1、ASME -1(2010)简要介绍 （和设计有关的问题) (并联系GB150及其新版报审、报批稿的异同点）,华东理工大学丁伯民2011.8.3-5，郑州 8.15-17，杭州,各国压力容器标准体系,主要是三大体系，ASME，EN 13445和 ASME系统:亚太、北美地区，GB 150、JB 4732和JIS标准主要参照ASME规范 EN 13445系统:欧洲大陆地区，主要参照BS 5500 (现改为PD 5500)，CODAP和AD规范 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EN 13445后，形成欧美体系的竞争，所以ASME(特别是-2
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)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、例题 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 和国内标准的编写习惯略有不同,ASME 压力容器规范体系(1),ASME 压力容器規范是压力容器的建造規则 規范制定了强
3、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 ASME -1、-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 -1、-2、-3共三册各适用于不同的对象 关于计算机和有限元的使用，设计用线算图和曲线拟合公式 GB 150、JB 4732实际上主要引自ASME -1和-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,ASME 压力容器规范体系(2),用户、制造厂、AI三方，设计不作为独立一方，由制造厂负责完成，所以只有制造厂才能取证 用户提交用户设计说明书给制造厂 制造厂(或委讬其它单位)提出设计计算书，
4、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 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责任 都受管辖所在地当局监管,ASME 压力容器规范体系(3),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，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
5、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GB 150基本上增加了这一前言内容),GB 150的体系(1) 含GB 151，JB 4732等,以压力容器安全技术监察规程为框架的具体执行标准(现改为简单压力容器安全技术监察规程、固定式容器安全技术监察规程) ，按容器的潛在危险程度分为三类(、类) 还涉及一系列其它标准:GB 151，JB 4732，GB 16749，JB/T 4710，JB/T 4731，J
6、B/T 4735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，并拟重印,GB 150的体系(2) 含GB 151，JB 4732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(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 第二组，除第一组以外的介质(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),GB 150的体系(3) 含GB
7、151，JB 4732等,第二组介质的容器分类,GB 150的体系(4) 含GB 151，JB 4732等,不定期出版和修改(新GB 150已在报批，虽拟改为压力容器，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GB 150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JB 4732，但JB 4732并未涉及低温容器或低温操作，且明确为分析设计标准，按规定，应满足该标准所涉及的所有失效方式，存在诸多争议以及和国外标准的差距，还应另行取证(新
