GB150和ASMEⅧ1比较分析

·32·特种设备安全技术2006年第4期GB150和ASMEVII一1比较分析叶剑锋摘要通过对GB150和ASMEW一1在适用范围、许用应力和一些技术指标上的主要差别和相互对应关系进行了比较和分析，并阐述了自己的观点，旨在和有关人士共同探讨如何深入理解和准确运用两种不同的规范。关键词GB150ASMEⅧ一1比较分析众所周知．目前国际上尚无统一的压力容器 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 规范，但美国ASME锅炉、压力容器规范是在国际经济交往和涉外压力容器产品中具有国际性的标准规范。随着国外资金和技术进入国内相关行业，大型工程的国际化招投标司空见惯，因此，研习并实施ASME规范是与国际接轨并开拓国际市场的关键GB150(钢制压力容器》是我国压力容器标准体系中最基本、运用最广泛的标准，其技术内容与ASMEVl一1相当，但在一些技术指标上有所不同，下面分别加以比较、分析。1适用的设计范围首先．GB150和ASMEW一1都是按规则设计的压力容器标准，但是适用的设计压力范围不同(见表1)。其次，ASMEVl一1的材料适用范围广，包含了铁基材料和非铁基材料，而GB150仅限于钢材。《铝制压力容器》、《钛制压力容器》是在GB150基础上发展起来的行业标准．对GB150的材料范围进行了拓展表1主要压力容器标准的对应关系我国主要压力容器标准适用压力范围ASME规范适用压力范围(1)GB150(钢制压力容器》(2)JB4734(铝制压力容器》小于35MPa第Ⅷ卷第一分册小于20MPa(3)JB4745(钛制压力容器》JB4732(钢制压力容器一分析设计标准》小于100MPa第Ⅷ卷第二分册小于70MPa<超高压力容器》(制定中)大于100MPa第Ⅷ卷第三分册大于70MPa收稿13期：2006—03—25泄漏法兰接口更换金属垫圈重新紧固清理均水管及布水孔，确保其畅通。被拆除的汽水挡板应进行复原，并将汽水挡板向后延伸300mm．尽量将均水管喷出的低温水向后引流(2)选择与数台锅炉产汽量相匹配的水处理设备，选择逆流式钠离子交换器．交换器直径按以下计算式确定：D刀=、／；式中：Q一每小时需处理的水量(取值是总产汽量的1．O51．1倍)，m3／h；n一同时工作的交换器台数；v．-水的运行流速(滤速)，取值1530m／h。另外使用单位在做好水处理工作的同时应尽量避免超负荷运行(3)加强对锅炉各受压、非受压部件的状况检查．不得随意更改、变换锅炉各部件。实践证明，该锅炉经采取上述技术整改措施后，运行至今未发现类似爆管现象。参考文献1(锅炉安全技术监察规程》中华人民共和国劳动部．2(锅炉定期检验规则》．国家质量技术检验检疫总局．3李之光范柏樟著．工业锅炉手册)．4李正华著．工业锅炉检验》)．作者傅宝建江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院通州所江苏·通州邮编22630o维普资讯http://www.cqvip.comwww.freebz.net免费标准网(www.freebz.net)标准最全面免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载2006年第4期特种设备安全技术·33·2失效准则和许用应力GB150和ASMEⅧ一1规范都是基于弹性失效准则，采用最大应力理论来建立强度条件．一次薄膜应力或最大直接应力不得超过许用应力计算应力依据的理论是最大应力理论采用的许用应力计人了安全系数，它比测定得到的性能值低是考虑到：(11应力评估 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 的复杂程度；(21一定程度的应力集中及其类型；而在我国GB150中，焊接接头系数特指A、B类焊接接头．不允许采用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。