ASME培训教程ASME规范第VIII1卷压力容课件

ASME培训教程ASME规范第规范第VIII-1卷卷-压力容器压力容器ASME培训教程ASME规范第VIII-1卷-压力容器1课程分类lVIII-1卷的构成卷的构成l材料材料l设计设计l制造制造l无损检测无损检测l压力试验、打钢印和出数据报告压力试验、打钢印和出数据报告课程分类VIII-1卷的构成2VIII-1卷的构成卷的构成l目标通过本课程的学习，你将了解到ASME锅炉压力容器规范的组成、以及第VIII1卷的构成及其运用，基本掌握如何查阅第VIII1卷的有关条文。l课程概况lASME锅炉压力容器规范的组成第VIII1卷的构成及其运用如何查阅规范条款VIII-1卷的构成目标3ASME锅炉压力容器规范的组成2019ASME锅炉压力容器规范锅炉压力容器规范SECTIONSI动力锅炉II材料技术条件PartA钢铁材料PartB有色金属材料PartC焊丝、焊条及填充金属PartD材料性能IIISubsectionNCADivision1和Division2的总要求Division1SubsectionNB 1级部件SubsectionNC 2级部件SubsectionND 3级部件SubsectionNE MC级部件SubsectionNF 设备支撑SubsectionNG 堆芯支撑结构件SubsectionNH 在高温工况下运行的1级部件AppendicesASME锅炉压力容器规范的组成2019ASME锅炉压力容器规4Division2混凝土反应堆容器和安全壳规范Division3核燃料废料、高辐射材料及废料的储存和运输包装安全要求IV加热锅炉V无损探伤VI加热锅炉的维护和运行推荐规范VII动力锅炉的维护指导规范VIII压力容器Division1Division2另一规则Division3建造高压容器的另一规则IX焊接和钎焊评定X玻璃钢压力容器XI核电厂设备在役检验规范Division2混凝土反应堆容器和安全壳规范5增补增补彩色页增补包含对规范的增订和修改，每年出版一次（第一次增补与新版本同时出版），并自动寄给相应的规范购买者。解释解释ASME对规范技术方面的询问作出书面的解释，并将规范解释作为规范更新服务的一部分。规范解释不能作为规范或增补的一部分。案例案例锅炉压力容器委员会定期召开会议，对所建议的增订和修改进行讨论，并形成案例以澄清现有规范的意图，或者，在紧急的情况下，对现有规范中没有提到的材料或建造方法作出规定。已经采纳的规范案例刊登在相应的规范案例卷中：1）锅炉压力容器；2）核设备。增补6第第VIII-1卷的构成卷的构成前言SubsectionA:一般要求PartUG所有建造方法和所有材料的一般要求SubsectionB:有关压力容器制造方法的要求PartUW焊制容器PartUF锻制容器PartUB钎焊容器SubsectionC:有关材料类别的要求PartUCS碳钢和低合金钢容器PartUNF有色金属容器PartUHA高合金钢容器PartUCI铸铁容器PartUCL复合层材料容器PartUCD球墨铸铁容器PartUHT热处理材料容器PartULW多层容器PartULT低温材料容器第VIII-1卷的构成前言7材料表附录1-31强制性附录。AEE非强制性附录“建议性的好方法”使用规范时，应查阅整个条款，包括所引述的其它条款。如果你找到了你想知道的而停止继续查阅，你可能会漏掉后面的有关要求。例如，UW11包含好几个子条款，要全面理解必须全面查阅。规范条款的使用方法范条款的使用方法材料表使用规范时，应查阅整个条款，包括所引述的其它条款。如8ASME材料材料l目标本课程结束后，你将了解到怎样确定允许使用的材料，怎样确定材料的特殊要求。另外，你还将了解一些材料技术条件及其运用。l课程概况l允许使用的材料和选用lSectionII材料技术条件l焊材l冲击试验要求l材料的返修l材料的检验和标记ASME材料目标9允许使用的材料和选用在为在为VIII-1卷压力容器选用材料时，应查阅以下不同的资料：卷压力容器选用材料时，应查阅以下不同的资料：SubsectionA材料的一般要求ISubsectionB制造方法和特殊工况影响材料的选择SubsectionC针对特殊材料的要求材料表给出VIII1卷允许使用的材料（UCS23、UHS23、UNF23等）强制性附录SectionII材料的详细要求PartA钢铁材料PartB有色金属PartC焊材PartD材料性能 有关规范案例金属学基础金属学基础金属通常划分为钢铁材料（铁50%）和有色金属。含有一种以上元素的金属为合金。铁合金（铁合金（SA-XXX）铸铁碳2%，非常脆，不易焊接，适合于制造复杂形状的部件。钢材碳2%，不脆（有韧性），较易焊接。碳钢含硅、锰，用于较低温度。允许使用的材料和选用在为VIII-1卷压力容器选用材料时，10低合金钢含铬（10%）、钼、镍、锰，用于腐蚀、高、低温。按化学成分和性能，不锈钢可分为不锈钢可分为：马氏体不锈钢（如410）高铬（12%），导磁，可通过热处理改善强度和硬度。铁素体不锈钢（如405、403）导磁，不可通过热处理来改善强度和硬度。奥氏体不锈钢（如200、300系列）不导磁，不可通过热处理来改善强度和硬度。奥氏体/铁素体双相不锈钢（329）高强度，比奥氏体不锈钢具有更好的耐腐蚀性。钢的热处理钢的热处理:ASME规范产品制造中会使用到两个临界温度：下临界温度（A1）=合金开始向奥氏体转变 上临界温度（A3）=合金全部转变成奥氏体 正火将钢加热到A3以上大约100F，然后在静止空气中冷却。目的是使钢的组织均匀，使硬度高于钢在退火状态的硬度。退火将钢加热到A3以上大约50F，然后随炉缓慢冷却。目的是细化晶粒，使材料软化。焊后热处理 加热到A1以上的温度，目的是降低制造和焊接应力，降低热影响区的硬度淬火 钢加热后的冷却速度对提高钢的硬度和强度非常重要，如SA517这样的钢种，其 强度主要靠淬火获得。