| 标准编号 | GB/T 21432-2021 (GB/T21432-2021) | | 中文名称 | | | 英文名称 | Graphite pressure vessels | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J74 | | 字数估计 | 30,330 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 21432-2021
Graphite pressure vessels
ICS 23.020.30
J74
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 21432-2008
石 墨 制 压 力 容 器
2021-03-09发布
2021-07-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 2
4 通用要求 3
5 材料 3
6 设计 4
7 制造 6
8 检验和验收 9
9 容器出厂要求 11
附录A(规范性附录) 浸渍工艺评定 13
附录B(规范性附录) 粘结工艺评定 17
附录C(规范性附录) 不透性石墨材料渗透系数试验方法 21
石 墨 制 压 力 容 器
1 范围
本标准规定了石墨制压力容器的通用要求、材料、设计、制造、检验和验收及容器出厂要求。
本标准适用于具备以下条件的石墨制压力容器:
---工作压力大于或等于0.1MPa,设计压力不大于2.4MPa;
---设计温度-70℃~205℃;
---盛装介质为气体、液化气体或介质最高工作温度高于或等于其标准沸点的液体。
本标准不适用于下列石墨容器:
---直接火焰加热的石墨容器;
---核能装置中的石墨容器;
---浇铸石墨容器;
---主要应力由金属外壳承受的石墨砖板衬里设备。
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 150.1 压力容器 第1部分:通用要求
GB/T 150.2 压力容器 第2部分:材料
GB/T 150.3 压力容器 第3部分:设计
GB/T 150.4 压力容器 第4部分:制造、检验和验收
GB/T 151 热交换器
GB/T 1431 炭素材料耐压强度测定方法
GB/T 1804 一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差
GB/T 8721 炭素材料抗拉强度测定方法
GB/T 13465.1 不透性石墨材料试验方法 第1部分:力学性能试验方法总则
GB/T 13465.2 不透性石墨材料试验方法 第2部分:抗弯强度
GB/T 13465.3 不透性石墨材料试验方法 第3部分:抗压强度
GB/T 13465.5 不透性石墨酚醛粘接剂收缩率试验方法
GB/T 13465.6 不透性石墨管水压爆破试验方法
GB/T 13465.8 不透性石墨粘接剂粘接剪切强度试验方法
GB/T 13465.9 不透性石墨粘接剂粘接抗拉强度试验方法
GB/T 13927-2008 工业阀门 压力试验
GB/T 21921 不透性石墨材料抗拉强度试验方法
GB/T 24203 炭素材料真密度、真气孔率测定方法 煮沸法
GB/T 24528 炭素材料体积密度测定方法
GB/T 26961 不透性石墨设备水压试验方法
GB/T 35922 不透性石墨浸渍耐蚀作业技术规范
GB/T 35926 不透性石墨粘结作业技术规范
HG/T 2059 不透性石墨管技术条件
HG/T 2370-2017 不透性石墨制化工设备技术条件
HG/T 20584 钢制化工容器制造技术要求
JB/T 4711 压力容器涂敷与运输包装
NB/T 47003.1 钢制焊接常压容器
YB/T 2818 石墨块
TSG07-2019 特种设备生产和充装单位许可规则
TSG21-2016 固定式压力容器安全技术监察规程
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
设计温度 designtemperature
容器在正常工作情况下,设定元件的温度(沿石墨元件截面的温度平均值)。
注:设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。
3.2
石墨 graphite
石墨化材料和半石墨化材料的统称。
3.3
