ASME锅炉与压力容器规范第VIII卷--压力容器
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第Ⅷ卷第1册中对抗拉强度取安全系数为4，利用公式、曲线、图 表和表格来确定受压部件的基本厚度。 第Ⅷ卷第2册中，尽管也给出了某些设计曲线、公式以及图表，但 它的基本方法是分析设计(Design—by—analysis)，需要进行应 力分析，并将计算出的应力与许用应力加以比较进行应力评定。 第2册中对抗拉强度取安全系数为3。
在本册C分卷中给出了不同材料的最大许用拉应力，正文的附录 P和本章表2-1给出了确定许用应力的基础。
9
对于锻制的钢铁或有色金属材料，其许用应力值如下
(1)在蠕变／断裂温度范围以下，取下列情况的最低值
室温下规定的最小抗拉强度的1/4; ASME规定温度下抗拉强度的1/4 在室温下，规定的最小屈服强度的2/3; ASME规定温度下屈服强度的2/3; 此外，对奥氏体不锈钢、镍与镍合金，有两套许用应力值，对容 许有稍大的变形之处可采用较高值温度下屈服强度前的系数可以从 2/3增加到0.9。
t = PD 2SE − 0.2P
(UG-27(d))
过渡区半径等于碟形内半径6%的碟形封头
半球形封头
t = PR 2SE − 0.2P
t = 0.885PL SE − 0.1P
无过渡区的锥形封头
t=
PD
2 cosα (SE − 0.6P)
式中 D —— 封头直边的内径(in) L —— 球形或凸形封头的内半径(in) α—— 锥形封头的半锥顶角
对于周向或环向应力：
t = PR SE − 0.6P
对于纵向或轴向应力：
t = PR 2SE + 0.4P
式中
t —— 所需的最小厚度(in) P —— 最高许用工作压力或设计压力(lbf/in2) R —— 圆筒的内半径(in) S —— 设计温度下的最大许用拉应力值(lbf/in2) E —— 系数，选取焊缝系数与孔桥系数的较低值，
(UG-32(e))
11
2.3.8 许用压缩应力 在轴向载荷作用下的圆筒壳和外压作用下的圆筒壳及球壳的最大
许用压缩应力，在第1册附录Q中已经论述。 在所有载荷条件下所需最小厚度与最高许用工作压力按下列准则
确定： (1)考虑公差的临界失稳应力 (2)规定的最低屈服强度或温度下的屈服强度 (3)1000h蠕变率为0.01％的平均应力 (4)设计温度下的许用拉伸应力
有些压力容器不在本卷考虑范围以内，它们是 (1) 属于其它卷范围内的; (2) 直接火加热的管式加热器; (3) 旋转或往复机械设备中的受压部件，其应力取决于设备的
功能要求; (4) 管道系统 (5) 管道部件，如管子、减震器等; (6) 某些容器，不论是否带有空气缓冲器，在压力状态下公称
盛水容量等于或小于120gal; (7) 用蒸汽或其它方法加热的供应热水的贮槽，并且其范围不
---
--- 2
---
--- 5
---
--- 6
---
--- 7
对于受外压的容器和其它压缩载荷的部件的设计准则是 失稳和屈服强度应限定在许用极限值之内。 除持续线荷外还有短时作用的载荷(例如风载荷，地震载 荷)且当温度不超过第1册UG23.1表中的金属最高温度值 时，其拉伸或压缩的许用应力值可以增大到C分卷所列许 用应力的1.2倍 各种持续载荷所引起的一次薄膜加一次弯曲应力的组合值 不应超过C分卷表中所列最大许用应力的1.5倍。 采用了最大主应力理论计算应力值，同时采用了安全系数 确定许用应力，因此计算结果是可靠的。
对无缝壳体，E=1.0。
10
对于球壳所需最小厚度由下式确定： t = PR 2SE − 0.2P
2.3.7 受内压成型封头的厚度
下面给出成型封头凹面受压(通常是内压)时，计算所需最小厚度或 最高许用工作压力的基本公式，在第1册附录1中还给出了其它几何 形状的封头的通用公式。 2：1 椭圆封头(标准椭圆封头)
由于屈曲方程和材料性能是非线性的，所以绘成图表以便确定设 计是否可行。
在用图表时，应先假定圆筒的厚度，外径和失稳长度等值，如果 不能满足要求，则需修改一个或多个参数再次进行计算，直到最 高许用工作压力在允许范围之内为止。
