压力容器建造规则基本设计过程.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,谢谢！,ASME VIII-I,压力容器建造规则,-,基本设计过程,成套设备事业部 马 虹,2010.06,目 录,一,.,适用范围,二,.,责任,三,.,设计,四,.,材料采购,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),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）,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-31,三,.,设 计,1.,概述：,（,1,）,VIII-1,分,A,、,B,、,C,三个分卷和强制的及非强制的附录,U-1(b),A,分卷,-,适用于所有压力容器的通用要求。,UG,篇，包括材料、设计、制造、检验、标志和报告。,B,分卷,-,适用各制造方法的具体要求。包括：,UW-,焊接容器,、,UF-,锻造容器、,UB-,钎焊容器,三,.,设 计,C,分卷,-,适用于几种材料的具体要求。,包括：,UCS,碳钢和低合金钢容器,，,UNF,非铁金属（有色金属）容器，,UHA,高合金钢容器,，,UCI,铸铁容器，,UCL,复合板、堆焊、衬里的容器，,UCD,可锻铸铁容器，,UHT,热处理提高抗拉性能的钢制容器，,ULW,多层结构容器，,ULT,低温容器，,UHX,管壳式换热器,三,.,设 计,(2),重点看,A,分卷，,B,分卷的,UW,篇，,C,分卷的,UCS,篇,(3),以设计为纲，把这几部分串起来看,2.,设计依据,(Basic of design),(1)ASME,规范版本,(Edition)&,每年出版一次的增补,(Addenda),。修订条款在增补发表,6,个月后变成强制的，以合同签订的日期为准。每年,7,月,1,日发放，下一年的,1,月,1,日变为强制的。,三,.,设 计,如：,2004,年,12,月,31,日签的合同,(,合同签订 的当天日期），有效版本是,2001Edition+2003Addenda,。虽然,2004,版,(2004Edition+2004Addenda),已发放。,(2),用户设计要求,(users design requirement),U-2(a),由用户提供，考虑到正常的操作，开车，停车和异常情况成为控制设计的因素。,三,.,设 计,如腐蚀裕量，是否致死介质，是否需要规范要求之外的焊后热处理，,UG-22,载荷，,UG-20,最高和最低温度（冲击试验），超出规范要求的,NDE,，尺寸，型式等，焊缝型式和检验要求,UW-12(,接头系数,),。,3.,资格要求,ASME,规范不要求对设计者和设计组织资 格认证。,4.,设计责任,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,(Pressure parts),第,II,卷给出的，,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,(Nonpressure parts),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。,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.require thk.),即公式算出的厚度,UG-27(a),附录,3,(b),设计厚度,(design thk.):,要求的最小厚度腐蚀裕量,(UG-25),(c),提供的厚度,即公称厚度,(provided thk.),设计厚度,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,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-D APP.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-240 304,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,),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,(full radiography or full length),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。,三,.,设 计,如,:,接管公称直径,NPS10in,，壁厚,1 1/8in,的,B,和,C,类环缝不要任何,RT,但,E=1.0;,UW-11(a)(5)(b)spot RT,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,sport RT,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-3,三,.,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,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):,致死介质,对接焊缝，其焊接接头处最小公称 厚度,1 1/2in.(38mm),非直接火锅炉,上述容器上的各接管连接的对接焊缝,(NPS10-DN250,，,t1 1/8in.-29mm,除外,),三,.,设 计,评定标准,UW-51(,焊接接头的射线检测,),-RT,局部检测,UW-11(a)(5)(b)UW-52,评定,UW-9(d)(,焊接接头的设计,):,相邻,A,缝间距,5t,max,-UW-51,评定,UW-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。,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：,UG-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,PT,三,.,设 计,UW-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,PT,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。