ASME Ⅷ容器设计小结Word下载.docx
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UG-23
根据上列需考虑载荷及用户设计要求，最终确定计算所用的载荷
3.设计参数
a）操作温度
b）操作压力
c）设计压力
根据UG-21、注8及UG-134，在用户设计要求中的操作压力的基础上，确定设计压力。
设计压力应在用户提供的操作压力上给与一定的裕量，以防止操作压力可能飚升至泄压装置的设定值。
若设置单个泄放装置时，其整定压力不得超过容器的最大允许工作压力；
若设置多个泄压装置时，则仅需将一个泄压装置得整定压力低于或等于容器的最大允许工作压力，其余的可以在较高的压力下开启，但一般不超过最大许用工作压力的105%。
d）设计温度
包括最高和最低两个值（设计温度与最低设计金属温度）。
e）介质
各种介质的特性可查相关的标准文献；
根据UG-16可知，不同的介质对承压部件的最小厚度要求不同，一般情况下，不包括腐蚀裕量的最小厚度为1.5mm；
当介质为压缩空气、蒸汽及水，并且材质为表UCS-23的壳体和封头，其不包括腐蚀裕量的最小厚度为2.5mm。
当介质为致死物质时，无论是液体还是气体，容器所有对接接头应全部射线检测；
电阻焊钢管或换热管禁止用于致死介质条件下的壳体或接管；
碳钢或低合金钢用于致死介质条件下的壳体应进行焊后热处理。
UW-2
f）腐蚀裕量
容器或容器零件的材料由于腐蚀、冲蚀或机械磨损而减薄，为了使用安全和设计寿命，应考虑一定的腐蚀裕量或其他的保护措施（如指示孔）。
若容器各个部件有着不同的腐蚀速率，则可采用不同的腐蚀裕量，然后选取一个最大值作为容器的腐蚀裕量，其它部件则可以采用各自的腐蚀裕量；
若容器经实际证明，腐蚀不存在或属于轻微腐蚀者，则可以不考虑腐蚀裕量（具体情况，可以参照附录E）。
凡受到腐蚀的容器，应在容器尽可能低的位置或在容器上设置泄放管，泄放管可以从其他任何地方内伸到距容器最低点6mm以内的地方。
UG-25附录M
g）接头型式
1）焊接接头的分类
这里所采用的分类是指接头在容器上的位置而不是接头的形式。
①A类主壳、连通受压室（指与容器壳体或封头相交或形成承压整体一部分的一个容器附属体，如集液包）、变径段或接管上的纵向焊接接头；
球壳、成型封头或平封头及平板容器的边板上的任何焊接接头；
连接球形封头与主壳体、变径段、接管或连通受压室的环向焊接接头；
②B类主壳、连通受压室或变径段上的环向焊接接头（包括变径段与圆柱形壳体打、小端之间的环向焊接接头）；
连接成型封头（不包括球形封头）与主壳；
变径段、接管或连通受压室的环向焊接接头；
③C类连接法兰、翻边塔环、管板或平封头与主壳体、成型封头、变径段、接管或连通受压室的焊接接头；
连接平板容器的边板的任何焊接接头；
④D类连接连通受压室或接管与主壳体、球壳、变径段，封头或平板容器的焊接接头；
以及连接接管与通受压室的焊接接头（接管在变径段小端，见B类）。
UW-3
h）接头系数
采用电弧焊或气焊方法焊制的焊接接头的系数E。
除UW-11（a）（5）要求外，焊接接头系数仅取决于该接头的形式和无损检测程度，而与任何其他接头的无损检测程度无关。
当第Ⅷ卷第Ⅰ册未规定明确要求时，用户或代理商应确定焊接接头的形式或无损检测程度。
1）不大于表UW-12（a）栏所列E值应用于作全部射线检测的对接接头的设计计算；
若UW-11（a）（5）的要求未满足，此时E值应采用不大于表UW-12（b）栏所列数值；
2）不大于表UW-12（b）栏所列E值应用于作抽样射线检测的对接接头的设计计算；
3）不大于表UW-12（c）栏所列E值应用于既不全部射线检测又不抽样射线检测的对接接头的设计计算；
4）容器的无缝筒节或封头应视其为相当于所有A类焊缝是
（1）型、几何尺寸相同的焊接件。
对无缝筒节的环向应力或无缝封头的厚度计算，当符合UW-11（a）（5）（b）规定的抽样射线检测时，E值取1.0。
