ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程

ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程1ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程5/9/2024目录一.适用范围二.责任三.设计四.材料采购5/9/20242ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程一.适用范围［U-1］本册包括了对压力容器的材料、设计、制造、检验、检测、试验、出证和压力泄放的强制性要求，特殊的禁止要求和非强制性的指导。1.设计压力：15psi(100kPa)＜设计压力≤3000psi(20MPa)［U-1(c)(2)(h),U-1(d)］2.容器类型：

(1)不包括的［U-1(c)(2)(a)~(j)］

(2)包括的［U-1(f)(g)(h)(i)(j)］5/9/20243ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程一.适用范围［U-1］3.内径：>6in.(152mm)［U-1(c)(2)(i)］4.几何范围［U-1(e)(1)~(4)］,包括直接焊到受压件上的非受压件

［U-1(e)(2)］5.满足这一册所有要求的任何压力容器都可以打“U”标志［U-1(c)(2)］6.没按照规范全部要求建造的任何产品都不得使用规范标志，即100%符合ASME规范（政策声明）5/9/20244ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程二.责任1.用户应建立”用户设计要求”(合同、图纸）2.成形、无损检验和热处理等可以外包，给容器打规范标志的制造厂对符合本册的全部要求负责3.焊接：［UW-26］［UW-31］5/9/20245ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程5/9/20246ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程5/9/20247ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程5/9/20248ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程5/9/20249ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程5/9/202410ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计(1)客户提供的文件：制造厂签字批准用于生产，负总的规范责任。(2)非受压件的文件：如支座、吊耳等受力不受压的零件。(3)规范没有给出设计和建造细节的，制造厂应提供，经AI认可［U-2(g)］5.材料选择［UG-4］(1)受压件(Pressureparts)—第II卷给出的，5/9/202411ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计并限于C分卷允许的，UG-23(最大许用应力值)中引述的表所列出的材料。(2)非受压件(Nonpressureparts)—如裙座、支座、挡板、吊耳等。可用非规范材料，但是要求(a)焊评(b)冲击免除评定。因此非规范材料应慎用［UCS-66(a)］,如不去除的衬垫、焊到受压件上的装接件、把手、吊耳、铭牌架等。5/9/202412ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计6.计算(1)厚度计算：如筒节t＝PR／(SE－0.6P)(a)要求的最小厚度(min.requirethk.),即公式算出的厚度［UG-27(a),附录3］(b)设计厚度(designthk.):要求的最小厚度＋腐蚀裕量(UG-25)(c)提供的厚度,即公称厚度(providedthk.)≥设计厚度5/9/202413ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计(d)轧制下偏差(Undertolerance)［UG-16(c)(d)］板材的下偏差不大于0.01in(0.25mm)或6%采购厚度的小者，设计时不考虑。管子(pipe)的下偏差-12.5%要考虑，但补强计算时不考虑。(e)最小厚度(min.thk.)［UG-16(b)］(f)核对提供的厚度≥最小厚度＋腐蚀裕量5/9/202414ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计

(2)最大许用应力值S第II卷-D篇中表1A&1B许用应力值的根据［II-DAPP.1］(a)抗拉强度安全系数3.5，屈服强度安全系数3/2(b)不锈钢有两个应力值，如SA-240304在100℃的许用应力有113MPa和137MPa。对垫片连接的法兰或少量的变形就会造成渗漏或故障的其他用途，不推荐采用大值。(安全起见均选小值)5/9/202415ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计

(3)焊接接头系数E(a)UW-12---除了UW-11(a)(5)之外，焊接接头系数只取决于它本身的型式和无损检测程度，和其他焊缝无关。但UW-11(a)(5)的A和D类焊接接头系数就受到与它相交的环缝B、C的影响。(b)充分检测(fullradiographyorfulllength),不是100%也不是全部，只要满足了某种检测程度，焊接接头系数能取表UW-12中(a)栏的系数，就是充分检测。5/9/202416ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计如:接管公称直径NPS≤10in，壁厚≤11/8in的B和C类环缝不要任何RT,但E=1.0;UW-11(a)(5)(b)spotRT满足了，E=1.0,也为充分检测。即筒节或封头内的A&D类焊缝100%检测，与之相交的B和C类焊缝只有满足UW-11(a)(5)(b)的sportRT满足了，E=1.0，称为充分(full)检测，否则E=0.85或0.8［UW-12(d)］(c)焊接接头的分类［UW-3］5/9/202417ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计指接头在容器上的位置而不是接头的型式。分A类,B类,C类,D类5/9/202418ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计

