GB/T 16749-2018 压力容器波形膨胀节

ICS23.020.30

J74

木示小佳

中华人民共和国国

GB/T16749—2018

代替GB/T16749—1997

压力容器波形膨胀节

Bellowsexpansionjointsforpressurevessel

2018-09-17发布2019-04-01实施

国家市场监督管理总局

发布

中国国家标准化管理委员会

GB/T16749一2018

目

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I人

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••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

即舌

1范围•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1

21

••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

规范性引用文件

32

••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

术语和定义

43

..·•...

通用要求

5结构、分类与标记......................................................................................................9

6材料·..·..•···•·..·•·•·················..·•··..······•··•······..···•···•·..·•·•·················..·•········11

7设计计算···············································································································14

8制造······•·•·································•········•··•·················•·•······················•··········•········36

9检验与验收············································································································42

10检验规则································································•···········································45

11出厂要求············································································································46

12贮存与安装·········································································································46

附录AC资料性附录）膨胀节波形参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．…..•••••••••••••••••••••·•••••••••••••••••••••••·48

附录B(资料性附录）常用波纹管材料及近似对照……………………52

I

GB/T16749一2018

前言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准代替GB/T16749—1997《压力容器波形膨胀节》。与GB/T16749—1997相比，除编辑性修

改外主要技术变化如下：

a)扩大了标准的适用范围：

通过引用标准的方式，纳入有色金属材料波形膨胀节（见第2章、4.1.2、6.2.1和6.2.4);

增加了波形膨胀节波形与结构，提高了设计参数，扩大了标准的适用范围（见1.2和5.1,

1997年版1.2,1.3和4.1.1)。

b)修订或增加了波形膨胀节设计计算和厚度限制的规定：

修订了无加强U形单层或多层波纹管及带直边波形膨胀节的设计计算（见第7章，1997

年版第6章）；

增加了加强U形、Q形单层或多层波纹管设计计算（见第7章）；

增加了波形膨胀节焊接接头分类、焊接接头高温强度降低系数（见4.3.1和4.3.3);

增加了由波纹管几何形状对轴向位移（轴向拉伸或轴向压缩）限制的规定（见7.8.1);

增加了压力容器波形膨胀节的波形结构及厚度范围要求（见5.1和7.2.1)。

c)修订了波形膨胀节制造、检测与验收要求：

提出波形膨胀节通用要求，明确选材、焊接、无损检测的基本要求（见第6章、8.2、8.5.1和

8.5.2,1997年版第5章、7.2、7.5.1.1和7.5.1.2);

修订了U形波的尺寸公差；增加了Q波的尺寸公差；针对不同的焊接接头提出焊接、无损

检测方法、无损检测比例、合格级别及波纹管热处理规定（见8.7、8.5.3、8.5.4、8.5.5、8.5.6

和8.3,1997年版7.5.2、7.5.3、7.5.4和7.3);

修订了波纹管厚度成形减薄量的规定（见4.4和8.7.1.1,1997年版3.3);

在原标准无损检测胶片感光(RT)的基础上，增加了X射线计算机辅助成像检测（见8.5.3

和8.5.5.1);

增加了波纹管与端管（或设备壳体）连接方式（见4.3.1.3)。

d)增加了术语和定义、修订了用户、设计、制造等各方的资格与职责要求（见第3章、4.2.1和4.2.2,1997

年版3.1)。

e)修订了波纹管型式与膨胀节标记（见5.2,1997年版4.2.2)。

f)修订了附录内容：

将附录A内容修改为：波纹管波形参数（见附录A,1997年版附录A);

删除原标准附录BC见1997年版附录B);

增加了波纹管常用材料及近似对照内容（见附录B)。

本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)提出并归口。

本标准起草单位：合肥通用机械研究院有限公司、中国特种设备检测研究院、中国石化工程建设有

限公司、中国寰球工程公司、浙江工业大学、南京晨光东螺波纹管有限公司、南京三邦新材料科技有限公

司、秦皇岛市泰德管业科技有限公司、石家庄巨力科技有限公司。

本标准主要起草人：蔡善祥、寿比南、朱国栋、崔军、郭鹏举、陈朝晖、徐小龙、邢宪宁、卢志明、朱金花、

DI

GB/T16749—2018

陈立苏、黄文凌、周景蓉、陈四平、朱惠红。

本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

GB150—1989;

