ASME规范中译本I级设备培训教材.docx

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ASME规范中译本I级设备培训教材

ASMEASME规范中译本I级设备培训教材

B篇Ⅰ级设备

B篇Ⅰ级设备

★RCC-M标准简单介绍

⏹AFCEN：

法国核岛设备设计和建造规则协会

⏹RCCM：

法国压水堆核岛机械设备的设计和建造规则

⏹整体结构：

✧共5卷，核岛设备（A-Z）、材料（M）、检验方法（MC）、焊接（S）、制造（F）

✧第一卷包括A-Z九篇（总论、1级设备、2级设备、3级设备、小型设备、堆内构件、设备支承件、低压或常压储罐、技术附录）

✧每篇均包含5章：

适用范围、规定设备制造用的制品和零件、规定设备设计规则、规定制造和检验规则、规定设备制造完工后的试验、支承件标准及小型设备的鉴定试验

⏹B篇结构：

✧B1000规定1级设备及零件应编制的文件和标识方法

✧B2000规定选择设备零件材料的规则

✧B3000规定设备设计规则

✧B4000规定设备和零件的制造及检验规则

✧B5000规定压力试验规则

★B1000概述

⏹B1100引言各文件所规定的内容

⏹B1200应编制的文件

✧设备文件

–订货单附属的文件

–初步设计和制造文件

–设备制造中应编制和补充的文件

–完工后的文件

✧设备零件和制品的文件

–采购文件

–制造文件

–检查文件

–不符合项报告和偏离报告

⏹B1300标识

✧设备标识制度的目的：

在设备零件或焊接接头和与其相关的文件之间建立明确联系的一种手段

✧标识制度应适应产品控制的方法：

单件一对一；按批则批对一

✧标识的方法：

蚀刻法、临时标记法、标签法、工序记录卡

✧标记和标签的接转：

标识被抹去时/废品/钢板/余料

✧标记方法：

无污染无损/避开应力集中区和焊接热影响区/符合F2000章

✧焊缝位置标记：

纵缝/环缝/射线照射过的焊缝

★B2000材料

⏹材料选用原则（表2200列出材料技术规格书代号/附录ZI找到牌号和力学性能/新材料）

⏹材料技术规格书：

包括适用范围、冶炼、化学成分、力学性能、标记、质量合格证书等

⏹晶间腐蚀敏感性

✧分组

–1组：

固熔热处理后，在制造中还要进行焊接、热加工或高于450的热处理材料

–1a组：

固熔热处理后，在制造中仅仅进行焊接且接头厚度不超过3mm的材料

–2组：

固熔热处理后，不进行焊接和热加工，也不进行高于450度的热处理材料

✧钢种选择：

–1组：

超低碳奥氏体不锈钢、铌或钛稳定化的奥氏体不锈钢

–1a组：

1组或低碳奥氏体不锈钢

–2组：

1组、1a组、Z6CN18.10、Z6CND17.12（国0Cr19Ni9、0Cr17Ni12Mo2）

★B3000设计

⏹B3110目的：

保证设备在载荷作用下针对下列不同类型失效模式，具有必要的安全裕度

✧过度变形和塑性失稳

✧弹性失稳或弹塑性失稳

✧交变载荷作用下的渐进性变形

✧疲劳

✧快速断裂

⏹B3120工况

✧第一类：

基准工况（设备所处的一种状况）

✧第二类：

正常运行期间的某一种稳态或瞬态工况

✧第三类：

稀有事故下的紧急工况

✧第四类：

极不可能出现的状况

✧试验工况：

规定水压试验期间设备所处的工况

⏹B3140准则的级别

✧O级准则：

过度变形、塑性失稳、弹性和弹塑性失稳（第一类工况遵守）

✧A级准则：

渐进性变形和疲劳（第二类工况遵守）

✧C级准则：

失效模式安全裕量比O级小（第三类工况遵守）

✧D级准则：

弹性/弹塑性失稳、不排除过度变形危险（第四类工况遵守）

⏹

⏹B3200设备性能分析通则

✧分析的目的：

证明设备在承受每类工况的全部载荷时不发生某种形式的失效

✧分析方法：

弹性分析、弹塑性分析、实验应力分析

✧应力

–正应力（垂直于基准面）

–剪应力（与基准面相切）

–薄膜应力（基准面支撑线段上正应力平均值）

–弯曲应力（正应力与薄膜应力之差）

–机械应力（内压重力地震等产生的应力）

–热应力（温度不均匀分布或热膨胀系数不同引起的自平衡应力）

