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ASMEⅧ-1(2015)简要介绍（和设计有关的问题)(并联系GB150的异同点）华东理工大学丁伯民2015.11.23-25，杭州各国压力容器标准体系●主要是三大体系，ASME，EN13445和гост。●ASME系统:亚太、北美地区，GB150、JB4732和JIS标准主要参照ASME规范。●EN13445系统:欧洲大陆地区，主要参照BS5500(现改为PD5500)，CODAP和AD规范。●гост系统:俄罗斯及原东欧国家，现国内很少关心。●20世纪末欧共体提出PED(承压设备指令)并统一成EN13445后，形成欧美体系的竞争，所以ASME(特别是Ⅷ-2)和EN有相互靠近的趋势。ASME规范体系●是美国机械工程师学会(ASME)制订的行业标准，只有在地方政府的安全监察部门以法律形式认可情况下才能成为法定控制产品质量的技术法规。未提及容器分类。●ASME规范的卷、版本、增补、条款解释、规范案例。●ASME锅炉及压力容器规范共12卷，包括锅炉、压力容器(移动式和固定式)、核容器、各种材料、无损检测、焊接和钎接评定等，一切锅炉和压力容器的建造(包括材料、设计、制造、检验、试验、检查、认证和泄压等)工作，都可以在ASME规范范围内解决。●本世纪起陆续补充了建造后的指导性规则，如PCC-1、2和3等（PostConstructionCommittee，PCC），即不仅要符合建造规则，还要遵守装配、修复等规则，以保证安全使用。ASMEⅧ压力容器规范体系(1)●ASMEⅧ压力容器規范是压力容器的建造規则。●規范制定了强制性要求、特殊禁用規定以及非强制性指南。●是包括多种制造方法、多种材料容器的建造规则。●ASMEⅧ-1、Ⅷ-2是包括立式或卧式容器、换热器、膨胀节等在内各种压力容器的建造规则。●Ⅷ-1、Ⅷ-2、Ⅷ-3共三册各适用于不同的对象。●GB150、JB4732实际上主要引自ASMEⅧ-1和Ⅷ-2，但由于各种原因(国内具体情况，技术政策，也包括某些误引和漏引)而造成某些区别。ASMEⅧ压力容器规范体系(2)●ASMEⅧ-1适用于所设计容器的压力不超过20MPa的固定式压力容器，但符合规范相应要求的任何压力容器，可以打ASMEU钢印。●ASMEⅧ-2也适用于固定式压力容器，其規则没有規定的压力范围(但一般为70MPa)，但并不包括所有的结构型式。对极高的压力，可能需要作出某些补充，容器仍能满足规范一切要求后，可以打规范U-2钢印。●ASMEⅧ-3适用于通常超过70MPa的金属固定式压力容器。但既不旨在規定Ⅷ-1或Ⅷ-2的压力上限，也不旨在規定Ⅷ-3的压力下限，打规范U-3钢印。●规范案例2695对Ⅷ-1的元件如采用Ⅷ-2第4篇设计时的各有关要求作了规定。●各册都适用于疲劳分析容器，但未涉及达到蠕变温度的疲劳分析容器。ASMEⅧ压力容器规范体系(3)●用户、制造厂、AI三方，用户提交用户设计说明书给制造厂，13年版起增加了非强制性附录NN：对用户及其指定代理人责任的指导。(responsibilities，责任)●制造厂(或委讬其它单位)提出设计计算书，施工图，制造完成后提出制造厂数据报告、制造厂建造记录和竣工图并在容器上盖钢印等，对容器因质量而可能引起的后果承担责任。(responsibilities，责任)。●由保险公司聘用的AI跟踪各环节，对用户设计说明书、制造厂设计报告、制造厂数据报告等予以证明，并在各制造环节中实施检验。对容器因质量而可能引起的后果不承担任何法律责任(见表U-1，工厂合格证中AI在签字项中的声明)(duties，任务)。●由制造厂取证，设计不需另行取证。对设计和制造体系人员没有强制性的要求。由制造厂(持证单位)自行掌握，保证产品质量达到规范要求即可。ASMEⅧ压力容器规范体系(4)●前言：强制性要求必须不折不扣地执行，特殊禁用规定必须不折不扣地禁用(如禁用的角接接头)，规范没有提及建造工作的所有方面，对于没有提及的方面，不宜认为它是被禁用的。非强制性指南则仅供参考。