低合金钢含铬（10%）、钼、镍，用于高温和含氢介子。11回火淬火后的钢非常脆，为增加韧性，将其加热到A1以下，然后冷却以 得到所期望的高强度和良好韧性的综合性能。（参见：StructuralAnalysisandDesignofProcessEquipment,JawadFarr）有色金属有色金属主要用于强腐蚀、高温的环境。铝合金不导磁、具有良好的可成型性、高的强度重量比。铜合金良好的耐腐蚀性和机械加工性能。镍合金极好的耐腐蚀性和高温抗氧化性能。钛和锆合金耐腐蚀性极强。有色金属合金的热处理有色金属合金的热处理退火将材料加热到一定的温度，然后缓慢冷却。目的是使材料软化，消除冷加工应力。正火将材料加热到稍高于退火温度，然后以比退火快的冷却速度冷却。固溶处理在足以使各合金元素可随机弥散的高温下进行的热处理。稳定化低温加热以稳定某种合金元素。温度处理对合金以一定的温度处理以产生一稳定的性能。（参见：Structural Analysis and Design of Process Equipment,Jawad Farr）VIII-1VIII-1卷的材料卷的材料 UG-4到UG-8、UG-10、UG-12到UG-14：受压件的材料必须是ASME规范Section II中的材料，并限于那些在UG-23提到的材料。回火淬火后的钢非常脆，为增加韧性，将其加热到A1以下，然后12例外:UG-4(b)：非受压件材料仅须具有可焊性即可。UG-9：焊接材料。UG-11(a)&(c)：允许使用的ASME/ANSI标准（见规范解释VIII-77-86）。UG-13(b)：垫片仅须是可锻纲（Wrought steels）即可。UG-15：同牌号的可锻材料(Wrought materials)已被批准作为可使用材料，但在“采购清单”中没有列入的此材料。（见规范解释VIII-1-89-194）强制性附录规定的材料。规范案例允许的材料。材料的许用应力材料的许用应力总则总则对于大多数锅炉压力容器规范卷册，许用应力可在SectionIIPartD材料性能中找到。用于：计算所需要的厚度 与计算应力值比较 Section II Part D所列材料顺序按合金含量递增排列：碳钢铬-钼钢 不锈钢 例外:UG-4(b)：非受压件材料仅须具有可焊性即可。13 在同一“公称化学成分”以内，材料的顺序按抗拉强度递增排列。非常便于设计人员使用：合金类型、强度等级。对于某一具体合金牌号，首先看一下技术条件，找出它的公称合金含量和抗拉强度。表1A和1B已于2019增补作了全面修改，以反映出用新的设计安全系数3.5重新计算的抗拉许用应力。VIII-1卷卷对于第VIII卷来说，SectionIIPartD中的表1用于VIII1卷、表2用于VIII2。表1进一步分为两部分：表1A钢铁材料表1B有色金属材料对于铸铁（UCI）、球墨铸铁（UCD）和低温材料（ULT），许用应力在VIII1卷中，而不是SectionIIPartD。使用此表时应注意以下两点：确认你所查阅的那一行在VIII1卷一栏里没有“NP”（NotPermitted）字样。确认已查阅过与VIII1卷有关的注释。另外：UG45(c)：接管剪切许用应力=接管抗拉许用应力的70%UW15(c)：焊缝的许用应力是容器材料许用应力的百分之几：坡口焊缝抗拉许用应力=74%坡口焊缝抗坡口焊缝抗剪许用应力=60%ASME培训教程ASME规范第VIII1卷压力容课件14角焊缝抗剪许用应力=49%用于按UG41的补强强度计算。SubsectionA一般要求一般要求SubsectionA中有关材料的基本条款为：UG4一般要求UG5板材UG6锻件UG7铸件UG8管道和管子UG9焊接材料UG11预制和预成形受压件UG12螺栓和螺柱UG13螺母和垫圈UG14棒材一般来说，在VIII1卷的其它章节中，如UCS、UHA等，关于材料的要求通常都具有相同的段落编号。角焊缝抗剪许用应力=49%15UG-4(a)UG4(a)将用于承受压力应力的材料限于那些由SubsectionC允许使用的材料，同时还提到了UG9、10、11、15和强制性附录，给出其它允许使用的材料UG-4(b)材料不符合SubsectionC允许的技术条件可用于非受压件，但必须符合UW5(b)的要求。UW5(b)指出，必须证实材料具有可焊性。一般来说，如果材料可按UG10、11、15或93识别，或者，其化学成分、机械性能已知，按第IX卷进行了焊接工艺评定即可证实材料的可焊性。如果材料不符合上述要求，每一块未识别的材料必须按第IX卷QW451的规定进行导向弯曲试验。UG4(b)还提到，未能按UG93识别的材料，其许用应力不能超过SubsectionC允许的类似材料的许用应力的80%。换句话说，在进行载荷计算时，你只能使用该材料许用应力值的80%。UG-4(d)如果材料既没有列入VIII1卷，又不符合UG10或15，要使用此种材料可按附录B向ASME提交申请。ASME通常要求，此种申请是针对已向ASTM提交过申请的材料。按照附录B，在一般情况下，可能会出版一份规范案例，允许采用这种材料。UG-4(f)UG4(f)建议，设备的用户或其指定代理应确认建造容器所使用的材料适合于预期的工作环境，即在设备的预期使用寿命期限内，能保持要求的机械性能、具有抗腐蚀、抗侵蚀、抗氧化及其它老化的能力。UG-4(a)16UG-10未能完全识别的材料未能完全识别的材料通常认为只有“规范”认可的材料才能用于规范容器的制造。但是，在UG4(a)中提到，UG10允许使用未完全识别、或可按本卷不允许使用的某个技术条件加以识别、即按此技术条件制造的材料，只要其满足UG10(a)、(b)、(c)的相应要求。UG-10(a)可按材料制造厂提供的完整证明加以识别的材料可按材料制造厂提供的完整证明加以识别的材料UG10(a)允许使用VIII1卷中没有列入的材料，只要此材料可以识别、并能够通过炉批号追踪到材料制造厂的原始化学成分。此段叙述了为使用这类材料需要进行的步骤。