北美地区GB150和JIS标准主要参照ASME规范EN13445系统

ASME规范体系



是美国机械工程师学会(ASME)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 是包括各种材料、制造方法、容器类型的标准， 材料、设计、制造、无损检测、焊接工艺等都 可由各卷ASME规范解决(封闭式规范) 三年一版，一年一个增补，每年二次条款解释， 规范案例
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
GB 150焊接接头分类




参照ASME Ⅷ-1的A、B、C、D名词，但不同 RT、UT者(即对接者)为A、B类，A为受第一主应 力，B为受第二主应力 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 对平板或管板的拼接接头，平板或管板对圆筒的 对接接头漏划
焊接接头使用限制举例
GB 150



GB 150未提及，都列于《容规》51、54条(新容规 3.14.1和3.14.2条) 51条:筒体纵向接头、筒节与筒节(封头)连接的环 向接头，封头的拼接接头，必须采用全截面焊透 的对接接头 54条:接管与壳体间的接头以及夹套容器的接头有 以下情况之一的，应采用全焊透(剧毒介质容器， 做气压试验的，第三类容器，低温容器，按疲劳 设计的容器，直接火加热的容器，移动式容器)
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） 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） D类:连接接管与壳体或矩形截面容器的接头，可以 是对接或角接(都是壳体或矩形截面容器时)
从对各处应力分析原理的理解asme和en13445其逻辑性较为严密都采用均布载荷时圆平板的应力分析但对管板的具体结构计及各种不同的影响结构类型各类结构对管板计算影响的分析uhx121计算思路受均布载荷的开孔圆平板支承条件随结构而异开孔的影响uhx1151uhx1152管壳程压力以及布管和不布管区相互协调的影响引入附加力矩uhx1252和管板整体相连的壳体或管箱的约束影响uhx1254兼作法兰时对管板构成的附加弯矩uhx1256管板最大弯矩uhx1257ts用迭代法计算管板最大弯曲应力布管区外周边的剪切应力uhx1258uhx12592s08suhx124b09a已删去计算和管板整体相连壳体或管箱的薄膜弯曲和总应力uhx12510uhx12511计算实例4个uhx201和gb1512计及了和管板固定相连的管箱或壳体一定长度范围内附加的弯曲和薄膜应力3除计算管板弯曲应力外还要计算管板剪切应力固定管板式结构类型各类结构对管板管束壳体计算的影响分析uhx131计算思路受轴对称不均布载荷的开孔圆平板弹性基开孔的影响uhx1151uhx1152有效压力p的计算uhx1356布管区和不布管区协调所引起prim和管壳结构u管壳程压力p固定管板式10固定管板式11固定管板式和螺栓力w两侧受压面大小管壳结构u有关uhx1355cuhx1354壳体在压力作用下变形的支承pjuhx1352壳程压力p有关管束在压力作用下变形的支承pjuhx1352管程压力p有关12固定管板式管壳轴向膨胀差的支承p和温度差管束刚度k有关uhx1355uhx1352假设管板厚度h由p并计及弹性基础板即非均布载荷时的影响f按迭代进行15s3suhx135713固定管板式布管区外周边剪切应力08suhx1358管子轴向应力tbuhx135908a壳体上轴向应力并视其正负而用强度或稳定性条件限制uhx1351008a邻近管板处壳体上轴向薄膜弯曲应力uhx13511邻近管板处管箱上轴向薄膜弯曲应力uhx1351114固定管板式如不予满足管子设计应重新考虑管板壳体或管箱或增加厚度或在必要时作弹塑性计算uhx13512uhx137另一种结构邻近管板处加厚的壳体uhx136当管板和管箱或壳体整体连接时计及邻近管板处径向热膨胀差的影响上述各有关内容另行计算uhx13815固定管板式说明
EN 13445的适用范围