石墨化材料 graphitizedmaterial
由焦炭或石墨粉及颗粒与沥青经混和、挤压、模压(或振动成型)后在2400℃~3000℃高温下形
成的石墨材料。
3.4
半石墨化材料 half-graphitizedmaterial
石墨粉、粒与沥青混合、挤压(或模压、振动成型)后,经1000℃~1200℃焙烧形成的石墨材料。
3.5
不透性石墨 imperviousgraphite
现行工业层面上(即在不高的压力、温度条件下)不渗透液体和气体的石墨材料。
注:包括浸渍石墨、压型(包括挤压和模压)石墨和浇注石墨。
3.6
将石墨粉与粘结剂混合后在一定压力下成型(模压或挤压、包括等静压)并经固化形成的不透性
石墨。
3.7
浸渍石墨 impregnatedgraphite
采用浸渍工艺过程将有机或无机液体材料(浸渍剂)压入透性石墨材料孔隙中并使之在孔隙内固化
而形成不透性石墨。
注:因用于增加材料抗渗透性的浸渍剂的不同而形成不同品种。应用面最广的是采用酚醛树脂浸渍的酚醛浸渍石
墨,其次还有呋喃浸渍石墨、环氧树脂浸渍石墨、聚四氟乙烯浸渍石墨、水玻璃浸渍石墨等。
3.8
浸渍 impregnation
用耐腐、耐温树脂及无机物质填充石墨件中的连通开孔空隙的方法。
3.9
浸渍剂 impregnationagent
用于浸入炭或石墨材料孔隙中,并通过固化工艺使炭或石墨材料不渗透的材料。
3.10
粘结剂 graphitecement
石墨粉末和树脂的混合物,需要时添加固化剂,改性剂等,用于石墨材料的粘结。
3.11
k(L)
综合反映材料渗透能力、量度固体材料气体渗透性的指标。
4 通用要求
4.1 石墨制压力容器的材料、设计、制造、检验和验收及设备出厂除应符合本标准的规定外,还应遵守
TSG21-2016、TSG07-2019等国家颁布的有关法律法规和安全技术规范。
4.2 石墨制压力容器中的金属制受压元件应符合GB/T 150.1~GB/T 150.4和GB/T 151的有关规
定;非受压钢制零部件应符合NB/T 47003.1的有关规定。
4.3 石墨制压力容器的制造单位应依据TSG07-2019的有关规定建立健全质保体系并有效运行。
4.4 TSG21-2016管辖范围内的石墨制压力容器的制造应接受特种设备安全监察机构的监察。
4.5 采用新材料、新技术、新工艺以及有特殊使用要求的压力容器,与本标准的要求不一致,或者本标
准未作要求、可能对安全性能有重大影响的,相关单位应按TSG21-2016中1.9的规定执行。
5 材料
5.1 制造石墨制压力容器的主要材料包括:石墨材料、粘结剂、浸渍剂、金属材料和密封材料。其中,石
墨材料主要是浸渍石墨和压型石墨两种不透性石墨材料。
5.2 石墨制压力容器受压元件用石墨材料应遵守本标准及 HG/T 2370-2017的规定;石墨制压力容
器用金属材料应符合GB/T 150.1、GB/T 150.2的规定。
5.3 材料生产单位应按标准的规定向用户提供质量证明书(原件),质量证明书中至少应包括标准号、
规格、炉(批)号、颗粒度、比电阻、各项力学性能数据、生产单位名称及检验印章等,并在材料上做出清
晰、牢固的标志。
5.4 制造单位从非材料生产单位获得受压元件用材时,应同时取得材料质量证明书原件或加盖供材单
位检验公章和经办人章的有效复印件,用材单位对所获材质证明书的真实性与一致性负责。
5.5 用于制造压力容器的石墨材料应当进行浸渍工艺评定和复合物材料成型工艺评定,并符合下列
要求:
a) 工艺评定报告和工艺评定规程应经制造单位技术负责人批准及监检人员的确认;
b) 用于制造石墨材料的原材料,应当在工艺评定报告中记录其来源、等级和质量指标;
c) 浸渍工艺评定按照附录A执行,浸渍工艺评定报告依照附录A及GB/T 35922如实填写;
d) 对于评定合格的工艺(包括浸渍工艺和复合物材料成型工艺)和材料,应定期进行验证(每6个
月至少一次)。
5.6 浸渍石墨所用的石墨化或半石墨化基体材料应符合YB/T 2818的规定。
5.7 不透性石墨材料物理力学性能应符合表1的要求,其中不透性石墨管除应符合表1的规定外,还
应符合HG/T 2059的规定。
7.1.3 制造单位若改变炭或者石墨材料(如材料制造单位、等级或批号、密度范围、颗粒度范围)、合成
树脂(如材料制造单位、树脂牌号、密度范围、室温下的黏度范围、重要成分及范围)、工艺参数(如工艺压
力范围、工艺时间范围、工艺温度范围、真空范围),则需重新进行工艺评定。