简单地说，你应将这类材料的理化性能与ASME允许使用的材料进行比较，如果一致，即可对其认可。此认可步骤可以由ASME持证厂家或材料制造厂完成。UG-10(b)可按生产批号识别、但不能按可按生产批号识别、但不能按UG-10(a)认可的材料认可的材料UG-10(b)允许使用VIII-1卷中没有列入、虽可识别但不能追踪到材料制造厂原始化学成分的材料。与UG-10(a)一样，此段也叙述了为使用这类材料需要进行的步骤。不过，在此种情况下，你必须对每一炉号都进行理化性能试验，并将试验结果与ASME允许的技术条件相比较。如果相符，你可认定此材料符合Section II的相应材料技术条件。此认可步骤只能由ASME持证厂家完成。UG-10未能完全识别的材料17UG-10(c)UG-10(c)未完全识别的材料未完全识别的材料 UG-10(c)允许使用VIII-1卷中没有列入、不能识别、也不能追踪到材料制造厂原始化学成分的材料。此段叙述了为使用这类材料需要进行的步骤，与UG-10(b)相似，但你必须逐件进行试验。此段只能由ASME持证厂家运用。UG-15技术条件的材料形式技术条件的材料形式如果材料以一种材料形式列入SubsectionC,UG15允许使用SectionII中的同种材料的另一种材料形式。例一SA182317L符合SA240317L级别材料的要求，并且在SubsectionC中列有SA182的材料形式，因此，SA182317L可以用于受压材料，尽管SubsectionC中没有列入此材料。（注：此材料现已列入SubsectionC）。例二（摘自HSBPressurePoints,September2019）问：我们正在为一个要求使用SA240UNS32950双相不锈钢的项目报价，我们发现此合金并没有列入TableUHA23中SA240板材里，但在Pipe和Tube材料形式（SA789和SA790）里却列有相同的合金，此材料是否可以用于VIII1容器的建造？UG-10(c)未完全识别的材料18答：可以。通过运用UG15，可以使用此材料。此条款提到的情况是，规范以一种或几种材料形式（如：管子、锻件）列入了某一合金，但未列入相同合金的其它材料形式，如板材、棒料，只要此板材和棒料技术条件列入了VIII1卷的SubsectionC，含盖了相同级别的其它材料形式，则可以使用此相同级别的其它材料的许用应力。当然，有必要去核实材料的理化性能、热处理、等等，符合相应技术条件的要求。另外，对于焊接管材，许用应力应作必要的调整。UG-7铸铁材料铸铁材料UG7规定，铸铁材料的许用应力应乘于UG24给出的质量系数。UG24对除PartUCI外的铸铁材料规定了质量系数UG-9焊材焊材UG9要求用于生产的焊材应符合SectionVIII1、SectionIX、和相应的WPS。符合SectionIIPartC技术条件的焊材，如果材料标记符合技术条件的规定，可按标记验收；非规范焊材，如果标记符合WPS上的规定，也可按标记验收。UG-11预制或预成形的受压件预制或预成形的受压件UG11提到，一些受压件的制造可以不提供制造厂部件数据报告，这些受压件包括：铸造、锻、轧制或模锻的标准受压件管件、法兰、等。铸造、锻、轧制或模锻的非标准受压件壳体、封头、可拆除封门、等。除容器壳体、封头外，焊制受压件 焊制标准管件、焊制封帽、等。答：可以。通过运用UG-15，可以使用此材料。此条款提到的情19这些部件不是按ASME/ANSI标准（如那些列入UG44中的标准），就是按制造厂标准制造，这些标准对标在部件上或在制造厂样本中说明的压力温度等级作出了规定。焊制受压标准件焊制受压标准件UG11允许使用除壳体或封头外的其它焊制标准受压件，并引述到UG44以及制造厂标准。此只制造厂标准必须：符合UW26到UW40，或ASTMA234的要求。对于ANSI标准件也是如此。提供质量证明，如果不能作标记的话。RT和任何热处理可以由标准件厂进行，但必须随件提供证明。UG-44ASME/ANSI标准标准UG44列出了可用于VIII1卷的ASME/ANSI标准，这些标准的版本号见TableU3。材料类型材料类型 在SubsectionC中有关材料的条款通常是UXX5至UXX15。在SubsectionC中有以下材料类型：UCS碳钢 UCI铸铁 UHT热处理钢UNF有色金属UCL复合材料ULW多层容器这些部件不是按ASME/ANSI标准（如那些列入UG-44中20UHA高合金UDC球墨铸铁 ULT低温材料碳钢和低合金钢碳钢和低合金钢SubsectionC中PartUCS是关于碳钢和低合金钢材料。有关一般要求的条款有：UCS6板材UCS7锻件UCS8铸件UCS9管材UCS10螺栓UCS11螺母/垫圈UCS12棒料和型材UCS-5一般要求一般要求UCS5是关于碳钢和低合金钢的一般要求，重复UG4(a)的要求，提到TableUCS23。此条规定，如材料的含碳量超过0.35%，不允许焊接或气割。UCS-6板材板材UCS6讨论碳钢和低合金钢，对使用SA36和SA283材料制造受压部件规定了以下几条限制：不能用于有毒介质；不能用于非受火蒸汽锅炉；UHA-高合金UDC-球墨铸铁U21对于壳体、封头或管接头，允许对承力焊缝施焊的最大厚度为5/8”（15.8）。Section IISection II中的技术条件类型中的技术条件类型 SectionII中技术条件基本上可分为以下三种类型：材料技术条件，如SA285；通用技术条件，如SA20；试验技术条件，如SA370；对于壳体、封头或管接头，允许对承力焊缝施焊的最大厚度为5/822材料技术条件的构成SectionII中的技术条件的构成基本一致，以SA285为例：范围叙述一般性要求有关文件 引述ASTM A-20（SA-20）一般要求和采购依据叙述采购协议和引述ASTM A-20 化学成分 Table 1给出各级别的化学成分 机械性能 给出抗拉、屈服和延伸率要求 补充要求补充要求 由于材料的使用环境要求，采购方有必要规定补充要求。