ASME-Ⅷ-1(2015)简要介绍(杭州2015冬)2期-丁伯民

ASME-1(2015)简要介绍（和设计有关的问题)(并联系GB150的异同点）,华东理工大学丁伯民2015.11.23-25，杭州,各国压力容器标准体系,主要是三大体系，ASME，EN13445和。ASME系统:亚太、北美地区，GB150、JB4732和JIS标准主要参照ASME规范。EN13445系统:欧洲大陆地区，主要参照BS5500(现改为PD5500)，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EN13445后，形成欧美体系的竞争，所以ASME(特别是-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)制订的行业标准，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。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。本世纪起陆续补充了建造后的指导性规则，如PCC-1、2和3等（PostConstructionCommittee，PCC），即不仅要符合建造规则，还要遵守装配、修复等规则，以保证安全使用。,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。GB150、JB4732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),ASME-1适用于所设计容器的压力不超过20MPa的固定式压力容器，但符合规范相应要求的任何压力容器，可以打ASMEU钢印。ASME-2也适用于固定式压力容器，其規则没有規定的压力范围(但一般为70MPa)，但并不包括所有的结构型式。对极高的压力，可能需要作出某些补充，容器仍能满足规范一切要求后，可以打规范U-2钢印。ASME-3适用于通常超过70MPa的金属固定式压力容器。但既不旨在規定-1或-2的压力上限，也不旨在規定-3的压力下限，打规范U-3钢印。规范案例2695对-1的元件如采用-2第4篇设计时的各有关要求作了规定。各册都适用于疲劳分析容器，但未涉及达到蠕变温度的疲劳分析容器。,ASME压力容器规范体系(3),用户、制造厂、AI三方，用户提交用户设计说明书给制造厂，13年版起增加了非强制性附录NN：对用户及其指定代理人责任的指导。(responsibilities，责任)制造厂(或委讬其它单位)提出设计计算书，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。(responsibilities，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法律责任(见表U-1，工厂合格证中AI在签字项中的声明)(duties，任务)。由制造厂取证，设计不需另行取证。对设计和制造体系人员没有强制性的要求。由制造厂(持证单位)自行掌握，保证产品质量达到规范要求即可。,ASME压力容器规范体系(4),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(如禁用的角接接头)，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GB150基本上增加了这一前言内容)。,GB150的体系(1)含GB/T151，JB4732等,以固定式压力容器安全技术监察规程为框架的具体执行标准，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/T151，JB4732，GB16749，JB/T4710，JB/T4731，JB/T4735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，导致对介质的分组以及容器的分类产生歧义。对设计、制造体系中各责任人员有强制性的要求，如学历、职称、从事本岗位工作年限等。设计、审核人员必须持有政府部门颁发的资格证书，且按规定年限复审。,GB150的体系(2)含GB/T151，JB4732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(红色的在第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(红色的在第1号修改单中补充)。第二组，除第一组以外的介质。讨论：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。第一组介质似宜表示为“毒性程度为极度危害、高度危害或易爆的化学介质和液化气体”。或删去第一组中的“液化气体”字样。,GB150的体系(3)含GB/T151，JB4732等,第二组介质的容器分类,GB150的体系(4)含GB/T151，JB4732等,不定期出版和修改(新GB150虽改为压力容器，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GB150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JB4732，应另行取证，且按规定，应满足该标准所涉及的所有失效方式。