2.3.9 开孔与补强 对容器上的开孔，要计算开孔附近区域的应力是否可以接受， 对所有开孔，无论其形状与尺寸如何，除非按UG-36专门规定可以 免于验算外，均按照UG-36至UG-42以及附录1-7进行验算。 对某些开孔需采用如下专门的设计规定： （1）容器上的单个开孔，而且所受的压力无快速波动，当尺寸满 足如下限制时，可以不必进行计算： a)焊接或钎焊连接公称管径为3in的管子在厚度为3/8in以下的壳体或 封头，公称管径为2in的管子在厚度为3/8in以上的壳体或封头上。 b)螺纹，螺栓或胀接连接，对任何厚度的容器壳体与封头的开孔不 大于公称直径为2in的管径时。
第二章 第VIII卷 — 第1册简介
2.1 范围与限制 2.2 材料 2.3 设计要求 2.4 确定最高许用工作压力的验证性试验 2.5 敲硬印和制造厂资料报告表 2.6 焊接接头
3
2.1 范围与限制 本卷适用于受内压或外压或二者同时作用的容器。 容器本身可以是焊接、钎焊的或者是锻造、铸造的 材料可以是钢、有色金属或铸铁。 对任何一台容器只要其设计与制造能满足本卷的全部规定， 即可使用U硬印。 ASME对采用哪一册规范没有硬性规定，而是由安装设备所 在地的执法机关来确定。
ASME锅炉与压力容器规范： 第VIII卷－压力容器
第一章 引言 第二章 第VIII卷 － 第1册简介 第三章 第VIII卷 － 第2册简介
第一章 引言
ASME规范第Ⅷ卷 — 非直接火压力容器，在ASME锅炉与压 力容器规范1925年版中首次颁布，并且一直使用到1968年。
1968年又将该卷分为两部分 原来的第Ⅷ卷变为第Ⅷ卷第1册——压力容器 新增加的一册则称为第Ⅷ卷第2册——压力容器，另一规程。
合ASME规范第Ⅱ卷的规定，也应符合C分卷给出的许用应 力表。 材料选用者应确认该材料适应于腐蚀、冲蚀等条件，且在使 用温度下能保持其力学性能。 在UG-10中，类似于第I卷，对于未按本册允许的技术条件认 证或生产的材料作出了规定。 要求证明所选用的每件材料的化学与物理性能均在第Ⅱ卷规 定的技术条件许可范围以内。 为此，就需要进行试验，经认证合格后，便可在每件材料上 作出识别的标志。
7
2.3.2 壳体与封头的最小厚度 除下述情况外，无论产品的材料与形状如何，壳体与封头的最小 厚度应为1/16in，且不包括腐蚀裕度：
(1)最小厚度不适用于按第1册UHT规定制造的部件; (2)最小厚度不适用于板式换热器的传热板片; (3)最小厚度不适用于双套管换热器的内管，也不适用于管壳式换
热器的管子，此时所有内管的公称直径应小于6in; (4)非直接火蒸汽锅炉的壳体与封头的最小厚度应为 1/4in; (5)表UCS-23中材料所制成的用于压缩空气、蒸汽及水的壳体与
1
第1册与第2册的设计准则是不能混淆的，这两册都包括许 多必须考核的不同条款。 如同规范其它部分一样，第Ⅷ卷的基本前提是 若进行了足够的设计分析，且材料、制造、检查和试验都 能满足更加严格的要求时，安全系数就可以相应的降低。
如果一台压力容器是由认可的U硬印许可证持有者按照第Ⅷ卷第 1册的规定制造与检查的，该容器就可以取得具有U标志的合格 证书，并可在产品上敲盖U硬印标志。
(2)在蠕变／断裂温度范围内，取以下情况的最低值
1000h蠕变率为0.0l％的平均应力的100％; 达到100000h的最低断裂应力的80; 达到100000h的平均断裂应力的67％。
2.3.6 受内压圆筒形和球形部件的厚度
对圆筒形部件，根据周向或环向应力，或根据纵向或轴向应力给出 两个确定最小厚度的公式。
如果压力容器是由认可的U2硬印许可证持有者按照第Ⅷ卷第2册 的规定制造与检验的，该容器就可以取得具有U2标志的合格证 书，并在产品上敲盖U2硬印标志。
两种授权证书是相互独立颁发的，一个制造厂可以持有上述一 种或两种证书。
颁发每一种证书都要分别进行审查，这两种审查可能同时进行
2
第Ⅷ卷的分组和专门工作组组织 —— 压力容器分委员会设： 换热设备专门工作组 高压容器专门工作组 应力系数专门工作组 设计小组 材料小组 总则小组 制造和检查小组