7.1.4 石墨容器及元件的粘结作业应由经过制造单位培训考核合格的粘结工进行;当粘结工在6个月
内没有粘结作业或者对其粘结操作能力有怀疑时,应当重新进行培训考核。石墨件的浸渍作业应由经
制造单位培训考核合格的人员操作。
7.1.5 材料复验时,按批取样,复验结果应满足表1的相关规定。
7.2 设计变更和材料代用
设计变更和受压元件的材料代用,制造单位应当事先取得原设计单位的书面批准,批准更改文件应
归档,并且在竣工图上做详细记录。
7.3 材料入厂检验、分割与标志
7.3.1 制造单位在材料入厂检验时,应审查材料质量证明书和材料标志的真实性及其与所对应材料的
一致性。
7.3.2 制造受压元件的材料应有可追溯标志,并在材料分割前完成标志的移植。
7.4 材料复验
下列情况下,应进行材料复验:
a) 对不能确定质量证明书的真实性或者对性能、化学成分有疑问的主要受压元件材料;
b) 设计图样要求复验的;
c) 用户要求复验的。
7.5 石墨件的粘结
7.5.1 粘结环境
7.5.1.1 石墨容器及元件在粘结作业过程中,作业场所温度应控制在不影响各粘结树脂粘结强度质量
范围内,被粘结材料的平均温度应当保持在10℃~52℃,作业场所相对湿度不大于90%。
7.5.1.2 当采用苯磺酰氯作为固化剂时,若出现下列任一情况而无可靠保证措施时,不得粘结;
a) 作业场所温度低于15℃或高于35℃;
b) 作业场所相对湿度大于90%。
7.5.2 粘结工艺评定
7.5.2.1 粘结作业前,制造单位应进行粘结工艺评定,并按评定合格的粘结工艺规程进行容器制造,评
定合格的粘结工艺应当定期进行验证(每6个月至少一次)。
7.5.2.2 粘结工艺评定按照附录B执行。粘结工艺评定报告依照附录B及GB/T 35926如实填写,报
告应经制造单位技术负责人批准及监检人员的确认。
7.5.3 粘结缝要求
7.5.3.1 能够整体制造的受压元件不宜拼接。特殊情况(如元件尺寸过大,市场无相应规格整料)下,应
采用拼接方式制成受压元件时,粘结缝强度不得低于设计文件的要求。
7.5.3.2 石墨筒体拼接时,应采用阶梯式或榫槽式;对于封头、管板、换热块需多层拼接时,单层间可对
接,相邻两层间对接拼缝应错开。
7.5.3.3 石墨件粘结后其粘结缝应严实饱满,缝宽应小于或等于1mm。
7.5.3.4 石墨件粘结后应进行固化处理,固化的控制应按粘结工艺评定文件的规定执行。
7.5.4 修补
7.5.4.1 石墨容器的材料、粘结缝应采用经过评定的粘结工艺进行修补。
7.5.4.2 石墨容器的材料修补应满足下列要求:
a) 深度不大于总厚度5%的表面划痕和麻坑,允许修复,但修复部位的面积不得超过该受压件总
面积的3%,除非用户另有规定;
b) 修补的方法和范围由相关责任工程师书面提出,经制造单位技术负责人批准后方可实施;
c) 同一部位的同一缺陷的修复次数不得超过2次;
d) 修复部位的外观质量应满足7.7.1的要求,修复部位的材料性能应不低于被修补的材料性能;
e) 所有修补均应在水压试验前完成,且应由制造单位进行。水压试验后如需进行修补,修补结束
后,应按8.4.3的规定重新进行水压试验;
f) 材料修补应当有详细的记录,其内容至少包括粘结型式、粘结部位尺寸、材料牌号、生产厂商、
粘结工艺参数(结头间隙、固化温度和时间等)、粘结操作人员及修补时间等。材料修补记录应
作为质量证明文件保存。
7.5.4.3 石墨容器的粘结缝修补,应满足下列要求:
a) 粘结缝同一部位的修补不宜超过2次,如超过2次,修补前应当将情况总结并经制造单位技术
负责人批准;
b) 修补的次数、部位、修补情况应记入质量证明文件中,并保存。
7.6 石墨件的浸渍
7.6.1 石墨件的浸渍包括浸渍与热固化(或塑化),其操作应按经过浸渍工艺评定确认的工艺进行。
7.6.2 浸渍工艺评定应按附录A和GB/T 35922的要求进行。
7.7 石墨件的加工
7.7.1 加工后的石墨件材质应均匀,无裂纹等可能影响材料力学性能的缺陷;密封面不得有影响密封
性能的缺陷。
7.7.2 石墨孔应采用ϕ (d-1)mm的检验棒检验,通过率应大于90%;当需堵孔时(包括块孔式和列
管式),每侧堵孔率应不大于1%。
7.7.3 石墨件的机械加工表面和非机械加工表面的线性尺寸的极限偏差,分别按GB/T 1804中的 m
级和c级的规定。
7.8 试件与试样
7.8.1 属于下列情况之一的,应逐台制作产品试件:
a) 移动式容器,应制作产品浸渍试件和产品粘结试件;
b) 盛装毒性危害程度为极度或者高度危害介质的容器,应制作产品浸渍试件和产品粘结试件;