GB/T16749—1997。

wi

GB/T16749—2018

压力容器波形膨胀节

1范围

1.1本标准规定了压力容器波形膨胀节（以下简称波形膨胀节）的术语和定义、通用要求、分类和标记、

材料、设计、制造、检验与验收、检验规则、出厂要求、贮存与安装。

1.2本标准规定的压力容器波形膨胀节适用于：

a)压力容器用无加强U形、加强U形或Q形，承受内压或外压的单层或多层波形膨胀节，其中

波纹管符合7.2.1的规定。

b)设计压力不大于12MPa。

c)设计温度适用以下条件：

1)钢材不超过GB/T150.2—2011列入材料的允许使用温度范围；

2)其他金属材料按相应引用标准中列入材料的允许使用温度确定。

d)公称直径不大千4000mm。

e)设计压力(MPa)与公称直径(mm)的乘积不大于2.7X104o

1.3超出1.2所述范围的波形膨胀节，可参照本标准进行制造。

1.4本标准不适用于下列波形膨胀节：

a)直接火焰加热用波形膨胀节；

b)非金属波形膨胀节；

c)核能装置中存在中子辐射损伤失效风险的波形膨胀节。

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/T150—2011(所有部分）压力容器

GB/T713锅炉和压力容器用钢板

GB/T985.1气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口

GB/T985.2埋弧焊的推荐坡口

GB/T1800.l—2009产品几何技术规范(GPS)极限与配合第1部分：公差、偏差和配合的

基础

GB/T1800.2—2009产品几何技术规范(GPS)极限与配合第2部分：标准公差等级和孔、轴

极限偏差表

GB/T3098.1紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱

GB/T3098.2紧固件机械性能螺母

GB/T3098.6紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱

GB/T3274碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带

GB/T3280不锈钢冷轧钢板和钢带

GB/T3621钦及钦合金板材

GB/T3880(所有部分）一般工业用铝及铝合金板、带材

GB/T16749—2018

GB/T5310高压锅炉用无缝钢管

GB/T6479高压化肥设备用无缝钢管

GB/T8163输送流体用无缝钢管

GB/T9948石油裂化用无缝钢管

GB/T14976流体输送用不锈钢无缝钢管

GB/T24511承压设备用不锈钢和耐热钢钢板和钢带

NB/T47011铅制压力容器

NB/T47013.2承压设备无损检测第2部分：射线检测

NB/T47013.3承压设备无损检测第3部分：超声检测

NB/T47013.4承压设备无损检测第4部分：磁粉检测

NB/T47013.5承压设备无损检测第5部分：渗透检测

NB/T47014承压设备焊接工艺评定

JB/T4711压力容器涂敷与运输包装

JB/T4734铝制焊接容器

JB/T4745钦制焊接容器

JB/T4756铢及镌合金制压力容器

YB/T5353耐蚀合金热轧板

YB/T5354耐蚀合金冷轧板

TSG21—2016固定式压力容器安全技术监察规程

3术语和定义

GB/T150—2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

公称直径nominaldiameter

DN

以容器圆筒直径表示，分内、外径两个系列。由字母DN和无因次整数数字组成，代表波纹管的规格。

注1:卷制、锻制端管（圆筒），以内径(mm)作为波纹管的公称直径。

注2:管材制端管（圆筒），以外径(mm)作为波纹管的公称直径。

3.2

波纹管bellows

波形膨胀节的柔性元件，由一个或数个相同的波纹和端部直边段构成。

3.3

波纹convolution

波纹管的最小柔性单元。

3.4

端部直边段endtangents

波纹管端部无波纹部分，即未起波的直筒。

3.5

膨胀节expansionjoints

含有一个波纹管，用于吸收热胀冷缩等原因引起的设备（或管道）等尺寸变化的承压装置。