4强度计算在压力容器设计时，主要考虑了两种失效理论：一是过量的弹性变形，包括基于弹性理论的弹性失稳；另表2许用应力比较材料标准许用应力取下列各值中的最小值，MPaGB150盯b，3．0盯／1．6盯1．6盯1．5盯1．0碳钢、低合金钢ASMEⅧ一1$43．5SY，1．5SV1．5S‘R／1．5S1．0GB150盯b，3．0盯n1．5盯2／1．5盯d1．5盯／1．0高合金钢ASMEⅧ一1$43．5J1．5S／1．5S1．5S1．0注：表中相关符号按相应标准，下同。(3)材料一定程度的不均匀性；(4)几何因素；(5)焊接接头中存在的缺陷。各国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。GB150和ASMEⅧ一1规范所使用的许用应力差别见表2．分母即强度值所对应的安全系数。一个是由于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。弹性失效是假定当材料已经达到弹性极限时发生的失效．超过这一极限将会发生过量变形或断裂破坏。对于金属材料，弹性极限是以拉伸强度、屈服强度和断裂强度3项来测定。测定弹性失效的3个通用理论是最大主应力理论、最大剪应力理论和变形能理论GB150和ASMEⅧ一1规范都应表3焊接接头系数比较无损检测程度名称接头型式l0o％检测局部检测无检测双面焊或相当于双面焊全焊透的对接焊缝1．0O．85GBl5O单面焊对接焊缝(带金属垫板)O．9O．8O双面焊或相当于双面焊全焊透的对接焊接l_0O．750．70单面焊对接焊缝(带金属垫板1O．9O．8OO．65单面焊对接焊缝(不带金属垫板1一一O．60ASMEⅧ一1双面满角焊塔接接头一一O．55单面满角焊塔接接头(加塞焊1一一O．5O单面满角焊塔接接头f不加塞焊1一一0．45注：表中无损检测，我国对钢制压力容器以射线和超声检测为准；而ASME~一1规范以射线检测为准，确实无法进行射线检测时允许用超声检测代之。3焊接接头系数在ASMEⅧ一1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．即一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、D4类焊接接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。用最大主应力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。现将我国GB150和ASMEⅧ～1规范有关受内压时的设计计算公式作～比较．见表4。以圆筒形壳体计算式为例比较发现．GB150仅需按环向应力进行计算．而ASMEⅧ一1还需计算纵向应力．这是由于ASMEⅧ一1对不同的焊接接头可以使用不同的焊接接头系数．并分别进行计算。由环向应力计算式比较发现．ASMEⅧ一1是以拉美公式取K=1．5维普资讯http://www.cqvip.comwww.freebz.net免费标准网(www.freebz.net)标准最全面免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载·34·特种设备安全技术2006年第4期表4设计计算公式比较比较项目GBl50ASMEⅧ一1圆筒形壳体8=POD／／(2[o-]Pc)环向应力t=-PD／(2SE-1．2P)．环向应力t=PD／(4SE+1．2P)．纵向应力环形壳体6=PcDj(4[(r】一Pc)仁PR／f2SE。_0．2P)椭圆形封头8=PcDil(2[o]4--o．5Pc】，标准型&=KPcDi／(2[o']一0．5Pc)，非标准型t=-PD／(2SE-O．2P)碟形封头&=MPcRil2[]‘qb_一0．5Pc)t=0．885PL／(SE-0．1PI半球形封头&=QPcDi／(2[tr]Pc)t=-PLt(2SE-O．2P)锥段和锥形封头8=PcDcl[2[]～Pc]COSa]t=-PD／[2COSa(SE-O．6](K=Do／Di)时对薄壁公式进行修正，GB150—89标准释义中用“根据经验加以修正．