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文檔簡(jiǎn)介
中華人民共和國(guó)國(guó)家生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)
HJ—202
放射性物品運(yùn)輸容器提升和栓系
裝置安全要求
Safetyrequirementsofliftingandretentiondevicesforshippingcask
usedtotransportradioactivematerial
(征求意見(jiàn)稿)
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前言
為貫徹《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》《中華人民共和國(guó)放射性污染防治法》《中華人民
共和國(guó)核安全法》,防治放射性物質(zhì)污染,保障人體健康,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,規(guī)范放射性物品
運(yùn)輸容器提升和栓系裝置的安全要求,制定本標(biāo)準(zhǔn)。
本標(biāo)準(zhǔn)是與《放射性物品安全運(yùn)輸規(guī)程》(GB11806)配套的標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了放射性物品
運(yùn)輸容器提升和栓系裝置的設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)收和維修維護(hù)等安全要求。
本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。
本標(biāo)準(zhǔn)由生態(tài)環(huán)境部輻射源安全監(jiān)管司、法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)司組織制訂。
本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司、中廣核鈾業(yè)發(fā)展有限公司
本標(biāo)準(zhǔn)由生態(tài)環(huán)境部20xx年x月x日批準(zhǔn)。
本標(biāo)準(zhǔn)自20xx年x月x日起實(shí)施。
本標(biāo)準(zhǔn)由生態(tài)環(huán)境部解釋。
III
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放射性物品運(yùn)輸容器提升和栓系裝置安全要求
1適用范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了放射性物品運(yùn)輸容器(以下簡(jiǎn)稱容器)提升和栓系裝置的設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)
收和維修維護(hù)等安全要求。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于容器提升和栓系裝置的安全設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)。
2規(guī)范性引用文件
本標(biāo)準(zhǔn)引用了下列文件或其中的條款。凡是注明日期的引用文件,僅限日期的版本適用
于本標(biāo)準(zhǔn)。凡是未注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
GB11806放射性物品安全運(yùn)輸規(guī)程
HJ1187放射性物品運(yùn)輸核與輻射安全分析報(bào)告書(shū)格式和內(nèi)容
HJ1201放射性物品運(yùn)輸容器防脆性斷裂的安全設(shè)計(jì)指南
NB/T20450壓水堆核電廠核島機(jī)械設(shè)備焊接另一規(guī)范
GB/T3811起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范
3術(shù)語(yǔ)和定義
下列術(shù)語(yǔ)、符號(hào)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
3.1
提升裝置liftingdevices
容器上專門(mén)設(shè)計(jì)用于搬運(yùn)容器的承載裝置,如:耳軸系統(tǒng)。
3.2
栓系裝置retentiondevices
和貨包本體連接的用于將貨包固定在運(yùn)輸工具上的裝置。
3.3
承載部件load-bearingmember
容器提升裝置承載時(shí),應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化的部件。
3.4
雙承載路徑提升系統(tǒng)dual-load-pathhoistingsystem
提升裝置提升容器的兩條不同承載路徑,每條路徑都能夠提升容器,兩條路徑同時(shí)工作