现改为:“对于有成功使用经验的承受循环载荷的容器，经设计单位技术负责人批准，可按本标准设计，并按JB4732附录C补充疲劳分析和评定，同时满足其相关制造要求(.1，4.3.1)。但其“释义”P.145和P.147表示，所列入的两种开孔补强设计方法，都不能用于要求疲劳分析的容器(显然会引起误解。应表示为此两种开孔补强设计方法都未计入峰值应力，在进行疲劳分析时应予计入)。,GB150的体系(5),实际上各版内容都是沿袭前版,ASME概况,建造规范(包括材料、设计、制造、检关验、试验、认证和泄压在内的全面考虑)(GB150在引言中基本上增加了前言的这一内容，但未列入材料)，现包括英制和公制。-119252015压力容器建造规则ASMEU证-219682015压力容器建造另一规则ASMEU2证-319972015高压容器建造另一规则ASMEU3证2013年起，2年一个版本，不再按年出增补，同时出版至该年有效的规范案例，半年一个条款解释(1月和7月)，在PTB-4-2013“ASMESectionVIII-Division1ExampleProblemManual”中列出了实例。2015年版是几十年来各版修改最少的版本。但因涉及译文的问题，使用中涉及关键内容时应对照原文。,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材料UG-4UG-15元件设计UG-16UG-35开孔和其它UG-36UG-55制造UG-75UG-85检测和试验UG-90UG-103标志和报告UG-115UG-120超压保护UG-125UG-140,ASME-1特点和主要内容(2),B分卷与制造方法有关的要求UW，UF，UBC分卷与各类材料有关的要求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(但随着技术的进步而逐步淘汰陈旧的内容，如2004起取消了型槽绕带容器)。和国内标准的编写习惯略有不同。一个主题要涉及多个章节，使用规范时，应查阅和该主题相关的全部条款。如低温防脆断、焊接接头系数、开孔和焊缝的相遇或相邻、对焊接钢管许用应力规定和相关内容、不需补强开孔直径的规定、带折边锥壳折边段的厚度计算等，执行中如稍有疏忽，会引起问题。,ASME-1特点和主要内容(3),强制性附录41个，以数字排序非强制性附录26个，以字母排序和压力容器设计相关的卷卷材料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GB150压力容器在编排格式上参照EN13445和ASME-2，划分为通用要求，材料，设计，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。本版编排格式和章节都大变，很难对照本版相对于旧版的修改内容，且修改内容往往有反复，在标准释义中也难以查找，个别修改在释义中却表示为并无修改。上世纪中研制成功并大量采用的扁平钢带倾角错绕容器未列入标准，至今已基本淘汰后于2011年版却作为新增内容首次列入。据悉，容标委会领导在定稿讨论时表示：本版(2011)仅是“过渡性”的。意指以后可能要大改。,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，非线性弹性，塑性)，膨胀节部分也包括疲劳，-1采用最大主应力理论，-2的第4、第5篇则分别为第三和第四强度理论。注意UG-23(c)、(d)、(e)，即规范已根据实践经验列出了详细的设计规则，将结构不连续处所引起的附加应力限制到与实际经验吻合的安全水平。且对厚壁壳体以及管壳式换热器等，则已直接列出了按分析设计方法导出的一次加二次应力限制在3S或2Sy的较大值以内，即和-2第4篇按公式设计的方法相似。设计压力(独立容器各元件GB150的计算压力和此相似。组合容器，独用和公用元件，后者区分按独立容器设计，按压差设计)和容器的操作压力略有区别。UG-21，UG-99，UG-19,附录3-2。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(现总注22)。规范表示：用于本册设计公式中的尺寸都未包括腐蚀裕量。但在PTB-4中则都包括。,设计参数和有关的问题(2),压力试验UG-99，100，气压试验时的注意点(UW-50)。目的：选材正确、结构合理、计算可靠、按规范要求检验合格(包括无损检测和形状允差检验)的容器，按理说在正常运行中能够保证安全，但检验合格只说明不再存在不合格的缺陷，但可能存在规范认为合格的缺陷，在正常运行中、特别是在交变载荷作用下会引起事故。实践已说明，在压力试验时爆裂事故偶有发生，所以在运行前对完工容器各元件的超压(超过该元件设计应力水平的应力)试验是检验容器宏观强度、焊缝的致密性、密封件密封性的极为有效的必不可少的手段。如果有可能爆裂，也尽可能让它发生在压力试验时而予报废。且能改善其防脆断性能UG-20(f)。试验顺序则要根据容器的制造过程和方便检漏而定。(由GB150相应问题集的1-26，见后面，对压力试验目的可能有不同理解),设计参数和有关的问题(3),试验压力:总比元件的设计压力为高，所以P值可以由最大许用工作压力，设计压力(如不拟通过计算来确定容器的最大许用工作压力时，则应取各元件设计压力中的最低值)，计算求得的试验压力的三者之一为基准并按一定倍数，一、三者都指成品容器。