当不符合UW-11（a）（5）（b）规定的抽样射线检测时，或当连接无缝筒节或封头的A类或B类焊缝为表UW-12中（3）、（4）、（5）或（6）型时，E值取0.85。
5）焊制公制管或管子件应与无缝管同样的方法对待，但所有的许用抗拉应力是取自该焊制产品的许用应力表，且（4）的要求也使用；
6）不大于0.8的E值，可用于第Ⅷ卷第Ⅰ册中UW-27（a）给定的任一种以压焊焊接方法（电阻焊除外）制成接头的有关公式，但所采用的焊接方法应为C分篇的有关篇的规则对被焊材料是允许的。
容器或零件上此类焊缝应以下述方法验证其质量；
试样对每一容器的焊制过程应具有代表性。
试样可取自壳体本身或取自包括纵焊缝的壳体延长部位，或容器无纵缝，可取自与容器相同材质、相同厚度且按相同的工艺焊制的试板。
应按照并满足第Ⅸ卷QW-150和QW-160要求作一件小截面拉伸试样和两件侧弯试样进行试验。
UW-12
i）负偏差
1）板材
若板材的负偏差不大于0.25mm与订货厚度（名义厚度）的6%两者中的较小值，则板材的负偏差可以不考虑（即在全设计压力下使用）；
若标准中允许板材有较大的负偏差时，则订货厚度（名义厚度）应足够地大于设计厚度，以便其与设计厚度之差值不大于0.25mm或设计厚度的6%两者中的较小值。
UG-25（c）
第Ⅱ卷A篇仅对板材的正偏差作了规定，要求其不超出SA-20/SA-20M表A2规定的数值；
对负偏差未作规定。
不知其他标准是否有规定
2）管材
若采用公称壁厚订货的公称管，公称壁厚满足开孔补强及补强范围后，还要考虑公称管制造的负偏差。
公称壁厚的负偏差一般为ASMEB36.10M中所列的壁厚的12.5%；
当选用不同材质的公称管时，第Ⅱ卷A篇对部分材质的负偏差作了规定，部分材质在通用要求中作了规定，如SA-530/SA-530M专门用途碳钢和合金钢公称管通用要求等。
j）最大许用应力
部件不承受纵向压缩应力时
只要满足UG-23所允许的材料列表既可以选择与其对应的应力值；
最大许用应力系指材料所允许承受的最大单位应力。
其数值可以在第Ⅱ卷B篇、第Ⅱ卷D篇中查取。
在MDMT下的设计选用的许用应力值不得大于第Ⅱ卷D篇表3和表1A给出的温度为38℃时的数值；
UCS-56（d）
4.壳体壁厚计算
a）内压壳体的厚度（UG-27）
内压圆柱形壳体的最小厚度（或最大许用工作压力）按下列计算：
第一步：
环向应力（纵向接头）：
当设计内压力不超过0.385SE时，（当厚度不超过内半径的二分之一）；
第二步：
纵向应力（环向接头）
当设计内压力不超过1.25SE时，（或当厚度不超过内半径的二分之一）；
注：
当环向焊接接头系数小于纵向接头系数的一半或当考虑附加载荷导致
纵向弯曲或拉伸于内压力共同作用的影响时才起决定性作用。
一般情况下，可
不考虑。
第三步：
取上列计算值的最大值；
第四步：
然后根据UG-16确定承压部件的最小厚度，与计算值的最大值二者
中取较大者。
第五步：
附加情况的设计（若存在此情况，应将计算结果计入）
若圆柱形容器的壳体在外面全部包住的有拉撑的外夹套，也应满足具有拉撑件和撑条的表面（UG-47）的要求。
UG-27
第六步：
当容器考虑腐蚀时，应选择合适的腐蚀裕量加入计算厚度（设计厚度）；
第七步：
将得到的数值（设计厚度）考虑钢板负偏差圆整到标准规定的厚度。
b）椭圆形封头
①当ts/L≥0.002时，厚度（或压力）的计算：
除附录32规定外，封头厚度的计算如下：
ts/L≥0.002的椭圆形封头；
ts--封头成型后规定的最小厚度；
L=K1D，K1=0.9（根据表UG-37）。
标准椭圆封头，（转角区半径为0.17Ｄ和球面半径为0.9D的封头可近似看作2：
1的椭圆形封头），其所需厚度（最大许用工作压力）应按下列公式计算：
或
第二步：
没有拉撑的椭圆形封头的厚度在任何情况下应不小于无缝半球形封头的厚度除以封头对壳体的焊接接头系数：