这些补充要求可以在技术条件中找到，也可以在通用技术条件中找到。这些补充要求不是强制性的，仅是在采购方认为有必要时才使用。SA285中提到补充要求的条款是3.3，写道：“除本技术条件中的基本要求外，当要求对试验或检验进行附加控制以满足最终使用要求时，可以使用附加要求。采购方可查阅技术条件中所列的附加要求，也可查阅A20/A20M中详细规定”通用技术条件通用技术条件SectionII中的通用技术条件有：PipeSA530材料技术条件的构成SectionII中的技术条件的构成基23TubeSA450不锈钢板 SA480碳钢、低合金钢板SA20结构钢板、型钢SA6SA-450中的标记要求中的标记要求SA450是Tube的通用技术条件，对Tube的标记有以下规定：制造厂名称或商标；技术条件号和级别；如果技术条件中的某项试验将由采购方完成，X、Y或Z字母应标在技术条件号后面。此标记必须采用喷印方式，除非Tube的直径小于1-1/4”（32），则可以使用标签。材料的试验和检验材料的试验和检验 基本材料技术条件提出材料的试验和检验项目和要求，对于机械性能试验将要求查阅SA370、化学成分试验查阅E30，同时还要查阅相应的通用技术条件。试验结果必须按技术条件的要求进行记录。Section IISection II要求的试验类型要求的试验类型 Tube SA-45024SectionII要求进行的试验有：化学成分 所有材料机械性能 所有材料水压试验 管子类材料超声波调质钢涡流管子类和铸件SectionII要求的机械性能试验要求的机械性能试验SectionII要求的机械性能试验有：抗拉、屈服除个别碳钢外，所有材料硬度锻件、管子和棒材弯曲管子或棒材压扁管子类材料 导向弯曲填充金属、焊制产品Charpy冲击碳钢、低合金钢填充金属SA-20概述概述SA20是碳钢低合金钢的通用技术条件，其构成如下：范围叙述运用SA20的材料技术条件相关文件给出用于试验的引用文件，如SA370SectionII要求进行的试验有：25术语对钢材制造的术语给出定义采购依据 说明在采购订单里应说明的项目制造说明要求使用的熔炼方法热处理说明所要求的热处理，如正火化学分析说明化学分析如何进行及其要求金相组织说明晶粒度和确定晶粒度的试验方法质量说明表面、边缘的验收要求，焊接返修要求试验方法说明要求使用的试验方法抗拉试验说明抗拉试验的数量和位置缺口韧性引用SA370，说明标在材料上的字母标记材料标记说明钢板标记的部位和方法尺寸和重量给出重量要求、尺寸要求检验和试验说明与采购方检验人员的接口复验引用SA370，同时也给出了一些例外情况重复热处理如果要求复验，给出了重复热处理的要求拒收略包装包装、标记和装运的一般要求与材料技术条件一样，SA20也包含有附加要求，是否采用这些附加要求通常由规范或用户提出，冲击试验就是一个例子。术语对钢材制造的术语给出定义26标记要求标记要求SA20对碳钢低合金钢的标记作了强制规定，包括：制造厂名称或商标；炉、批号；技术条件号、材料级别或类别；这些标记必须用钢印打在材料上，除非：板厚在1/4”以下；采购方规定喷印。SA-178/SA-209中关于标记的要求中关于标记的要求除通用技术条件外，材料技术条件也对材料标记提出特殊要求。例如，Tube技术条件SA178要求将“ERW”标在每一根Tube上。如果是用人工做标记，要求将此标记标在距离端部8”（203）处。又例如，Tube技术条件SA209要求标记除要符合SA450外，还应在Tube上标出“Hotfinished”或“Colddrawn”。UG-94中关于授权检验师（中关于授权检验师（AI）AI应对所有的材料进行检查，核实材料上是否具有相关技术条件规定的识别标记。标记要求27SA-370概述概述SA370是关于钢材机械性能试验方法的技术条件，内容概括如下：范围对本技术条件含盖的拉伸、弯曲、硬度和冲击等具体要求给出了索引.相关文件 列出引用的ASTM标准，如，E23金属材料的缺口式样冲击试验。注意事项说明一些必须知道的事项，如果处理不适当，可能会得到错误的 结果。取样方向说明纵向、环向式样的制取。说明拉伸试验的定义式样参数说明不同产品，如锻件、铸件、等，其式样的参数，包括拉伸式样的尺寸和公差。板材式样板材式样的拉伸试验。薄板式样薄板式样的拉伸试验。圆形式样机加工原形式样的拉伸试验。标距延伸率测定标距点的位置。试验设备和操作加载程序及按ASTME4进行鉴定，试验速度。定义拉伸试验定义见ASTME6，抗拉性能确定说明确定屈服点、和其它抗拉性能的方法。说明弯曲试验式样Charpy冲击式样的尺寸、缺口的方位。试验设备和条件说明试验机和温度测量仪的一般特性和鉴定要求。试验结果冲击试验结果的记录和解释。验收标准确定试件强度要求的验收标准。补充要求对不同材料提供特殊的补充要求。SA-370概述28焊接材料SectionII,PartCSectionII,PartC是焊接材料的技术条件卷册，SFA5.1及其它技术条件均规定了关于焊材标记的要求，内容如下：包装上-AWS技术条件号和分类-制造厂名和牌号-标准尺寸和净重-批号、控号、或炉号焊条上-焊条上距离夹持端11/2”范围内应标有AWS分类代码UG-9焊接材料焊接材料UG9允许使用未列入规范的焊接材料。材料试验报告（MTR）可以不要，但必须满足：焊接材料SectionII,PartC29焊材包装的标记符合SectionII的要求；或包装上的标记可追踪到用于焊接工艺评定的焊材。SectionII,PartC推荐的焊材保存要求推荐的焊材保存要求焊材包装的标记符合SectionII的要求；或30(1)由于焊材在制造方面存在着不同，因此，对于这些焊条的具体烘干要求应根据焊 条厂商的推荐。(2)从制造厂的包装里取出之后。