最大许用工作压力(MAWP):成品容器顶部允许承受的最大表压力，是按规范规则对任何受压范围内各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(一般取设计温度)时许用应力容器顶部的最大许用工作压力，此值和MDMT一起标志在铭牌上。UG-98，附录3-2，UG-20(b)。计算求得的试验压力:和最大许用工作压力的区别仅在于采用包括腐蚀裕量在内的公称厚度，并采用常温时的许用应力计算，此值仅在试验时用。,设计参数和有关的问题(4),独立容器:内压PT=1.3PS/ST(不包括螺栓及原理分析，如P值用计算求得的试验压力，则不需乘S/ST值)真空容器PT=1.3P(原理分析，并用内压试验)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P2P1,设计参数和有关的问题(5),试验温度：高温容器不便在高温、而只能在常温时试压(按高温设计所得厚度必较按常温设计为厚)。为使常温试压时各元件的超应力倍数能达到规定值(1.3倍)，所以就提高常温试压时的试验压力，其值和S/ST成正比。各元件材料的S/ST值不同，如取S/ST值为元件中之最大者，该元件在常温试压时刚好达到1.3倍，其它元件则超过1.3倍;如取S/ST值为元件中之最小者，则该元件在常温试压时刚好达到1.3倍，其它元件则不到1.3倍。材料在设计温度时的许用应力ST是由强度极限、屈服强度、持久强度、蠕变极限等4个强度参数并引入相应的安全系数后并取各值的最小者作为最终的许用应力，并非仅由屈服强度一者确定。螺栓以屈服强度为基准的安全系数大于钢材，但二者以持久强度为基准安全系数则相同。,设计参数和有关的问题(6),在常温时，由于许用应力决定于屈服强度或强度极限，所以当材料相似时，螺栓许用应力必小于钢材；但在高温时，许用应力决定于持久强度或蠕变极限，所以二者的许用应力差别不大，导致在高温时螺栓的S/ST值较钢材为小。如取S/ST最小值时包括螺栓，则其它元件达不到1.3倍，如不包括螺栓而由S/ST值较高的其它元件决定，则在试压时螺栓应力超过1.3倍，但不会屈服。除螺栓外各承压件材料的S/ST区别不大，如取承压件中最小者确定，则其它件可能略低于1.3倍，但差别不多。可见规范对螺栓安全系数、试验压力的规定中不包括螺栓在内，和法兰螺栓设计和装配措施等都是配套规定的。,设计参数和有关的问题(8),组合容器，例如带夹套的容器(不按独立容器设计时)的公用元件，要考虑独用和公用元件的超应力考验以及方便检漏和制造，以下是对规范规定的条文解读得出：Pmax(P1，P2)，即P1、P2同号时UG-99(e)(2):(情况a)如P1P2，或虽然P2P1，但并未达2倍以上，则先内筒：PT=1.3(P1-P2)S/ST焊夹套后再两侧同时P1侧:PT=1.3P1S/STP2侧:PT=1.3P2S/ST(情况b)如P2较P1大2倍以上，可在内筒先按PT=1.3P1S/ST试验，合格后再焊夹套,并按PT=1.3(P1-P2)S/ST对夹套进行试验，合格后再对两容器按上面规定同时试验。此时要控制两室压差不超过内筒(情况a时)、或夹套(情况b时)的试验压力值。,设计参数和有关的问题(9),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)焊夹套后再夹套PT=max1.3P2S/ST，至少为(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EN13445都明确不包括)中的最小值。如在试压时密封件的泄漏，可再拧紧螺栓，如在操作时泄漏，一般是再拧紧螺栓，有时拧一次或在长时间间隔内拧几次，就足以消除泄漏。螺栓应力可以在设计应力值以上相当大的范围内变化，其设计应力值是一个考虑了防止屈服因素的保守值(可见附录S、ASMEPCC-1，螺栓连接法兰的安装指南)(PostConstructionCommittee，PCC）13版起对承压焊缝在试验前油漆或涂层有详细规定，UG-99(k)节,设计参数和有关的问题(10),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，应理解为按-2册设计者在压力试验时采用限制各元件应力水平方法来防止出现明显的塑性变形)。可理解为只要不出现明显的塑性变形，试验压力越高越好(可改善材料的防脆断性能)。(此规定不适用于气压试验)试验温度至少应保持在MDMT以上17，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-1在二次大战时将nb由5调为4以后对试验压力由2调为1.5，至1999年nb又由4调为3.5后对试验压力又由1.5调为1.3;对低应力水平免做冲击试验温度的可予降低，1999年nb由4调为3.5后，低应力水平由0.4降为0.35;但因允许的超压额度都在试验压力以下，所以都不调整，二者都取最大许用工作压力的10%、16%和21%。ASME-2新版由nb=3.0调为nb=2.4，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。