–总应力（一次、二次、峰值应力的总和）

–自由端位移（两个被连接结构运动时产生的相对位移）

–膨胀应力（管道系统自由端位移被约束而产生的应力）

✧弹性分析

–一次应力（一次薄膜应力Pm和一次弯曲应力Pb）

–局部一次薄膜应力Pl（不连续处薄膜应力）

–二次应力Q（相邻或自身结构的约束引起的应力）

–峰值应力F（因局部不连续或局部热应力产生的附加应力增量）

–应力强度（Tresca屈服准则，最大剪应力的两倍）

–许用应力强度（不同级别准则对应不同的要求）

✧O级准则

–总体一次薄膜应力强度Pm≤Sm

–局部一次薄膜应力强度PL≤1.5Sm

–总体或局部一次薄膜加弯曲应力强度

✧A级准则

–一次加二次应力之和的变化幅值

–热膨胀应力强度

（不适用于容器）

–疲劳性能分析

（Sa由疲劳曲线给出）

–热棘轮效应（机械应力和交变温差应力配合下引起的塑性应变的渐进性积累）

✧C级准则

–一次应力强度≤1.2Sm

–许用外压力（按附录ZⅣ11规定）

–特殊应力限值是B3238.3中规定限值的120%

✧D级准则（采用附录ZF的规则）

✧试验工况

–总体一次薄膜应力强度≤90%

–一次薄膜加弯曲应力强度≤135%

–许用外压按附录ZⅣ11规定

–疲劳分析可不考虑最初十次试验工况

–对于不锈钢，前两条规定可由对于过度变形至少有10%裕量的方法取代

✧专门的应力限制

–支承应力的限制（遵守D级准则，≤

，支承载荷作用于自由端时要考虑剪切破坏）

–剪应力的限制（沿纯剪力加载截面的平均一次剪应力≤

，最大一次剪应力≤

）

–机械连接件的渐进性变形（导致连接件产生滑移的一次加二次应力强度≤

）

–三个一次主应力之和

✧弹塑性分析与实验应力分析（略）

✧适用于螺栓的规则

–O级：

设计压力和紧固力所产生的平均应力不超过Sm

–A级：

平均应力<2Sm，最大应力<3Sm，疲劳分析

–C级（同A）、D级（附录ZF规则）

✧抗快速断裂

–证明不存在由基准缺陷的不稳定扩展引起器壁损伤的危险

–O级：

Pm≤Sm，Pl≤1.5Sm，Pb+Pl≤1.5Sm

–A级：

Pe≤3Sm，⊿（Pl+Pb+Pe+Q）≤3Sm

–C级：

Pm≤1.2Sm，Pl≤1.8Sm，Pb+Pl≤1.8Sm

⏹B3300容器的通用设计

✧验收准则：

同时满足B3100、B3200和B3300（计算不能取代力学性能分析）

✧最小厚度确定：

圆柱形壳体

球形壳体

✧开孔的补强

–不需补强的开孔（孔径<

，中心距>1.5（

1+

2）等）

–不满足上条的开孔按附录ZA规定补强

✧设计的考虑（清洁度、在役检查、无损检测）

✧焊接结构的设计（有相应的尺寸限制规定B3353）

–第一类接头（全焊透或夹角<30的对接接头，容器主焊缝采用）（图B3353.1.a）

接头厚度不得小于较薄焊件厚度（特殊情况除外）

焊件厚度不等时，允许中间纤维层有偏移，但不得超过外或内表面

焊件厚度不等时，应采用锥形过渡区

禁止在衬环型、止口型或其他永久性支衬件上进行焊接，除非焊后会撤除

–第二类接头（全焊透且角度>30的对接接头，接管与容器连接、管板与筒体连接等采用，须应力分析角应力合格）

–第三类接头（部分焊透焊缝的角焊接头及单条角焊缝搭接接头，容器与外径大于150mm的管咀或同轴圆柱体连接采用）

–第四类接头（有隔离层的焊接接头）

–固定永久性附件接头：

焊接表面形状吻合、全焊透焊缝

–固定临时性附件接头：

可采用无坡口的角焊缝或部分焊透焊缝

–支承件与容器之间的连接接头：

按H篇给出

✧对容器的特殊要求

–检修孔（须有封盖、螺栓固定、不可使用螺塞）

–螺栓紧固件（尺寸规则在附录ZV给出）

⏹B3400泵的设计规则

✧适用范围（适用于泵壳、泵盖、装配件、密封外罩、紧固件、热交换器管、入口和出口管道等，不适用于泵轴、叶轮、内部构件、密封件）

–专门的设计规则

–补强范围内出入口管厚度不小于泵壳最小厚度，补强范围

–

分析规则：

泵盖和泵壳按B3200，接管按B3600，螺栓法兰连接管接头按附录ZA

⏹B3500阀门通用设计规则

✧验收规则

–目的：

保证阀门承压边界的完整性