8、标准已取消此规定，但未明确疲劳要求容器是否可按本标准，如何做),ASME 概况,建造规范(包括材料、设计、制造、检验、试验、认证和泄压在内的全面考虑) (GB 150基本上增加了这一前言内容)，现包括英制和公制 -1 19142010 压力容器建造规则 U证 -2 19682010 压力容器建造另一规则 U2证 -3 19972010 高压容器建造规则 U3证 三年一个版本，每年一个增补，规范案例（每年4次），半年一个条款解释,ASME -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 B分卷 与制造方法有关的要求 UW，UF，UB C分卷 与各
9、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,ASME -1特点和主要内容 (2),强制性附录 38个，以数字排序 非强制性附录 25个，以字母排序 相关的卷 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)卷 无损检测卷 焊接和钎焊评定,我国标准的主要特点和主要内容,新版GB 150压力容器在编排格式上参照EN 13445和ASME -2，划分为通用要求(包括以验证性爆破试验确定容器设计压力的规定，对比经验设计的原
10、则要求，局部结构应力分析计算和评定的原则要求，风险评估报告等7个规范性附录)，材料(包括材料的补充规定、钢材高温性能参考值、钢号近似对照、非压力容器专用碳素钢板的使用规定等4个附录)，设计(包括非圆形截面容器、钢带错绕筒体设计、密封结构、焊接接头结构等3个附录)，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 这次编排格式和章节都大变，且修改内容往往有反复,ASME -1(2010版)的主要修改 (和设计有关的内容)(1),对外压锥壳设计中轴向长度各有关符号的说明为清晰而作了修改(0107版已加译注说明) 增加了分块式补强圈的有关要求 对接管颈部的厚度由标准管壁厚改为直接用数
11、值表示 对试验压力式中的应力比值是否包括螺栓直接说明 表UCS-23增加了SA/GB 6654，16MnR 对附录1-9、附录1-10关于圆筒和锥壳上大开孔补强设计作了修改和调整，说明附录1-10只能用于内压 法兰螺栓设计中，当为剧毒介质时，补充了螺栓间距要求，但在刚度校核所用的螺栓力矩不需修正,ASME -1(2010版)的主要修改 (和设计有关的内容)(2),补充了可以免除刚度校核的一些操作条件 对UHX篇陆续作了较多修改，包括计算实例的修改 补充了UIG篇，对浸渍石墨制压力容器的要求,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
12、线性弹性，塑性)，膨胀节部分也包括疲劳，最大主应力理论 设计压力(独立容器，组合容器独用元件、公用元件，按独立容器设计，按压差设计) UG-21，UG-99，UG-19,附录3-2 最大许用工作压力，由计算求得的试验压力 UG-99，附录3-2，附录KK(二者都指成品容器，区别仅在于前者扣除、后者未扣除腐蚀裕量、所用许用应力的对应温度以及所涉及除压力以外的载荷),设计参数和有关的问题(2),最大许用工作压力:成品容器顶部所允许承受的最大表压力，是按规范的规则对任何受压范围内的元件确定的内压或外压的最低值，包括静压头。采用不包括腐蚀裕量的公称厚度，并考虑了在相应温度下可能发生的各种载荷组合影响
13、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 压力试验，试验压力（目的，最大许用工作压力，设计压力，计算得的试验压力），试验温度，试验压力上限(内压容器，真空容器，独立容器，组合容器其公用元件按独立容器设计、按压差设计) UG-99，UG-100，气压试验时的注意点(UW-50),设计参数和有关的问题(3),独立容器:内压 PT=1.3PS/ST (不包括螺栓及原理分析)真空 PT=1.3P (原理分析) 组合容器:组合容器的独用元件或组合容器按独立容器设计时：和独立容器压力试验相同,组合容器举例,设