些容器的容积不应超过5ft3，压力不超过250lbf／in2，或 容积不超过1.5ft3，压力不超过600lbf／in2，而且还应满 足其它一些要求。 盖有UM硬印的容器可免于授权检验师的检查，如果没有 要求，就不用提供制造厂资料报告。
2.2 材料 所用材料除UG-10、UG-11或规范案例另有规定外，均应符
2.3 设计要求 2.3.1 安全系数与设计准则 如前所述，第Ⅷ卷第1册对抗拉强度的安全系数取4，如 表2-1所示 对受内压的容器和其它拉伸载荷的部件的设计准则只有一条 即在UG-22中所列举的各种持续载荷所引起的一次薄膜 应力不能超过C分卷中所列出的最大许用应力
6
表2-1第VIII卷第1册与第2册中根据材料性质确定最大许用应力值的安全系数
5
UG-11中给出了其它工厂供应容器制造厂的各种受压部件的 规定对这些部件应有适当的标记，以确证该部件材料的技术 条件，设计压力与设计温度或其它数据。
部件的制造厂应当提供一份U-2A资料报告。 按照ANSI的产品标准或制造厂标准制造的某些其它受压部
件， 则应在部件上敲盖相应的产品识别标志。
规范卷
抗拉强度
第VIII卷 第1册 容器 容器 螺栓 螺栓 第VIII卷 第2册 容器 容器 螺栓3 螺栓3 螺栓4
常温下最 低强度
1/4 1/4 1/4 1/5
1/3 1/3 1/4 1/5 ---
设计温度 下的强度
1/4 1/4 1/4 1/4
1/3 1/3 1/4 1/4 ---
屈服强度
蠕变极限 设计温度下断 注 （平均） 裂的持久强度
超过下列任一限制： 热输入量为200000Btu／h; 水温为210˚F; 公称盛水容量为120gal。
4
(8)容器的操作内压或外压不超过15lbf／in2； (9)容器内径、宽度、高度或截面对角线尺寸不超过6in 规范中已注意到 在最高许用工作压力超过3000lbf／in2的情况下，可能需要变 更和补充更详细的规定，而这些条款并没有限定设计压力或最 高许用工作压力须在 3000 lbf／in2 以内。 对此，设计者耍十分谨慎，在设计时必须注意容器的使用条件 由第Ⅷ卷第I册确认的某些容器可以敲盖UM硬印标志，这
8
2.3.4 设计载荷 在第Ⅷ卷第1册UG-22节中列出了设计压力容器或压力容器部件 时需要考虑的各种载何： (1)内压或外压设计压力; (2)容器的重量及正常状态下内部储存物的重量，包括液体的静压头; (3)附属设备的重量，如电动机、其它容器、管道、保温层和衬里等; (4)由内部支撑、支耳、管道膨胀力与力矩以及安全阀等在壳体上引
起的局部载荷; (5)周期性的和动力的反作用力; (6)风载，雪载和地震载荷; (7)由流体冲击等所引起的冲击载荷; (8)温度梯度和不同的热膨胀量
对UG-22所列举的大部分载荷的要求在第Ⅷ卷第1册中并未给出 规定，而第Ⅷ卷第1册U-2(g)中规定
当规范中缺乏详细内容时，制造厂在取得授权检验师的同意后， 应补充提供设计与制造的细节，并使之达到与第1册所规定的同 等安全要求 2.3.5 许用拉应力
封头，最小厚度应为3/32in。
2.3.3 设计说明书 第Ⅷ卷第1册并没有要求提交设计说明书作为正式报告，所以，在 定货单中应详细列出设计要求。 在说明书中应给出
设计压力 设计温度 考虑地震载荷与风载荷时，还应有现场勘测情况 对卧式或立式容器要考虑附属设备的载荷 在计算支承的局部影响时，还需要有容器的支承位置情况。
常温下最 设计温度 低强度 下的强度
平均 最小
2/3
2/3
1.0
0.67
0.80 1
2/3
0.90
1.0
0.67
0.80 2
2/3
2/3
1.0
0பைடு நூலகம்67
0.80 3
1/4
2/3
1.0
0.67
0.80 4
2/3
2/3
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在本册C分卷中给出了不同材料的最大许用拉应力，正文的附录 P和本章表2-1给出了确定许用应力的基础。
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对于锻制的钢铁或有色金属材料，其许用应力值如下
(1)在蠕变／断裂温度范围以下，取下列情况的最低值