–内径大于等于25mm的阀门，满足标准设计规则或替代设计规则之一可验收

–内径小于25mm的阀门，可按C篇的要求设计

✧压力-温度等级的确定

–

标准闸门表B3531根据设计温度可查最大许用压力

–非标准闸门确定中间压力等级

✧确定最小壁厚和阀体形状规则（图B3534.1）

–阀体最小壁厚按B3542规则确定

–阀体和阀颈的壁厚根据靠近焊接端处最大阀体内径dm查表B3542.1确定

–阀门直段部分圆形截面的壁厚

（公称通径>101.6mm）

（公称通径≤101.6mm，由

查表B3542.1）

–非标准阀门最小壁厚

–形状规则：

圆角、贯穿孔、吊耳和凸台、内部轮廓、圆度、截面、焊接变形等

✧阀门分析规则（符号含义在表B3534中）

–O级准则

一次薄膜应力（由内压产生）限值Sm

一次薄膜加弯曲应力限值

–A级准则（一次二次应力极限和疲劳分析）

与系统启、停循环相关的一次二次应力限值

除系统启、停工况外的一次二次应力变化范围限值

总应力变化范围要求（确定Sp）

疲劳性能分析

–C级准则（应力极限为1.9Sm）

–D级准则（附录ZF）

–应力报告

⏹B3600管道设计

✧B3611设计的验收

–应力限值B3630给出，超过时可使用B3200

–B3100和B3600存在矛盾时，按B3600执行

–抗快速断裂按B3260进行评价

✧B3620载荷规则

–动载荷：

冲击、地震、振动

–重力载荷：

流体重量、静重

–热膨胀和收缩产生的载荷：

载荷、位移和约束；热应力分析；抗热冲击

✧B3640承压尺寸设计

–直管：

最小壁厚由公式确定

–管道的弯曲段

弯管：

按直管设计，同时弯后的厚度不小于直管要求的最小壁厚

弯头：

按表B3611.4所列标准制造

–接管

通用要求（开孔形状圆或椭圆、焊缝远离不连续区、管轴线夹角在60-120之间）

支管连接（可采用符合表B3611.4标准的，可采用与主管成直角的挤压出口接管）

开孔补强（不需补强的、补强面积、补强边界、补强金属、金属强度等）

–附件（B3174规定）

–封闭件（按表B3611.4所列标准制造）

–螺栓法兰接头和盲板（法兰按表B3611.4所列标准制造符合B3612.1要求或按ZV附录设计，盲板按公式设计）

–大小头（表B3611.4）

–其他管道制品（符合B3640或B3200，或通过试验应力分析和爆破试验）

✧B3650管道制品的分析

–O级准则

除遵守B3640外，一次应力强度应满足

–A级准则

考虑一组随时间变化的载荷因素，包括压力、外力矩、热效应等

瞬时i和j之间的应力变化范围用函数Sx（i,j）表示

一次加二次应力之和变化幅值的规则：

总应力变化幅值的规则：

简化的弹塑性分析：

疲劳分析（略）

热棘轮效应（概念介绍）

–C级准则：

按O级准则公式，应力限值为1.9Sm，变形极限按设备规格书

–D级准则：

按附录ZF的规定即可

–试验工况：

采用B3237规定

✧B3660焊接设计

–一般要求

制造和检验（禁止主焊缝十字交叉、焊缝远离几何不连续处、焊缝间距有规定）

对接焊的要求（焊缝厚度不小于组件最薄厚度、环向对接焊缝可允许厚度中面不对齐，但需平滑过渡、带支衬环的需撤除后方可施焊）

–插套焊焊接接头（内径大于等于25mm的连接管道禁止使用）

–部分焊透焊缝（接管内径大于等于25mm的禁止使用，主管直径与接管直径之比大于等于10才可使用，开孔补强的附加金属应完全位于主管壁上）

✧B3670专门要求

–非焊接接头

按设计载荷设计、依据机械强度等选型、遵守技术规格书要求

禁止采用胀接接头

螺栓连接时密封性不能单由螺纹保证，应力分析时应考虑相对变形引起的焊接应力

–管道的热膨胀和柔性分析

目的：

避免管道断裂、避免接头泄漏、避免连接部件过度变形

材料特性：

附录ZI查Sm，疲劳曲线查Sa，附录ZI给出热膨胀系数和弹性模量，任意温度下泊松比取0.3

分析方法：

严格的结构分析、考虑所有部件、确保分析结果保守

–支承装置（包括固定件、吊架、滑动支承件等，按H篇进行设计）

✧B3680应力指数和柔性系数

–应力指数：

研究部件的应力与参考直管段在同样载荷因素下的应力之比