14、P2P1,设计参数和有关的问题(4),组合容器(不按独立容器设计时)的公用元件： Pmax(P1，P2)，即P1、P2同号时UG-99(e)(2): 先内筒 PT=1.3(P2-P1)S/ST 再两侧同时 P1侧:PT=1.3P1S/ST P2侧:PT=1.3P2S/ST 此时要控制两室压差不超过内筒的试验压力值 Pmax(P1，P2)，即P1、P2异号时UG-99(e)(1): 先内筒 PT=1.3P1 (按真空容器，内压方式) 再夹套 PT=max1.3P2S/ST，(P2-P1)S/ST 比值S/ST为构成该容器各元件(10版:一般情况下不包括螺栓，-2和EN 13445明确不包括)中的
15、最小值,设计参数和有关的问题(5),除了以屈服强度确定螺栓许用应力的安全系数小于1.44以外(经換算而得)，在构成容器材料的最小应力比值中不包括螺栓，也就是绝大多数情况下不包括螺栓 上述压力试验的规定是规范要求的最小值，可协商后由计算得的试验压力试验(即由不扣除腐蚀裕量、常温的许用应力、不包括压力以外的其它载荷计算所得的MAWP) 规范不规定液压试验的试验压力上限，但当超过规定值使容器出现明显的塑性变形(permanent distortion)时，检验师有权拒收(ASME -2为另一规则，安全系数低，考虑失效模式更多更细，在压力试验时要限制各元件应力水平) 试验温度至少应保持在MDMT以上1
16、7，但无需超过48,设计系数和有关的问题,各设计参数的相互关系:以理论意义为主，辅以技术政策 安全系数值和试验压力、试验压力的上限、允许超压额度、冲击试验要求等都有关 ASME -1nb由4调为3.5以后对试验压力由1.5调为1.3，ASME-2由nb=3.0调为nb=2.4，所以其试验压力、试验压力的上限、无损检测要求以及防脆断措施都相应调整。但因允许的超压额度都在试验压力以下，所以都不调整，二者都取12%、16%和21% 新GB 150对安全系数调整后未对试验压力及试验压力上限以及无损检测要求进行调整，但对允许的超压额度(原GB 150出自误解所致，取为10%、12%和16%，现改正为12
17、%、16%和21%)和冲击功合格要求作了调整,GB 150(包括新版)的相关内容,内压容器，外压容器和真空容器，培训教程P.169明确带夹套容器即为外压容器(新版已改:外压容器，例如液下容器，埋地容器和真空容器) 容规提及设计图纸上和铭牌上的2种MAWP，前者指用于超压泄放装置的动作压力，后者指打在铭牌上的压力，似并无必要 明确-20以下(不包括-20)操作的容器是低温容器 对碳钢和低合金钢，腐蚀裕量不小于1mm,GB 150 压力试验(1),内压、外压、真空容器，外压容器和真空容器以内压进行试验，多腔容器未规定各室的试验压力值(新版补充每个压力室的试验压力按其设计压力确定) 内压容器: PT
18、=1.25P/t，其中，/t应取各元件材料的比值中最小者(圆筒、封头、接管、法兰及紧固件等) (新容规已不包括紧固件，但GB 150仍保留，不包括和保留的原因都可商榷，例如在试压时密封件的泄漏，可见附录S)(ASME -1和2、EN 13445等都不包括螺栓) 外压容器和真空容器:PT=1.25P 新版改为:如试验压力超过规定值，则要求试验前校核圆筒应力(新版改为各受压元件，例如对壳体元件为Pm)，以不超过0.9倍屈服强度为满足,GB 150 压力试验(2),内容器常压，夹套(0.8MPa)，原把内容器视为外压容器，按PT=1.25P2/t试验，则按常压设计的封头和法兰承受不了，如封头和法兰按
19、P2(0.8MPa)设计，则增加了成本;如按多腔容器试验，则在夹套中试压时内筒壁受不了外压，如两侧同时充压，又无法检漏 如内容器为真空，夹套为0.2MPa，则内容器带夹套部分设计压力为0.3MPa。内容器如按真空(或多腔)容器PT=1.25P1试内压，为0.125MPa，夹套按内压容器试压，为0.25MPa，试压结果尚达不到0.3MPa的设计压力,(GB 150称为外压容器或多腔容器),GB 150 压力试验(3),PT=1.25P/t中的/t包括螺栓所引起的问题: 某容器t=450，圆筒和封头=16mm，材料Q345R，=170MPa， t=66MPa;螺栓直径24mm，材料35CrMoA，
