我国压力容器标准与asmeⅷ1规范设计要求之对比.docx

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我国压力容器标准与asmeⅷ1规范设计要求之对比

我国压力容器标准与ASME（Ⅷ-1）规范设计要求之对比

我国压力容器标准与ASME（VIII一1）

规范设计要求之对比

刘清

（陕西省宝鸡市宝钛集团装备设计制造公司陕西宝鸡721014）

【摘要】本文通过从设计要求方面对ASME规范进行了介绍并与我国压力容器标准进行了对比,有助于理解和掌握ASME

压力容器规范.

【关键词】压力容器ASME规范标准

近几年来,我国石化工业,天

然气工业,电力工业发展势头迅猛,

许多设备出口国外,但都要求按

ASME规范进行设计,制造,检验.美

国ASME的权威性和广泛性一直为世

界各国所公认,因此,了解熟悉先进

国家规范显得十分必要.本文结合近

几年来我厂承接的AsME设备,对

ASME规范和我国相应标准之间在技

术内容上的区别和联系尽心作了具体

分析,以便加深对我国标准的理解,

必要时予以借鉴参考.

ASME规范是一个不断修正和完

善的规范,总的来说是封闭的,自成

体系.它包括压力容器建造规范,材

料,焊接评定,无损检验等在内的十

二卷22册内容,基本涉及了压力容

器制造的各个方面.换热器的制造参

我国标准相对来说是开放的,压

力容器制造除了《容规》,GB150,

GB151之外,尚需要一系列的相关标

准,机械部的,化工部等等,标准之

间有冲突的地方.

ASME规范设计文件一般包括用

户设计说明书,图纸,计算书,材料

请购单及材料采购说明书.这与我国

标准GB150规定的不太一致.下面将

从设计,材料,具体设计文件这三个

方面作以详细说明.

:

2f石油和化工设_,....

1设计

1.1总的设计思想和安全系数

压力容器的基本设计思想是一

次薄膜应力或最大直接应力不得超过

许用应力,计算应力依据的是最大

主应力理论.我国的压力容器标准

中也应用了这一设计思想.标准中

公布的许用应力计入了安全系数.

我国标准中对安全系数的选取与

ASME略有不同.

规范或标准名称材料安全系数

ASMEV111.1碳钢,低台金钢35

（2004）高钢台金钢30

GBl5O.98碳钢低合金钢30

高钢台金钢

1.2设计准则和强度理论

压力容器的设计准则与失效理

论及安全系数的大小有关.在容器

的设计中,考虑了两种失效理论:

过量的弹性变形,包括弹性失稳;

过量的塑性变形和塑性失稳,压力

容器受压件设计是基于弹性失效准

则.预测弹性失效的三个通用的强

度理论是最大主应力理论,最大剪

应力理论和变形能理论.我国压力

容器标准GB150和ASME（VIII一1）用

的都是上述理论,但在具体的计算

公式中存在差异.ASMEVIII-1要求

对于圆筒形壳体的最小厚度在环向和

纵向两个方向上都需要计算应力,

圆筒实际要求的最小厚度可按两个方

向上的应力来选定.第VIII一1也规

定,允许一次薄膜应力和一次弯曲

应力的组合应力可以高达1.5倍的

基本许用应力.高温下必须考虑由

于蠕变产生的非弹性应变.我国

GB150要求对于圆筒形壳体的最小厚

度只计算环向应力,因为对圆筒形

壳体强度起决定性作用的是环形应

力.同时,我国GB150规定的椭圆

封头的计算公式有两个,分标准型

和非标准型;ASME规范中只有一个

计算公式.

1.3许用应力

ASME规定当设计温度低于蠕变

温度时,许用应力为材料有效抗拉强

度的1/3.5和最小屈服强度的2/

3中的较小值.有效抗拉强度的确定

方法为:

计算ASTM规定的材料在室

温下的抗拉强度下限值和室温下的实

测抗拉强度之比,将比值和1.0中的

较小值乘以设计温度下的实测抗拉强

度,将所得的之再乘以1.1,所得结

果与ASTM规定的材料在室温下的抗

拉强度中的较小值就是设计温度下材

ASME标准委员会确定的.与我国确

定许用应力的方法不同.我国总体一

次薄膜应力的许用值,它是针对已有

成功使用经验的材料,按其机械性

能除以相应的安全系数而得的.

1.4焊接接头

在ASME规范中,焊接接头系数

取决于该焊接接头形式和无损检验程

度,而与任何其他接头的无损检验

程度无管,即一台容器不同的接头

D仅指容器上的位置而不是指接头的

焊接接头系数.同时允许采用降低

焊接接头系数而免除无损检测要求

我国GB150—98规定,焊接接头

系数特指A.B类焊接接头,不允许采

用降低焊接接头系数的方法而免除无

损检验,而且一般情况下,A.B类焊

接接头要进行射线或超声检测.

1.5开孔补强

GB150—98规定,壳体上的开孔应

为圆形,椭圆形或长圆形.当在壳

体上开椭圆形或长圆形孔时,孔的

规范允许圆形或长圆形孔时,孔的

长径与短径之比可大于2.0,跨过

短径方向的补强措施按需要增加,

以避免由于扭转力矩产生的过渡变

形.并且开孔形状可以不是以上形

状,其所有转角应具有适当的圆角

半径.

