壓力容器標(biāo)準(zhǔn)VIP

PAGEPAGE11目錄一、標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生 2二、ASME規(guī)范 2三、GB150和JB4732標(biāo)準(zhǔn) 33.2JB4732標(biāo)準(zhǔn) 4四、ASME和3.2JB4732標(biāo)準(zhǔn) 4四、ASME和GB150\JB4732的區(qū)別… 44.1主要壓力容器標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系… 44.2兩種壓力容器標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)關(guān)系… 44.34.3材料… 5標(biāo)準(zhǔn)制、修訂和管理… 5設(shè)計(jì)思想和安全系數(shù)… 6焊接接頭及接頭系數(shù)… 7強(qiáng)度計(jì)算… 8外壓圓筒加強(qiáng)圈的設(shè)置… 9開孔和開孔尺寸… 9焊工考試和管理 94.124.12產(chǎn)品試板 11五、學(xué)習(xí)體會(huì) 11一、標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生美國ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范是由美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(ASME)的鍋爐及壓力容器委員會(huì)(BPVC)制定的,是世界上應(yīng)用最早的標(biāo)準(zhǔn)之一,現(xiàn)已被公認(rèn)為世界上技術(shù)內(nèi)GB150—1998《鋼制壓力容器》為核心的一系列壓力容器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和零部件標(biāo)準(zhǔn),并以此構(gòu)成了壓力容器標(biāo)準(zhǔn)體系的基本框架ASME規(guī)范進(jìn)行比較、分析,有助于項(xiàng)目實(shí)施過程中對(duì)兩種標(biāo)準(zhǔn)體系的理解和運(yùn)用。二、ASME 規(guī)范ASME的內(nèi)容及與壓力容器有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)：目前，ASME規(guī)范共有十二篇，包括鍋爐、壓力容器、核動(dòng)力裝置、焊接、材料、無損檢測等內(nèi)容：Ⅰ：動(dòng)力鍋爐鑄造規(guī)則。Ⅱ：材料。Ⅲ：核設(shè)施部件建造規(guī)則。Ⅳ：采暖鍋爐建造規(guī)則。Ⅴ：無損檢測。Ⅶ：動(dòng)力鍋爐維護(hù)推薦指南。Ⅷ：壓力容器建造規(guī)則。Ⅸ：焊接和釬接工藝，焊工、釬焊工、焊接和釬接操作工評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（焊接和釬接評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)）。Ⅺ：核電站部件運(yùn)行中檢測標(biāo)準(zhǔn)。Ⅻ：運(yùn)輸罐的鑄造和連續(xù)使用規(guī)則。篇幅龐大，內(nèi)容豐富，且修訂更新及時(shí)，全面包括了鍋爐和壓力容器質(zhì)量保證的要求，ASME規(guī)范每三年出版一個(gè)新的版本，每年有兩次增補(bǔ)。在形式上，ASME4個(gè)層次，即規(guī)范（Code）、規(guī)范案例（CodeCase）、條款解釋（Interpretation）范增補(bǔ)（Addenda）。ASME123123ASMEⅧ-1ASMEⅧ-2ASMEⅧ-3。三、GB150和JB4732標(biāo)準(zhǔn)GB150GB150-2011GB150-1998力容器》（Pressurevessels），201231GB150.1-2011為第一部分：通用要求。GB150.2-2011為第二部分：材料GB150.3-2011為第三部分：設(shè)計(jì)GB150.4-2011為第四部分：制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收。本書2011-11-21發(fā)布，2012-03-01實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)確定。設(shè)計(jì)溫度范圍為-269~900GB150.2使用溫度確定。下列容器不在本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)：0.1MPa0.02MPa的容器；《移動(dòng)式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》管轄的容器；旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備中子程序整體或作為部件的受壓器室（殼、渦輪機(jī)外殼、液壓缸等）；核能裝置中存在中子輻射損傷失效風(fēng)險(xiǎn)的容器；直接火焰加熱的容器；內(nèi)直徑（為長軸）150mm的容器；搪玻璃容器和制冷空調(diào)行業(yè)中另有國家標(biāo)準(zhǔn)的容器。JB4732JB4732GB150GB150重量可以減輕，一般推薦用于質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作系數(shù)較高的壓力容器設(shè)計(jì)。做疲勞分子的壓力容器，必須采用分析設(shè)計(jì)。四、ASME和GB150\JB4732的區(qū)別4-1表4-1主要壓力容器標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系我國主要壓力容器標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》JB4734<鋁制壓力容器》JB4745《鈦制壓力容器》計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JB4708《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》JB4730《壓力容器無損檢測》兩種壓力容器標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)關(guān)系