20、 =210MPa，t=140MPa。应按螺栓确定试验压力。 PT=1.25P/t=1.25P210/140=1.875P，此时对螺栓，试验时应力水平为1.875140/210=1.25倍，达到规定的考验目的;对圆筒，试验时应力水平为1.87566/170 =0.73倍，连设计应力水平都未达到，谈何压力试验时的超应力考验。反之，如不包括螺栓，则PT=1.25P170/66 =3.22P，螺栓应力水平为3.22140/210=2.15倍，因螺栓ns可达2.5以上(但可能引起泄漏，可上紧螺栓)，故不会屈服，圆筒为1.25倍，刚好达考验目的,焊接接头分类 (1),分类目的:确定焊缝结构型式，探伤程度，
21、焊接接头系数 分类的出发点:按接头所在位置，即接头所承受的最大应力，不是按接头结构型式(UW-3) 焊接接头类别 (A、B、C、D类)。按连接处能否由板壳理论简单地求出应力而划为A、B和C、D类 焊缝结构型式 (18型，包括搭接接头)(表UW-12),焊接接头分类(2),A类:圆筒、锥壳的纵向和螺旋形接头，球壳、成型封头或平板上任意方向的拼接接头，连接球壳和圆筒等壳体的环向接头（即承受最大主应力的接头） B类:壳体或变径段上的环向接头，连接各成型封头(球壳除外)至壳体的环向接头(即承受第二主应力的接头(并据半顶角是否小于30而属对接或角接接头，但都属B类) C类:连接法兰、管板或平盖至壳体的接
22、头，连接矩形截面容器各侧板的接头，可以是对接或角接（有一件涉及平板时） D类:连接接管与壳体或矩形截面容器侧板的接头，可以是对接或角接(都是壳体或矩形截面容器侧板时),焊接接头分类 (3),焊接接头分类 (4),A、B类除个别者外(如锥壳对圆筒的连接)都是对接或搭接 C、D类可以是对接（搭接）或角接，所以对C、D类应写明是对接还是角接 封闭旋压孔的对接焊缝不分类，也不计及接头系数,GB 150焊接接头分类(1),参照A、B、C、D名词，但不同(实际上按对接或角接划分，并经调整) RT、UT者为A、B类，A为受第一主应力，B为第二主应力 MT、PT者(即角接者)为C、D类，C为二连接件中有板者，
23、D为二连接件都为壳者 但:嵌入式接管与壳体的对接因要RT、UT检测，所以不划为D类而改划为A类;多层包扎容器层板的纵向接头因不能RT、UT，所以不划为A类而改划为C类 对平板或管板的拼接接头，平板或管板对圆筒的对接接头，矩形截面容器侧板的接头，球冠形封头接头等漏划(除矩形截面容器侧板和球冠形封头接头外新版已补充) 新版增加E类接头，未提及倾角错绕板容器的接头分类,GB 150焊接接头分类(2),未提及锥壳对圆筒连接时半顶角大于30时的分类,焊接接头使用限制举例,充装致死物料时，除換热管等外，所有A类应为(1)型，所有B类或C类对接应为(1)型或(2)型 当UCS篇材料容器在UCS-68指定的温
24、度下运行或UHA篇材料要求作冲击试验时，所有A类应为(1)型，所有B类应为(1)型或(2)型，所有C类、D类应为贯穿整个接头截面的全焊透(对接或角接)(UW-2),焊接接头的检测要求举例(1),全部射线检测:储存致死物料容器的所有对接焊缝，公称厚度超过38mm的所有对接焊缝，按表UW-12中(a)栏(即全部检测)选用焊接接头系数的A类和D类对接焊缝，UW-11(a)，气压试验容器围绕开孔的全部焊缝，所有连接焊缝(包括非受压件与受压件的连接焊缝，其角焊缝厚度大于6mm时则为全部磁粉或液体渗透检测)(UW-50) 抽样射线检测:除UW-11(a)(5)(b)要求者外，按表UW-12中(b)栏(即抽
25、样检测)选用焊接接头系数的A类和D类对接焊缝 (每一容器中每15m或其余不足15m者作一处检测) 不作射线检测:仅按外压设计或按表UW-12中(c)栏(即不作检测)选用焊接接头系数的A类和D类对接焊缝,焊接接头检测要求举例(2),射线或超声波检测:某些方法焊接的焊缝UW-11(d)、(e)、(f)按超声波检测，容器使最终封闭焊缝无法进行射线检测时，可以超声波检测代替，缺少适当的射线检测设备而用超声波检测是不允许的UW-11(a)(7) 规范标志：全部射线检测者，标志为RT1；如A类接头拟取为1.0，因而对和A类相交的B类和C类对接接头作抽样检测者，标志为RT2；抽样射线检测者，标志为RT3；只