（E=1.0；
L—球面部分的内半径）
（E--封头对壳体的焊接接头系数）
第三步：
根据UG-16确定承压部件的最小厚度；
第四步：
取前三步各数值的最大者；
第五步：
将得到的数值（设计厚度）圆整到标准规定的厚度；
第七步：
由于制造时会产生一定的减薄量，故选用较厚的坯料，第Ⅷ卷第1册未规定减薄量，则可以采用JB/T4746-2002中规定进行选定坯料的厚度。
UG-32
②ts/L＜0.002，厚度（或压力）的计算：
附录1-4
5接管颈部厚度计算（与壳体连接部分）
公式化
接管颈部最小厚度：
UG-45（a）
tm=Max{
UG-45（b）=Min{UG-45（b）
（1）、UG-45（b）
（2）、UG-45（b）（3）、UG-45（b）（4）}
6．检查孔
a）设置检查孔的条件（UG-46）
所有用于压缩空气（不包括常温露点温度等于或低于-46℃的干燥空气）和内部受到腐蚀或部件受到冲蚀或机械磨损的容器，应设置合适的人孔、手孔、或其他的检查孔以便内部检查或清理,按下列方法设置：
1）所有内径小于450mm、大于300mm的容器，应设置至少两个手孔或不小于DN40的两个螺纹管塞检查孔；
2）所有内径从450mm到900mm的容器，应设置一个人孔或至少两个手孔或两个不小
于DN50的个螺纹管塞检查孔；
3）所有内径大于900mm的容器，都应设置一个人孔；
如其形状或使用上不能实现时，
应至少设置两个100mmX150mm的手孔或两个面积相当的相同的开孔；
b）检查孔可以代替的情况
1）当手孔或管塞孔允许作为检查孔代替人孔时，在每个封头或靠近封头的壳体上应有一个手孔或一个管塞孔；
2）为其他目的而设置可拆卸式的封头或盖板的开孔，只要他们与所需的检查孔尺寸至少相等时，可以代替所需的检查孔；
3）具有可拆卸式的封头或盖板的开孔，如其开孔尺寸和位置可以达到检查内部的同样作用，则可以代替比其小的检查孔；
4）用法兰或螺纹连接的连接件，如与之相连的管子、仪表或类似的附件是可以拆卸的，可以代替所需要开的检查孔；
但要满足连接件尺寸至少要等于所需要的开设检查孔尺寸，连接件的尺寸和位置至少与所需要的开设检查孔起到相同的作用；
c）设置检查孔的尺寸
1）椭圆形或长圆形人孔的尺寸应不小于300mmX400mm，圆形人孔的内径应不小于400mm；
2）手孔的尺寸应不小于50mmX75mm，但大小要与容器的尺寸及手孔位置相适应；
d）不设置检查孔的条件及处理方式
1）内径不超过900mm、仅受腐蚀的容器，当设置于腐蚀的表面每0.9m²
（不足0.9m²
也设置一个），且每台最少均匀布置四个指示孔时，可以不设置检查孔；
（介质为压缩空气的储存容器不适合本条，如何解决？
）
2）内径超过300mm承受空气压力的，且充装空气的容器，其内部含有操作本身要求的防腐物质，若容器已具备适当的开孔可供方便的检查，且这些开孔的尺寸和数量已满足检查孔的要求，可以不设置专门的检查孔；
3）内径等于或小于300mm的容器，如果至少有两个可拆卸的直径不小于DN20的管子连接件，可以不设置专门的检查孔；
4）内径大于300mm、小于400mm的容器，如果不从组件中拆卸下来就无法检查，若至少有两个可拆卸的不小于DN40的管道连接件，可以不设置专门的检查孔；
e）其他要求
1）在壳体或无拉撑封头上的所有出入孔及检查孔，也应满足开孔及其补强的要求；
2）对检查孔或清理孔采用螺纹开孔时，所配置的塞堵或帽盖得材料应满足压力和温度的要求；
螺纹应采用标准的管螺纹，除非有其他防止泄漏的密封方法，才可采用具有相同强度的直螺纹；
3）对于采用内压作用使得法兰盖压紧的人孔（即采用内密封的人孔），所使用的垫片受压宽度至少应为17mm。
UG-46
7.排尽孔（泄放管）
凡受到腐蚀的容器，应在容器尽可能低的位置或在容器上设置泄放管，泄放管可以从其他任何地方内伸到距容器最低点6mm以内的地方（前面以及提到）。