EN 13445适用于最大许用压力大于0.5bar(表压)、 但也可用于在较低压力(包括真空)下操作的非直 接火固定式压力容器，并未限定压力上限 EN 13445仅适用于钢和铸钢制压力容器，但在第 6篇中規定了对球墨铸铁的特殊考虑，在第8篇中 包括了Al及Al合金压力容器及其元件的补充要求。 EN 13445不适用于多层容器 列出疲劳分析的具体方法 温度可达到蠕变范围，并在设计篇的附录B提及 蠕变校核(07.06增加)
焊接接头检测要求举例(2)
ASME Ⅷ介绍─前言（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 Ⅷ-1、Ⅷ-2是包括立式或卧式容器、换热 器、膨胀节(球形容器？)等在内各种压力容器的 建造规则 Ⅷ-1、Ⅷ-2、Ⅷ-3共三册各适用于不同的对象 关于计算机和有限元的使用，设计用线算图和曲 线拟合公式 ASME规范的卷、版本、增补、条款解释、规范案 例、例题
ASME Ⅷ概况
建造规范 ( 包括材料、设计、制造、检验、试验、 认证和泄压在内的全面考虑 ) ，现包括英制和 公制 Ⅷ-1 Ⅷ-2 1914～08A 容器建造规则 1968～08A 压力容器建造另一规则 U证 U2证
Ⅷ-3
1997～08A 高压容器建造规则
U3证
三 年 一 个 版 本 ， 每 年 一 个 增 补 （ 注 意 2008A ， 2009A) 、规范案例（每年 4 次），半年一个条 款解释
GB 150的体系
含GB 151，JB 4732等



以《压力容器安全技术监察规程》为框架的具 体执行标(现改为《简单压力容器安全技术监 察规程》、《固定式容器安全技术监察规 程》) ，按容器的潛在危险程度分为三类 还涉及一系列其它标准:GB 151，JB 4732，GB 16749，JB/T 4710，JB/T 4731，JB/T 4735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 不定期出版和修改(GB 150已在修改)
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，最大主应力理论 ● 设计压力(独立容器，组合容器—独用元件、公 用元件，按独立容器设计，按压差设计) UG-21， UG-99，UG-19,附录3-2
GB 150等的适用范围




GB 150适用于设计压力为0.1MPa～35MPa、真 空度不低于0.02MPa的非直接火钢制固定式压 力容器，不适用于要求作疲劳分析的容器 JB 4732适用于设计压力为0.1MPa～100MPa、 真空度不低于0.02MPa的非直接火钢制固定式 压力容器，且明确为按分析设计标准 GB 151适用于公称压力不大于35MPa、公称直 径不大于2600mm，且公称压力和公称直径的乘 积不大于10000MPa×mm的钢制管壳式換热器 都未涉及温度达到蠕变范围的容器
GB 150 压力试验

内压、外压、真空容器，外压容器和真空容 器以内压进行试验 内压容器: pT p t

/ 应取各元件材料的比值中最小者 其中，
t

(圆筒、封头、接管、法兰及紧固件等) 外压容器和真空容器: pT 1.25 p 要求试验前校核圆筒应力，以不超过0.9倍 屈服强度为满足
ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2介绍
（和设计有关的内容） 2009.11，杭州
华东理工大学
丁伯民
联系方式 ：Tel （021）64233036 E-mail dingwenqi@
各国压力容器标准体系




主要是三大体系，ASME，EN 13445和г о с т ASME系统:亚太、北美地区，GB 150和JIS标准 主要参照ASME规范 EN 13445系统:欧洲大陆地区，主要参照BS 5500 (现改为PD 5500)，CODAP和AD规范 г о с т 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EN 13445后，形成欧美体系的竞争，所以 ASME(特别是Ⅷ-2)和EN有相互靠近的趋势
ASME Ⅷ-1特点和主要内容 (1)
引言 U 通用要求，是适用于全册的要求 UG ● A分卷
● B分卷
与制造方法有关的要求
UW，UF，UB
● C分卷 与各类材料有关的要求 UCS，UNF， UHA，UCI，UCL，UCD，UHT，ULW，ULT，UHX， UIG(2009A 新增，不透性石墨建造压力容器的 要求)
焊接接头的检测要求举例(1)