26、有容器的部分接头满足规范要求的检测规定，或标志RT1、RT2、RT3都不合适时，标志为RT4UG-116(e),焊接接头检测要求举例 GB 150 (1),全部射线或超声检测(指A、B类):钢材厚度超过一定值者，气压试验者，盛装极度或高度危害介质者，多层包扎容器内筒的纵缝，套合容器各层的纵缝等 局部射线或超声检测(指A、B类):除规定全部检测外的接头，但以下部位应全部检测：焊缝交叉部位，先拼板后成形凸形封头上的所有接头，被补强圈、支座、垫板、内件等覆盖的接头，以开孔中心为圆心，1.5倍(新标准改为对不另行补强的开孔，1倍)开孔直径为半径的圆中所包容的接头，嵌入式接管与圆筒或封头的对接接头等。检
27、测长度不少于各接头长度的20%，且不小于250mm 除个别者外不允许不作检测,焊接接头检测要求举例 GB 150 (2),磁粉或渗透检测(指C、D类):基本同要求100%射线和超声检测，但对材料强度较高多层包扎容器各层板的纵缝、堆焊表面、复合钢板复合层的接头等也要求100%检测，未提及气压试验容器中角接接头的检测要求 未提及射线或超声检测的规定，但原容规第86条有规定，倾向性意见是，尽量采用射线检测(新容规4.5.3.1条取消了99版容规中关于“壁厚小于等于38mm时，其对接接头应采用射线检测”的规定，不再重射线轻超声) 原容规第85条(新容规4.5.3.2.2条)还补充了要求全部射线或超声检
28、测的对接接头,焊接接头系数的选用(1),指用于设计公式中的(即承受最大主应力的对接、搭接)接头 由接头结构型式、探伤程度按表UW-12查取 对按表UW-12(a)栏(即100%检测者)查取E值的A类和D类对接接头包括无缝管，相当于带(1)型焊缝并100%检测者，要求:连接容器筒节或封头的A类和B类焊缝应是(1)型或(2)型;与容器A类焊缝相交的B类或C类对接焊缝至少要抽样检测(注意:此抽样检测不能用来满足任何其它焊缝递增量的抽样检测规则)，如不满足，则只能按表UW-12(b)栏查取UW-11(a)(5) 承受压缩应力时，取E=1.0,焊接接头系数的选用(2),此处无缝段包括有缝(1型)并100
29、%检测者,焊接接头系数的选用 GB 150,双面焊对接、或相当于双面焊的全焊透对接(指用氩弧焊打底的单面焊)接头 100%检测:1.0，局部检测:0.85 单面焊对接接头(有金属垫板) 100%检测:0.9，局部检测:0.8 未提及球冠形封头对圆筒连接等漏划接头的系数，以及受压缩应力时的取值 对焊接接头系数为1.0容器的所有A和B类接头(新标准新增)，应100%射线或超声检测(B类应视是否承受最大主应力，否则似无必要100%检测，局部检测即可，此外，=0.9者恐也应包括),角接接头结构和强度校核,开孔接管的角接接头结构以图形及详细尺寸的方式规定，凡全焊透者不必作强度校核，非全焊透者应对各强度途
30、径进行校核(图UW-16.1起，UG-41) 凡不符合图形及规定尺寸者，其填角焊缝强度需予校核UW-18(d) 规定对某些角接接头(如低温操作，气压试验等容器)应作MT或PT检测,角接接头结构和强度校核 GB 150,在附录J中参照ASME -1列出了焊接结构，但未提及如未按这些结构尺寸时要否校核，如何校核 原容规第52条仅规定在对角焊缝进行强度验算后，应将强度验算结果列入技术文件，但未提及如何验算(新容规未列入此内容),材料（1）,适用范围 UG-4，UG-23(c) ，UCS-5受压元件材料应是各分册相应规定者因包括铸铁，故在涉及塑性失效准则时应予注意(例如法兰，換热器等)含碳量超过0.3
31、5%的碳钢和低合金钢不得用于焊接结构或采用氧气切割下料安全系数和许用应力 卷D篇nb=3.5，ns=1.5，螺栓: ns2.5焊管许用应力中已引入焊接接头系数0.85（UG-53i)，在排孔削弱系数设计时应予注意,材料（2）,关于16MnR(Q345R): 规范案例2506、2642允许在同时满足下列条件时采用我国GB 6654 16MnR(Q345R)制造ASME -1的容器： (1)许用应力仅为我国规定值的85%(按新GB仅72%-77%)，并降低高温的上限 （2）只能用于内压元件，不只能用于外压元件Code Case2642已规定能用，按No.CS-2的线算图(即Sy207MPa的材料，