●当规范公式是强制性时，应按规范公式计算，规范既不要求、也不禁止使用计算机对按规范建造的部件进行分析或设计。但设计师要对程序中固有的一切技术上的假定负责，且要对设计上使用这些程序负责。●规范的规则不能理解为对任何一种专利或特定设计的批准、推荐或认可，也不能理解为以任何形式限制制造厂自行选择符合规范规则的任何设计方法或任何结构型式(新GB150基本上增加了这一前言内容)。GB150的体系(1)含GB/T151，JB4732等●以《固定式压力容器安全技术监察规程》为框架的具体执行标准，按容器的潛在危险程度分为三类(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类)。●还涉及一系列其它标准:GB/T151，JB4732，GB16749，JB/T4710，JB/T4731，JB/T4735和铝制、钛制、铜制、镍和镍合金制容器等，并和钢制压力容器焊接工艺评定、钢制压力容器焊接规程、承压设备无损检测等标准配套使用。●2009年8月31日公布的新容规于2010年11月5日公布了28处修改，导致对介质的分组以及容器的分类产生歧义。●对设计、制造体系中各责任人员有强制性的要求，如学历、职称、从事本岗位工作年限等。设计、审核人员必须持有政府部门颁发的资格证书，且按规定年限复审。GB150的体系(2)含GB/T151，JB4732等●介质分组：分为以下两组，包括气体、液化气体以及最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体(红色的在第1号修改单已删除):●第一组，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体(红色的在第1号修改单中补充)。●第二组，除第一组以外的介质。●讨论：毒性程度为中度危害、非易爆的液化气体也属第一组？对介质的分组可能会引起歧意。●第一组介质似宜表示为“毒性程度为极度危害、高度危害或易爆的化学介质和液化气体”。或删去第一组中的“液化气体”字样。GB150的体系(3)含GB/T151，JB4732等第二组介质的容器分类GB150的体系(4)含GB/T151，JB4732等●不定期出版和修改(新GB150虽改为压力容器，取消钢制二字，但实际上涉及钢制以外的容器还要按照其它引用标准)。●设计、制造都作为独立方，应分别取证，都应接受特种设备安全监察机构的监察。●用户或设计委讬方向设计单位提出设计条件。●原GB150明确要求疲劳分析的容器不属于该标准的范围，意指凡涉及疲劳设计时都要按JB4732，应另行取证，且按规定，应满足该标准所涉及的所有失效方式。现改为:“对于有成功使用经验的承受循环载荷的容器，经设计单位技术负责人批准，可按本标准设计，并按JB4732附录C补充疲劳分析和评定，同时满足其相关制造要求(.1，4.3.1)。但其“释义”P.145和P.147表示，所列入的两种开孔补强设计方法，都不能用于要求疲劳分析的容器(显然会引起误解。应表示为此两种开孔补强设计方法都未计入峰值应力，在进行疲劳分析时应予计入)。GB150的体系(5)版本名称1967钢制化工容器设计规定(试行)1977钢制石油化工压力容器设计规定1982钢制石油化工压力容器设计规定1985钢制石油化工压力容器设计规定1989GB150钢制压力容器1998GB150钢制压力容器2011GB150压力容器实际上各版内容都是沿袭前版ASMEⅧ概况●建造规范(包括材料、设计、制造、检关验、试验、认证和泄压在内的全面考虑)(GB150在引言中基本上增加了前言的这一内容，但未列入材料)，现包括英制和公制。Ⅷ-11925～2015压力容器建造规则ASMEU证Ⅷ-21968～2015压力容器建造另一规则ASMEU2证Ⅷ-31997～2015高压容器建造另一规则ASMEU3证●2013年起，2年一个版本，不再按年出增补，同时出版至该年有效的规范案例，半年一个条款解释(1月和7月)，在PTB-4-2013“ASMESectionVIII-Division1ExampleProblemManual”中列出了实例。