关于ASME压力容器的几个设计要点

关于ASME压力容器的几个设计要点

VIII-1卷的设计方法

VIII-1卷的设计要求根据：

所采用的制造方法；

所使用的材料。

使用条件的要求

用户必须说明使用条件的类型、以及其它有关情况，否则，可能造成制造厂不能满足规范对特定使用条件提出的有关要求。

设计公式

如果规范公式适合于具体一个元件的计算，那么，该公式的运用是强制性的。

使用条件的类型

VIII-1卷提到使用条件有以下5个：

1.有毒介质

2.低温

3.非受火蒸汽锅炉

4.直接受火容器

5.其它（UW-2中未提到的容器）

设计载荷

VIII-1卷列出了以下几类载荷，在设计时都必须考虑到：

●压力

●温度梯度

●容器和介质的重量

●叠加载荷（如：静压头）

●局部应力*

●循环和动载荷（如：疲劳考虑）

●风载*

●地震载荷*

*如果存在的话。

注：VIII-1提供的设计法则仅适合于压力载荷的计算，对于其它载荷，任何适用的工程方法都可使用。

确定设计参数的责任

在“ASME体系”里涉及到的几个单位之间存在着接口，为每个单位规定了职责或要做的工作。每个单位负责进行他们自己的工作，ASME持证单位仅负责确保符合ASME规范的所有相关要求。

用户的责任

用户应向制造厂提供以下数据，以便使所设计的容器满足预期的使用条件：

●设计压力和温度

●载荷

●腐蚀余量

●使用要求

●附加的PWHT或RT

VIII-1卷容器的设计可以由用户或其设计代理、ASME持证单位或其分供方进行，但是，给容器打钢印的ASME持证单位必须对设计符合ASME规范的要求负责。VIII-1卷对设计人员

的资格没有要求。

接头形式及限制

接头类别（Joint Category）

接头类别是按接头在容器上的位置定义的。

注：D类接头可以是角接接头，也可以是对接接头。平封头上拼接焊缝为A类接头。焊接接头

除类别外，规范还用类型（Type）来描述接头。Type是焊接接头结构的定义。

Type 1 Type 2 Type 3

Type 4 Type 5 Type 6

UW-2(a) 有毒介质

当容器按有毒介质设计时，所有的焊接接头必须100%RT。

各类接头必须是：

●A类Type 1

●B类Type 1或2

●C类Type 1或2，但允许Fig. UW-13.5所示的焊接结构。

（见UW-2(c)(a)）

●D类全焊透

UW-2(b) 低温

下列情况属于低温容器：

●按UG-68，碳钢、低合金钢容器的MDMT小于-55?F（-48?C）；

●高合金钢容器，按UHA-51要求对母材或焊缝金属进行冲击试验。各类接头必须

是：

●A类Type 1（对于某些奥氏体不锈钢及其焊缝，可以使用

Type 1或2）

●B类Type 1或2

●C类全焊透（法兰必须采用全焊透连接，不使用平焊法兰）。

●D类全焊透，但以下情况可采用不焊透结构：

-UHA-51(d)(1)(a)和(b)、UHA-51(d)(2)(a)的材料，MDMT≥-320?F。

-UHA-51(d)(1)(c)和UHA-51(d)(2)(b)的材料，MDMT≥-50?F。

UW-2(c) 非受火蒸汽锅炉

非受火蒸汽锅炉（如：废热锅炉）的设计压力超过50 psi（0.34Mpa）时，各类接头必须是：

●A类Type 1

●B类Type 1或2

●C类无限制

●D类无限制

UW-2(d) 直接受火容器

压力容器或部件直接承受燃料（固体、液体或气体）燃烧火焰，其制造不属Section I、III、或IV的范围，此类容器上的各类焊缝必须是：

●A类Type 1

●B类（t>5/8”）Type 1或2

●C类无限制

●D类无限制

射线探伤

RT的类型

100%

抽检

无射线探伤要求

要求RT

UW-11(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。UW-11(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Table UCS-57、还有UHA-57要求对所有Type 1接头作RT检查。

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UW-11和12。

UW-12 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UW-12，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)应力乘数：“E”是应力乘数，它可以是焊缝系数，也可以是质量系数。除

UW-11(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)质量系数：对于不符合UW-11(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Section II Part D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。

c)焊缝增量：一个焊工在一台容器上焊接的50 ft.（15 m）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UW-52，

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UW-51对其全长进行RT检查：

●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UW-12(a)允许的焊

缝系数进行设计时，应作全长RT检查。

●接管、及与容器相连的压力腔壳体（Communicating Chamber）上的对接焊缝，

当其超过NPS10或1-1/8 in.厚度时，应作全长RT检查。

●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UW-52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

如果筒体或封头的设计使用UW-12(b)允许的焊缝系数时，其上的焊缝应按UW-52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：

●每50ft（15 m）焊缝增量或不足此增量的焊缝长度抽检6 in.（150 mm）长；

●每59 ft（15 m）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；

●RT抽检的部位由AI选定；

●满足其它条款而要求的RT不得用来满足此条的抽检要求；

●UW-51(a)的要求同样适合RT抽检（RT-3）。

厚度方面的考虑

设计-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”（1.6 mm）。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”（3.2 mm）。

4）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”（2.4 mm）。

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”（0.3 mm）。