(d)检测要求(i)规范要求的检测［UW-11］----RT充分检测UW-11(a):①致死介质②对接焊缝，其焊接接头处最小公称厚度＞11/2in.(38mm)③非直接火锅炉④上述容器上的各接管连接的对接焊缝(NPS10-DN≤250，t≤11/8in.-29mm除外)

5/9/202419ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计

评定标准UW-51(焊接接头的射线检测)----RT局部检测①UW-11(a)(5)(b)—UW-52评定②UW-9(d)(焊接接头的设计):相邻A缝间距＜5tmax--UW-51评定③UW-14(b):不补强开孔可开在焊接接头上，检测长度为开孔直径的3倍，满足UW-51规定的RT检测。经补强的任何开孔均可位于焊接接头上，不需RT检测。5/9/202420ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计

以上三种局部检测不得用来满足UW-52局部检测的要求。即每50ft(15m)另加UW-52,不加UW-52,E不得取为0.85或0.8。RT局部检测UW-11(b),UW-52,没有T字焊接接头(交叉焊接接头)必照的规定。----MT或PT检测,属表面检测，与焊接接头系数无关：①UG-93(d)(3)&(4)—Fig.UW-13.2平板的坡口和周边，(b),(c),(d),(f),(n);焊后外周边(a),(b),(c),(d)，MT或PT5/9/202421ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计

②UW-50,进行气压试验的容器，开孔周围的焊缝和所有连接焊缝包括非受压件与受压件的连接焊缝,MT或PT③封头旋压工艺孔补焊后,MT或PT［UW-34旋压孔］----UT检测［UW-53焊接接头超声波检测方法］UW-11(a)(7),最后的封闭焊缝，不能RT时。没有RT设备不是理由，不能用UT代用。5/9/202422ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计(ii)RT在铭牌上的标记［UG-116(e)必要的标志］RT1---满足UW-11(a)&UW-51,E=1.0RT2---满足UW-11(a)(5)的要求，按UW-11(a)(5)(b)的要求抽样RT,E=1.0RT3---满足UW-11(b)spotRT,E=0.85RT4---以上都不适用时5/9/202423ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计(iii)规范要求之外的检测可以用户规定，也可以制造厂规定，为了质量，或节省材料(4)接管壁厚［UG-45接管颈部厚度］①UG-45(a)接管设计壁厚,t1②UG-45(b)(1)装接管的筒体或封头设计厚度(E=1.0),t2③UG-45(b)(4)标准管壁管子的最小厚度+腐蚀裕量，t35/9/202424ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计④取t2和t3的小者=t4⑤取t4和t1的大者=t5⑥提供厚度(公称壁管)×(1-12.5%)≥t5,OK检查孔只按UG-45(a)规定。如果用锻件做或tube,就不用扣除12.5%。(5)开孔补强---参看设计公式(6)接管装接焊缝［UW-16］包括角焊缝和部分穿透焊缝，必须计算，在图纸上给出。角焊缝尺寸在开孔补强UG-37和接管装5/9/202425ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计接强度计算UG-41与UW-15要用。tc=腰高=min.［1/4in.(6mm)或0.7tmin.］tmin.=min.［3/4in.(19mm)或去掉腐蚀裕量后两连接件中较薄件厚度］=te(焊脚长)如：tc=6mm,te=√2tc=8.5mm(7)接管装接焊缝的强度(a)UG-41(补强件的强度),要求承受的载荷W,W1-1,W2-2,W3-3,取小者。5/9/202426ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计按UW-15(c),UG-45(c)计算各类许用应力值。接管壁剪切强度=π／2×中径×壁厚×接管壁剪切应力角焊缝剪切强度=π／2×接管外径×焊脚高×角焊缝剪切应力坡口焊缝拉伸强度=π／2×接管外径×焊缝厚×坡口焊缝拉应力校核各途径的组合强度都大于所需的强度5/9/202427ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计(b)免除装接强度计算的焊接接头:UW-15(b):①Fig.UW-16.1②UG-36(c)(3),免除补强要求的开孔③UG-53,孔桥计算的开孔(8)冷成型纤维伸长［UCS-79］----决定被成型的零件筒体或封头是否需要热处理。如：双曲线形状的零件---封头5/9/202428ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计最大纤维伸长率(%)=75t／Rf(1-Rf／Ro)＞5%5个条件有一个满足，要热处理5个条件都不满足，对于P-No.1Gr.Nos.1和2的材料,%＞5%直到40%,不要热处理(9)最大许用工作压力(MAWP)［UG-98］要打在铭牌上，是容器在正常工作位置，其顶部可以允许的最大压力。是各零件计算的值减去静压头后的最小值，用热态应5/9/202429ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计