c) 采用新型浸渍剂和/或改变浸渍工艺和/或改变树脂热固化温度,且没有30台以上连续检测合
格数据的容器,应制作产品浸渍试件和产品粘结接头试件;
d) 粘结缝存在拉伸应力的容器,应制作产品粘结接头试件;
e) 设计文件或用户要求的容器。
7.8.2 除上述规定之外的容器,若制造单位能够提供连续30台,用同牌号石墨材料,相同浸渍剂、.浸渍
工艺、粘结工艺、固化条件,规范生产的产品浸渍试件和产品粘结试件合格数据,证明浸渍材料、粘结接
8.2.6 石墨粘结剂的抗拉强度、抗剪切强度、收缩率等的测定方法应分别符合 GB/T 13465.9、
GB/T 13465.8、GB/T 13465.5等标准的规定。
8.2.7 不透性石墨管应按 HG/T 2059的规定进行批次检验,并提供相应批次石墨管质量证明书、合
格证。
8.3 零部件的检验
8.3.1 一般要求
零部件的检验应按设计文件要求逐件进行,其外观、几何尺寸和力学性能应满足设计文件要求。
8.3.2 石墨管水压试验或者气压试验
石墨管在挤压成型后,应有2个月以上的时效处理,并且在组装前应当逐根进行水压试验或者气压
试验,试验压力不得低于设计压力的2倍,并且不得低于1MPa,水压保压时间不少于30min,气压保
压时间不少于10min,不渗漏为合格。
8.3.3 石墨块件水压试验或者气压试验
块孔式换热器的石墨块件在组装前应当进行单件水压试验或者气压试验,试验压力不得低于设计
压力的1.5倍,并且不得低于1MPa,水压保压时间不少于30min,气压保压时间不少于10min,不渗漏
为合格。
8.4 容器检验
8.4.1 外观检查
石墨零部件和完工后容器表面的外观应当符合设计文件要求,其内外表面应当光滑、无气泡、砂眼、
凹坑和裂纹,不得有突变的尖锐划痕等缺陷。
8.4.2 检验要求
容器组装后应按设计文件和本标准要求逐台进行水压试验,必要时应增加泄漏试验。
8.4.3 容器水压试验
容器水压试验应按GB/T 26961的规定,并要满足如下要求:
a) 水压试验应采用洁净水,试验时应保证被试验的压力室内充满水;
b) 水压试验应使用两个量程相同并经过计量检定或校准的压力表,压力表精度不低于2.5级,压
力表的量程不应低于1.5倍且不得高于3倍的试验压力;
c) 一般压力容器试验压力不得低于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;
d) 容器试压过程中,压力每升高0.1MPa保压2min~3min,达到试验压力后保压30min,然后
缓慢降至设计压力,保压时间足够时间(不少于60min)进行检查,不渗漏为合格;
e) 试验完成后,应将水排尽。
8.4.4 容器泄漏试验
8.4.4.1 试验要求
介质毒性程度为极度、高度危害或设计上不准许有微量泄漏的石墨制压力容器,应当进行泄漏试
验,包括所有接头和连接处等。
8.4.4.2 泄漏试验方法
泄漏试验包括气密性试验以及氨检漏试验、卤素检漏试验和氦检漏试验等。除气密性试验按8.4.
4.4要求外,其余3种容器泄漏试验方法、压力、技术要求等由设计者按照 HG/T 20584的要求在设计
文件中予以规定。
8.4.4.3 泄漏试验时机
泄漏试验需在水压试验合格后进行。
8.4.4.4 气密性试验
8.4.4.4.1 带有安全阀、爆破片等超压泄放装置的压力容器,如需进行气密性试验,则设计者应当给出
该压力容器的最高允许工作压力。
8.4.4.4.2 气密性试验压力应不低于最高允许工作压力,试验介质采用洁净的空气、氮气或其他惰性气
体。试验时应缓慢升压,达规定试验压力后保压足够长的时间(不少于30min)进行检查,无泄漏为合
格;也可以将容器浸入水中检查,无泄漏为合格。
9 容器出厂要求
9.1 容器出厂质量证明文件
9.1.1 容器出厂质量证明文件至少应包括“压力容器产品合格证”“产品质量证明书”“质量计划”“特种
设备监督检验证书”(TSG21-2016管辖范围内的压力容器)、“竣工图”“产品使用说明书”以及“产品
铭牌拓印件”。
9.1.2 竣工图上应有设计单位设计专用印章(复印章无效),与实际产品一致,并加盖竣工图章(竣工图
章上应有制造单位名称、制造许可证编号、审核人的签字和“竣工图”字样)。
9.1.3 质量证明书应包括下列内容:
a) 产品合格证;
b) 产品技术特性;
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