压力容器设计

这个技能解决什么问题

压力容器设计不是「算个壁厚」就完事的工程：同样的设计压力和容积，介质毒性、温度区间、焊接接头系数、无损检测比例和试验方式会直接改变选材、结构、工艺与检验要求，任何一环漏掉都可能让设计无法通过审查。这个技能的目标是把 GB/T 150-2024、ASME BPVC VIII、TSG 21-2016 等标准中分散在多本规范里的流程串成一条可执行路径，让工程师在拿到设计条件后，能按步骤完成定级、选材、强度计算、焊接与无损检测要求确认、压力试验方案，并生成完整设计文件。

技能如何工作

它采用按标准体系定位、再按设计流程推进的方式。首先按 TSG 21-2016 对容器分类定级：根据介质危害性分组，再结合设计压力 p 与容积 V 确定为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，类别直接决定后续无损检测比例、制造资质与检验要求。接着进入设计条件锁定，收集设计压力 Ps、设计温度 Ts、介质特性、几何尺寸、载荷工况等参数；然后按五维度决策法选材，材料必须落在 GB/T 150.2 许用材料表或 ASME II-D 内，温度区间决定常温碳钢、低温低合金钢、高温 Cr-Mo 钢或腐蚀环境不锈钢。

强度计算覆盖圆筒、球壳、封头、开孔补强、法兰、外压稳定、卧式容器鞍座反力与管板计算，并与 GB/T 150.3、ASME UG-27/UG-32/UG-37/UG-28、NB/T 47041、GB/T 151、TEMA 等条款对应。焊接部分强调 pWPS → PQR → WPS 的验证链条不可跳过，焊接系数按 100% 检测取 φ=1.0、局部检测取 φ=0.85，再依据材料与板厚确定预热和焊后热处理。无损检测按容器类别给出 RT/UT/MT/PT 的方法、比例与合格级别；压力试验区分水压、气压与泄漏试验，例如水压取 Pt = 1.25×Ps×([σ]/[σ]t)，气压须有专项安全措施并经技术负责人批准。

最后，设计文件输出会列出设计条件图、强度计算书、施工图纸、技术要求，以及Ⅲ类容器所需的风险评估报告与制造检验要求。scripts/vessel_thickness_calc.py 可在 GB/T 150-2024 下完成圆筒、球壳、椭圆封头、碟形封头与外压校核，并提供 18 种材料在 20~500°C 的许用应力插值。

适用边界与注意点

该技能适合方案阶段的标准路径判断、计算校核与设计文件梳理，不能替代注册执业工程师签章。正式工程中许用应力须查最新版标准附录或 ASME II-D，不能凭记忆取值；出口项目应切换到 ASME 体系，并核对 UG/UCS/UHA 各节适用条件。分类定级、检测比例、试验压力和焊后热处理要求都与介质危害、材料类别、板厚及特殊工况强相关，遇到规范边界或强制性附加要求时应回到原始标准条文确认，而不是只依赖速查表。