3.6

力时虽件：reinforcementpiece

用于加强U形和Q形波纹管，增强波纹管耐压能力的部件。

注：加强件包括加强环(3.7)和均衡环(3.8)。

2

GB/T16749—2018

3.7

加强环reinforcementrings

安装在波纹管波纹根部，与波谷型面吻合的部件，使用管材或棒材制造，增强波纹管耐压能力。

3.8

均衡环equalizingrings

呈"T"形截面，位于波纹管波谷（峰）均匀各波纹轴向位移的部件。

3.9

套锥collars

用于加强波纹管直边段的筒或环以及直边与波谷型面吻合的筒或环，增强直边段或波纹耐压能力。

3.10

辅助套艳assistingcollars

为便于焊接而设置在直边段上的环。

3.11

内衬筒sleeves

用于保待介质流动平稳和减小波纹管内壁与介质摩擦的衬筒。

3.12

成形态as-formedcondition

波纹管成形后未经固溶或退火处理、有冷作硬化的状态。

3.13

热处理态heat-treatedcondition

波纹管成形后经固溶或退火处理、无冷作硬化的状态。

3.14

中性位置neutralposition

波纹管自由状态，位移为零的位置。

4通用要求

4.1通则

4.1.1压力容器波形膨胀节的设计、制造、检验和验收除符合本标准规定外，还应遵守国家颁布的有关

法律、法规和安全技术规范。

4.1.2采用铝、钦、铢及铢合金、铅等其他金属制压力容器波形膨胀节，其设计、制造、检验和验收除符

合4.1.1的规定外，还应分别满足JB/T4734、JB/T4745、JB/T4756、NB/T47011的相应要求。

4.1.3波形膨胀节设计、制造单位应建立健全质量管理体系并有效运行。

4.1.4TSG21—2016管辖范围内的波形膨胀节，其制造应接受特种设备安全监察机构的监察。

4.1.5对不能按照本标准及相应引用标准进行设计计算的波形膨胀节可按GB/T150.1-2011中4.1.6

规定的方法进行设计。

4.2资格与职责

4.2.1资格

属于TSG21—2016管辖范围内的波形膨胀节，其制造单位和人员应具有下列资格：

a)波形膨胀节制造单位应待有相应的特种设备制造许可证。依据TSG21—2016要求建立膨胀

节质量保证体系和管理制度并且有效运行，制造单位及其主要负责人应对压力容器波形膨胀

GB/T16749—2018

节的制造质量负责。

b)波形膨胀节的焊接作业人员（简称焊工）应根据TSG21—2016规定，取得质量技术监督部门

颁发的相应项目的《特种设备作业人员证》后，方能在有效期间内担任合格项目范围内的焊接工作。

c)波形膨胀节的无损检测人员应根据TSG21—2016规定，取得质量技术监督部门颁发的相应

资格证书后，方能承担与资格证书的种类和技术等级相对应的无损检测工作。

4.2.2职责

4.2.2.1用户或设计委托方的职责

波形膨胀节的用户或设计委托方应以正式书面形式向设计单位提出波形膨胀节设计条件。设计条

件至少包括以下内容：

a)波形膨胀节设计依据的主要标准、规范及设计参数（包括设计压力、设计温度、公称直径、设计

位移及材质要求）；

b)波形膨胀节操作参数（包括工作压力、工作温度、介质组分及特性、工作位移及操作疲劳次

数）；

c)设计需要的其他条件。

4.2.2.2设计单位（部门）职责

设计单位（部门）的职责应符合下列规定：

a)设计单位（或部门）及主要负责人应对波形膨胀节的设计质量负责，对设计文件的完整性和正

确性负责

b)波形膨胀节的设计文件至少应包括设计计算书、设计图样、制造技术条件（包括检验和试验要

求），必要时还应包括安装与使用维修说明；

c)设计单位（或部门）应考虑波形膨胀节使用过程中可能出现的失效模式，提出采取防止失效的

措施，必要时向用户出具风险评估报告（相关标准或设计委托方要求时）；

d)设计单位（或部门）应在波形膨胀节设计使用年限内保存全部设计文件。

4.2.2.3制造单位职责

制造单位的职责应符合下列规定：

a)应按设计文件的要求进行制造，如需要对原设计进行修改，应取得原设计单位同意修改的书面

文件，并对改动部位作出详细记载；

b)制造前应制定完善的质量计划，其内容至少包括制造工艺控制点、检验项目和合格指标；

