

  表1

使用温度 ºC使用压力等级MPa直径规格 mm
HGJ501~502-860~2001.0, 1.6, 2.550, 80, 100, 125, 150
HG/T 21575-940~2000.6, 1.0100, 125, 150
HG 21505-920~2000.6, 1.0, 1.6, 2.550, 80, 100, 125, 150
本标准增至250,即0~2500.6, 1.0, 1.6, 2.5增加200mm的规格,即
50, 80, 100, 125, 150, 200

  4、视镜射灯

  现行HG/T 21575-94《带灯视镜》标准中的射灯只适用于使用压力小于1.0MPa,最小规格为DN 100的视镜上。视镜射灯的类型分为防腐型和隔爆型两类,其中防爆型射灯由于安装面积占用较大的窥视面积,只能作为光源孔,同时必须另安装一个不带灯视镜作为窥视孔。

  据了解,实际应用中纯防腐型射灯的应用场合比较少,参考国外专业视镜厂商的射灯系列资料,了解到国外射灯系列主要按防爆要求进行分类,分为非防爆型和防爆型两类,而这两类射灯在材料选择上都兼顾防腐的功能。因此,本标准将射灯的形式也改为按非防爆型和防爆型两类划分。

  为了选用简便,针对非防爆型射灯指定了一种射灯规格,防爆型射灯指定了两种射灯规格,其适用范围几乎覆盖所有的视镜规格。当视镜规格较小而单独作为光源孔时,容器上还需另安装一个不带射灯的视镜作为窥视孔。本标准中射灯的应用范围详见表2。

  本标准中将视镜射灯作为视镜标准件的备选件,因此要求在所有视镜的压紧环上均布钻4个螺栓孔,以便与射灯组合使用;若不用射灯时可用螺塞堵住。

  表2

视镜公称直径
DN (mm)
公称压力
PN (MPa)
非防爆型(防腐型)
射灯结构
防爆型
射灯结构
500.6Δ
1.0Δ
1.6Δ
2.5Δ
800.6Δ
1.0Δ
1.6Δ
2.5Δ
1000.6ΔΔ
1.0ΔΔ
1.6ΔΔ
2.5ΔΔ
1250.6ΔΔ
1.0ΔΔ
1.6ΔΔ
1500.6ΔΔ
1.0ΔΔ
1.6ΔΔ
2000.6ΔΔ
1.0ΔΔ

  (注:灰色底纹标注的系列为在现行《带灯视镜》标准的基础上新增加系列。)

  5、视镜冲洗装置

  现行的HG/T 21575-94《带灯视镜》标准中采用在视镜座上设冲洗孔的结构对视镜玻璃内侧进行喷射冲洗。借鉴国外专业视镜厂商的视镜冲洗装置,本标准中采用这种先进的专业冲洗装置(见标准正文附录C),作为视镜标准件的一个备选件,供用户选配。若用户不选用冲洗装置时,则不需在视镜标准件的压紧环和视镜座上加工相应的光孔和螺纹孔。

  6、材料选择

  (1)由于GB 150中取消了Q235-A钢板材料,同时考虑压力容器用钢板的要求,故本标准中要求碳钢视镜用钢板材料至少为Q245R。若采用锻件材料时,可以选用GB 150中相应的材料,并在订货时注明。

  (2)不锈钢材料按GB 150选用,如S30408,S30403,S31608, S31603等。若选用S30408以外的不锈钢材料时,需在备注栏中注明所选用材料。

  (3)现行的视镜标准中有一种碳钢压紧环和不锈钢视镜座的材料组合,但考虑到视镜压紧环的材料量不大,本标准规定压紧环和视镜座的材料一致。

  (4)密封垫片的材料取消了石棉橡胶板,又考虑到聚四氟乙烯板的限制使用温度为200℃,而本标准的温度适用范围已扩大至250℃,因此本标准参考HG/T 20606-2009《钢制管法兰用非金属平垫片》,选择可用于290℃温度以内的非石棉纤维橡胶板作为密封垫片。密封垫片材料可以根据操作条件及介质特性选用,采用本标准以外材料时,应在订货时注明。