室温下规定的最小抗拉强度的1/4; ASME规定温度下抗拉强度的1/4 在室温下，规定的最小屈服强度的2/3; ASME规定温度下屈服强度的2/3; 此外，对奥氏体不锈钢、镍与镍合金，有两套许用应力值，对容 许有稍大的变形之处可采用较高值温度下屈服强度前的系数可以从 2/3增加到0.9。
t = PD 2SE − 0.2P
(UG-27(d))
过渡区半径等于碟形内半径6%的碟形封头
半球形封头
t = PR 2SE − 0.2P
t = 0.885PL SE − 0.1P
无过渡区的锥形封头
t=
PD
2 cosα (SE − 0.6P)
式中 D —— 封头直边的内径(in) L —— 球形或凸形封头的内半径(in) α—— 锥形封头的半锥顶角
对于周向或环向应力：
t = PR SE − 0.6P
对于纵向或轴向应力：
t = PR 2SE + 0.4P
式中
t —— 所需的最小厚度(in) P —— 最高许用工作压力或设计压力(lbf/in2) R —— 圆筒的内半径(in) S —— 设计温度下的最大许用拉应力值(lbf/in2) E —— 系数，选取焊缝系数与孔桥系数的较低值，
(UG-32(e))
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2.3.8 许用压缩应力 在轴向载荷作用下的圆筒壳和外压作用下的圆筒壳及球壳的最大
许用压缩应力，在第1册附录Q中已经论述。 在所有载荷条件下所需最小厚度与最高许用工作压力按下列准则
确定： (1)考虑公差的临界失稳应力 (2)规定的最低屈服强度或温度下的屈服强度 (3)1000h蠕变率为0.01％的平均应力 (4)设计温度下的许用拉伸应力
有些压力容器不在本卷考虑范围以内，它们是 (1) 属于其它卷范围内的; (2) 直接火加热的管式加热器; (3) 旋转或往复机械设备中的受压部件，其应力取决于设备的
功能要求; (4) 管道系统 (5) 管道部件，如管子、减震器等; (6) 某些容器，不论是否带有空气缓冲器，在压力状态下公称
盛水容量等于或小于120gal; (7) 用蒸汽或其它方法加热的供应热水的贮槽，并且其范围不
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对于受外压的容器和其它压缩载荷的部件的设计准则是 失稳和屈服强度应限定在许用极限值之内。 除持续线荷外还有短时作用的载荷(例如风载荷，地震载 荷)且当温度不超过第1册UG23.1表中的金属最高温度值 时，其拉伸或压缩的许用应力值可以增大到C分卷所列许 用应力的1.2倍 各种持续载荷所引起的一次薄膜加一次弯曲应力的组合值 不应超过C分卷表中所列最大许用应力的1.5倍。 采用了最大主应力理论计算应力值，同时采用了安全系数 确定许用应力，因此计算结果是可靠的。
对无缝壳体，E=1.0。
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对于球壳所需最小厚度由下式确定： t = PR 2SE − 0.2P
2.3.7 受内压成型封头的厚度
下面给出成型封头凹面受压(通常是内压)时，计算所需最小厚度或 最高许用工作压力的基本公式，在第1册附录1中还给出了其它几何 形状的封头的通用公式。 2：1 椭圆封头(标准椭圆封头)
由于屈曲方程和材料性能是非线性的，所以绘成图表以便确定设 计是否可行。
在用图表时，应先假定圆筒的厚度，外径和失稳长度等值，如果 不能满足要求，则需修改一个或多个参数再次进行计算，直到最 高许用工作压力在允许范围之内为止。
2.3.9 开孔与补强 对容器上的开孔，要计算开孔附近区域的应力是否可以接受， 对所有开孔，无论其形状与尺寸如何，除非按UG-36专门规定可以 免于验算外，均按照UG-36至UG-42以及附录1-7进行验算。 对某些开孔需采用如下专门的设计规定： （1）容器上的单个开孔，而且所受的压力无快速波动，当尺寸满 足如下限制时，可以不必进行计算： a)焊接或钎焊连接公称管径为3in的管子在厚度为3/8in以下的壳体或 封头，公称管径为2in的管子在厚度为3/8in以上的壳体或封头上。 b)螺纹，螺栓或胀接连接，对任何厚度的容器壳体与封头的开孔不 大于公称直径为2in的管径时。
