美国ASME规范与中国压力容器标准的比较.docx
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美国ASME规范与中国压力容器标准的比较
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第37卷第4期
2008年7月
石油化工设备
PETRO?
CHEMlCALEQUlPMENT
V01.37
No.42008
July
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文章编号:
1000一7466(2008)04一0051一08
美国ASME规范与中国压力容器标准的比较
于秀美1,贾振宇2
(1.北京凯米克尔化工技术有限公司,北京
;
2.厉亚项目管理咨询(上海)有限公司t上海)
摘要:
通过对以GB150一1998为核心的我国压力容器标准与美国ASME标准的分析,在标准体
系、设计思想、使用材料、制造及检验等方面进行了初步的比较,旨在理解和运用两种不同的标准时有个基本的认识。
关键词:
压力容器;标准;AsME(2004);GB150一1998}比较中图分类号:
T一652.1
文献标志码:
BASME(2004)
Comparis彻between
GB
150一1998
and
YUXiu-meil,JIAZhen.yu2
(1.BeijingChemicalTechnologyCo.Ltd.,Beijing,China;
2.AsiaProjectsCorporation(Shanghai),Shanghai,China)
Abstract:
Byanalysisandcomparisonofthe
withGB
contents
betweenChinesepressureVesselstandard
as
150一1998
as
the
core
andASMEpressurevesselstandard,such
so
standardsystem,de—
signidea,material,manufacture,inspection,and
on,somedifferenceforreferenceispresented.
Keywords:
pressurevessel;standard;ASME(2004);GBl50—1998;comparison
美国ASME锅炉及压力容器规范是由美国机械工程师学会(ASME)的锅炉及压力容器委员会(BPVC)制定的,是世界上应用最早的标准之一,现已被公认为世界上技术内容最为完整、应用最为广泛的压力容器标准。
经过几十年来压力谷器设计、制造经验的积累总结和完善,我国也已形成以
GB
应以后者为准。
目前,国内压力容器标准体系在大多数领域内都有与国外标准相对应的标准,技术内容在总体上也达到了国际先进标准的水平。
随着我国经济融入全球经济一体化进程的不断深入,外商在华投资或承包国内外项目时,或国内公司承包国外项目时,出现了许多要求压力容器按照国外标准进行设计制造,并要求监检单位按国外标准监检的情况。
此外还经常遇到一些要求设备由国内设计制造,而安装使用在国外的情况,这些涉外项目经常遇到压力容器使用标准的问题。
对于相关的工程技术人员来说,将我国的压力容器标准与ASME规范进行比较、分析,有助于项目实施过程中对两种标准体系的理解和运用。
150—1998《钢制压力容器》为核心的一系列压
力容器产品标准、基础标准和零部件标准,并以此构成了压力容器标准体系的基本框架。
《压力容器安全技术监察规程》(以下简称《容规》)主要解决安全技术监督问题,而不是产品标准。
我国作为产品的设计和制造者,遵守容器安全技术监察规程和标准是一致的。
如果标准与《容规》中的规定相抵触时,
收稿日期:
2008一02—14
作者简介:
于秀美(1976一),女,内蒙古通辽人,工程师,学士,从事化工工艺、管道设计及压力容器制造工作。
石油化工设备
2008年第37卷
1
两种压力容器标准对应关系
我国压力容器标准分类相对较细,基本按容器
但在体系上有很大的差别。
(1)构成体系ASME规范把压力容器用材标准列为规范第二卷,是规范的一个重要组成部分。
我国标准按照不同的类型、用途分别编制了不同的钢材标准,并形成了一个较为完整的体系,其中主要
有GB6654—1996《压力容器用钢板》、GB3531一
类型及容器主体材料来分别制订相应标准,如钢制压力容器、铝制压力容器、卧式容器、塔式容器及球形储罐等。
ASME规范并不按容器类型分别制定相应的标准,只是在设计中引用不同的载荷规范。
两者主要压力容器标准的对应关系见表1。
表l主要压力容器标准对应关系
1996《低温压力容器用低合金钢板》、GB8163—87《输送流体用无缝钢管》,GB/T4237—1992《不锈钢热轧钢板》、GB/T3077—1999《合金结构钢》、
G】B/T3274—1988《碳素结构钢和低合金结构钢热轧
我国主要压力容器标准
GB
压雪昙围
≤35MPa≤35MPa
ASME
适用压力范围≤20MPa≤20MPa≤20MPa
规范第Ⅷ卷第一分册第Ⅷ卷第一分册第Ⅷ卷第一分册≤100MPa
厚钢板和钢带》等标准。
钢材的牌号、等级少于
AsME规范,GB150在材料的选用方面进行了补充。
150—19984734—20024745—2002
《钢制压力容器》
JB
(2)使用范围
ASMEⅧ一1规定,非本卷许可
《铝制压力容器》
JB