加上系数0．6”来加以解释。容易让人误解。【cr]／P=-l／(K-1)薄壁公式，1I显然，K=I．5时，GB150环向应力计算值(=2．5P)比ASMEⅧ一1环向应力计算值(=2．6P)d'3．85％。5开孔和开孔补强我国GBI50规定壳体上的开孔应为圆形、椭圆形或长圆形．当在壳体上开椭圆形或长圆形孔时。孔的长径与短径之比应不大于2．O．而ASMEⅧ一1则允许孔的长径与短径之比大于2．O．但应增强短径方向的补强以避免扭转力矩产生的过度变形．且形状不仅限于圆形、椭圆形和长圆形，但其所有转角应具有适当的半径。同时两者在开孔尺寸的限制上存在着差异，见表5。与ASMEⅧ一1不同．GB150对补强圈的使用提出以下规定：(1)钢材的标准抗拉强度下限值or~<540MPa；(2)补强圈厚度小于或等于1．58；(3)壳体名义厚度8≤38mm。GB150和ASMEⅧ一1均采用等面积补强法进行开孔补强的计算．但两者在补强有效范围和面积的计算上存在着差异．见表6。ASMEⅧ一1对补强所考虑的各平面视其和壳体轴线的夹角而引入应力校正系数F，以及各个不同平面的不同的应力水平，合情合理；而GB150未引入应力校正系数．意即各个不同平面的应力水平相当且等于1。简单但显得保守。此外，在不需补强的最大开孔直径的规定也不相同．ASMEⅧ一1从接管直径和壳体壁厚两个因素提出限制条件：而GB150则从设计压力、接管直径、管间距、接管壁厚等因素提出限制条件。ASMEⅧ一1明确规定，凡符合UG一37规定要求补强的任何开孔均可位于焊接接头上：而GB150未作明确规定。6无损检测(见表7)总的来说．GB150的无损检测要求比ASMEⅧ一1更为严格，这是与当前国内的材料供应、制造检验水平相适应的。7焊后热处理关于是否需要焊后热处理．GB150和ASMEⅧ一1的要求基本一致，分别从材质、厚度、焊前预热状况、冷表5开孔尺寸的限制比较对比项GBl50ASMEⅧ一1Di≤1500mm时，开孑L最大直径d≤Di／2，且d~<520mmDi≤1520ram时，开孔最大直径d≤Di／2，且d≤508mm圆筒上开孔Di>1500mm时，开孑L最大直径d~1520mm时。开孔最大直径d~<1．251．560"．ASMEⅧ一1：0"m=1．3X1．21．560"．显然．两者的应力值完全相同。表8给出了我国标准与ASMEⅧ一1对压力试验压力的比较关于S／S值，ASMEⅧ一1认为，法兰螺栓材料的安全系数远大于其它受压元件材料的安全系数．故其取值为按最大主应力进行设计的简体、封头、接管等元件而不必包含螺栓等紧固件：GB150则明确规定．容器各元件(简体、封头、接管、法兰及紧固件等)所用材料不同时．应取各元件材料比值之最小值。通过对以上8方面的比较分析．可以得出以下结论：(1)ASMEⅧ一1在安全系数、水压试验的取值上要高于GB150；而GB150无损检测、热处理、开孔补强方面的要求上严于ASMEⅧ一1。长期实践证明．这些都是与本国的材料供应、制造检验水平相适应的结果．在安全性能上两者是相当的。(2)作为两个独立、完整的标准体系，设计中可以相互参考、借鉴，但不应简单地对比、套用，要注重对标准的全面准确的理解和运用例如既不能把GB1513的许用应力用于ASMEⅧ一1设计的计算．也不能以ASMEⅧ一1公式求得的水压试验值用于以GB150设计的容器的试压表8压力试验压力比较标准液压试验气压试验气密试验GBl501．25P[crV[盯】t1．15P[盯】／[极度、高度危害介质ASMEⅧ一11．3PS／S1．1PS，s．参考文献lASMEBPVCODESEC110NVII，DIVISIONl，20o4EDIT10N．2GB150一l998(钢制压力容器)．3GB150—89(钢制压力容器》标准释义．作者叶剑锋台朔重工(宁波)有限公司浙江·宁波邮编315807维普资讯http://www.cqvip.comwww.freebz.net免费标准网(www.freebz.net)标准最全面免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载