其它试验其它试验 在某些情况下，VIII1卷要求在SectionII的基础上再附加一些材料试验项目，如：UCS85UNF95UHA52UHT6UHT81附加试验附加试验由于使用或设计条件，VIII1卷要求的附加试验有：Charpy冲击试验：用于低温条件下的碳钢、低合金钢；热处理过的铁素体钢；WPS评定（如有要求的话）。落锤试验：由于低温的热处理铁素体钢(1)由于焊材在制造方面存在着不同，因此，对于这些焊条的具体31RT、PT或MT：焊缝、堆焊和铸件。UT 厚壁铸件、及某些焊缝。结合面剪切、结合面拉伸试验：整体复合钢板。其它有关材料的条款其它有关材料的条款在处理规范材料问题时，必须查阅VIII1的所有部分，其它关于材料的条目有：UG84UCS66UHA51RT、PT或MT：32冲击试验要求碳钢、低合金钢碳钢、低合金钢背景背景VIII1卷在87A之前对于碳钢、低合金钢用于设计温度在20F（29C）以上的容器可不做冲击试验。尽管运行记录表明按规范建造的容器是非常安全的，但脆性破坏越来越引起重视。曾经发生过的少数脆性破坏大都发生在水压试验过程中。现有的缺口韧性法则是以线性弹性断裂力学（LEFM）理论为基础，并根据材料的试验结果建立的，同时，也广泛考虑了好的经验、以及压力容器工业里脆性破坏的低发生率。冲击试验要求碳钢、低合金钢33冲击性能冲击性能材料的缺口韧性与以下因素有关：材料的缺口韧性与以下因素有关：温度厚度应力UG20（b）最低金属设计壁温（MDMT）容器运行过程中的最低温度。MDMT必须与相应的MAWP一起标在容器的铭牌上。冲击试验法则的主要特点是，使用一组冲击试验免除曲线，该曲线按MDMT对应于元件的厚度将常用的钢材分成了四个组。冲击免除曲线是依据钢材的韧性在一定的温度区域内呈现急剧变化这一特性建立的。对于给定的材料，如果MDMT在曲线上或在曲线的上方，则用冲击试验来证实材料的韧性是没有必要的。冲击试验冲击试验如果要求进行冲击试验，UG84规定了应该使用的程序。应该假设要求进行冲击试验，除非在SubsectionA或C中找到了可以免除的依据。UG84接着提到，试验的程序和设备应符合SA370的要求。冲击性能34冲击式样冲击式样小截面式样的厚度见UG84(c)图UG84冲击式样（Charpy试验）UG-84(c)(4)(b)Charpy冲击试验冲击试验UG84(c)(4)(b)规定，对于抗拉强度大于或等于95,000PSI的TableUCS23的材料，以及TableUHA23的材料，其相应的最小侧向膨胀量应按UHT6。冲击式样小截面式样的厚度见UG-84(c)UG-84(c)35侧向膨胀量侧向膨胀量图图UG-84.1侧向膨胀量图UG-84.136TableUG-84.2小尺寸式样_厚度温度降低值in.F._0.394(全尺寸)00.35400.31500.295(3/4尺寸)50.27680.262(2/3尺寸)100.236150.197(1/2尺寸)200.158300.131(1/3尺寸)350.118400.099(1/4尺寸)50_允许用线性插值法求得中间值。TableUG-84.2_37TableUG-84.3材料类型技术条件号板材PartUCS和UHTSA20,S5PartUHASA480PipeSA333TubeSA334锻件SA350铸件SA352螺栓SA320管件SA420TableUG-84.4最小规定屈服强度（ksi）温度差（注1）4010555550注：冲击试验温度可以高于最低金属设计壁温的温度数值见此表。TableUG-84.3材料类型技术条件号板材Tab38冲击试验要求冲击试验要求对于碳钢低合金钢材料，应首先假定要做冲击试验，然后再来确定是否可以免除。UG-20(f)免除冲击条款免除冲击条款如果满足以下条件，P1Group1或2的材料的冲击试验可以免除。材料的控制厚度：1/2”(12.7)对于Fig.UCS66曲线A的材料；1”(25.4)对于Fig.UCS66曲线B、C或D的材料。整台容器按UG99(b)、(c)或(k)进行水压试验。设计温度不低与20F（29C），不高于650F（343C）。由于季节性温度变化引起的操作温度偶然低于20F（29C）是允许的。热、冲击或循环载荷不是设计的关键因素。（见UG22）冲击试验要求UG-20(f)免除冲击条款39UCS-66材料材料除非另有条款给予免除，对于最低设计金属壁温和厚度的交点落于代表材料的曲线下方，必须进行冲击试验。如果温度厚度的交点落于曲线上或上方，对母材可不必做冲击试验。壳体、管接头、人孔接管、开孔补强板、法兰、管板、平封头板、焊缝衬垫、与容器构成结构整体并与受压件相焊的装接件，都应分别判断是否要进行冲击试验。Fig.UCS-66根据材料的牌号，如果最低金属设计壁温和厚度的交点落于Fig.UCS66相应曲线的上方，可免做冲击试验。图中使用的厚度按UCS66(a)(13)的定义来确定。UCS-66(a)UCS66(a)定义的厚度有以下4种类型：铸件；除铸件外，其它用对接焊缝连接的材料；除铸件外，其它用角接焊缝连接的材料；除铸件外，其它非焊接件，如，螺栓连接的平封盖。UCS-66材料UCS-66(a)40UCS-66(a)不管什么材料，对于以下情况，必须进行冲击试验：如果焊缝处的控制厚度大于4in（100），并且MDMT120F（48C），必须进行冲击试验；控制厚度超过6in（152），用螺栓连接的元件，如果MDMT120F（48C）必须进行冲击试验。UCS-66(b),降低温度降低温度UCS66(b)允许使用Fig.UCS66.1进一步降低由Fig.UCS66确定的最低金属设计壁温。另外，UCS66(b)还对使用Fig.UCS66.1提出了2条限制：最低金属设计壁温不能低于55F（48C），除非实际拉应力与许用应力的比值小于0.35，在这种情况下，可不进行冲击试验，且55F（48C）的限制不适用；所有的材料在55F（48C）以下均应做冲击试验，除非实际应力与许用应力的比值小于0.35，在此情况下，温度不低于155F（103C）可不做冲击试验。