【埋地或介质为气体时，可以设置泄放管，非埋地或介质为液体时，则可以设置放空管。
】UG-25（f）
8.指示孔
指示孔可以提供当厚度已减薄至危险程度时的可靠信号。
当介质为致死物质时，容器不能设置指示孔（再次提醒）；
设置的指示孔直径应为1.5~5mm，且深度不应小于所在壳体在无缝状态下所需厚度的80%；
其位置应在受损面的另一面钻入。
UG-25（e）
9.开孔
压力容器上的开孔
1）开孔形状
容器的圆筒形或锥形部分或成型封头上开孔的形式最好是圆形、椭圆形或长圆形（两侧为平行线，两端为半圆形），当管子或圆形接管的轴线不垂直于容器或封头而构成的开孔，可作为椭圆形开孔设计。
当开孔形状不是上述的形状时，但其所有转角应具有适当的半径。
UG-36
2）开孔尺寸
①容器内径小于等于1500mm时，开孔可为容器直径的二分之一，但不超过500mm。
②容器内径超过1500mm时，开孔可为容器直径的三分之一，但不超过1000mm。
注：
对于锥体，内径是开孔中心线处的锥体直径。
③不符合①②的规定的开孔尺寸，将在附录中讲述。
说明：
对圆筒形或锥体上的开孔正确的补强后，其尺寸不加以限制。
但UG-36至UG-43只是用于上述①②开孔尺寸。
10开孔补强
a）无需开孔补强的条件
对于压力无急剧波动的容器上的开孔，在下列情况下，不需要结构自补强以外的其他补强：
1）用焊接、钎焊和翻边的连接件，满足相应的规则，其已完工的开孔不大于：
①89mm直径---在最小需要厚度为10mm或更小的容器壳体或封头上；
②60mm直径---在最小需要厚度为10mm以上的容器壳体或封头上；
2）螺纹、螺栓或胀接的连接件，其在壳体或封头上切出的开孔不大于60mm直径；
3）符合不补强条件的两个单独的开孔，其中心距应不小于它们直径之和；
4）符合不补强条件的三个或更多的开孔孔群，它们中任意两孔德中心距应不小于下列数值：
对圆筒形壳体或锥壳
对两个曲面组成的壳体和成型封头或平封头
θ--开孔中心连线与壳体纵轴间的夹角；
d1，d2—相邻两开孔的已完工直径。
5）附加条件
满足不补强要求的开孔中心线至相邻补强开孔用作补强的任何材料至少应离开其完工后的直径值（不需要补强的孔）。
b）壳体和成型封头上的开孔补强
1）适用范围
除下列情况，都可以适用：
①UG-36（c）（3）中不需补强的小开孔；
②UG-39中所述平封头上的开孔；
③UG-36（e）中所述按变径段设计的开孔；
④UG-36（b）
（2）所述的封头上大开孔；
⑤符合UG-53规则的孔排的管孔；
UG-37
⑥在外载荷作用下开孔。
U-2（g）
2）补强计算（图UG37.1）
11.开孔处连接焊缝的最低要求（UW-16）
UG-46检查孔
（a）所有使用压缩空气和内部受到腐蚀或零部件受到冲蚀或机械磨损的压力容器，除了本节在别处允许之外，应设有合适的人孔、手孔或其他检查孔以便检查和清理。
（f）凡需人孔或检查孔的容器应按下列方式设置：
（3）所有内径大于900mm的容器都应有一个人孔。
12.冲击试验（UCS-67）
为防止用于建造容器的材料，在较低的操作温度下产生脆性断裂，故标准提出冲击试验要求。
a）根据UG-20（f）免于冲击试验的条件
若全部满足下列条件，免于冲击试验：
1）选用的材料仅为第Ⅱ卷P-No.1的1或2组材料，且按UCS-66（a）定义的厚度不超过下列值：
①对于图UCS-66曲线A的材料：
13mm；
②对于图UCS-66曲线B、C、D的材料：
25mm。
2）对完工的容器按照UG-99（b）或（c）或27-4进行液压试验；
3）设计温度不高于345℃，不低于-29℃；
由于环境温度的影响，操作温度偶尔低于-29℃是允许的；
4）热冲击和机械冲击载荷不作为控制性的设计要求；
5）循环载荷不作为控制性的设计要求。
b）根据UCS-66免于冲击试验的条件：
首先要确认所选材料是否符合UCS篇所列的材料，然后再根据图UCS-66（或表UCS-66）判断所选材料是否需要冲击试验。