●2015年版是几十年来各版修改最少的版本。但因涉及译文的问题，使用中涉及关键内容时应对照原文。ASMEⅧ-1特点和主要内容(1)引言U适用范围和总则●A分卷通用要求，是适用于全册的要求UG材料UG-4～UG-15元件设计UG-16～UG-35开孔和其它UG-36～UG-55制造UG-75～UG-85检测和试验UG-90～UG-103标志和报告UG-115～UG-120超压保护UG-125～UG-140ASMEⅧ-1特点和主要内容(2)●B分卷与制造方法有关的要求UW，UF，UB●C分卷与各类材料有关的要求UCS，UNF，UHA，UCI，UCL，UCD，UHT，ULW，ULT，UHX，UIG多少年来，各版修改时其章节号从不改变，内容上也只是增加，少有修改，更无反复(但随着技术的进步而逐步淘汰陈旧的内容，如2004起取消了型槽绕带容器)。●和国内标准的编写习惯略有不同。一个主题要涉及多个章节，使用规范时，应查阅和该主题相关的全部条款。如低温防脆断、焊接接头系数、开孔和焊缝的相遇或相邻、对焊接钢管许用应力规定和相关内容、不需补强开孔直径的规定、带折边锥壳折边段的厚度计算等，执行中如稍有疏忽，会引起问题。ASMEⅧ-1特点和主要内容(3)●强制性附录41个，以数字排序●非强制性附录26个，以字母排序●和压力容器设计相关的卷Ⅱ卷材料A篇铁基材料，B篇非铁基材料，C篇焊条、焊丝及填充金属材料，D篇性能(英制、公制)Ⅴ卷无损检测Ⅸ卷焊接和钎焊评定我国标准的主要特点和主要内容●新版GB150《压力容器》在编排格式上参照EN13445和ASMEⅧ-2，划分为通用要求，材料，设计，制造、检验和验收等4个部分，虽取消了“钢制”二字，实际上还是钢制。●本版编排格式和章节都大变，很难对照本版相对于旧版的修改内容，且修改内容往往有反复，在标准释义中也难以查找，个别修改在释义中却表示为并无修改。上世纪中研制成功并大量采用的扁平钢带倾角错绕容器未列入标准，至今已基本淘汰后于2011年版却作为新增内容首次列入。●据悉，容标委会领导在定稿讨论时表示：本版(2011)仅是“过渡性”的。意指以后可能要大改。设计参数和有关的问题(1)●所考虑的失效准则和强度理论弹性，弹-塑性，塑性，安定性，稳定性(线性弹性，非线性弹性，塑性)，膨胀节部分也包括疲劳，Ⅷ-1采用最大主应力理论，Ⅷ-2的第4、第5篇则分别为第三和第四强度理论。注意UG-23(c)、(d)、(e)，即规范已根据实践经验列出了详细的设计规则，将结构不连续处所引起的附加应力限制到与实际经验吻合的安全水平。且对厚壁壳体以及管壳式换热器等，则已直接列出了按分析设计方法导出的一次加二次应力限制在3S或2Sy的较大值以内，即和Ⅷ-2第4篇按公式设计的方法相似。●设计压力(独立容器各元件—GB150的计算压力和此相似。组合容器，独用和公用元件，后者区分按独立容器设计，按压差设计)和容器的操作压力略有区别。UG-21，UG-99，UG-19,附录3-2。●设计温度(最高、最低MDMT)UG-20，UCS-66。●腐蚀裕量，材料壁厚负偏差及制造减薄量UG-25，UG-16，UG-32注18(现总注22)。规范表示：用于本册设计公式中的尺寸都未包括腐蚀裕量。但在PTB-4中则都包括。设计参数和有关的问题(2)●压力试验UG-99，100，气压试验时的注意点(UW-50)。目的：选材正确、结构合理、计算可靠、按规范要求检验合格(包括无损检测和形状允差检验)的容器，按理说在正常运行中能够保证安全，但检验合格只说明不再存在不合格的缺陷，但可能存在规范认为合格的缺陷，在正常运行中、特别是在交变载荷作用下会引起事故。实践已说明，在压力试验时爆裂事故偶有发生，所以在运行前对完工容器各元件的超压(超过该元件设计应力水平的应力)试验是检验容器宏观强度、焊缝的致密性、密封件密封性的极为有效的必不可少的手段。如果有可能爆裂，也尽可能让它发生在压力试验时而予报废。且能改善其防脆断性能[UG-20(f)]。试验顺序则要根据容器的制造过程