,GB150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，因标准规定试验压力按容器的设计压力而不是按元件的计算压力确定，导致未考虑按压差设计公用元件的超压试验考验)。内压容器:PT=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)，新版对t更规定了注3，并用粗线标出(新容规不包括紧固件，但GB150仍保留)。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，则对内压及外压元件都要求试验前校核各受压元件应力，例如对壳体元件为Pm，以不超过0.9倍屈服强度为满足。,GB150压力试验(2),ASME-1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时，检验师有权拒收。原ASME-2则在其AD-151节对内压各元件的一次薄膜应力Pm以及一次薄膜应力Pm加上一次弯曲应力Pb(Pm+Pb)进行限制外，在其AT-302节也规定了和ASME-1相同的、即不允许出现明显的塑性变形的内容。新版ASME-2则因安全系数的调低而提高了试验时元件应力的限制条件(由0.9提高为0.95)。因如凸形封头和平板等并非由Pm起控制作用，所以还规定了Pm+Pb的控制条件。GB150舍弃了ASME-1不出现明显的塑性变形的规定，又不配套地、断章取义地引用了ASME-2对各元件应力的限制，旧版仅规定了应校核圆筒的一次薄膜应力Pm，经提建议后又拟改为校核各元件的一次薄膜应力，最后为回避而改为如采用大于规定的试验压力则应校核各元件的应力水平，并表示为“例如对壳体元件应校核最大总体薄膜应力”。即不仅漏引了对凸形封头或平封头等应由Pm+Pb的限制规定，而且回避了对各元件应校核哪项应力及其计算方法。在其释义中则含糊表示：对其他元件的校核应按GB150.3中相应的计算公式。,GB150压力试验(3),内容器常压，夹套(0.8MPa)，原GB150把内容器视为外压容器，按PT=1.25P2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(公用元件)设计外压为0.3MPa。内容器按真空(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。,原GB150称为外压容器或多腔容器,螺栓和容器的设计温度不一样吗？应如何确定二者的差值？GB150规定在试验时保压时间不少于30min(.4，11.4.9.4)，算是短期载荷吗？高温下如承压为30min压力的容器，能由不是按高温、而是按粗线左侧的许用应力设计吗？见.2，3.6.1条此说法和规范对压力试验是为了对各元件作超应力考验的目的完全是不相干的两回事。,GB150压力试验(4),新版规定PT=1.25P/t中的/t包括螺栓、且应取粗线左侧的最小值所引起的问题:某容器t=400(都在粗线以左)，圆筒和封头=62mm，材料Q345R，=181MPa，t=110MPa;螺栓直径24mm，材料35CrMoA，=228MPa，t=170MPa。应按螺栓确定试验压力。PT=1.25P/t=1.25P228/170=1.68P，对螺栓，试验时应力水平为1.68170/228=1.25倍;对圆筒，则仅为1.68110/181=1.02倍，未达到要求提高25%考验之目的，压力试验形同虚设。如按ASME-1不包括螺栓，则PT=1.25P181/110=2.06P，圆筒应力水平为2.06110/181=1.25倍，刚好达考验目的。螺栓为2.06170/228=1.54倍，因螺栓ns可达2.73.5(但可能引起泄漏，可上紧螺栓)，故不会屈服。,GB150压力试验(5),某容器t=475(温度更高，都在粗线以右)，圆筒和封头=62mm，材料Q345R，=181MPa，t1=43MPa，t2=110MPa;螺栓直径24mm，材料35CrMoA，=228MPa，t1=111MPat2=162MPa。应按螺栓确定试验压力。PT=1.25P/t2=1.25P228/162=1.76P，此时螺栓试验时应力水平为1.76111/228=0.86倍，并未达到规定的考验目的;对圆筒，试验时应力水平为1.7643/181=0.42倍，未达到设计应力水平，更未达到1.25倍设计应力水平考验之目的，压力试验形同虚设。如按ASME-1，比值/t1不包括螺栓，则PT=1.25P181/43=5.26P，对圆筒，试验时应力水平5.2643/181=1.25倍，对螺栓，5.26111/228=2.56倍，但其ns=2.73.5，无问题。新GB150的这一修改，不仅因包括螺栓在内而引起问题，更由于对t改为应取粗线左侧的最小值而引起问题。,GB150压力试验(6),GB150压力试验(7),GB150在这些内容上主要参考ASME-1，但可能存在误解而未全面考虑。主管领导一直担心在压力试验时因超压而使螺栓应力过高导致密封面泄漏，全未考虑确定螺栓许用应力时已配套考虑了这一超应力因素而将螺栓的安全系数远高于其它元件的对应值(可见附录S、ASMEPCC-1)。此外，对法兰设计中的刚度校核要求未配套引进，也许也是对某些法兰在超压试验时导致泄漏的可能原因。,焊接接头分类(1),分类目的:根据操作条件确定焊缝结构型式，探伤程度，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)。