ASME規(guī)范第Ⅷ卷第一分冊第Ⅷ卷第二分冊第Ⅸ卷第Ⅴ卷我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)分類相對(duì)較細(xì),基本按容器類型及容器主體材料來分別制訂相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),如鋼制壓力容器、鋁制壓力容器、臥式容器、塔式容器及球形儲(chǔ)罐等。ASME規(guī)范并不按容器類型分別制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),只是在設(shè)計(jì)中引不同的載荷規(guī)范。兩者主要壓力容器標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表4-2。我國主要壓力容器標(biāo)準(zhǔn)適用我國主要壓力容器標(biāo)準(zhǔn)適用適用壓力范圍ASME規(guī)范GB150—1998《鋼制壓力容器》≤35MPa第Ⅷ卷第一分冊≤20MPaJB4734—2002≤35MPa第Ⅷ卷第一分冊≤20MPa《鋁制壓力容器》JB4745—2002≤35MPa第Ⅷ卷第一分冊≤20MPa《鈦制壓力容器》JB4732—1995≤100MPa第Ⅷ卷第二分冊≤70MPa《鋼制壓力容器———分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》《超高壓力容器》>100MPa(制定中)JB4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》JB/T473016—2005《承壓設(shè)備無損檢測》材料

第Ⅷ卷第三分冊 >70MPa第Ⅸ卷第VGB150、《容規(guī)》、ASMEASME規(guī)范把壓力容器用材標(biāo)準(zhǔn)列為規(guī)范第二卷,是規(guī)范的一個(gè)重要組成部分。我國標(biāo)準(zhǔn)按照不同的類型、用途分別編制了不同的鋼材標(biāo)準(zhǔn),并形成了一個(gè)較GB6654—1996GB3531—1996GB/T4237—1992銹鋼熱軋鋼板》、GB/T3077—1999《合金結(jié)構(gòu)鋼》、GB/T3274—1988ASME規(guī)范,GB150在材料的選用方面進(jìn)行了補(bǔ)充。ASMEⅧ21GB150家沒有限制;采用國內(nèi)生產(chǎn)的經(jīng)認(rèn)可的材料或按照國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)有利于降低制造成本。標(biāo)準(zhǔn)制、修訂和管理由各地安全監(jiān)察部門依據(jù)國家鍋爐壓力容器安全監(jiān)察局的有關(guān)法規(guī)、規(guī)程來控制、監(jiān)督壓力容器的設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)各環(huán)節(jié),保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全使用。我國標(biāo)準(zhǔn)更強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力和制造廠的總體生產(chǎn)裝備能力,重視產(chǎn)品的最終檢驗(yàn)。BPVC定期召開會(huì)議,ASME規(guī)范的修訂工作,安全監(jiān)察和管理工作是通過授權(quán)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)建造方取證審查、授權(quán)檢查和注冊登記工作,配合使用壓力容器產(chǎn)品的有關(guān)法令、法規(guī)、行業(yè)規(guī)定等設(shè)計(jì)思想和安全系數(shù)ASME規(guī)范中將設(shè)計(jì)作為獨(dú)立的一方,規(guī)范中提及的設(shè)計(jì)是作為壓力容器建造方工作的一個(gè)環(huán)節(jié),是容器制造廠工作內(nèi)容的一部分,而不是建造方以外的另一方。GB150了設(shè)計(jì)單位的職責(zé)。設(shè)計(jì)思想和許用應(yīng)力GB150和ASME都采用了一次薄膜應(yīng)力或最大直接應(yīng)力不得超過許用應(yīng)力這一設(shè)計(jì)思想。但兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的安全系數(shù)有所不同,主要依據(jù)的是經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)證據(jù)和理論評(píng)估,同時(shí)與其規(guī)定的材料標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)算方法、制造要求和檢驗(yàn)要求相適應(yīng)。GB150與ASME規(guī)范所使用的許用應(yīng)力差別見表2。表中,σb準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值,σs(σ0.2)為鋼材標(biāo)準(zhǔn)常溫屈服強(qiáng)度(或0.2%屈服強(qiáng)度),σts(σt012)為鋼材在設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度(或者0.2%屈服強(qiáng)度),σtD為設(shè)計(jì)溫度下鋼材經(jīng)10×104h斷裂的持久強(qiáng)度的平均值,σtn為鋼材在設(shè)計(jì)溫度下經(jīng)10×104h蠕變率為1MPa。ST為室溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度,SYStc為設(shè)計(jì)溫度下產(chǎn)生(0.01/1000)hSt012為鋼材在設(shè)計(jì)溫度下0.2%的最小屈服強(qiáng)度,StY為設(shè)計(jì)溫度下規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度,StR為設(shè)計(jì)溫度下10×104h斷裂的持久強(qiáng)度的平均值,ksi。如表4-3表4-3 許用應(yīng)力對(duì)比MPa材料碳鋼鋼鋼