的其它材料不得采用,而GB150允许使用标准以外的材料,只要其符合规定的成分和技术要求就可以使用。
(3,生产许可ASME规范的前言明确地指
《钍制压力容器》强lZ町Mfla
1995
≤35脚a
《钢制压力容器——分析设计标准》《超高压力容器》(制定中)4708—2000>100MPa第Ⅶ卷第三分册
JB
第Ⅷ卷第二分册
出,按认可的材料标准生产的材料对其生产国家没有限制;采用国内生产的经认可的材料或按照国内标准设计有利于降低制造成本。
>70MPa
第Ⅸ卷4第V卷
《钢制压力容器焊接工艺评定)
JB/T
设计
职责
4730.1~4730.6—2005
《承压设备无损检测》
4.1
ASME规范中将设计作为独立的一方,规范中
2标准制订、修订和管理
我国的压力容器国家标准是由全国压力容器标准化技术委员会负责编制、修订工作,由各地安全监察部门依据国家锅炉压力容器安全监察局的有关法规、规程来控制、监督压力容器的设计、制造和检验各环节,保证产品质量和安全使用。
我国标准更强调结构设计能力和制造厂的总体生产装备能力,重视产品的最终检验。
BPVC定期召开会议,研究ASME规范的修订工作,安全监察和管理工作是通过授权检验机构对建造方取证审查、授权检查和注册登记工作,配合使用压力容器产品的有关法令、法规、行业规定等完成的。
美国的标准法规给制造厂以较多的选择,强调生产经验和过程责任,重视压力容器生产过程控制程序和质量体系。
3
提及的设计是作为压力容器建造方工作的一个环节,是容器制造厂工作内容的一部分,而不是建造方以外的另一方。
GB150和《容规》中明确地把设计作为独立于制造的另一方,实行设计许可证制度,标准中规定了设计单位的职责。
4.2
设计思想和许用应力
GB
150和ASME都采用了一次薄膜应力或最
大直接应力不得超过许用应力这一设计思想。
但两个标准中规定的安全系数有所不同,主要依据的是经验、试验证据和理论评估,同时与其规定的材料标准、计算方法、制造要求和检验要求相适应。
GB
150与ASME规范所使用的许用应力差别
见表2。
表中,crb为钢材标准抗拉强度下限值,以(口叫)为钢材标准常温屈服强度(或o.2%屈服强度),Z(cr5.:
)为钢材在设计温度下的屈服强度(或者O.2%屈服强度),而为设计温度下钢材经10×10‘h断裂的持久强度的平均值,一为钢材在设计温度下经10×10‘h蠕变率为1%的蠕变极限,MPa。
St为室温下规定的最小抗拉强度,5v为室温下规定的最小屈服强度,S:
为设计温度下产生(0.01/looO)h蠕
材料
虽然GB150、《容规》、ASME规范中都有专门
章节对压力容器用材的标准、牌号及要求进行规定,
第4期
于秀美,等:
美国ASME规范与中国压力容器标准的比较
变率的平均应力;S5.:
为钢材在设计温度下o.2%的最小屈服强度,S0为设计温度下规定的最小屈服强
度,S备为设计温度下10×104h断裂的持久强度的平均值,ksi。
MPa
表2许用应力对比
4.3
焊接接头及接头系数
ASME和GB150对焊接接头的分类是一样
头都规定了焊接接头系数,同时允许采用降低焊接接头系数而免除无损检测要求。
CB
的,均为A、B、C、D这4类,针对不同接头型式的焊接接头系数和检验要求有所区别。
ASME规范中,焊接接头系数仅取决于该焊接接头型式和无损检测程度,而与任何其他接头的无损检测程度无关,即1台容器不同的接头可以使用不同的焊接接头系数,对A、B、C、D这4类焊接接
150中,焊接接头系数特指A、B类焊接接
头,且以射线和超声检测为准,不允许降低焊接接头系数而免除无损检测要求,产品制造完成后必须对A、B类接头进行射线或超声检测,C、D类焊接接头只要求在限定条件下进行磁粉或渗透检测。
现以母材为钢的焊接接头为对象作比较,见表3。
表3焊接接头系数对比
4.4
强度计算在压力容器设计时,主要考虑了两种失效理论,
容器的内部或外部,应整圈围绕在圆筒的圆周上,容器内部的构件如塔盘等,若设计成起加强作用时,也可作加强圈用。
加强圈与圆筒之间可采用连续或间接的焊接,当加强圈设置在容器外面时,加强圈每侧间断焊接的总长度应不少于圆筒外圆周长的1/2,当设置在容器里面时,应不少于圆筒内周长的1/3。
对于上述加强圈设置准则,我国压力容器标准与将GB150和ASMEASME规范是一致的。
ASME规范中规定每段填角焊缝的长度应不小于51mm,相邻两段之间的最大净距为外加强圈时8艿。
,内加强圈12艿,,其中函为加强圈连接外壳体的壁厚。
在符合ASME规范的有关条件时还允许加强圈一侧填角焊缝为连续的焊接,另一侧为间断焊的焊接,焊接段的长度应不小于51mm,相邻两焊段间的最大净距应为24艿-。
我国压力容器标准中并未规定每段填角焊缝的长度,同时也未建议使用一侧连续焊,而另一侧为间断焊。
一是过量的弹性变形,包括基于弹性理论的弹性失稳。
另一个是过量的弹性变形和塑性失稳,即增量跨塌,设计时通常假定弹性失效。
各国压力容器标准都将上述强度理论用于压力容器的设计,但具体的计算公式却存在着差异。
(1)内压圆筒厚度计算
规范第Ⅷ卷第一分册有关受内压时的设计计算公式
进行比较,见表4。
GB150中,户。
为计算压力,[口]‘
为设计温度下材料的许用应力,MPa;Di为内直径,艿为计算厚度,mm;西为焊接接头系数;K、M、Q为相关的形状系数;口为锥壳半顶角,
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- 美国 ASME 规范 中国 压力容器 标准 比较