  (5)射灯外壳的材料分为两种。其中非防爆型射灯外壳采用不锈钢材料,防爆型射灯外壳采用铸铝。

  (6)冲洗装置中除密封垫材料使用聚四氟乙烯(PTFE)外,其余元件均选用06Cr19Ni10不锈钢。

  7、配对法兰的标准

  当视镜采用标准正文中图3a,3b所示的夹持固定连接形式时,为了保证定位和密封效果,其夹持接管法兰应采用凹面的密封面形式。此时应保证视镜座外径尺寸X小于夹持接管法兰的凹面密封面尺寸Y,而且视镜座凸台的外径尺寸D也应小于夹持配对法兰的内径B。其中尺寸Y和B见下图1a,1b。

 

图1a

图1b

  本标准要求视镜的夹持配对法兰标准应按欧洲体系的管法兰标准。

  欧洲体系的管法兰标准HG/T 20592-2009的压力等级与视镜标准的压力等级完全一致,而且各个压力等级所对应的配对法兰的尺寸也能满足相应的要求。

  比较而言,美洲体系的管法兰标准HG/T 20615-2009不仅压力等级与视镜标准不一致,而且PN<5.0MPa(Class300)的管法兰也不提供凹面密封面形式。当采用PN 5.0MPa的带颈对焊管法兰尺寸时,则会出现夹持配对法兰内径B小于视镜座的外径尺寸D的情况(见下表灰色底纹部分)。具体比较见下表。

  表3

视镜
公称
压力
PN
(MPa)
视镜配对欧洲体系法兰
(HG/T 20592-2009)
与视镜公称压力一致
配对美洲体系法兰
(HG/T 20615-2009)
PN=5.0MPa (Class300)
公称
直径
DN
(mm)
视镜座
凸台外
D
(mm)
视镜座外径
X
(mm)
法兰内径
B
(mm)
密封面尺
Y
(mm)
公称直
(mm)
法兰内径
B
(mm)
密封面尺寸
Y
(mm)
公称直径
(mm)
0.650 130          175143.5176125127187.3125
80160          203170.5204150154217.5150
100200259221.5260200203271.5200
125225312276.5313250255325.4250
150250312276.5313250255325.4250
200315363328364300303.5382.6300
1.050130            175143.5176125127187.3125
80160            203170.5204150154217.5150
100200259221.5260200203271.5200
125225312276.5313250255325.4250
150250312276.5313250255325.4250
200 315            363328364300303.5382.6300
1.650 130            175143.5176125127187.3125
80160            203170.5204150154217.5150
100200259221.5260200203271.5200
125225312276.5313250255325.4250
150250312276.5313250255325.4250
2.550 130            175143.5176125127187.3125
80160            203170.5204150154217.5150
100200259221.5260200203271.5200

  8、结构尺寸说明

  (1)视镜玻璃片的尺寸

  GB/T 23259-2009《压力容器用视镜玻璃》参考DIN 7080-1999制订了一系列视镜玻璃片的尺寸,与现行视镜标准中的视镜玻璃尺寸有一定出入。而本标准是依据GB/T 23259-2009《压力容器用视镜玻璃》中视镜玻璃片的尺寸设计相应的视镜尺寸(如密封垫尺寸)。

  (2) 视镜座凸台外径D、螺柱中心圆直径K、螺柱数量及直径d继续沿用现行标准中的系列尺寸,只是增加了DN200的规格。

  (3) 视镜座外径X的尺寸依据配对的欧洲体系管法兰标准(HG/T 20592-2009)中凹面密封面尺寸Y来确定。

  (4) 视镜座厚度h2沿用现行视镜标准中的尺寸,只是增加了DN200的相应厚度。视镜座底盘的厚度h3主要是在保证强度计算的同时,还需考虑与容器筒体或封头相焊时所必须的矢高,本标准按视镜座厚度h2减去10mm选取。

  (5) 视镜夹紧环厚度h1原则上也是沿用现行标准中尺寸,只是对新增的规格系列作了补充。

标准编制小组

2010年3月