UCS66(b)(1)(b)允许将Fig.UCS66.1和Fig.UCS66.2用于承受非一次薄膜应力的元件，如平封头、管板、法兰等。按UCS66(b)(1)(c)，对于用焊接连接的法兰，其MDMT可按与其相连的管颈或壳体确定的温度降低值一样予以降低。UCS-66(a)41UCS-66(c)，免除，免除UCS66(c)规定，ASME/ANSIB16.5和B16.47铁素体钢法兰、以及SA216GRWCB制成的对开式活套法兰用于设计金属温度等于或高于20F（29C）时，可不必进行冲击试验。UCS-66(d)，免除，免除UCS66(d)允许对厚度小于0.10in（2.5）的材料免除冲击试验。对于材料为PNo.1的小直径管子（NPS4或以下），当厚度不超过对应于规定最小屈服强度值的以下厚度值时，可免做冲击试验：规定最小屈服强度ksi最大厚度in.(mm)20350.237(6)36450.125(3.2)46和更高0.100(2.54)UCS-66(e)UCS66(e)规定，对于厚度小于1/4”（6mm）的板材，材料技术条件要求的制造厂标记不能使用钢印，除非符合规定的条件可以例外。UCS-66(f)除非按Fig.UCS66可以免除，规定最小屈服强度值大于65ksi的材料必须进行冲击试验。UCS-66(c)，免除UCS-66(d)，免除UCS-6642UCS-66(g)按材料技术条件由材料制造厂做过冲击试验的材料，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(h)保留在焊缝上的衬垫和其它规范材料一样，必须判断是否要求进行冲击试验。对于衬垫属于曲线A的材料，如厚度不超过1/4”（6mm）、且MDMT20F，可免做冲击试验。UCS-66(i)对于做过冲击试验的材料，如果Fig.UCS66.1定义的比值小于1.0，最低金属设计壁温低于冲击试验温度的数值不得超过Fig.UCS66.1规定的允许降低温度值，而且，决不允许低于155F（104C）。Fig.UCS66.1和Fig.UCS66.2还可以用于承受非一次薄膜应力的元件，如平封头、管板、法兰等。对于用焊接连接的法兰，其MDMT不可低于与其相连的管颈或壳体的冲击温度减去确定的允许温度降低值。UCS-160UCS160为操作温度低于铭牌MDMT的容器提供指导。由于UG116的修改，在MDMT下的压力必须等于MAWP，这样可能造成许多容器的MDMT比原来的更高，本条有助于为那些随着温度降低（如在开启/关闭的自冷阶段）而压力和总体一次薄膜应力也随之降低的容器，确定安全的操作压力和温度。UCS-66(g)UCS-66(h)UCS-66(i)UCS43冲击试验的控制厚度冲击试验的控制厚度Fig.UCS66使用的厚度是按UCS66(a)(13)的定义确定的。UCS-66(a)(1)焊接件焊接件(a)对接接头最厚接头处的公称厚度；(b)角接接头两被连接件中较薄件的厚度；(c)平封头、管板两被连接件中较薄件的厚度、或t/4，取较小值。如果焊接件的控制厚度超过4”（101mm）、且其MDMT6”（152mm）、且MDMT120F（49C），必须进行冲击试验。UCS-66(a)(4)非焊接的成形封头见Fig.16sketch(c)的控制厚度为法兰的厚度除4（t/4）、或封头成形处的厚度，取较大值。冲击试验的控制厚度UCS-66(a)(1)焊接件UCS-644UCS-67焊接工艺的冲击试验焊接工艺的冲击试验焊接工艺规程试验。UCS-67(a)有填充金属的焊缝，凡属下列情况之一，焊缝金属必须按UG84做冲击试验：任何一边母材要做冲击试验；焊接按技术条件进行过冲击试验的材料（TableUG84.3）、或曲线C或D的母材，且当55FMDMT20F（48CMDMT29C）时；（除非焊材已按相应的SFA技术条件在不高于MDMT的温度下进行过冲击试验并按此分类。）焊接按技术条件进行过冲击试验的材料UCS66(g)，当MDMT1/2”（13mm），无论MDMT为多少；或(2)焊缝处的厚度5/16”（8mm），且当MDMT1/2”（13mm），且MDMT70F（20C）；(3)焊接按技术条件进行过冲击试验的材料UCS66(g)，当MDMT55F（48C）时。UCS-67(d)按UG84(i)进行的容器产品冲击试验属下列情况之一可以免除：(1)焊缝金属连接的母材按UCS66免除了冲击试验，且MDMT20F（29C）；(2)属 于 UCS67(a)(2)曲 线 C/D、或 按 技 术 条 件 进 行 过 冲 击 试 验 的 材 料 且 55FMDMT20F（48CMDMT29C）或(a)(3)按技术条件进行过冲击试验的材料，当MDMT55F（48C）定义的焊缝金属；(3)HAZ所在母材按UCS66免除了冲击试验，但当UCS67(c)(3)按技术条件进行过冲击试验的材料，当MDMT5/8”）Type1或2lC类无限制lD类无限制lC类全焊67射线探伤RT的类型的类型l100%l抽检l无射线探伤要求要求要求RTUW11(a)(1)规定，用于有毒介质的壳体和封头，其上面的所有对接焊缝必须做RT检查。UW11(a)(2)规定，除了容器的使用条件要求进行RT外，对接焊缝的厚度超过一定的尺寸时，也要求RT检查，如TableUCS57、还有UHA57要求对所有Type1接头作RT检查。可选可选RT当规范没有规定要作RT时，RT检验的程度由设计者选择，并取决于所期望的焊缝系数和/或质量系数。见UW11和12。射线探伤RT的类型68UW-12焊缝系数焊缝系数当规范没有规定RT时，RT便成为设计的选项。设计者可以通过选择附加的RT，以使用较高的焊缝系数。按UW12，这一选项可以运用在整台容器上，也可以运用在具体一部分焊缝上。几个定义：a)应应力力乘乘数数：“E”是应力乘数，它可以是焊缝系数，也可以是质量系数。除UW11(a)(5)外，应力乘数运用于接头，而不是容器筒节。