標(biāo)準(zhǔn) 許用應(yīng)力取下列各值中的最小值GB150 σb/3.0 σs/1.6 σst/1.6 σDt/1.5 σtn/1.0ASME ST/3.5 SY/1.5 StY/1.5 StR/1.5 StC/1.0Ⅷ-ⅠGB150 σb/3.0 σ0.2/1.5 σt0.2/1.5 σtD/1.5 σtn/1.0ASME ST/3.5 S0.2/1.5 St0.2/1.5 StR/1.5 Stc/1.0Ⅷ-Ⅰ壓力容器的基本設(shè)計(jì)思想是一次薄膜應(yīng)力或最大直接應(yīng)力不得超過需用應(yīng)力。計(jì)算應(yīng)力依據(jù)的理論是最大應(yīng)力理論。各國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)中都應(yīng)用了這一設(shè)計(jì)思想，標(biāo)準(zhǔn)中公布的需用應(yīng)力的安全系數(shù)，它比測定的性能值低：a應(yīng)力評(píng)估方法的復(fù)雜程度；b一定程度的應(yīng)力集中及其類型；c材料一定程度的不均勻性；d集合因素；e焊接接頭中存在缺陷。各國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的安全系數(shù)有所不同，主要依據(jù)的是經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論評(píng)估，同時(shí)與其規(guī)定的材料標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)算方法、制造要求您要求相適應(yīng)。我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)與ASME規(guī)范所使用的安全系數(shù)差別見下表4-4：表4-4安全系數(shù)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn) 材料

安全系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)

材料 安全系數(shù)

碳鋼、低合金

3.0

ASME規(guī)范 碳鋼低合金

第Ⅷ卷第一

3.5分冊高合金鋼JB4732 2.6ASME規(guī)范第Ⅷ卷第二分冊碳鋼、低合金鋼高合金鋼 3.0焊接接頭及接頭系數(shù)ASMEGB150ABCD4ASME規(guī)范中,焊接接頭系數(shù)僅取決于該焊接接頭型式和無損檢測程度,而與任何其他接頭的無損檢測程度無關(guān),即14GB150AB類焊接接頭,且以射線和超AB類接頭進(jìn)行射線或超聲檢測,C、D類焊接接頭只要求在限定條件下進(jìn)行磁粉或滲透4-5：名稱 接頭型