全部射线检测: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)栏选用焊接接头系数的A类和D类对 接焊缝 抽样射线检测:除UW-11(a)(5)(b)要求者外，按 表UW-12中(b)栏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) 不作射线检测:仅按外压设计或按表UW-12中(c) 栏选用焊接接头系数的A类和D类对接焊缝
设计参数和有关的问题(3)

独立容器:内压 PT=1.3PS/ST (原理分析) 真空 PT=1.3P (原理分析) 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
设计参数和有关的问题(4)

组合容器(不按独立容器设计时)的公用元件： Δ P<max(P1，P2)，即P1、P2同号时[UG-99(e)(2)]: 先内筒 PT=1.3(P2-P1)S/ST 再两侧同时 P1侧:PT=1.3P1S/ST P2侧:PT=1.3P2S/ST 此时要控制两室压差不超过内筒的试验压力值 Δ P>max(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) 再夹套 PT=max[1.3P2S/ST，(P2-P1)S/ST] 其中比值S/ST为构成该容器各元件(不包括螺栓) 中的最小值
ASME Ⅷ-1特点和主要内容 (2)
● 强制性附录 37(08A增加35)(09A增加36-40)
●非强制性附录 25(08A增加KK和LL)(09A增加MM)
●相关的卷
Ⅱ卷
材料
，
A篇 B篇 C篇
铁基材料
非铁基材料 焊条、焊丝及填充金属材料
D篇
性能(英制、公制)
Ⅴ卷 Ⅸ卷 无损检测 焊接和钎焊评定
GB 150焊接接头分类
焊接接头使用限制举例（1）


当充装致死物料时，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 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)(UW-2)
设计参数和有关的问题(2)
● 最大许用工作压力，由计算求得的试验压力 UG-99，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 UG25，UG-16，UG-32注18 ● 压力试验，试验压力（最大许用工作压力，设计 压力，计算得的试验压力），试验温度，试验压 力上限 ( 内压容器，真空容器，独立容器，组合 容器—其公用元件按独立容器设计、按压差设计 ) UG-99，UG-100
ASME Ⅷ介绍─前言（2）


内容不断增加、更新，安全(设计)系数不断降低， 不断引入新的设计理念 2007版Ⅷ-2全部改写，设计部分分为按规则设计 和按分析设计，前者所包括元件和Ⅷ-1基本相同， 且某些技术内容方面向EN 13445靠拢；后者仅指 前者未包括、或形状载荷等超出前者时，且都用 数值解，编排方式似也向EN 13445靠拢 和国内标准的编写习惯略有不同 GB 150、JB 4732主要引自ASME Ⅷ-1和Ⅷ-2，但 由于某些原因(如国内情况，技术政策，以及某些 误引或漏引等)而造成区别
焊接接头分类

(1)


分类目的:确定焊缝结构，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 焊接接头类别 Ⅷ-1(A、B、C、D类) Ⅷ-2（增 加E 类) 焊缝结构型式 Ⅷ-1(1～8型)(表UW-12) Ⅷ-2(无搭接接头，并增加10型填角焊缝)
ASME规范的适用范围




ASME Ⅷ-1适用于所设计容器的内压或外压超过 100kPa，内压力不超过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U 钢印 ASME Ⅷ-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，可以打规范钢印 ASME Ⅷ-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Ⅷ-1或Ⅷ-2的压力上限， 也不旨在規定Ⅷ-3的压力下限 各册都适用于疲劳分析容器，都未涉及达到蠕变 温度的容器
设计参数和有关的问题（5）
安全系数
Ⅷ-1 nT=3.5 ny=1.5 焊管的许用应力中已 引入系数0.85 Ⅷ-2 nT=2.4 ny=1.5 GB 150 nb=3.0 ns=1.6 ( 将 改 为 nb=2.7 ns=1.5 ) JB 4732 nb=2.6 ns=1.5 ( 将 改 为 nb=2.4 ns=1.5)