ASMEVIIII压器建造规则基本设计过程

1、 - 基本设计过程基本设计过程成套设备事业部成套设备事业部 马马 虹虹2010.06 一一.适用范围适用范围 二二.责任责任 三三.设计设计 四四.材料采购材料采购 本册包括了对压力容器的材料、设计、制造、检验、检测、试验、出证和压力泄放的强制性要求，特殊的禁止要求和非强制性的指导。 1.设计压力：15psi(100kpa) 设计压力3000psi(20mpa)u-1(c)(2)(h),u-1(d) 2.容器类型： (1)不包括的u-1(c)(2)(a)(j) (2)包括的u-1(f)(g)(h)(i)(j) 3.内径：6in.(152mm)u-1(c)(2)(i) 4.几何范围u-1(e)(

2、1) (4),包括直接焊到受压件上的非受压件 u-1(e)(2) 5.满足这一册所有要求的任何压力容器都可以打“u”标志u-1(c)(2) 6.没按照规范全部要求建造的任何产品都不得使用规范标志，即100%符合asme规范（政策声明） 1.用户应建立”用户设计要求”(合同、图纸） 2.成形、无损检验和热处理等可以外包，给 容器打规范标志的制造厂对符合本册的全部要求负责 3.焊接：uw-26uw-31 1.概述：概述： （1）viii-1分a、b、c三个分卷和强制的及非强制的附录u-1(b) a分卷-适用于所有压力容器的通用要求。ug篇，包括材料、设计、制造、检验、标志和报告。 b分卷-适用各制

3、造方法的具体要求。包括：uw-焊接容器焊接容器、uf-锻造容器、ub-钎焊容器 c分卷-适用于几种材料的具体要求。 包括：ucs碳钢和低合金钢容器碳钢和低合金钢容器，unf非铁金属（有色金属）容器，uha高合金钢容器高合金钢容器，uci铸铁容器，ucl复合板、堆焊、衬里的容器，ucd可锻铸铁容器，uht热处理提高抗拉性能的钢制容器，ulw多层结构容器，ult低温容器，uhx管壳式换热器管壳式换热器 (2)重点看a分卷，b分卷的uw篇，c分卷的ucs篇 (3)以设计为纲，把这几部分串起来看 2.设计依据设计依据(basic of design) (1)asme规范版本(edition)&

4、每年出版一次的增补(addenda)。修订条款在增补发表6个月后变成强制的，以合同签订的日期为准。每年7月1日发放，下一年的1月1日变为强制的。 如：2004年12月31日签的合同(合同签订 的当天日期），有效版本是2001edition+2003addenda。虽然2004版(2004edition+2004addenda)已发放。 (2)用户设计要求(users design requirement) u-2(a) 由用户提供，考虑到正常的操作，开车，停车和异常情况成为控制设计的因素。 如腐蚀裕量，是否致死介质，是否需要规范要求之外的焊后热处理，ug-22载荷，ug-20最高和最低温度（冲

5、击试验），超出规范要求的nde，尺寸，型式等，焊缝型式和检验要求uw-12(接头系数)。 3.资格要求资格要求 asme规范不要求对设计者和设计组织资 格认证。 4.设计责任设计责任 (1)客户提供的文件：制造厂签字批准用于生产，负总的规范责任。 (2)非受压件的文件：如支座、吊耳等受力不受压的零件。 (3) 规范没有给出设计和建造细节的，制造厂应提供，经ai认可u-2(g) 5.材料选择材料选择ug-4 (1)受压件(pressure parts)第ii卷给出的， 并限于c分卷允许的，ug-23(最大许用应力值)中引述的表所列出的材料。(2)非受压件(nonpressure parts)如裙

6、座、支座、挡板、吊耳等。可用非规范材料，但是要求(a)焊评(b)冲击免除评定。因此非规范材料应慎用ucs-66(a),如不去除的衬垫、焊到受压件上的装接件、把手、吊耳、铭牌架等。 6.计算计算 (1)厚度计算：如筒节 tpr(se0.6p) (a) 要求的最小厚度(min. require thk.),即公式算出的厚度ug-27(a),附录3 (b)设计厚度(design thk.):要求的最小厚度腐蚀裕量(ug-25) (c)提供的厚度,即公称厚度(provided thk.)设计厚度 (d)轧制下偏差(undertolerance) ug-16(c)(d) 板材的下偏差不大于0.01in(