表4-5 焊接接頭的比較無損檢測程度100%檢測

局部檢測

無檢測雙面焊或相當(dāng)于雙面焊全焊透的對(duì)接焊縫雙面焊或相當(dāng)于雙面焊全焊透的對(duì)接焊縫鋼鋁鋼鋁鋼鋁單面焊對(duì)接焊縫（帶金屬墊板）1.00.850.850.80--0.900.850.900.800.800.70--0.850.80雙面焊或相當(dāng)于雙面焊全焊透的對(duì)接焊縫1.00.750.70單面焊對(duì)接焊縫（帶金屬墊板）0.90.800.65單面焊對(duì)接焊縫（不帶金屬墊板）--0.60雙面滿角焊搭接接頭--0.55單面滿角焊搭接接頭（加塞焊）--0.50ASME規(guī)范- - 0.45單面滿角焊搭接接頭（不加塞焊）強(qiáng)度計(jì)算在壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮了兩種失效理論：一是過量的彈性變形，包括基于性理論的彈性失穩(wěn)；另一個(gè)是由于過量的彈性變形和塑性失穩(wěn)，即增量跨塌，設(shè)計(jì)時(shí)通常假定彈性失效。彈性失效是假定當(dāng)材料已經(jīng)達(dá)到彈性極限時(shí)發(fā)生的失效，超過這極限將會(huì)發(fā)生過量變形或斷裂破壞。對(duì)于金屬材料，彈性極限是以拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)和斷裂強(qiáng)度三項(xiàng)來測定。測定彈性失效的三個(gè)通用理論是最大主應(yīng)力理論、最大剪應(yīng)理論和變形能理論。各國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)用了上述強(qiáng)度理論用于壓力容器的設(shè)計(jì)，具體的計(jì)算公式卻存在著差異。現(xiàn)將國 GB150和ASME規(guī)范第Ⅷ卷第一分冊有關(guān)受內(nèi)壓時(shí)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式作一比較如下表4-6：比較項(xiàng)目環(huán)形殼體

表4-6 設(shè)計(jì)計(jì)算公式比GBl50δ=PcDi/(2[σ]tφ-Pc)δ=PcDi/(4[σ]tφ-Pc)δ=PcDi/(2[σ]tφ-0.5Pc)，標(biāo)準(zhǔn)型 -0.5Pc)，非標(biāo)準(zhǔn)型

ASME第Ⅷ卷第一冊t=PR/(SE-0.6P),環(huán)向應(yīng)力t=PR/(2SE+0.Pt=PR/(2SE-0.2P)t=PD/(2SE-0.6P)碟形封頭錐段和錐形封頭