按连接处元件能否由板壳理论简单地求出应力而划为A、B类(能简单求出且承受第一主应力者为A类，第二主应力者为B类)和C、D类(凡不能简单求出且两连接件都为壳者为D类，有一件为板者为C类，但非圆形截面容器各侧板视为壳体)。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(包括矩形截面容器各侧板)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）(矩形容器各侧板视为壳体)。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(UW-34)。,GB150焊接接头分类(1),参照A、B、C、D名词，(本版并引入ASME-2的E类接头)但不同(实际上按对接或角接、即RT、UT或MT、PT划分，并经调整，未引用ASME的“接头在容器上的位置而不是接头型式”，在其释义中却表示考虑了接头在容器上的位置和受力特点、以及接头型式和结构特点。,GB150焊接接头分类(2),以下系解读得出(实际上按探伤方法、即对接或角接划分)：RT、UT者(即对接者)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，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。旧版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外新版已补充，但平板或管板对圆筒的对接接头划为B类，角接划为C类)。,GB150焊接接头分类(3),GB150未加注，并未视半顶角是否大于30而看为角接，一律划为B类，也就是已是角接也还是用射线或超声检测。,图中板和壳的连接都划为C类但在条文中却对对接划为B类，对角接划为C类，见4.5.1.1中b)和c)节,新版增加E类接头，未提及倾角错绕板容器的接头分类。,焊接接头使用限制举例(UW-2和GB150),ASME-1(UW-2)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指定的温度下运行、且应力比大于0.35(即要求作冲击试验时)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)。设计压力超过345kPa的非直接火蒸汽锅炉、直接受火压力容器等，所有A类应为(1)型，所有B类或C类对接应为(1)型或(2)型。(GB150)除“低温容器”外，未对充装剧毒介质的容器接头提出结构要求。且因对低温容器的界定规则在技术上大为落后，所以要注意对低温操作的、壁厚较大的容器引起意外事故。,焊接接头的检测要求举例(1),全部射线检测:UW-11(a)：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，气压试验容器围绕开孔的全部焊缝，所有连接焊缝(应理解为包括对接和角接)，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，其全长应予检测(当为角焊缝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)，由AI选定(UW-52)，是有助于焊接质量控制的手段。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)。CodeCase2235规定了允许用UT代替RT的条件，也可见ASME-2，7.5.5节。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类或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GB150(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，焊接接头系数为1.0的容器，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(不包括多层包扎容器各层板的纵缝)。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，GB150-199810.8.2.2c)节以开孔中心为圆心，1.5倍(新标准在10.3.2c)节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GB150(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(.4，10.4b)节规定)。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(因新增了可记录的超声检测TOFD延射时差法，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测的对接接头。,焊接接头系数的选用(1),用于设计公式中的(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(全部、抽样或不检测)按表UW-12查取。当为铸件时要引入质量系数(UG-24)。