7、0.25mm)或6%采购厚度的小者，设计时不考虑。 管子(pipe)的下偏差-12.5%要考虑，但补强计算时不考虑。 (e)最小厚度(min. thk.) ug-16(b) (f)核对提供的厚度最小厚度腐蚀裕量 (2)最大许用应力值s 第ii卷-d篇中表1a&1b许用应力值的根据ii-d app.1 (a) 抗拉强度安全系数3.5，屈服强度安全系数3/2 (b)不锈钢有两个应力值，如sa-240 304在100的许用应力有113mpa和137mpa。对垫片连接的法兰或少量的变形就会造成渗漏或故障的其他用途，不推荐采用大值。(安全起见均选小值) (3)焊接接头系数e (a)uw-12-除

8、了uw-11(a)(5)之外，焊接接头系数只取决于它本身的型式和无损检测程度，和其他焊缝无关。但uw-11(a)(5)的a和d类焊接接头系数就受到与它相交的环缝b、c的影响。 (b)充分检测(full radiography or full length),不是100%也不是全部，只要满足了某种检测程度，焊接接头系数能取表uw-12中(a)栏的系数，就是充分检测。如:接管公称直径nps10in，壁厚1 1/8in的b和c类环缝不要任何rt,但e=1.0; uw-11(a)(5)(b)spot rt满足了，e=1.0,也为充分检测。即筒节或封头内的a&d类焊缝100%检测，与之相交的b和

9、c类焊缝只有满足uw-11(a)(5)(b)的sport rt满足了，e=1.0，称为充分(full)检测，否则e=0.85或0.8 uw-12(d)(c)焊接接头的分类uw-3 指接头在容器上的位置而不是接头的型式。分a类,b类,c类,d类 (d)检测要求 (i)规范要求的检测uw-11 -rt充分检测uw-11(a): 致死介质 对接焊缝，其焊接接头处最小公称 厚度1 1/2in.(38mm) 非直接火锅炉 上述容器上的各接管连接的对接焊缝(nps10-dn250，t1 1/8in.-29mm除外) 评定标准uw-51(焊接接头的射线检测) -rt局部检测 uw-11(a)(5)(b)uw

10、-52评定 uw-9(d)(焊接接头的设计):相邻a缝间距5tmax-uw-51评定 uw-14(b):不补强开孔可开在焊接接头上，检测长度为开孔直径的3倍，满足uw-51规定的rt检测。经补强的任何开孔均可位于焊接接头上，不需rt检测。 以上三种局部检测不得用来满足uw-52局部检测的要求。即每50ft(15m)另加uw-52,不加uw-52,e不得取为0.85或0.8。 rt局部检测uw-11(b),uw-52,没有t字焊接接头(交叉焊接接头)必照的规定。 -mt或pt检测,属表面检测，与焊接接头系数无关： ug-93(d)(3)&(4)fig.uw-13.2平板的坡口和周边，(b

11、),(c),(d),(f),(n);焊后外周边(a),(b),(c),(d)，mt或pt uw-50,进行气压试验的容器，开孔周围的焊缝和所有连接焊缝包括非受压件与受压件的连接焊缝, mt或pt 封头旋压工艺孔补焊后, mt或pt uw-34旋压孔 -ut检测uw-53焊接接头超声波检测方法 uw-11(a)(7),最后的封闭焊缝，不能rt时。没有rt设备不是理由，不能用ut代用。 (ii)rt在铭牌上的标记ug-116(e)必要的标志 rt1-满足uw-11(a)&uw-51,e=1.0 rt2-满足uw-11(a)(5)的要求，按uw-11(a)(5)(b)的要求抽样rt,e=1.

12、0 rt3-满足uw-11(b)spot rt,e=0.85 rt4-以上都不适用时 (iii)规范要求之外的检测 可以用户规定，也可以制造厂规定，为了质量，或节省材料 (4)接管壁厚ug-45接管颈部厚度 ug-45(a)接管设计壁厚,t1 ug-45(b)(1) 装接管的筒体或封头设计厚度(e=1.0),t2 ug-45(b)(4)标准管壁管子的最小厚度+腐蚀裕量，t3 取t2和t3的小者=t4 取t4和t1的大者=t5 提供厚度(公称壁管)(1-12.5%)t5,ok 检查孔只按ug-45(a)规定。如果用锻件做或tube,就不用扣除12.5%。 (5)开孔补强-参看设计公式 (6)接管

13、装接焊缝uw-16包括角焊缝和部分穿透焊缝，必须计算，在图纸上给出。角焊缝尺寸在开孔补强ug-37和接管装 接强度计算ug-41与uw-15要用。 tc=腰高=min. 1/4in.(6mm)或0.7tmin. tmin.= min. 3/4in.(19mm)或去掉腐蚀裕量后两连接件中较薄件厚度=te(焊脚长) 如： tc =6mm, te=2 tc =8.5mm(7)接管装接焊缝的强度 (a)ug-41(补强件的强度),要求承受的载荷w,w1-1, w2-2, w3-3,取小者。 按uw-15(c),ug-45(c)计算各类许用应力值。 接管壁剪切强度=2中径壁厚接管壁剪切应力 角焊缝剪切强

