3. 3 非金属压力容器设计要求
3. 3. 1 石墨压力容器
3. 3. 1 . 1 设计范围
石墨压力容器的设计范围限定如下：
( 1 ) 最大设计外压， 2.4MPa ；
( 2 ) 最大设计内压， 2.4MPa ；
( 3 ) 最低设计温度， - 70 ℃；
( 4 ) 最高设计温度， 205 ℃。
3. 3. 1 . 2 安全系数和许用应力
用于设计的许用应力值为石墨材料工艺评定报告( CMQ ) 中指定设计温度下抗拉或者压缩试验平均值的 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 ) 。
3. 3. 1 . 3 耐腐蚀性
所选择的石墨材料应当保证工作条件下的耐腐蚀性。
3. 3. 1 . 4 耐压试验
耐压试验压力不得低于 1.5 倍的设计压力， 盛装毒性危害程度为极度或者高度危害介质的压力容器， 其试验压力不得低于 1.75 倍的设计压力。
耐压试验介质一般采用清洁的水。
3. 3. 1 . 5 泄漏试验
盛装毒性危害程度为极度或者高度危害介质的压力容器， 应当在不低于设计压力的试验压力下， 进行所有接头和连接处的泄漏试验， 试验方法由设计者规定。
3. 3. 1 . 6 粘接试件
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 粘接试件的制作要求， 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。
3. 3. 2 纤维增强塑料压力容器
3. 3. 2. 1 通用要求
( 1 ) 纤维增强塑料压力容器不可用于盛装毒性危害程度为极度或者高度危害介质和液化气体；
( 2 ) 纤维增强塑料压力容器的设计除按照本规程 3.1.5 要求外， 还应当将纤维增强材料的铺层设计与强度、 刚度计算同步进行；
( 3 ) 纤维增强塑料压力容器的器壁由内衬层、 结构层和外保护层组成； 在内压强度计算时， 只考虑结构层的承压强度； 在计算外压失稳、 自 重载荷时， 按照压力容器总厚度进行计算；
( 4 ) 应当考虑复合材料的各向异性以及由于材料老化引起的材料性能衰减；
( 5 ) 纤维增 强 塑 料压力 容器的 设计温度取介质的 工作温度 ， 并且不得低于- 54 ℃。
3. 3. 2. 2 设计类型
纤维增强塑料压力容器的设计分为以下三种类型， 设计者应当根据设计参数、设计方法、 制造工艺等确定设计类型并且在设计文件(设计总图) 中注明：
( 1 ) Ⅰ 型容器， 采用手糊、 喷射成型工艺制造时其设计压力不得大于 1MPa ， 采用缠绕成型工艺制造不进行极孔包络时设计压力不得大于 10MPa ， 采用缠绕成型工艺制造并且进行极孔包络时设计压力不得大于 20MPa ； 工作温度不超过 65 ℃时取设计温度为 65 ℃， 工作温度超过 65 ℃时设计温度不得超过 120 ℃， 并且所用树脂的热变形温度应当高于设计温度 20 ℃以上；
( 2 ) Ⅱ 型容器， 筒体必须采用缠绕成型工艺， 封头可采用手糊、 喷射或者缠绕成型； 采用规则设计法时， 工作压力与内径乘积不得大于 2.4MPa·m ， 最大设计压力不得大于 1.6MPa ， 最大的设计内径不得大于 4.8m ； 采用分析设计法时或者采用规则设计法与分析设计法结合设计时， 设计压力不得大于 0.6MPa ， 内径不得大于 4m ； 设计温度不得超过 120 ℃， 并且所用树脂的热变形温度应当高于设计温度 20 ℃以上；
( 3 ) Ⅲ型容器， 必须采用缠绕成型工艺并且进行极孔包络制造， 其设计压力不得大于 100MPa 并且不得低于 20MPa ； 设计温度不得超过 85 ℃， 并且所用树脂的热变形温度应当高于设计温度 20 ℃以上。
3. 3. 2. 3 设计方法及安全系数
( 1 ) Ⅰ 型容器， 应当制作原型容器， 对原型容器进行 10 万次的压力疲劳试验，压力波动范围从常压至设计压力， 疲劳试验完成后， 进行压力试验， 试验压力不得小于 6 倍设计压力， 容器在试验过程中不得渗漏、 破裂；
( 2 ) Ⅱ 型容器， 采用规则设计法或者规则设计法与分析设计法相结合的设计方法， 并且用声发射检测方法验收时， Ⅱ 型容器设计安全系数需要考虑载荷条件、 成型工艺、 使用环境、 温度、 预期使用年限、 材料离散等因素， 无法进行声发射检测时应当提高安全系数； 设计许用应变不得大于 0.1 %， 外压安全系数不得小于 5.0 ；
Ⅱ 型容器的具体安全系数由相应的产品标准规定；
( 3 ) Ⅲ型容器， 应当制作原型容器， 根据设计条件决定是否进行疲劳试验， 疲劳试验完成后， 进行压力试验， 采用碳纤维增强塑料制造时试验压力不低于设计压力的 2.25 倍， 采用玻璃纤维增强塑料制造时试验压力不低于设计压力的 3.5 倍， 容器在试验过程中不得渗漏、 鼓包、 明显变形、 破裂。
3. 3. 2. 4 铺层设计
纤维增强塑料压力容器的铺层设计至少包括以下内容：
( 1 ) 纤维及其制品类型；
( 2 ) 树脂体系及配比；
( 3 ) 铺层的次序、 方向和层数；
( 4 ) 成型工艺(含固化工艺) ；
( 5 ) 树脂含量(重量比) 。
3. 3. 2. 5 粘接设计
粘接设计应当保证粘接接头许用承载力不低于接头处环向、 轴向和剪切载荷。
3. 3. 2. 6 耐压试验
耐压试验一般采用液压试验， 试验介质应当为清洁水或者其他合适液体； 对于不适合液压试验的压力容器， 可采用气压试验。
试验内压不得低于 1.1 倍设计内压， 试验外压不得低于 1 倍设计外压。
Ⅱ 型容器， 耐压试验时应当进行声发射检测。 当无法进行声发射检测时， 试验内压不得低于 1.25 倍设计内压， 试验外压不得低于 1.1 倍设计外压但不得大于
0.1MPa 。
3. 3. 3 非金属压力容器中的金属受压元件的设计
非金属压力容器中的金属受压元件的设计应当符合本规程中关于金属压力容器的相应规定。

原作者：各部委
来 源：网络
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