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，UW-12(d)，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)还包括UW-9(d)和UW-14(b)的抽样也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)是指拟用a栏查取E值者，不包括在许用应力中已引入0.85的焊接管。此类焊管按无缝管完全同样的方法确定接头系数，UW-12(e)，所以无缝管或焊接管的系数要取1.0是有条件的(焊接管的系数取1.0实际上相当于0.85)。承受压缩应力时，取E=1.0。,此处“C类焊缝”系“C类对接焊缝”之误译,焊接接头系数的选用(2)当壳体或成型封头上不带D类对接接头时,此处无缝段包括有缝(1型)并100%检测者,焊接接头系数的选用(3)当壳体或成型封头上带有D类对接接头时,焊接接头系数的选用GB150,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局部检测是指每条焊缝长度的20%，且不少于250mm。未提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(新标准按容规4.5.3.2.2新增)，应100%射线或超声检测(是指整个容器还是指某条焊缝？)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)(.4,10.3.1),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径进行校核(图UW-16.1起，UG-41，UW-15)。凡不符合图形及规定尺寸者(包括接管处或其它受压件处)，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UCS-68(b)(2),UW-50。,角接接头结构和强度校核GB150,在.3附录D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。对气压试验容器的对接接头，都求100%检测，对其角接接头(即C、D类)，未规定作任何检测。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，碳钢和低合金钢：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。含碳量超过0.35%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篇板材：nb=3.5，ns=1.5，,。螺栓:nb=5，ns2.5,，。焊管许用应力中已引入焊接接头系数0.85，在内压壁厚设计UW-11(e)、排孔削弱系数设计（UG-53i)以及焊接管上开孔补强等设计UG-35(a)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GB665416MnR(Q345R)制造ASME-1的容器：(1)许用应力仅为我国规定值的85%(按新GB150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CodeCase2642已规定能用，按No.CS-2的线算图(即Sy207MPa的材料，而不是GB150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。此材料已列在表UCS-23中。规范对复合板(覆层和堆焊)材料的许用应力，在UCL篇中有详细规定，设计计算时对其中的覆层材料予以计入还是不计入，其许用应力应怎样取，在UCL-11和UCL-23节都有规定，并对如计入或不计入时应遵循哪些标准、遵守哪些规定等都作了详细规定。但未规定究竟应予计入还是不予计入，对此可理解为由设计人员选定。,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年版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，满足材料标准所规定夏比V冲击功后由实际经验证实不致发生低温脆断，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冲击功要求。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温脆断相联系，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,脆性断裂,低温操作和防脆断措施(3),文献列举了在1954至1984年间容器在425进行液压试验时发生十多起脆性断裂的典型事故。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(以元件控制厚度tg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)。规范系指对容器各个元件逐一判别并采取防脆断措施，而不是泛指整个容器。