14、度=2接管外径焊脚高角焊缝剪切应力 坡口焊缝拉伸强度=2接管外径焊缝厚坡口焊缝拉应力 校核各途径的组合强度都大于所需的强度 (b)免除装接强度计算的焊接接头: uw-15(b):fig.uw-16.1 ug-36(c)(3),免除补强要求的开孔 ug-53,孔桥计算的开孔(8)冷成型纤维伸长ucs-79-决定被成型的零件筒体或封头是否需要热处理。 如：双曲线形状的零件-封头 最大纤维伸长率(%)=75trf(1-rfro)5% 5个条件有一个满足，要热处理 5个条件都不满足，对于p-no.1gr.nos.1和2的材料,%5%直到40%,不要热处理(9)最大许用工作压力(mawp) ug-98

15、要打在铭牌上，是容器在正常工作位置，其顶部可以允许的最大压力。是各零件计算的值减去静压头后的最小值，用热态应 力腐蚀后的厚度计算：p=set(r +0.6t) 也可以不计算，就取其等于设计压力。(10)水压试验压力和温度ug-99 ug-99(b)-mawp1.3应力最小比值 ug-99(c)-根据计算来决定试验压力,用 公式:p=set(r +0.6t) 在新的冷的状态下，即用试验温度下的应力，公称壁厚，计算出每个受压件的最大允许的压力，乘1.3，再减去那个受压件上的静压头，其中的最小值就是容器顶部的 试验压力。 试验温度-指的是金属温度，建议的温度30f(17)mdmt,120f(48 )

16、(11)焊后热处理(pwht)l测温热电偶要求直接装在工件上uw-40(c)l公称厚度，就是焊接接头厚度uw-40(f):全焊透对接焊等厚零件，为除去焊缝余高的焊缝总深度 坡口焊缝，是坡口深度 角焊缝是腰高 不等厚度零件焊接，按uw- 40(f)(5)。 不等厚两件，薄者；接管装接焊缝，取接管颈或壳体或补强板或角焊缝的厚者；非受压件装点处的焊缝厚度 返修焊缝为返修焊缝深度 热处理试板ucs- 85: ucs- 85(c)-经ac1相变温度以上和焊后热处理的容器都得有试板，但是： 在ucs- 85(f)-p-no.1gr.1和2的材料以及退火状态使用的所有碳钢和低合金钢免除上述中的试板 非正火状

17、态供货的材料，热成形时要带试板(12)冲击评定ucs- 66: 确定容器免除冲击试验的最低设计金属温度的方法，所确定mdmt是要打在铭牌上的, 这个温度低于用户给定的最低使用温度(ug- 20)时，就免除冲击。 (1)ug-20(f)-五个条件同时满足，冲击试验可免除：p-no.1gr1或2，ucs-66的曲线a,1/2in.(13mm); 曲线b、c或d,1in.(25mm); 按ug-99(b)或(c)进行液压试验 -20f(-29) 设计温度650 f(345) ucs-66-材料、厚度和温度三者组合确定冲击是否免除，每一个受压件和焊到受压件上的装接件都要评定。(2)控制厚度，见fig

18、ucs-66.3 ucs- 66(a): 对接接头，最后的焊缝，图(a)角接焊缝，角焊缝，搭接焊缝，两件的薄者，图(f),(g)平封头或管板，两件的薄者或平板元件除以4的厚者，图(c),(d),(e)接管的焊接组件，最热的mdmt作为该焊接组件的许用mdmt,图(b)平的非焊接件，螺栓连接的法兰、管板和平封头，平板元件厚除以4(3)进一步降低mdmt ucs- 66(b): 如果上述确定的mdmt高于最低使用温度，就得做冲击，如不做冲击，可以用fig.ucs-66.1来降低mdmt到最低使用温度以下，而避免冲击。(4)在mdmt不低于-20f(-29) 下使用的法兰无须做冲击试验ucs- 66(c):asme b16.5， asme b16.47铁素体钢法兰 1.概述概述 (1)体系：第ii卷-a篇-铁基材料 第ii卷-b篇-非铁基材料 第ii卷-c篇-焊条、焊丝和填充金属材料 第ii卷-d篇-性能 (2)sa-/sa- m(公制)-asme; a-astm (3)制造公差 板-通用要求sa-20,表a1.1,0.01in.； 表a2.1，0.3mm 管-pipe，通用要求sa-530