c)对于设计单位（或部门）出具的波形膨胀节风险评估报告中提出可能的失效模式与防止措施应

在产品质量证明文件中予以体现；

d)制造单位的质量检查部门在波形膨胀节制造过程中和完工后，应按本标准、图样要求和质量计划的

规定对波形膨胀节进行各项检验和试验，出具相应报告，并对报告的正确性和完整性负责；

e)每台波形膨胀节产品在设计使用年限内至少保存下列技术文件备查：

1)质量计划；

2)制造工艺图或制造工艺卡；

3)产品质量证明文件；

4)材料质量证明文件及材料表；

5)焊接工艺和热处理工艺文件；

6)制造过程中及完工后的检查、检验、试验记录；

GB/T16749—2018

7)膨胀节原设计图和竣工图。

4.3焊接接头分类与焊接接头系数

4.3.1焊接接头分类

4.3.1.1膨胀节受压元件之间的焊接接头分为A、B、C、D四类，如图1所示。焊接接头分类如下所示：

a)波纹管纵向对接接头、端管（包括套雒及加强件）纵向对接接头、分瓣压制所有纵向拼接接头，

均属A类焊接接头；

b)波纹管与端管（或设备壳体）的环向对接接头（塞焊对接接头、端部熔焊对接接头、波纹管直边

段内插／外套的坡口对接接头）（见表1中焊接类型3、类型4、类型5)'波纹管与波纹管连接的

环向对接接头、端管与设备壳体环向对接接头，均属B类焊接接头；

c)波纹管直边段与端管（或设备壳体）内插／外套的角向接头，套雏、加强件与波纹管或端管（或设

备壳体）连接的角向接头（见表1中焊接类型1、2汃法兰与端管（或设备壳体）连接的接头，均

属C类焊接接头；

d)凸缘与波纹管、端管与封头连接的接头，均属D类焊接接头。

4.3.1.2非受压元件与受压元件的焊接接头为E类焊接接头，如图1所示。

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说明：

l端板；5丝堵（凸缘）；

2波纹管；6支撑环；

3端管（或设备壳体）；7内衬筒；

4法兰；8外护套。

图1焊接接头分类

5

GB/T16749—2018

4.3.1.3波纹管直边与端管（或设备壳体）连接方式与焊接接头，见表1。

表1波纹管直边与端管（或设备壳体）连接焊缝

变化形式（允许A~D组合）

焊接类型

序号波根加强套雏,辅助套雏

通常设计B

AC(单个）D(两个）

1

外套／角焊缝

2

内插／角焊缝

3

外套／坡口焊缝

4

内插／坡口焊缝

5

对接焊缝

在波纹管承压侧反面的连接件及套雏与波纹管和直边段接触的一侧应倒圆或倒角。

有套雏的波纹管连接焊缝应符合：

若是角焊缝，焊缝高度"a"应当符合公式：a~0.7nt;

如果波纹管直边段长度Lt~0.5"'吓tB";;'建议设置套雏；

套雏应通过焊接或机械装置沿轴向固定。

注：内插（或外套）坡口焊缝节点（焊接类型3、类型4)参见GB/T3375锁底对接接头(V形坡口）。

6

GB/T16749—2018

4.3.2焊接接头系数

4.3.2.1焊接接头系数＃应根据对接接头的焊缝形式及无损检测的长度比例确定。下标b、c、f、p和r

分别表示波纹管、套雏、紧固件、管子和加强件材料；

4.3.2.2钢制压力容器膨胀节焊接接头系数按表2选取。

表2焊接接头系数小

焊接接头形式全部无损检测局部无损检测

1.00.85

双面焊对接接头和相当千双面焊的全焊透对接接头

0.70

单面焊对接接头沿焊缝根部全长无垫板

4.3.2.3铝、铁、镜、铅及其合金等有色金属的焊接接头系数按JB/T4734、JB/T4745、JB/T4756、

NB/T47011的相关规定。

4.3.3焊接接头高温强度降低系数

4.3.3.1适用范围

焊接接头高温强度降低系数w适用于设计温度多510°贮由于在内压等待续性载荷长期作用下，

其焊接接头高温强度低于母材强度，因此在第7章设计计算中，对承受内压的波纹管、加强件等引起的

周向薄膜应力应满足许用应力巨Jt与纵向焊接接头系数卢乘积杠6丁，还应乘以焊接接头高温强度降

低系数w,即社<J]tw。

4.3.3.2w选用规定

w选用按下列规定：

a)焊接接头高温强度降低系数w,见表3;

b)对表3以外的材料，设计温度不高于510°C时，取w=l;设计温度为815°C时，取w=0.5;中

间温度数值采用差值法计算w;设计温度高于815°C时，由设计者确定w;

c)符合下列条件之一者，可不计焊接接头高温强度降低系数W:

1)蠕变温度以下，对于CrMo钢、强韧型铁素体耐热钢、300系列奥氏体不锈钢、800锦基合

金和600镌基合金焊接接头长期工作强度不低于母材强度；

2)各级温度下波纹管材料的许用应力、屈服强度、抗拉强度下限值符合TSG21—2016、

GB/T150—2011及相应材料标准规定；材料设计温度范围不超过钢材允许使用温度；

3)波纹管焊接接头属全焊透结构，焊接材料满足焊材标准和本标准的要求，且保证焊缝金属

拉伸性能、冲击性能或其他性能不低于母材标准规定的下限值，且符合TSG21—2016、

GB/T150—2011规定；

4)设计压力和设计温度波动值不超过设计范围。

7

GB/T16749一2018

表3焊接接头高温强度降低系数w

温度/°C

材料

427454482510538566593621649677704732760788816

CrMo钢a-C10,950.910.860.820.770.730.680,64

CSEF(N+T)c-e10.950.910.860,820.77

CSEFd(PWHT)10.50.50.50.50.50.5

无填充金属的

300系列奥氏

体不锈钢及111111111111

800铢基合金和600铢基合

金自熔焊f

带填充金属的

300系列奥氏

10.950.910.860,820.770,730.680.640.590.550.5

体不锈钢及

800锦基合金

本表所列温度仅用于相应材料焊接接头高温强度降低系数w,材料的使用温度上限按GB/T150.2—2011相应

材料标准的规定。

aCrMo钢包括：0.5Cr-0.5Mo,1Cr-0.5Mo,1.25Cr-0.5Mo,2.25Cr-1Mo,3Cr-1Mo,5Cr-0.5Mo,9Cr-1Mo。

b电熔焊结构不准许用于454·c以上的C-0.5Mo钢。

c焊缝填充金属的碳含量;;?:0.05%。埋弧焊焊剂的碱度;;?:1.0。

dCSEF(强韧型铁素体耐热钢）：CreepStrengthEnhancedFerritic。通过析出强化和细晶化提高蠕变断裂强度的

恪铝铁素体钢。

eN+卫焊后正火十回火。

f无填充金属的自熔焊。焊后应进行固溶退火处理。

4.4厚度附加量

厚度附加量按式(1)计算：

C=C1+C2+c3(1)

式中：

C厚度附加量，单位为毫米(mm)。

亿钢板或钢管的厚度负偏差，按相应钢板或钢管标准选取，单位为毫米(mm);当采用限定钢

板厚度负偏差值时，波纹管设计计算应将此限定值计入钢板的厚度负偏差凸中。

立腐蚀裕量，单位为毫米(mm)。

波纹管材料腐蚀裕量由设计单位根据设计条件、介质特性和相关标准确定。若设计文件无明确规

定，按下列要求取值：

a)介质为压缩空气、水蒸气、碳素钢或低合金钢材料，取C2=lmm;当C2>lmm时应选用奥氏

体不锈钢（当不宜采用不锈钢材质时，选用其他耐蚀材料）。

b)对有均匀腐蚀的介质，根据预期使用年限和介质对金属材料的腐蚀速率（或磨蚀速率）确定腐

蚀裕量。若无明确规定，介质腐蚀性极微时，对于奥氏体不锈钢、锦及铢合金等耐蚀材料，取

C2=0mm。

GB/T16749—2018

c)对碳素钢或低合金钢材料波纹管，内压应力计算其厚度不包括腐蚀裕量C2,位移应力计算其

厚度包括腐蚀裕量C2o

亿厚度成形减薄量，单位为毫米(mm)。

波纹管厚度成形减薄量应符合式(33)要求。波纹管成形后的一层材料名义厚度按式(33)计算。

5结构、分类与标记

5.1膨胀节波形与结构名称

波形与结构名称（见图2、图3、图4)。波形参数参见附录A。

a)整体成形b)带直边环向焊接接头

图2U形厚壁波形与结构

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a)无加强U形薄壁波形与结构b)加强环或均衡环薄壁波形与结构

说明：

l端板；5套雒；

2均衡环（端部）；6加强环；

3均衡环；7内衬筒；

4波纹管；8装运杆。

图3U形薄壁波形与结构（整体成形）

9

GB/T16749一2018

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