第二章 第VIII卷 — 第1册简介
2.1 范围与限制 2.2 材料 2.3 设计要求 2.4 确定最高许用工作压力的验证性试验 2.5 敲硬印和制造厂资料报告表 2.6 焊接接头
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2.1 范围与限制 本卷适用于受内压或外压或二者同时作用的容器。 容器本身可以是焊接、钎焊的或者是锻造、铸造的 材料可以是钢、有色金属或铸铁。 对任何一台容器只要其设计与制造能满足本卷的全部规定， 即可使用U硬印。 ASME对采用哪一册规范没有硬性规定，而是由安装设备所 在地的执法机关来确定。
ASME锅炉与压力容器规范： 第VIII卷－压力容器
第一章 引言 第二章 第VIII卷 － 第1册简介 第三章 第VIII卷 － 第2册简介
第一章 引言
ASME规范第Ⅷ卷 — 非直接火压力容器，在ASME锅炉与压 力容器规范1925年版中首次颁布，并且一直使用到1968年。
1968年又将该卷分为两部分 原来的第Ⅷ卷变为第Ⅷ卷第1册——压力容器 新增加的一册则称为第Ⅷ卷第2册——压力容器，另一规程。
合ASME规范第Ⅱ卷的规定，也应符合C分卷给出的许用应 力表。 材料选用者应确认该材料适应于腐蚀、冲蚀等条件，且在使 用温度下能保持其力学性能。 在UG-10中，类似于第I卷，对于未按本册允许的技术条件认 证或生产的材料作出了规定。 要求证明所选用的每件材料的化学与物理性能均在第Ⅱ卷规 定的技术条件许可范围以内。 为此，就需要进行试验，经认证合格后，便可在每件材料上 作出识别的标志。
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2.3.2 壳体与封头的最小厚度 除下述情况外，无论产品的材料与形状如何，壳体与封头的最小 厚度应为1/16in，且不包括腐蚀裕度：
(1)最小厚度不适用于按第1册UHT规定制造的部件; (2)最小厚度不适用于板式换热器的传热板片; (3)最小厚度不适用于双套管换热器的内管，也不适用于管壳式换
热器的管子，此时所有内管的公称直径应小于6in; (4)非直接火蒸汽锅炉的壳体与封头的最小厚度应为 1/4in; (5)表UCS-23中材料所制成的用于压缩空气、蒸汽及水的壳体与
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第1册与第2册的设计准则是不能混淆的，这两册都包括许 多必须考核的不同条款。 如同规范其它部分一样，第Ⅷ卷的基本前提是 若进行了足够的设计分析，且材料、制造、检查和试验都 能满足更加严格的要求时，安全系数就可以相应的降低。
如果一台压力容器是由认可的U硬印许可证持有者按照第Ⅷ卷第 1册的规定制造与检查的，该容器就可以取得具有U标志的合格 证书，并可在产品上敲盖U硬印标志。
(2)在蠕变／断裂温度范围内，取以下情况的最低值
1000h蠕变率为0.0l％的平均应力的100％; 达到100000h的最低断裂应力的80; 达到100000h的平均断裂应力的67％。
2.3.6 受内压圆筒形和球形部件的厚度
对圆筒形部件，根据周向或环向应力，或根据纵向或轴向应力给出 两个确定最小厚度的公式。
如果压力容器是由认可的U2硬印许可证持有者按照第Ⅷ卷第2册 的规定制造与检验的，该容器就可以取得具有U2标志的合格证 书，并在产品上敲盖U2硬印标志。
两种授权证书是相互独立颁发的，一个制造厂可以持有上述一 种或两种证书。
颁发每一种证书都要分别进行审查，这两种审查可能同时进行
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第Ⅷ卷的分组和专门工作组组织 —— 压力容器分委员会设： 换热设备专门工作组 高压容器专门工作组 应力系数专门工作组 设计小组 材料小组 总则小组 制造和检查小组