–柔性系数（两类）

弯头：

用于接管嘴和支管接头，可由一个弹簧单元代替，完全表征部件相对转角

–详细分析用的应力指数

表B3685.2给出应力指数可确定远离焊缝的局部不连续处应力

局部不连续处应力状态可采用理论分析或试验分析法确定

★B4000制造及其检验

⏹B4100概述

✧叙述1级设备在工厂和现场的制造、安装和检验

✧规定加工的初步要求，加工和检验的初步评定

✧规定应进行的检验项目，采用的方法，验收准则等

⏹B4200制造与检验的初步文件和要求

✧零件和制品的采购（按B2000）

✧验收和评定

–焊接（按S1000对人员做资格评定）

–成形和表面处理

–无损检验（按MC8000对人员做资格评定）

✧工作场地（清洁度要求根据F6000）

⏹B4300制造工艺

✧标记（焊接标记满足B1300和F2000的要求）

✧切割和无焊补修理（F3600和S7350）

✧成形和校正（F4000）

✧表面处理（F5000）

✧清洁度（F6000）

✧机械连接（F7000）

✧热处理（焊接按S1300、S7500，成形按F4000）

⏹B4400焊接及其技术

✧焊材的存放和使用（S7200）

✧坡口加工和检验（S7300）

✧产品焊缝的施焊（S1300，另补充）

–一回路主管道上厚度不大于50mm的焊缝（打磨整个表面，无咬边、弧坑等缺陷）

–一回路主管道上厚度大于50mm的焊缝和稳压器波动管上的焊缝应予磨平

–半自动焊适用于：

碳钢铸件的补焊，RPV接管整体支撑上的预堆边焊、低合金钢管板上吊耳的焊接

–RPV预堆边层上密封凸缘的焊接可在后处理后进行，焊缝允许未焊透和不连续

✧补焊（S7600）

✧产品焊缝的无损检验（S7710，另补充）

–SG的手孔，机加后不适合无损探伤的，应在机加和热处理前作UT，热处理后作PT（奥氏体钢）、MT（铁素钢）

–对铁素体钢上的Ni-Cr-Fe合金预堆边层或堆焊层，至少堆焊两层才可作体积检验

–主管道上铸件斜接管焊接接头的射线检验，应采用金属丝透度计

–稳压器电加热元件套管上焊缝的射线检验应遵守MC3000

✧焊接见证件和破坏性试验（S7800）

✧堆焊层的化学分析（S7860）

✧表面钴基硬质合金堆焊（S8000）

★B5000主回路系统1级设备的压力试验

⏹B5100试验

✧主回路系统：

容纳直接吸收从核燃料释放能量的流体并与装容燃料的压力容器不能安全隔离的系统（非主回路的一级设备应按C5000进行）

✧水压试验压力

–单独试验（试验压力=设计压力×K，K=K1×K2）

–主回路系统试验（设备最高设计压力的1.25倍，不低于三类运行工况中的最大压力）

✧水压试验前需编制的文件

–技术条件（试验压力、设备温度、测量量、安全要求、设备位置等）

–盲板等尺寸计算报告

–检验结果摘要

–设备检查报告（验证性操作、过程、结论）

–设备完工报告

✧水压试验

–准备要求或规定（表面清洁、压力仪表误差<0.5%、排气排水孔、密封）

–安全规定（超压保护、禁止非参试人员进入）

–试验和清洗用水水质及清洁度要求（符合F6610）

–试验用水温度（与材料的力学性能相容、韧脆转变温度）

–升压（V>1m3的设备升压速率<1MPa/min）

✧验收准则

–压力从零-保持压力-零，设备总变形符合规定值

–过程中没有探测到渗漏

–密封垫处的轻微泄露不影响试验结果的有效性

✧试验后应编制的文件

–设备水压试验证明书

–水压试验报告

时间地点

检查人员和监督机构签字

操作人员和技术负责人员签字

引用的有关试验文件

图表形式的试验记录

校核结果

测量变形结果

✧阀门

–阀门的全部阀体和阀帽按上述要求进行水压试验

–补充：

组装好阀门、打开阀瓣、密封面不接触、残余空气排净等

⏹B5200阀门的压力试验

✧试验的一般要求

–阀体各端堵严

–阀门内残余空气排净

–清洁度满足F6000

–水压试验后应拆除填料

✧密封试验

–背阀座的密封试验

–填料函密封性试验

–阀座密封性试验（流量调节阀、安全阀、调节阀等）

✧阀门静压试验

–阀体强度试验

–阀瓣强度试验（对闸阀、对球阀、止回阀）