,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，由进行判别，已作成判别图形，如MDMT、控制厚度tg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温度。UG-20(f)节的免除(低强度钢对经验法的部分保留)。焊缝金属和热影响区的判别要求较元件为严(UCS-67)。,低温操作和防脆断措施(5),焊接工艺评定中焊缝金属和热影响区的冲击试验UCS-67(a)、(b)(a)对于采用填充金属制造的焊缝，当有以下情况时应采用按照UG-84作冲击试验的经评定的焊接工艺进行焊接:连接母材之一按规范规定要求作冲击试验者;当任何单个焊道厚度大于13mm、且MDMT低于21时，等等。(b)无填充金属的焊缝，在下列情况下焊缝应做冲击试验：连接母材之一按规范规定要求作冲击试验者;不论MDMT为多少，当焊缝处的厚度13mm时;或焊缝处的厚度8mm，且当MDMT10时;当相连接的母材按UCS-66(g)可免做冲击试验，且MDMT低于-48时，等等。,低温操作和防脆断措施(6),所有材料划分为A、B、C、D四根曲线，13版起材料标准号小有修改,低温操作和防脆断措施(7),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等)，形式上仍采用在MDMT时的CVN值。判别温度的调整(1)低应力状态的调低(图UCS-66.1)，(2)(13版起)对承压焊缝，P-No.1材料采用了规范规定以外的焊后热处理的调低UCS-68(c)，可调低17，(3)某些中低強度钢在一定条件下按经验法的免除UG-20(f)，由此也可见压力试验对防脆断的重要性。MDMT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。,低温操作和防脆断措施(8),低应力状态判别温度的调低,低温操作和防脆断措施(9),除非按判别图判别明确可予免除，否则，最小屈服强度大于450MPa的材料必须作冲击试验UCS-66(f)。2015版补充：但其使用温度按以下限制：(1)应力比为0.35及以下时，-155F(-104C)(2)应力比高于0.35时，为冲击试验温度减去按图UCS-66.1中所允许的降低值，但不应低于-155F(-104C)按材料技术条件由材料制造厂做过冲击试验的材料指列于图UG-84.1注(c)的材料，只要MDMT不低于材料技术条件规定的温度、或低于材料技术条件规定的温度不超过5F（3C），容器或部件制造厂不必再进行冲击试验UCS-66(g)。,低温操作和防脆断措施(10),冲击试验温度的调整(1)可以做标准尺寸试样而因故(不论因板厚不足而只能或故意)做了小尺寸试样时冲击试验温度的调低（表UG-84.2)，小尺寸试样是指可以做、但实际却做了小于标准试样尺寸(10mm)的试样，或当元件厚度不足10mm时、小于80%元件厚度的试样。当为后者时，温度的调低值取元件实际厚度对应温度降低值（由表UG-84.2)与实际小尺寸试样对应温度降低值（由表UG-84.2)之差。(2)静载荷和动载荷对低强度钢因KC值区别，使用时为慢加载而却用快加载试验，对中、低强度钢，较明显地导致不能体现慢加载所呈现的较好抗脆断性能，为补偿而将冲击试验温度的调高(表UG-84.4)。有资料表明，冲击试验时每秒所加的应力约为常规载荷所加应力的100倍。,低温操作和防脆断措施(11),因故作小试样时冲击试验温度的调低(表UG-84.2),某些中低强度钢冲击试验温度的调高(表UG-84.3),低温操作和防脆断措施(12),应力水平的表示方法(图UCS-66.2)：(1)元件所需要的厚度对有效厚度之比trE/（tn-c）。(2)如确定元件厚度的最大一次总体薄膜应力能直接求得者，如内压圆筒，为该元件的最大一次总体薄膜应力与其材料在设计温度下许用应力之比。(3)如法兰等，用设计条件的MDMT时元件最大设计压力对标志在铭牌上(即法兰标准中的温度-压力额定值)MDMT时元件最大许用压力MAP之比表示。(4)不承受总体一次薄膜应力的元件，例如平封头、管板等，和法兰相同，也用元件最大设计压力对MAP之比表示，此时其MAP的定义是：以该元件的有效厚度并取在铭牌上许用温度时的许用应力代入设计公式所求得的压力。,低温操作和防脆断措施(13),各种判别和措施的最终目的是确定整个容器所允许使用的MDMT，规范中所表示的各MDMT有不同含义：(1)设计条件给定的、即该容器使用的MDMT(即供判别要否冲击试验用的，包括低应力和经额外焊后热处理时的调整),如经调整或未调整的判别要求作冲击试验，则都在设计条件给定的MDMT温度下冲击，但允许使用温度可按调整值予以降低;如调整判别后不需冲击，则允许使用温度可按调整值降低;如调整前经判别不需作冲击试验，经调整后当然不需冲击，其允许使用温度也可按调整值降低。(2)各元件冲击试验的MDMT指对上述(1)给定的经判别要求作冲击试验的，包括故意作小试样的调低和低强度钢调高后的，如经判别或调整判别不需冲击，也就不存在冲击试验的MDMT。(3)各元件上述(1)允许使用的MDMT(经调整或未调整的)的最高值，作为打在容器铭牌上(整个容器的)和MAWP共存的MDMT，此值一般低于(1)由设计条件给定的MDMT，但不可能高于它。,低温操作和防脆断措施(14),UCS-66(b)(1)(-b)：TheratiousedinStep3ofFigureUCS-66.2shallbetheratioofm