力腐蚀后的厚度计算：P=SEt／(R+0.6t)也可以不计算，就取其等于设计压力。(10)水压试验压力和温度［UG-99］UG-99(b)----MAWP×1.3×应力最小比值UG-99(c)----根据计算来决定试验压力,用公式:P=SEt／(R+0.6t)在新的冷的状态下，即用试验温度下的应力，公称壁厚，计算出每个受压件的最大允许的压力，乘1.3，再减去那个受压件上的静压头，其中的最小值就是容器顶部的5/9/202430ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计试验压力。试验温度----指的是金属温度，建议的温度＞30°F(17℃)＋MDMT,＜120°F(48℃)(11)焊后热处理(PWHT)测温热电偶要求直接装在工件上［UW-40(c)］公称厚度，就是焊接接头厚度［UW-40(f)］:①全焊透对接焊等厚零件，为除去焊缝余高的焊缝总深度5/9/202431ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计②坡口焊缝，是坡口深度③角焊缝是腰高④不等厚度零件焊接，按［UW-40(f)(5)］。不等厚两件，薄者；接管装接焊缝，取接管颈或壳体或补强板或角焊缝的厚者；非受压件装点处的焊缝厚度⑤返修焊缝为返修焊缝深度5/9/202432ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计热处理试板［UCS-85］:①UCS-85(c)---经Ac1相变温度以上和焊后热处理的容器都得有试板，但是：②在UCS-85(f)---P-No.1Gr.1和2的材料以及退火状态使用的所有碳钢和低合金钢免除上述①中的试板③非正火状态供货的材料，热成形时要带试板5/9/202433ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计(12)冲击评定［UCS-66］:确定容器免除冲击试验的最低设计金属温度的方法，所确定MDMT是要打在铭牌上的,这个温度低于用户给定的最低使用温度(UG-20)时，就免除冲击。(1)UG-20(f)----五个条件同时满足，冲击试验可免除：①P-No.1Gr1或2，UCS-66的曲线A,1/2in.(13mm);曲线B、C或D,1in.(25mm);

5/9/202434ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计②按UG-99(b)或(c)进行液压试验③-20°F(-29℃)≤设计温度≤650°F(345℃)UCS-66----材料、厚度和温度三者组合确定冲击是否免除，每一个受压件和焊到受压件上的装接件都要评定。(2)控制厚度，见FigUCS-66.3［UCS-66(a)］:①对接接头，最后的焊缝，图(a)5/9/202435ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计②角接焊缝，角焊缝，搭接焊缝，两件的薄者，图(f),(g)③平封头或管板，两件的薄者或平板元件除以4的厚者，图(c),(d),(e)④接管的焊接组件，最热的MDMT作为该焊接组件的许用MDMT,图(b)⑤平的非焊接件，螺栓连接的法兰、管板和平封头，平板元件厚除以45/9/202436ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程三.设计(3)进一步降低MDMT［UCS-66(b)］:如果上述确定的MDMT高于最低使用温度，就得做冲击，如不做冲击，可以用Fig.UCS-66.1来降低MDMT到最低使用温度以下，而避免冲击。(4)在MDMT不低于-20°F(-29℃)下使用的法兰无须做冲击试验［UCS-66(c)］:ASMEB16.5，ASMEB16.47铁素体钢法兰5/9/202437ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程四.材料采购1.概述(1)体系：第II卷-A篇---铁基材料第II卷-B篇---非铁基材料第II卷-C篇---焊条、焊丝和填充金属材料第II卷-D篇---性能(2)SA-/SA-M(公制)---ASME;A---ASTM(3)制造公差5/9/202438ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程四.材料采购①板---通用要求SA-20,表A1.1,0.01in.；表A2.1，0.3mm②管---pipe，通用要求SA-530，B36.10，-12.5%,SA-106tube，通用要求SA-450,负偏差为零,SA-179,SA-192(4)技术条件说明(specification)5/9/202439ASMEVIIII压力容器建造规则基本设计过程四.材料采购①正文---是强制要求,必须满足的