時(shí),容器不會(huì)因單個(gè)部件失效導(dǎo)致其發(fā)生不受控制的移動(dòng)。
3.5
最大提升質(zhì)量maximumliftingmass
提升過(guò)程中由提升裝置承載的容器最大質(zhì)量。
3.6
運(yùn)輸總質(zhì)量totaltransportingmass
運(yùn)輸過(guò)程中由栓系裝置承載的貨包最大質(zhì)量。
3.7
應(yīng)力設(shè)計(jì)系數(shù)stressdesignfactor
材料的許用應(yīng)力與實(shí)際承受應(yīng)力之比。
2
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4設(shè)計(jì)
4.1總則
4.1.1提升和栓系裝置可通過(guò)焊接、過(guò)盈配合、螺栓連接、螺紋連接或這些方法的組合與
容器本體固定。
a)焊接耳軸b)可拆卸耳軸(螺栓連接)c)可拆卸耳軸(螺紋連接)
1-焊縫;2-耳軸;3-容器本體;4-連接螺栓;
5-容器本體螺紋;6-可拆卸耳軸底板;7-可拆卸耳軸的承剪段;8-容器外殼
圖4.1.1-1提升和栓系裝置示例
4.1.2設(shè)計(jì)單位應(yīng)根據(jù)需要確定提升和栓系裝置表面粗糙度要求,除非必要,否則結(jié)構(gòu)應(yīng)
避免孔洞、空腔,保證截面連續(xù)性,便于去污沖洗。
4.1.3提升和栓系裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)保證在GB11806規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用,應(yīng)特別考慮熱應(yīng)
力的影響。
4.1.4設(shè)計(jì)的提升裝置應(yīng)確保將容器重量均勻分布在所有承載連接點(diǎn)上。
4.1.5容器栓系裝置應(yīng)滿足GB11806第7.3.2條的要求。
4.1.6有色金屬或合金鋼,如鋁、不銹鋼或鎳合金,除非采購(gòu)方指定,否則不得涂裝。
4.1.7在與采購(gòu)方指定的去污材料兼容的情況下,經(jīng)采購(gòu)方同意時(shí),設(shè)計(jì)單位可指定鍍鋅、
鎘、鉻或鎳層。
4.1.8對(duì)于螺栓固定的提升和栓系裝置,需要規(guī)定螺栓擰緊順序和擰緊力矩,直至最終擰
緊。
4.2設(shè)計(jì)要求
4.2.1非乏燃料容器提升裝置
非乏燃料容器提升裝置應(yīng)對(duì)每條承載路徑的承載能力進(jìn)行評(píng)價(jià),每條承載路徑承載部件
承受最大提升質(zhì)量的三倍載荷時(shí),不應(yīng)導(dǎo)致總剪應(yīng)力或最大拉應(yīng)力超過(guò)其結(jié)構(gòu)材料的屈服強(qiáng)
度;承受最大提升質(zhì)量的五倍載荷時(shí),不應(yīng)導(dǎo)致總剪應(yīng)力或最大拉應(yīng)力超過(guò)其結(jié)構(gòu)材料的抗
拉強(qiáng)度。
當(dāng)使用屈服強(qiáng)度超過(guò)其抗拉強(qiáng)度80%的材料時(shí),每種提升工況都應(yīng)特殊考慮,在這種
3
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情況下,設(shè)計(jì)單位應(yīng)確保材料具有足夠的斷裂韌性。
4.2.2乏燃料容器提升裝置
4.2.2.1采用增大應(yīng)力設(shè)計(jì)系數(shù)的單承載路徑提升裝置,其承載部件的設(shè)計(jì)至少應(yīng)為非乏
燃料容器單承載路徑提升裝置正常應(yīng)力設(shè)計(jì)系數(shù)的兩倍。即:?jiǎn)纬休d路徑承載部件承受最大
提升質(zhì)量的六倍載荷時(shí),不應(yīng)導(dǎo)致總剪應(yīng)力或最大拉應(yīng)力超過(guò)其結(jié)構(gòu)材料的屈服強(qiáng)度;承受
最大提升質(zhì)量的十倍載荷時(shí),不應(yīng)導(dǎo)致總剪應(yīng)力或最大拉應(yīng)力超過(guò)其結(jié)構(gòu)材料的抗拉強(qiáng)度。
4.2.2.2雙承載路徑提升系統(tǒng)應(yīng)提供兩條獨(dú)立且不同的承載路徑,如果一條路徑失效,第
二條路徑應(yīng)繼續(xù)保持將容器搬運(yùn)至指定區(qū)域。
4.2.2.3雙承載路徑提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)使每條承載路徑承載部件支撐三倍最大提升質(zhì)量
時(shí),不導(dǎo)致總剪應(yīng)力或最大拉應(yīng)力超過(guò)其結(jié)構(gòu)材料的屈服強(qiáng)度;承受最大提升質(zhì)量的五倍載
荷時(shí),不導(dǎo)致總剪應(yīng)力或最大拉應(yīng)力超過(guò)其結(jié)構(gòu)材料的抗拉強(qiáng)度。同時(shí)考慮由于一條承載路