32、而不是GB 150的Q345R材料)(3)应进行单独的焊接工艺和焊工技能评定(4)考虑焊后热处理时，应视作为P-No.1材料(5)考虑低温冲击试验要求时，应视为曲线A的材料,材料（3）,(6) 按板厚40mm划界，超过者要求以正火状态供货 (7) 应满足ASME -1中UCS篇的其它一切要求 (8) 应在制造厂数据报告中列出本案例号,低温操作和防脆断措施(1),进展及总体思想:除各材料标准为防止脆性断裂而规定了(由钢厂所作)CVN值外，对低温操作(由容器制造厂所作)还另有要求UG-84(d)(1)，(d)(2)89年前根据使用经验定义统一划定-30为低温容器，凡不低于-30时，满足材料标准所规
33、定夏比V冲击功后由实际经验证实不致发生低应力脆断，可不作为低温容器，否则，应作为低温容器而由容器制造厂另加在MDMT下的冲击试验并满足其评定要求 经验法的不合理处:夏比V冲击功只说明断裂后断口是脆断还是延性断裂，未和元件所受应力水平以及低应力脆断相联系，未计及元件可能存在的缺陷及其大小，和压力容器元件通常所承受的静载应力有区别,低温操作和防脆断措施(2),冲击功的示意,低温操作和防脆断措施(3),89年起采用断裂力学原理判断，以元件所受应力水平(取为材料的许用应力)、裂纹尺寸a(以元件厚度t表示)、设计条件给定的MDMT和不同的材料类别进行是否有可能发生断裂(包括脆断)的判别，不是简单地划定在
34、某一温度下才是低温容器(-2在1968年第一版就列入)，需要时采取防脆断措施，形式上仍作V夏比冲击试验并作为判别指标(以下主要介绍碳钢和低合金钢),低温操作和防脆断措施 (4),采取防脆断措施的界定(MDMT) UCS-66，UCS-67由设计条件的MDMT，材料类别，元件控制厚度，应力水平， 进行判别，已作成判别图形，如MDMT、控制厚度t的组合位于相应材料线下方，说明即使满足了材料标准所要求的CVN值在低温下仍有可能脆断而必须采取防脆断措施(图UCS-66)。可见，对碳钢和低合金钢，有些厚材在48已有可能发生脆断，有些薄材在-48还不致发生脆断 螺柱和螺母直接由材料和直径列出免除冲击试验的
35、温度 UG-20(f)节的免除(低强度钢对经验法的部分保留) 焊缝和热影响区的判别要求较元件为严(UCS-67),穿透性裂纹张开模型,低温操作和防脆断措施 (5),所有材料划分为A、B、C、D四根曲线,低温操作和防脆断措施 (6),防脆断措施和冲击试验温度，如经判别需冲击，则在该MDMT下冲击，如不需冲击，则不存在冲击试验温度 KC值和CVN值的数量关系(可见ASME -3附录D-600)，形式上仍用在MDMT时的CVN值 判别温度的调整低应力状态的调低(图UCS-66.1)，规范规定以外的焊后热处理的调低UCS-68(c)，某些中低強度钢在一定条件下按经验法的免除 UG-20(f) MDMT
36、低于-48且并非低应力工况者，所有碳钢和低合金钢都应作冲击试验，如MDMT不低于-105 ，且应力比为0.35及以下者，无须作冲击试验 冲击试验温度的调整可以做标准尺寸试样而做了小尺寸试样时温度的调低（表UG-84.2)，静载荷和动载荷对低强度钢因KC值区别，温度的调高(表UG-84.4),低温操作和防脆断措施 (7),低应力状态判别温度的调低,低温操作和防脆断措施 (8),判别和冲击试验温度调整的示意,低温操作和防脆断措施 (9),控制厚度(UCS-66)，为判别要否作冲击试验以及验收CVN合格与否的厚度，对于壳体的对接接头，为最厚焊接接头的公称厚度，对于角接接头，为相焊件中的较薄者，对于非
37、焊接连接的平板或管板，为板厚的1/4(图UCS-66.3) 冲击功(CVN)的合格值(标准尺寸试样)(图UG-84.1)，元件厚度只允许用小试样时(包括元件厚度足够制作标准试样而做了小试样时)其合格值按尺寸比例降低 对高强度UCS和UHT材料，应按UHT-6进行试验，其合格指标为缺口对面的侧向膨胀值(图UHT-6.1),低温操作和防脆断措施 (10),对各MDMT有不同含义 (1)设计条件给定的MDMT(包括低应力和经额外焊后热处理时的调整，即供判别要否冲击用试验的) 如经调整或未调整的判别要求作冲击试验，则在该调整或未调整的温度下冲击 (2)冲击试验的MDMT指对上述(1)给定的及其可能存在