,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=1.0,RT2-,满足,UW-11(a)(5),的要求，按,UW-11(a)(5)(b),的要求抽样,RT,E=1.0,RT3-,满足,UW-11(b)spot RT,E=0.85,RT4-,以上都不适用时,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,UG-45(a),接管设计壁厚,t1,UG-45(b)(1),装接管的筒体或封头设计厚度,(E=1.0),t2,UG-45(b)(4),标准管壁管子的最小厚度,+,腐蚀裕量，,t3,三,.,设 计,取,t2,和,t3,的小者,=t4,取,t4,和,t1,的大者,=t5,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,三,.,设 计,接强度计算,UG-41,与,UW-15,要用。,t,c,=,腰高,=min.,1/4in.(6mm),或,0.7t,min.,t,min.,=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：,t,c,=6mm,te=2 t,c,=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,W,1-1,W,2-2,W,3-3,取小者。,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,=,2,中径,壁厚,接管壁剪切应力,角焊缝剪切强度,=,2,接管外径,焊脚高,角焊缝剪切应力,坡口焊缝拉伸强度,=,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,三,.,设 计,(b),免除装接强度计算的焊接接头,:,UW-15(b):Fig.UW-16.1,UG-36(c)(3),免除补强要求的开孔,UG-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,三,.,设 计,最大纤维伸长率,(%)=75t,R,f,(1-R,f,R,o,),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,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)-MAWP1.3,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,三,.,设 计,试验压力。,试验温度,-,指的是金属温度，建议的温度,30F(17),MDMT,120F(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),:,全焊透对接焊等厚零件，为除去焊缝余高的焊缝总深度,三,.,设 计,坡口焊缝，是坡口深度,角焊缝是腰高,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,返修焊缝为返修焊缝深度,三,.,设 计,热处理试板,UCS-85,:,UCS-85(c)-,经,A,c1,相变温度以上和焊后热处理的容器都得有试板，但是：,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中的试板,非正火状态供货的材料，热成形时要带试板,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：,P-No.1Gr1,或,2,，,UCS-66,的曲线,A,1/2in.(13mm);,曲线,B,、,C,或,D,1in.(25mm);,三,.,设 计,按,UG-99(b),或,(c),进行液压试验,-20F(-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,Fig UCS-66.3,UCS-66(a),:,对接接头，最后的焊缝，图,(a),三,.,设 计,角接焊缝，角焊缝，搭接焊缝，两件的薄者，图,(f),(g),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),接管的焊接组件，最热的,MDMT,作为该焊接组件的许用,MDMT,图,(b),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,4,三,.,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,-20F(-29),下使用的法兰无须做冲击试验,UCS-66(c),:ASME B16.5,，,ASME B16.47,铁素体钢法兰,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,四,.,材料采购,板,-,通用要求,SA-20,表,A1.1,0.01in.,；,表,A2.1,，,0.3mm,管,-pipe,，通用要求,SA-530,，,B36.10,，,-12.5%,SA-106,tube,，通用要求,SA-450,负偏差为零,SA-179,SA-192,(4),技术条件说明,(specification),四,.,材料采购,正文,-,是强制要求,必须满足的,不管订单里是否写明,补充要求,(supplementary),以,S1,表示,只有订单里写明了,制造厂才保证。,(5),材料牌号：技术条件号,+,材料级别。如,SA-516+Gr.70,Grade,以强度分，如,SA-516,Gr.70,485,Gr.65,450,Gr.60,415,Gr.55,380,四,.,材料采购,Type-,如何制造，如,SA-53,Type F,E,S/Grade A,B,Class-,以金相分，如,SA-181,Class 60,70,2.,采购,(1),采购单,-,数量，尺寸，材料名称，技术 条件,(,包括级别和年份,),状态，补充要求。,ASME,材料生产不限原产国家,foreword,材料生产厂不需要认证,四,.,材料采购,(2),入厂检验,板材,-MTR,或,CC(Material Test Report or Certificate of Compliance),UG-93(a)(1),焊材,-,可不要质证书，中国的焊剂目前要,MTR,或,CC,标准件,-,做上要求的标记，可不要质证书,材料不要求复验,四,.,材料采购,检验材料上的标记,板材,-,厂名，材料牌号，炉号，批号热处理，,MT,超声,(,如有时,),冲击,(,如有时,),法兰,-,厂名，材料牌号，级别，尺寸，,B16,管子,-,厂名，材料牌号，炉号，水压试验压力或,NDT,尺寸,谢 谢！,