设计者可按每个接头来使用应力乘数。b)质质量量系系数数：对于不符合UW11(a)(5)(b)RT抽检的无缝部件，应使用应力乘数0.85。注意：焊制管必须符合此要求，也就是说，除了SectionIIPartD中已对许用应力运用了15%应力降低系数外，还要运用质量系数0.85。焊缝增量焊缝增量：一个焊工在一台容器上焊接的50ft.（15m）焊缝，如果是多台一致的容器，此焊缝增量可以是一台或多台容器上的焊缝。焊缝增量的定义见UW52，目的在于规定一张抽检RT片子代表的焊缝长度，一张抽检片子必须包括每一焊工焊接的焊缝。UW-11(a)100%RT以下焊缝必须按UW51对其全长进行RT检查：l筒节或封头上的所有A类和D类对接焊缝，当接头或部件取UW12(a)允许的焊缝系数进行设计时，应作全长RT检查。UW-12焊缝系数UW-11(a)100%RT69l接管、及与容器相连的压力腔壳体（CommunicatingChamber）上的对接焊缝，当其超过NPS10或11/8in.厚度时，应作全长RT检查。l与A类对接焊缝相交、或连接无缝筒体或封头的B类或C类对接焊缝，至少应满足按UW52的RT抽检要求。本条要求的RT抽检不可用来满足运用于其它焊缝增量的RT抽检要求。符合此要求的容器应打上RT2钢印。注：要满足打RT1钢印的要求，上述焊缝须进行全长RT探伤。UW-11(b)RT抽检抽检如果筒体或封头的设计使用UW12(b)允许的焊缝系数时，其上的焊缝应按UW52进行RT检查。RT抽检是质量控制检验的一种手段，抽检的范围应包括：l每50ft（15m）焊缝增量或不足此增量的焊缝长度抽检6in.（150mm）长；l每59ft（15m）焊缝增量必须包括足够数量的抽检，以检查每个焊工的工作质量；lRT抽检的部位由AI选定；l满足其它条款而要求的RT不得用来满足此条的抽检要求；lUW51(a)的要求同样适合RT抽检（RT3）。UW-11(b)RT抽检70厚度方面的考虑设计设计-一般要求一般要求UG-16(b)壳体和封头成形后的允许最小厚度，不管是什么材料形式，去除腐蚀余量后应为1/16”（1.6mm）。以下情况例外：1）对于板式换热器的换热板不适用。2）对于壳管式换热器中的管子不适用。3）非受火蒸汽锅炉的壳体和封头的去除腐蚀余量后的最小厚度为1/4”（3.2mm）。用于压缩空气的壳体和封头，如用UCS材料制成，去除腐蚀余量后，其最小厚度应为3/32”（2.4mm）。UG-16(c)板材钢厂负偏差为订购厚度的6%，但最大不超过0.01”（0.3mm）。厚度方面的考虑设计-一般要求UG-16(b)UG-16(c71UG-16(d)管子负偏差：如果管子按公称厚度订购，除按UG37和UG40计算管接头壁厚补强面积要求外，都应考虑到壁厚的制造负偏差。大多数情况下，管子的负偏差为12.5%。UG-16(e)腐蚀余量：用于计算公式中的尺寸不包括腐蚀余量。UG-23最大许用应力最大许用应力UG-23(a)最大许用应力应从SectionIIPartD中的有关表里（如表1A或1B）查取，应在考虑承载条件下金属预期保持的温度下取值。UG-23(b)最大许用纵向压应力应取以下较小值：1）最大许用拉应力；2）按UG23(b)(2)确定的B值。UG-23(c)由UG22所列载荷同时作用产生的最大总体一次薄膜应力不超过SectionIIPartD中的最大许用应力值。对于产生弯曲应力的载荷，最大一次薄膜应力加上一次弯曲应力不超过SectionIIPartD中的最大许用应力的1.5倍。UG-16(d)72UG-23(d)地震或风载与UG22所列的其它载荷组合作用下，总体一次薄膜应力不应超过UG23(a)、(b)、(c)允许的最大许用应力值。环向应力和纵向应力环向应力和纵向应力对于无缝的薄壁圆形筒体，环向应力基本上是纵向应力的2倍。在大多数情况下，计算厚度时，UG27中的环向应力公式起确定作用，但也有少数情况，纵向应力起确定作用，如：非常高的立式容器在风载和地震载荷作用下、鞍座支撑的卧式长容器。UG-23(d)环向应力和纵向应力对于无缝的薄壁圆形筒体，73应该注意，如果圆形筒体既有环缝、又有纵缝，UG27纵向应力公式只有在环焊缝的焊缝系数小于0.5时、或当附加载荷（UG22）使得纵向弯曲或拉伸与内压一起作用时，才起确定作用。内压下壳体厚度计算公式内压下壳体厚度计算公式圆形筒体圆形筒体环向应力（纵向焊缝）环向应力（纵向焊缝）用内径表示(t或P0.385SE)t=或P=UG27(c)(1)用外径表示(t或P0.385SE)t=或P=1-1(a)(1)纵向应力（环向焊缝）纵向应力（环向焊缝）用内径表示(t或P1.25SE)t=或P=UG27(c)(2)应该注意，如果圆形筒体既有环缝、又有纵缝，UG-27纵向应力74用管子制成的筒体用管子制成的筒体UG-31UG31允许用管子制造筒体，并可用UG27给出的公式计算厚度。在订购管子时，必须注意，管子材料有无缝和电阻焊管(ERW)两种，如SA53b，它们的许用应力是不一样的。球体壳球体壳用内径表示t=或P=UG27(d)用外径表示t=或P=11(a)(2)符号符号t壳体的最小要求厚度(in.)P设计内压(psi.)R内径(Ri)R外径S最大许用应力(psi.)E圆筒或球体壳的焊缝系数、孔桥系数，取较低值。用管子制成的筒体UG-31球体壳75流体静压头对压力容器设计的影响流体静压头对压力容器设计的影响UG22载荷较高立式容器(塔器)、或低设计压力的容器要考虑的因素。如果流体静压头仅在水压试验时存在，设计时可不必考虑流体静压头，可以有以下选择：1)在水平位置进行水压试验，以使静水压头降为最低。2)用气压试验代替水压试验。3)计算水压试验中静压头引起的附加应力。水压试验压力没有上限，见UG99(d)，但是，如果容器发生明显的永久变形，AI有权拒收容器。静压头引起的附加压力：P(f)=H式中：P(f)=静压头引起的附加压力。H=流体柱的高度。=流体密度。