容器中的壳体、封头、接管、人孔、补强板、法兰、平盖板、永久保留的焊接垫板和焊接到受压元件上的对容器的结构完整性必不可少的零件，均需作为单独的元件进行判断是否需要冲击试验。
当最低设计金属温度与控制厚度的交点落在曲线（图UCS-66中的A、B、C、D曲线）下方时，需做冲击试验；
当最低设计金属温度与厚度的交点落在曲线上或上方时，无需做冲击试验；
13.热处理
a）成形热处理（UCS79）
b）焊后热处理（UCS56）
14.压力试验（UG99,UG100）
液压试验
a）试验准备
所有容器在以下工作完成后，应进行液压试验；
1）所有制造工作已经完成，除了那些不能在试验前进行的工序，例如：
焊
口的准备[U-1（e）
（1）（a）]，对母材进行不影响要求厚度的修整性打磨等；
2）除了要求试验后进行的检测外，所有的检测工作已经行；
3）除了按UG-100或UG-101要求进行试验的容器，完工容器都应进行通过
液压试验；
4）搪玻璃容器按附录27进行。
b）试验压力
1）按内压设计的容器应进行液压试验，在液压试验时，任一点的压力至少应等于容器铭牌上标定的最大许用工作压力（设计压力）的1.3倍再乘以如下比值的最小值（多种材料）。
c）试验温度
液压试验期间金属温度至少保持在最低设计金属温度以上17℃，但无需
超过48℃。
d）试验介质
任何非危险性液体在低于其沸腾温度下都能用于液压试验；
闪点低于43℃的可燃液体，例如石油馏出物，只能用于接近常温的试验。
气压试验
所有容器在以下工作完成后，可以采用气压试验代替液压试验；
b）气压试验代替液压试验条件
1）凡容器的结构或支撑在冲水不安全时；
2）凡容器内部不易干燥，使用中又不允许残留试压液体，且容器各部分
（如果有可能）已进行了液压试验；
c）试验压力
气压试验压力至少应等于容器铭牌上标定的最大许用工作压力（设计压
力）的1.1倍再乘以如下比值的最小值（多种材料）。
无论如何，气压试验压力均不得超过以计算试验压力为基数的1.1倍。
d）试验温度
金属温度在气压试验期间保持在最低设计金属温度以上17℃。
15.必要的标志（UG-116）
（e）按UW-11规定进行射线检测或超声波检测的容器应在规范标志下面，按下面规定进行标志：
（1）全部射线检测者，标志为“RT1”;
（2）完工容器满足UW-11（a）（5）的要求及按UW-11（a）（5）（b）的要求进行抽样射线检验，标志为“RT2”;
（3）完工容器满足UW-11（b）抽样射线检验的要求，则标志“RT3”;
（4）只有完工容器的部分满足UW-11（a）射线照相检验要求，或标注“RT1”、”RT2”、“RT3”都不合适，则标志“RT4”。
UCS-79筒节和封头的成型
a）除UG-79对成型的通用规则外，还应遵循下列规定。
b）碳钢和低合金钢不得采用冷打成型。
c）碳钢和低合金钢板允许在锻造温度下锤打成型，但不得使板材产生有害变形，且随后应进行焊后热处理。
d）冷作成型的碳钢和低合金钢筒节，封头和其他受压部件，当最大纤维伸长率比轧制状态大5%时，应进行成形后热处理（见UCS-56）。
对P-No.1Gr.Nos.1和2材料，当不存在以下情况时，纤维伸长率可以达到40%。
（1）容器贮存致死液体或气体。
（2）根据本册规则，材料不能免除冲击试验或材料标准要求做冲击试验。
（3）冷成型之前零件的厚度超过16mm。
（4）冷成型后任何极限纤维伸长量超过5%的部位原轧制厚度减薄量大于10%。
（5）材料成型期间温度范围为120～480°
C。
最大纤维伸长率由下列公式确定：
对于双曲率零件（如封头）
最大纤维伸长率（%）=
对于单曲率零件（如筒体）
式中t=板厚，mm.
Rf=最终中心线半径，mm.
Ro=成型前中心线半径（对于平板，其值为无穷大），mm。
UCS-56焊后热处理要求
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