38、的调整，包括因小试样调低或低强度钢调高了的，如不需冲击，也就不存在冲击试验的MDMT (3)各元件上述(1)MDMT中的最高值，为打在容器铭牌上和MAWP共存的MDMT，此值一般低于(1)的MDMT，但不可能高于它,低温操作和防脆断措施 (11),控制厚度UCS-66(a),成,低温操作和防脆断措施 (12),UCS材料的CVN合格值(和厚度、材料有关),低温操作和防脆断措施 (13),高强度UCS材料和UHT材料缺口对面的侧向膨胀量合格值,低温操作和防脆断措施 (14),高强度钢的侧向膨胀值,低温操作和防脆断措施 原GB 150 (1),引自ASME -1上世纪中期的经验判断法，-20及以下
39、为低温容器，材料CVN值(另作冲击试验)和结构要满足附录C的要求。低温低应力工况的免除:元件虽低于-20但其环向应力屈服强度的1/6，且不大于50MPa，其MDMT+50后高于-20者，和材料厚度无关，不属低温容器，不必另作冲击试验。但Rm值大于540MPa者不适用此免除条件 采用101055mm的标准试样，无法制备时，也可用厚为7.5mm或5mm的小试样，一般应不小于钢材厚度的80%（未提及可以制备时是否可作小试样及相应措施），其CVN合格值按规定值的比例缩减 在元件的MDMT下冲击，但满足低应力工况条件，而MDMT+50后仍低于-20者，则在该温度冲击,低温操作和防脆断措施 原GB 150
40、 (2),压力试验温度，如果由于板厚等因素造成材料无延性转变温度升高，则需相应提高试验温度，难以操作 是上世纪中期、也就是早期ASME -1的水平，虽有瑕疵，但在原理上尚可理解，也可操作,低温操作和防脆断措施 新版GB 150 (1),新版GB 150(征求意见和报批稿)，并将原低温容器的材料要求并入第2篇的材料中，删除其中关于“钢材的使用温度下限可不同于钢材标准中规定的最低试验温度”以及“低温容器钢材的冲击试验温度应低于壳体或其受压元件的最低设计温度”的规定，征求意见稿既规定钢材应在设计文件规定的温度下作冲击试验，又对钢材的使用温度下限和冲击试验温度规定为都按材料篇表4。报批稿则将“应在设计
41、文件规定的温度下作冲击试验”删除，并把界定温度由-20修改为-20，如在低应力工况，则允许使用温度可再下降50，或按提高50选用材料，低应力工况不再限制只对Rm540MPa的材料,低温操作和防脆断措施 新版GB 150 (2),报批稿对低温容器的压力试验温度增加:不得低于壳体材料和焊接接头的冲击试验温度(取其高者)加20。因材料篇和低温容器压力试验篇的脱节，未提及低温容器和一般容器用材冲击试验的异同，也未提及焊接接头的冲击试验，导致脱节 报批稿(2010.12.27):低温容器仅指在结构和制造上尽量避免应力集中源，并规定了无损检测要求，在材料选用上都按材料篇对所规定的最低使用温度下限选用，如最
42、低设计金属温度低于碳钢和低合金钢的最低使用温度下限，则只能选用低温钢或奧氏体高合金钢，确是方便，但似有点不计成本,低温操作和防脆断措施 新版GB 150 (3),由于将低温容器材料要求合併在材料篇的通用要求中，不清楚在材料篇中的冲击试验要求应由钢厂所作还是应由容器制造厂所作，如属后者，容器制造厂工作量很大，如属前者，则对低温容器，容器制造厂只要正确选用材料，之外似别无要求 例:按ASME -1(按其苛刻要求)，经细晶化正火处理的10mm以下的Q345R可用至-28而不需冲击，至12mm者则可用至-21而不需冲击，如经冲击且满足规定的CVN值，则还可用至更低。即使未经细晶化和正火处理，只要在最低
43、设计金属温度下进行冲击试验并满足20J，不大于35mm厚的板材即可用至该最低设计金属温度。而新GB 150则都不能用至低于-20,低温操作和防脆断措施 新版GB 150 (4),恐是和国外标准差距最大的内容，也是难以在短期内难以赶上的内容(不是对国外标准一抄就能了事的，必须要做大量的冲击甚至是KIC试验)，也使有关标准(如HG 20585)极为为难 包括总体思想(经验法还是断裂力学评定法综合考虑材料、温度、裂纹尺寸和应力水平)，低应力的调整，冲击试验和合格值基本上与厚度无关，统一划定低温容器(也就是脆断只和温度相关，和各元件材料种类、厚度无关),内压圆筒、锥壳和封头(1),圆筒、球壳和锥壳UG