些容器的容积不应超过5ft3，压力不超过250lbf／in2，或 容积不超过1.5ft3，压力不超过600lbf／in2，而且还应满 足其它一些要求。 盖有UM硬印的容器可免于授权检验师的检查，如果没有 要求，就不用提供制造厂资料报告。
2.2 材料 所用材料除UG-10、UG-11或规范案例另有规定外，均应符
2.3 设计要求 2.3.1 安全系数与设计准则 如前所述，第Ⅷ卷第1册对抗拉强度的安全系数取4，如 表2-1所示 对受内压的容器和其它拉伸载荷的部件的设计准则只有一条 即在UG-22中所列举的各种持续载荷所引起的一次薄膜 应力不能超过C分卷中所列出的最大许用应力
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表2-1第VIII卷第1册与第2册中根据材料性质确定最大许用应力值的安全系数
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UG-11中给出了其它工厂供应容器制造厂的各种受压部件的 规定对这些部件应有适当的标记，以确证该部件材料的技术 条件，设计压力与设计温度或其它数据。
部件的制造厂应当提供一份U-2A资料报告。 按照ANSI的产品标准或制造厂标准制造的某些其它受压部
件， 则应在部件上敲盖相应的产品识别标志。
规范卷
抗拉强度
第VIII卷 第1册 容器 容器 螺栓 螺栓 第VIII卷 第2册 容器 容器 螺栓3 螺栓3 螺栓4
常温下最 低强度
1/4 1/4 1/4 1/5
1/3 1/3 1/4 1/5 ---
设计温度 下的强度
1/4 1/4 1/4 1/4
1/3 1/3 1/4 1/4 ---
屈服强度
蠕变极限 设计温度下断 注 （平均） 裂的持久强度
超过下列任一限制： 热输入量为200000Btu／h; 水温为210˚F; 公称盛水容量为120gal。
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(8)容器的操作内压或外压不超过15lbf／in2； (9)容器内径、宽度、高度或截面对角线尺寸不超过6in 规范中已注意到 在最高许用工作压力超过3000lbf／in2的情况下，可能需要变 更和补充更详细的规定，而这些条款并没有限定设计压力或最 高许用工作压力须在 3000 lbf／in2 以内。 对此，设计者耍十分谨慎，在设计时必须注意容器的使用条件 由第Ⅷ卷第I册确认的某些容器可以敲盖UM硬印标志，这
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2.3.4 设计载荷 在第Ⅷ卷第1册UG-22节中列出了设计压力容器或压力容器部件 时需要考虑的各种载何： (1)内压或外压设计压力; (2)容器的重量及正常状态下内部储存物的重量，包括液体的静压头; (3)附属设备的重量，如电动机、其它容器、管道、保温层和衬里等; (4)由内部支撑、支耳、管道膨胀力与力矩以及安全阀等在壳体上引
起的局部载荷; (5)周期性的和动力的反作用力; (6)风载，雪载和地震载荷; (7)由流体冲击等所引起的冲击载荷; (8)温度梯度和不同的热膨胀量
对UG-22所列举的大部分载荷的要求在第Ⅷ卷第1册中并未给出 规定，而第Ⅷ卷第1册U-2(g)中规定
当规范中缺乏详细内容时，制造厂在取得授权检验师的同意后， 应补充提供设计与制造的细节，并使之达到与第1册所规定的同 等安全要求 2.3.5 许用拉应力
封头，最小厚度应为3/32in。
2.3.3 设计说明书 第Ⅷ卷第1册并没有要求提交设计说明书作为正式报告，所以，在 定货单中应详细列出设计要求。 在说明书中应给出
设计压力 设计温度 考虑地震载荷与风载荷时，还应有现场勘测情况 对卧式或立式容器要考虑附属设备的载荷 在计算支承的局部影响时，还需要有容器的支承位置情况。
常温下最 设计温度 低强度 下的强度
平均 最小
2/3
2/3
1.0
0.67
0.80 1
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0.90
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