徑失效而造成沖擊載荷的情況下,應(yīng)力也不超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度。
4.2.2.4如果雙承載路徑之一失效,容器的重量會(huì)從一條承載路徑轉(zhuǎn)移到另一條承載路徑,
任何預(yù)期的應(yīng)力增加都應(yīng)在所有部件應(yīng)力設(shè)計(jì)限制范圍內(nèi)。
4.2.3栓系裝置
栓系裝置必須能夠承受常規(guī)運(yùn)輸條件下的最大力,并且在貨包任何材料上產(chǎn)生的應(yīng)力不
超過(guò)其屈服強(qiáng)度。
4.2.4脆性斷裂
除非免除評(píng)價(jià),否則當(dāng)材料、焊縫、熱影響區(qū)在低溫下易發(fā)生脆性斷裂時(shí),應(yīng)按照HJ1201
進(jìn)行防脆性斷裂評(píng)價(jià)。
4.2.5疲勞強(qiáng)度
4.2.5.1壽期內(nèi)需要多次提升、運(yùn)輸?shù)娜萜?,?yīng)考慮循環(huán)應(yīng)力引起的疲勞效應(yīng)。
4.2.5.2疲勞分析時(shí)應(yīng)考慮峰值應(yīng)力、局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)等造成的疲勞強(qiáng)度減弱,以及所用
材料的設(shè)計(jì)疲勞曲線。
4.2.5.3在假定可能疲勞失效的情況下,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮定期對(duì)提升和栓系裝置進(jìn)行無(wú)損檢
驗(yàn)的可行性,并在容器維修大綱中規(guī)定適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)試驗(yàn)方法。
4.3設(shè)計(jì)分析方法
4.3.1提升和栓系裝置的設(shè)計(jì)分析應(yīng)包括強(qiáng)度分析和疲勞分析。如有必要,應(yīng)考慮脆性斷
裂和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等問(wèn)題。
4.3.2設(shè)計(jì)分析方法有以下幾種:
a)解析法;
b)有限元分析;
c)二者的結(jié)合。
4.4材料要求
4.4.1提升和栓系裝置的材料應(yīng)避免腐蝕,包括應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,需要注意包括但不限于以
下事項(xiàng):
4
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a)裝載環(huán)境;
b)運(yùn)輸或貯存期間的環(huán)境條件;
c)螺栓潤(rùn)滑脂、密封劑;
d)原電池反應(yīng);
e)和易受應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂材料(如不銹鋼)的接觸材料(膠帶、記號(hào)筆、液體滲透劑等)
中所含總氯化物應(yīng)少于250ppm。
4.4.2建議提升和栓系裝置采用耐腐蝕鋼。如果采用碳鋼為基體的不銹鋼堆焊層,堆焊層
不承擔(dān)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
4.4.3如果提升和栓系裝置使用鐵素體鋼,必須確保材料具有足夠的延展性和韌性。
4.4.4應(yīng)考慮提升和栓系裝置與容器接口配合和材料的兼容性,最大程度減小零部件裝配
引起的表面不相容,如咬死。
4.4.5如果需要對(duì)提升和栓系裝置材料進(jìn)行斷裂力學(xué)分析,應(yīng)規(guī)定材料的斷裂韌度,如
KIC。
4.4.6如果需要對(duì)提升和栓系裝置材料進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn),設(shè)計(jì)單位應(yīng)規(guī)定試驗(yàn)相關(guān)要求。
4.5設(shè)計(jì)載荷
4.5.1提升裝置載荷
設(shè)計(jì)單位可以考慮在容器上使用不同數(shù)量的承載部件,以滿足不同的提升要求。當(dāng)四個(gè)
(或更多)承載部件共同受力時(shí),在沒(méi)有正當(dāng)理由的情況下,應(yīng)認(rèn)為載荷僅由兩個(gè)對(duì)角的承
載部件承擔(dān)。
設(shè)計(jì)單位應(yīng)確定所有可能允許的提升工況,并對(duì)工況進(jìn)行定義,包括:
a)最大載荷;
b)載荷方向;
c)部件承載面積;
d)承載部件數(shù)量。
4.5.2栓系裝置載荷
設(shè)計(jì)單位可以考慮在容器上使用不同數(shù)量的承載部件,以滿足不同的運(yùn)輸要求。
設(shè)計(jì)單位應(yīng)考慮運(yùn)輸過(guò)程中所有合理可預(yù)見(jiàn)的容器裝載方向,以確定最嚴(yán)苛的載荷組
合,并應(yīng)對(duì)每個(gè)載荷工況進(jìn)行定義,包括:
a)最大載荷;
b)載荷方向;
c)部件承載面積;
d)承載部件數(shù)量。
施加的最大載荷應(yīng)為貨包最大質(zhì)量乘以HJ1187附錄A表A.1中的加速度因子。在充分
論證的條件下,也可使用其它加速度因子,同時(shí)也需要考慮重力加速度的影響。
4.5.3疲勞分析的載荷循環(huán)
設(shè)計(jì)單位應(yīng)考慮到,由于運(yùn)輸、提升或兩者結(jié)合時(shí)的循環(huán)應(yīng)力引起的疲勞效應(yīng),疲勞分
析應(yīng)考慮提升和栓系裝置的使用壽命以及運(yùn)輸、提升操作的載荷組合。
由于不可能規(guī)定通用的有效載荷周期,因此必須根據(jù)所要求的運(yùn)輸方式以及預(yù)計(jì)運(yùn)輸周
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期和次數(shù)來(lái)確定。除了實(shí)驗(yàn)測(cè)定運(yùn)輸周期外,還可參考已公布的測(cè)量數(shù)據(jù)。
4.5.4螺栓預(yù)應(yīng)力
如果提升和栓系裝置含有螺栓,應(yīng)根據(jù)螺栓連接類型和受力方式,考慮螺栓的最小預(yù)緊
力,以避免在操作過(guò)程中螺栓的松動(dòng)和滑動(dòng)。螺栓的預(yù)緊力會(huì)因裝配方法、溫度變化等因素
不同。
5制造
5.1制造和裝配
5.1.1在研磨、切割或用鋼絲刷刷不銹鋼時(shí),應(yīng)注意工具是兼容性材料,不攜帶可能附著
或嵌入不銹鋼表面的外來(lái)金屬。
5.1.2不銹鋼熱切割時(shí),禁止使用鐵粉,以防止不銹鋼成分被污染。
5.1.3對(duì)于焊接的提升和栓系裝置,應(yīng)規(guī)定所有基體材料和填充金屬,焊接工藝評(píng)定可參
照NB/T20450系列標(biāo)準(zhǔn)或其他等效標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
5.1.4初始制造后不進(jìn)行定期檢查或拆卸的機(jī)械接頭四周應(yīng)進(jìn)行密封焊接。
5.1.5提升和栓系裝置表面涂層應(yīng)滿足設(shè)計(jì)單位規(guī)定的設(shè)計(jì)制造要求。
5.1.6必須標(biāo)記的材料應(yīng)采用不會(huì)導(dǎo)致有害污染或明顯不連續(xù)的方法進(jìn)行標(biāo)記。如果設(shè)計(jì)
規(guī)范不禁止沖壓,則應(yīng)通過(guò)鈍頭連續(xù)點(diǎn)或鈍頭間斷點(diǎn)模具沖壓完成。
5.2制造和裝配過(guò)程中的檢驗(yàn)
5.2.1尺寸和外觀檢查
應(yīng)對(duì)提升和栓系裝置進(jìn)行檢查,以確保符合設(shè)計(jì)圖紙要求,包括但不限于以下內(nèi)容:
a)特征尺寸和公差;
b)表面粗糙度;
c)螺栓和螺紋孔的螺紋測(cè)量。
5.2.2無(wú)損檢驗(yàn)
5.2.2.1無(wú)損檢驗(yàn)項(xiàng)目和驗(yàn)收要求應(yīng)滿足設(shè)計(jì)文件以及NB/T20450或其他等效標(biāo)準(zhǔn)的要
求。
5.2.2.2在進(jìn)行任何重要制造之前,應(yīng)對(duì)所有材料進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢驗(yàn)。如果在制造過(guò)程中
進(jìn)行熱處理,則應(yīng)在之后進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)。
5.2.2.3如果需要,應(yīng)在最終機(jī)加工后對(duì)栓系和提升裝置組件進(jìn)行進(jìn)一步的PT或MT檢
驗(yàn)。
5.2.2.4對(duì)于通過(guò)焊接連接的提升和栓系裝置,在焊接過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行分層PT檢驗(yàn),在完
成焊接或任何涉及熱的后續(xù)處理工藝(如:消除應(yīng)力、灌鉛)后,應(yīng)對(duì)焊縫和熱影響區(qū)進(jìn)行
UT檢驗(yàn),如果無(wú)法進(jìn)行UT檢驗(yàn),連接焊縫和熱影響區(qū)表面都應(yīng)進(jìn)行PT或MT檢驗(yàn)。
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5.3驗(yàn)收試驗(yàn)
5.3.1非乏燃料容器提升裝置驗(yàn)收試驗(yàn)
5.3.1.1靜載試驗(yàn)
a)每一條承載路徑應(yīng)承受至少1.5倍的最大提升質(zhì)量。
b)將容器提升到規(guī)定位置后載荷保持時(shí)間不低于10分鐘。
c)目視檢查不允許有變形,試驗(yàn)前、后均應(yīng)對(duì)提升裝置及其接合部位按照5.2.2.1節(jié)進(jìn)
行相應(yīng)的表面PT或MT檢驗(yàn)。