44、-53(i) 经调整的中径公式 成型封头 一般由转角区最大应力确定壁厚，薄壁封头(ts/L0.002)还应由转角区弹性失稳和屈服压力确定封头最大许用压力 碟形封头(系数M)和椭圆形封头(系数K)的当量替代(冷旋压封头),内压圆筒、锥壳和封头 (2),椭圆形封头:决定于过渡转角区的最大应力(引入系数K)，开孔补强时要考虑开孔所在地区，和碟形封头相同，薄壁时(ts/L0.002)也要按附录1-4（f）计及转角区的屈服和失稳(-2还提及两种封头在此处如有接管最易疲劳破坏) 碟形和椭圆形封头的当量使用:r=0.17D，L=0.9D的碟形封头，可相当于2:1的椭圆形封头(旋压封头的使用) 锥壳无折边时连
45、接处的加强设计:仅无折边时才有需要，大、小端连接处所要求的加强截面积和能起加强作用的截面积计算(附录1-5，f1和f2中包括了附加轴向载荷，但不适用于出现净压缩),内压圆筒、锥壳和封头 (3),内压球形封头设计中的E值要取其拼接接头和对壳体相连接头中的较小者(即A类接头) 内压斜锥壳设计:包括带折边和无折边，都取1、2中之较大值和正锥壳同样设计UG-36(g) 内、外压平封头设计，区分和筒体用焊接还是螺栓法兰连接，前者不区分内压或外压，后者因涉及螺栓力矩而要区分,圆形平板的应力分析,内压圆筒、锥壳和封头 (4),平封头应力分析：不分内、外压，应力分布(方向和最大值所在位置)和周边支承条件有关(
46、绝对固支，绝对简支)，径向和周向两向应力，有附加弯矩时另加(如法兰螺栓力矩)，弹性基础板(管板) 平封头设计:用系数C表示周边支承条件的影响，将最大主应力(方向和位置都和支承条件有关)限于1.5SE以下得出厚度(焊接连接时，其系数C已考虑了这点，意指用法兰连接时限于S)，由UG-34和相应的图形可确定系数C值，开孔时整体加厚平盖的设计UG-39(d),内压圆筒和封头 GB 150 (1),圆筒、球壳和锥壳 中径公式 无折边锥壳和圆筒连接处的加强设计按照原ASME -2的方法(新版-2已不用)，并删去了横坐标=0.0010.002的部分(征求意见稿对此的补充，似可商榷，报审稿又增加了ASME -
47、1的方法，二者在同等条件下结果可能不一致) 球形封头按球壳公式，未计及和壳体的连接接头系数 对成型封头，未定量计算过渡转角区的失稳和屈服，仅定出封头有效厚度，据计算，较ASME大很多 并无一定结构的碟形封头可以当量代替标准椭圆形封头的规定,内压圆筒和封头 GB 150 (2),并无斜锥壳设计(新版拟补充无折边偏轴线斜锥壳设计) 未对平板或管板上的拼接接头分类(新版已补充)，在平封头厚度设计公式中虽引入焊接接头系数，但未说明是平板或管板上的拼接接头还是平板或管板对圆筒连接接头的系数， 球冠形封头厚度设计公式中的焊接接头系数是指封头的拼接接头还是封头对圆筒的连接接头，还是此二者中的较小值，并未明确
48、，且并未说明封头对圆筒连接接头的系数如何确定,内压圆筒和封头 GB 150 (3),在p/t=/RL0.002时，Q值取/RL =0.002时的值,内压圆筒和封头 GB 150 (4),新GB 150已引入焊接管，并参考ASME -1，其许用应力中已引入焊接接头系数0.85。89年版未引入焊接管，却照引了ASME -1UG-53(i)的应力调整，提意见后98版已取消此调整。新GB 150却未引入这一调整，理由是偏于安全总是可以的。,外压元件设计（1）,失稳失效和强度失效，厚壁和薄壁的分界 线性弹性失稳（比例限以下）、非线性弹性失稳（比例限至屈服点），非弹性失效(超过屈服点)（实为压缩强度失效） 长圆筒和短圆筒：据理论结果并为统一而用图算法查A，为解决非线性弹性的弹性模量E值，再由图算法据A查B，由B算得P 球壳：由理论算得Pcr，由Pcr定义符号A，由A查B，由B算得P,外压元件设计（2）,明确材料算图的右端点即为屈服点，所以在厚壁筒设计时所用旳Sy值可取该点B值的2倍 区分失稳和压缩强度失效的薄壁和厚壁划分即根据该点的A值确定，即Do/t=10,