1.6射线

在射线检测中,ASME只有致死

物质与非致死物质之分,致死物质

的对接接头全部射线检测.射线检

测分为全部和抽样检测,抽样检测

比例为每15.2m焊缝作一处抽样检

测,一处抽样射线底片最小长度为

150mm.评定级别ASME不划分I,

II,III级片,射线检测对气孔,

夹渣和圆形显示的控制有所不同,

总体平片标准比我国低.GB150-98

规定无损检测比例为100,50,

20,平片级别I,II,III.

2材料

2.1板材标准

用"的标准也适用于锅炉,也就是锅

炉与压力容器使用同一标准,而我

国,锅炉标准为GB713,压力容器板

材标准为GB6654.

括碳锰钢,这与中国的材料标准不太

一

致,例如:

碳锰钢16MnR对应美

国牌号为SA516Gr70<<中低温压力

容器用碳钢板技术条件>>,在中国,

16MnR归于低合金钢.

以9CrlMo为界,合金成分较9CrlMo

更高的为高合金钢.

2.2管材标准

ASME管材分TUBE和PIPE两种.

PIPE是指具有圆形截面的管子,通

常用于管线和管道系统,相当于中

国的管道用公称管,它由公称号

NPS和管标号Sch组成.管标号有

5,10,20,30,40,60,80,

100,120,140,160十一个系

列.40号为标准型,80为加厚型,

120为特厚型.40号标准型壁厚与

中国常用接管规格公称压力小于等于

2.5MPa相接近.

应当注意,规格小于等于12in

的管外径,在数值上大于相应的规

格,NPS14及更大的钢管,其外径

等于公称管径号,这与中国标准规

定有所不同.

TUBE是具有连续周界的,圆形

或任何其它横截面形状的空心产品,

其管径和厚度较小.

由于ASME规定了两套标准,因

此化学成分相同的管子,标准号,

牌号的标示方法不相同.

2.3牌号的对直

为了便于了解ASME规范中一些

基本常用的容器用材,现以几种板

材和管材为例,说明与我国牌号的

对应关系.

在这里要注意,虽然化学成分不

完全相同,如在sA一285中,只有碳,

锰化学成分,而无硅的成分.而在相

对应的中国标准中,是碳,锰,硅都

有,有人认为Q235系列从化学成分

上与SA一516Gr55级更相符.然而,

标准中技术要求,力学性能不完全一

致,不能认为是等同的牌号.

另外,在一些钛制化工设备丛书

中,钛及钛合金近似牌号对应表中,

中国牌号TA2对应ASMEGr3.从化

学成分上基本相同,力学性能相近,

TA2板材的抗拉强度为440—

620MPa,规定残余伸长应用≥320,

ASMEGr3的抗拉强度为≥450MPa,

规定残余伸长应用≥380MPa,但在

ASME换证内审时,AI提出如果TA2

板材力学性能指标刚好只达到下线

值,即不能满足ASMEGr3的要求,因

此,TA2与Gr3的对应关系不是绝对

的,要视具体情况（压力,温度,介

质腐蚀等等）而定.

中国牌号ASME牌号公称成分化学成分

l5CrMoRSA-38712级1Cr-0.5MO基本相同

l0SAl92C.不完全相同

20SA-2l0,SA_106C.Si不完全相同

....石油一化工设_f23

3具体设计文件

3.1计算书

设计计算书可以用ASME认可的

软件程序计算,但在审查时有时要

求手算来验证.

32图样

ASME设计图样与国内最大的不

同在于要由设计人员在图样上标注

规定用于焊接受压件及非受压件的承

载零件焊到受压件上都要有标注.

如是大型设备,需要拼接的要画出

焊缝布置图.在国内这些工作是由

工艺人员完成的.

国内设计图样和设计文件上一

般三级签字,设计,校对,审核,

但在AsME中,必须要有批准.

3.3设计变更

图样变更国内一般按照JB/

T5054.6-99《产品图样及设计文

件更改办法》,由于材料代用,工

艺设备等引起的变更,设计人员开

具"设计变更通知单"给有关部

门,图样不作变动.另一种情况,

由于设计错误,结构变动等原因,

要在图纸和蓝图上作永久性的的更

改,并作出更改标记,但在AsME

中,一般要求改用全部换版的方

法,还要加上版次号以便与原图样

相区别.这样就带来一系列相关文

件的变更,非常麻烦,这点在具体

制造上可与AI商量.

3.4材料请购单及材料采购说明.

书

通过编制相应的材料采购说明

书明确材料采购的要求并对之控制.

在材料清单中,要注明采购材料所

使用的采购规范文本号,或者反映

某一具体检验要求的采购规范分项要

求的文本号.不同的用途,有不同

的要求.例如SA265钛材,如果只

用于结构件使用,支架挡块等,为

了降低采购成本,就不必太复杂,

检验项目可减少,如作为容器简体

用,就要指定很多条在SA265中的

补充要求.

4结束语

我国压力容器标准体系和ASME

标准体系存在差异,内容也有较大的

差别,在实际操作中也有不同,对两

种体系的相关标准进行比较分析,有

助于深入理解和实施ASME规范,也

有助于ASME产品更好的制作.回日

参考文献:

（1]ASME锅炉及压力容器规范VIII一1

卷（S].2004

（2]《压力容器安全技术监察规程》99版

（3]GB151—99《管壳式换热器》

（4]GB150—98《钢制压力容器》

（5]JB4730—2005《压力容器无损检测》

刘清,（1968一）,工程师,主

要从事压力容器设计工作.

石妯脚化工设■l2007.06