δ=MPcDi/(2[σ]tφ-Pc)δ=QPcDi/(2[σ]tφ-Pc)δ=PcDc/(2[σ]tφ-Pc)Cosa

t=0.885PL/(SE-0.1P)t=PL/(2SE-0.2P)t=PD/[2Ccsa(SE-0.6P)]注：Pc—計(jì)算壓力；Di--內(nèi)直徑；[σ]t—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力；δ-計(jì)算厚度；φ-焊接接頭系數(shù)；KMa-錐殼半頂角，t--最小需要厚材料的應(yīng)力強(qiáng)度值，Smt--容器設(shè)計(jì)溫度下材料的應(yīng)力強(qiáng)度值。外壓圓筒加強(qiáng)圈的設(shè)置加強(qiáng)圈可設(shè)置在容器的內(nèi)部或外部，應(yīng)整圈圍繞在圓筒的圓周上，容器內(nèi)部的構(gòu)件如塔盤等，若設(shè)計(jì)成起加強(qiáng)作用時(shí)，也可作加強(qiáng)圈用。加強(qiáng)圈與圓筒之間可采用連續(xù)或間接的焊接，當(dāng)加強(qiáng)圈設(shè)置在容器外面時(shí)，加強(qiáng)圈每側(cè)間斷焊接的總長度應(yīng)不少于圓筒1／2，1／3。對(duì)于上述加強(qiáng)ASME規(guī)范是一致的。ASME規(guī)范中規(guī)定每段填角焊51mm8tt為加強(qiáng)圈連接外殼體的壁厚。在符合ASME規(guī)范的有關(guān)條件時(shí)還允許加強(qiáng)圈一側(cè)填角焊51mm，相鄰兩焊段24t。而在我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)中，并未規(guī)定每段填角焊縫的長度，同時(shí)也未建議使用一側(cè)連續(xù)焊，而另一側(cè)為間斷焊。開孔和開孔尺寸GBl502．0，ASME規(guī)范第Ⅷ卷第一分冊則4-7。表4-7開孔尺寸的限制對(duì)比對(duì)比項(xiàng)GBl50Di≤1500mm時(shí)，開孔最大直徑ASME規(guī)范第Ⅷ卷第一分冊Di≤1520mm時(shí)，開孔最大直徑 開孔尺寸也圓筒上開孔d≤Di/2,且d≤520mmd≤Di/2,且d≤ 可超出前面508mm 的限制，但Di>1500mm時(shí)，開孔最大直徑d≤Di/3,且d≤1000mmDi>1520mm時(shí)，開 需按大開孔最大直徑d≤ 進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)Di/3,且d≤1000mm凸形封頭d≤Di/2經(jīng)正確樸強(qiáng)后開孔尺寸不加限制錐殼d≤Di/3焊工考試和管理ASME4-8：表4-8焊工考試和管理對(duì)比項(xiàng)目 鍋爐壓力容器壓力管道 ASME規(guī)范第Ⅸ卷焊工考試與管理規(guī)則經(jīng)所在地市級(jí)(及以上)焊工考試(評(píng)定)組織、實(shí)安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)，報(bào)省

持有ASME認(rèn)證證書的施單位考試(評(píng)定)內(nèi)容

焊工考試委員會(huì)接操作技能考試

壓力容器制造廠焊接操作技能考試三年，在合格項(xiàng)目有效期 未規(guī)定有效期限，但焊工焊工合格證有效期

3安排復(fù)考或免考等事宜(506

或焊接操作工某一焊接6內(nèi)沒有操作過，則他的該項(xiàng)資格被中止評(píng)定方法和檢驗(yàn)項(xiàng)目合格證有效使用區(qū)域焊后熱處理

對(duì)試件進(jìn)行外觀檢查、射 對(duì)試件進(jìn)行射線透照，線透照、彎曲試驗(yàn) 對(duì)試件進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，對(duì)其首次產(chǎn)品焊縫進(jìn)行射線透照有效期內(nèi)的焊工合格證， 僅在負(fù)責(zé)考試（評(píng)定）在全國各地同等有效 壓力容器制造廠內(nèi)有效ASME按照焊接母材的分組號(hào)分別詳細(xì)規(guī)定了各組材料必須進(jìn)行熱處理和非強(qiáng)制性熱處理的范圍,以及各組材料在不同厚度時(shí)的熱處理要求。GB150則概括性地規(guī)定了須熱處理的范圍以及熱處理的方法,但基本涵蓋了各種情況對(duì)材料熱處理的要求。二者焊后熱處理方法的具體規(guī)定略有差異,見下表4-9：表4-9熱處理方法比較比較項(xiàng)進(jìn)爐時(shí)爐溫400

GB150≤400℃≤(5000/δ)℃/h,且不大于200℃/h

ASME≤427℃≤(10160/δ)℃/h,且不大于222℃/h升溫時(shí)各部分溫度差

任意5000mm長度內(nèi)不大 任意4600mm長度內(nèi)不升溫時(shí)各部分最高與最低溫度差400

于120℃≤65℃≤(6500/δ)℃/h,且不

大于139℃≤83℃≤(12700/δ)℃/h,且不率 大于260℃/h 大于278℃/h注:δ為焊接接頭處鋼材厚度,mm。產(chǎn)品試板為了