d)對(duì)于螺栓連接的提升裝置,應(yīng)在靜態(tài)載荷試驗(yàn)后重新檢查螺栓的擰緊力矩。
5.3.1.2動(dòng)載試驗(yàn)
a)根據(jù)GB/T3811的要求,每一條提升路徑應(yīng)承受至少1.1倍的最大提升質(zhì)量。將容
器往復(fù)提升3次,每次提升行程不小于2.5m,提升速度不小于12m/min。
b)目視檢查時(shí)不允許有變形,試驗(yàn)前、后均應(yīng)對(duì)提升裝置及其接合部位按照5.2.2.1節(jié)
進(jìn)行PT或MT檢驗(yàn)。
5.3.2乏燃料容器提升裝置驗(yàn)收試驗(yàn)
乏燃料容器驗(yàn)收試驗(yàn)應(yīng)按照下列之一進(jìn)行:
a)如設(shè)計(jì)單位按照4.2.2.1節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì),驗(yàn)收試驗(yàn)應(yīng)按照5.3.1.1節(jié)進(jìn)行,但試驗(yàn)載荷應(yīng)
為最大提升質(zhì)量的3倍。
b)如設(shè)計(jì)單位按照4.2.2.2節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì),驗(yàn)收試驗(yàn)應(yīng)按照5.3.1.1節(jié)進(jìn)行,其中,雙承載
路徑提升系統(tǒng)中的每條路徑均應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)載荷等于最大提升質(zhì)量的1.5倍。
6維修維護(hù)
6.1概述
6.1.1維護(hù)應(yīng)包括定期檢查、定期試驗(yàn)、零部件更換或維修。
6.1.2設(shè)計(jì)單位應(yīng)編制維修大綱,并按照維修大綱對(duì)提升和栓系裝置進(jìn)行維護(hù)。
6.1.3設(shè)計(jì)單位應(yīng)確保環(huán)境、材料和應(yīng)力組合不會(huì)造成提升和栓系裝置應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,如
無(wú)法避免,設(shè)計(jì)單位應(yīng)規(guī)定檢查和維修要求。
6.2定期檢查
6.2.1應(yīng)檢查提升和栓系裝置表面,以確保其滿足設(shè)計(jì)要求,且不存在導(dǎo)致疲勞失效或脆
性斷裂的損壞和腐蝕。
6.2.2應(yīng)檢查與連接螺栓配合的容器本體內(nèi)螺紋以及重復(fù)使用的連接螺紋,以確保能夠?qū)?/p>
提升和栓系裝置固定在運(yùn)輸容器預(yù)定位置。
6.2.3應(yīng)檢查提升和栓系裝置主要特征尺寸,以確保符合使用限制。
6.2.4如果提升和栓系裝置設(shè)計(jì)中包括密封區(qū)域,則應(yīng)對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行檢查,以確保密封
區(qū)域的完整性。如果可行,應(yīng)考慮對(duì)密封件進(jìn)行功能試驗(yàn)。
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6.3定期試驗(yàn)
6.3.1容器提升裝置的每條承載路徑,原則上需要每年進(jìn)行一次靜載試驗(yàn),周期最長(zhǎng)不超
過(guò)14個(gè)月,試驗(yàn)按照5.3.1.1節(jié)的要求進(jìn)行;如表面清潔度和條件允許,也可對(duì)承載焊縫和
危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行尺寸檢查、目視檢驗(yàn)和無(wú)損檢驗(yàn)來(lái)代替載荷試驗(yàn)。
6.3.2如提升和栓系裝置未使用時(shí)間超過(guò)一年,則無(wú)需進(jìn)行定期試驗(yàn),在使用之前進(jìn)行試
驗(yàn)即可。
6.4更換部件和維修
6.4.1應(yīng)考慮在特定周期內(nèi)更換在用部件(耳軸或連接螺栓)。
6.4.2應(yīng)拆除并更換已損壞的部件,更換部件后的提升和栓系裝置性能應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求,
當(dāng)更換主要部件時(shí),應(yīng)進(jìn)行5.3節(jié)規(guī)定的驗(yàn)收試驗(yàn)。螺栓的更換應(yīng)按照維修大綱實(shí)施。
6.4.3提升和栓系裝置的所有維修應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)施、試驗(yàn)和驗(yàn)證,以確保滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
的所有要求。
6.4.4容器在重大維修或設(shè)計(jì)變更后、再次使用前應(yīng)進(jìn)行5.3節(jié)規(guī)定的驗(yàn)收試驗(yàn)。重大維
修或變更是指其中承載構(gòu)件在經(jīng)受150°C以上的加熱條件下進(jìn)行的維修或設(shè)計(jì)變更,如更
換或去除大量金屬、除表面修復(fù)以外的焊接和金屬的塑性變形等。
8
HJxxx—20xx
目次
前言............................................................................................................................................III
1適用范圍.....................................................................................................................................2
2規(guī)范性引用文件.........................................................................................................................2
3術(shù)語(yǔ)和定義.................................................................................................................................2
4設(shè)計(jì)............................................................................................................................................3
4.1總則..................................................................................................................................3
4.2設(shè)計(jì)要求..........................................................................................................................3
4.3設(shè)計(jì)分析方法..................................................................................................................4
4.4材料要求..........................................................................................................................4
4.5設(shè)計(jì)載荷..........................................................................................................................5
5制造............................................................................................................................................6
5.1制造和裝配......................................................................................................................6
5.2制造和裝配過(guò)程中的檢驗(yàn)..............................................................................................6
5.3驗(yàn)收試驗(yàn)..........................................................................................................................7
6維修維護(hù).....................................................................................................................................7
6.1概述.............................................
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