流体静压头对压力容器设计的影响76厚壁圆筒的计算公式厚壁圆筒的计算公式Appendix1其它设计计算公式如果tR/2或P0.385SE，考虑环向应力(纵向焊缝)，见12，当“P”已知，求t时：t=式中：Z=如果“t”已知，计算P：t=式中：Z=厚壁圆筒的计算公式Appendix1其它设计计算公77封头设计半球形封头椭圆封头碟形封头锥壳折边锥壳平封头球凸形封头(螺栓连接封头)ASME规范条文规范条文UG-32和和附附录录1-4，凹面受压(受内压)成形封头和锥壳，即非螺栓连接成形封头如：半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、锥壳和折边锥壳。注意：注意：CodeCase2260给出了设计封头的另一方法。UG-33，凸面受压(受外压)成形封头。附录附录1-5，内压下锥壳封头和过渡段与圆形筒体连接处的补强计算。UG-34，无拉撑平封头和平封盖(圆形或非圆形、焊接、螺栓连接、螺纹连接等形式的平封盖、盲法兰等)。UG-35，其它类型的封盖。如：附录16，球凸形封头；UG35(b)，快开式封盖。UG-47，拉撑面或有拉撑平封头。封头设计半球形封头78ASME培训教程ASME规范第VIII1卷压力容课件79典型封头的主要尺寸（见典型封头的主要尺寸（见Fig1-4）t=成形后封头的最小要求厚度。D=封头直边的内径；椭圆封头的内表面长轴长度；锥壳封头考虑点处垂直于轴线的内直径。D0=外径(与内径相似)。h=椭圆封头短轴长度的1/2。L=碟形封头和半球形封头球或冠的内半径。r=转角内半径。=锥壳中心夹角的1/2。Di=折边锥壳封头转角与锥壳相切处与轴线相垂直的内直径。=D2r(1cos)P=设计内压2:1标准椭圆封头标准椭圆封头短轴是长轴的一半：可以作为近似2:1标准椭圆封头(见UG32(d)：转角半径r=0.17D；球冠半径L=0.90D。UG32(d)给出了最小要求厚度或MAWP的计算公式：或典型封头的主要尺寸（见Fig1-4）2:1标准椭圆封头80其它椭圆封头其它椭圆封头对于非2:1的椭圆封头，附录14(c)给出了计算公式：或碟形封头碟形封头标准碟形封头标准碟形封头L=D0=直边的外径；r=6%L=球冠内半径的6%=6%D0=直边外径的6%；此标准碟形封头的厚度和压力计算公式(UG32(e)：或对于最低抗拉强度超过80,000psi的材料，碟形封头的计算应使用室温下许用应力S=20,000psi，并按最大许用应力随温度降低成比例降低的许用应力。其它椭圆封头碟形封头对于最低抗拉强度超过80,000psi81非标准碟形封头非标准碟形封头附录14(d)给出了非标准碟形封头的计算公式：或式中：UG-32(j)对于任何无拉撑封头，其球冠内半径L不得大于直边的外直径D0。对于碟形封头，内转角半径不小于封头直边外直径的6%，但决不得小于封头厚度的3倍。MaximumL=直边外径D0Minimumr=直边外径D0的6%，但不小于封头厚度的3倍。对L给出最大值是限制封头的平度，增大L使封头更接近平板。对r给出最小值是控制曲率，曲率越小，曲面的变化越陡。使用较大的r是为了减缓这一变化。非标准碟形封头UG-32(j)82斜坡过度斜坡过度UG-32(l)所有厚度大于筒体的成形封头，如采用对接焊缝连接，应具有足够长的直边，以满足Fig.UW13.1中关于3:1坡度和中心线对中偏差的要求。所有厚度小于或等于筒体厚度的封头，如采用对接焊缝连接，可不必具有整体直边。当带有直边，其厚度应不小于相同直径无缝筒体的要求厚度，即直边部位应按无缝筒体对待。斜坡过度斜坡过度Fig.UW-13.1Fig.UW-13.1斜坡过度UG-32(l)83ASME培训教程ASME规范第VIII1卷压力容课件84厚度要求厚度要求UG-32(a)和和UG-32(b)对于成形封头(椭圆封头、碟形封头、半球形封头和折边锥壳)，要求的厚度是指成形后最薄处的厚度。通常使用较厚的板材，以补偿成形操作过程中可能引起的减薄(见脚注18)。无拉撑椭圆封头或碟形封头的厚度不得小于无缝半球形封头的要求厚度除于封头与筒体的焊缝系数。半球形封头半球形封头UG-32(f)当半球形封头的厚度不超过0.356L、或P不超过0.665SE，则：或对于厚壁球壳，见附录1-3的公式。薄壁半球形封头的材料利用率最高，承受相同内压壁厚最薄。由于环向和纵向应力相等，因此最大限度地利用了材料。一般来说，半球形封头的厚度大约是圆形筒体厚度的一半。厚度要求UG-32(a)和UG-32(b)对于厚壁球壳，见附85封头计算举例封头计算举例A)标准碟形封头，其球冠内半径等于直边外直径，转角内半径等于球冠半径的6%。根据UG32(e)：P=设计压力(psi)=150psiL=球冠内半径(in.)=72in.S=许用应力(psi)=12ksi(SA51670在800F下)E=封头上的最低焊缝系数=1.0in.B)80/10碟形封头，即球冠内半径为直边外径的80%、转角内半径为直边外径的10%的碟形封头。根据附录14：M=碟形封头的系数，它取决于封头L/r的尺寸比值，R是转角内半径。封头计算举例M=碟形封头的系数，它取决于封头L/r的86其它数据和上例相同。M=1.46见表14.2in.C)2:1椭圆封头根据UG32(d)：in.C)D)半球形封头根据UG32(f)：=0.225in.其它数据和上例相同。C)2:1椭圆封头C)87C)E)L=0.90D和r=0.17D的碟形封头(近似于2:1椭圆封头)根据UG32(d)和附录14(d)：L=0.90D=0.972=64.8R=0.17D=0.1772=12.24上述计算中，为简化起见，在确定球冠半径和转角半径时直边的外径看成与直边的内径相等。由于相对于直径，元件的厚度较薄，它们的差别可忽略不计。C)E)L=0.90D和r=88平封盖平封盖UG-34无拉撑平封头、封盖、盲法兰。圆形和非圆形平封盖。焊接和螺栓连接。计算公式是根据平板的弹性、小变形理论