1、 - 基本设计过程基本设计过程成套设备事业部成套设备事业部 马马 虹虹2019.06 一一.适用范围适用范围 二二.责任责任 三三.设计设计 四四.材料采购材料采购 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) 3.内径：6in.(152mm)U-1(c)(2)(i) 4.几何范围U-1(e)(
2、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） 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-26UW-31 1.概述：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
3、造方法的具体要求。包括：UW-焊接容器焊接容器、UF-锻造容器、UB-钎焊容器 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管壳式换热器管壳式换热器 (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.设计依据设计依据(Basic of design) (1)ASME规范版本(Edition)&每年出版
4、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。 如：2019年12月31日签的合同(合同签订 的当天日期），有效版本是2019Edition+2019Addenda。虽然2019版(2019Edition+2019Addenda)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。 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）
5、，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.设计责任设计责任 (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.材料选择材料选择UG-4 (1)受压件(Pressure parts)第II卷给出的， 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
6、、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。 6.计算计算 (1)厚度计算：如筒节 tPR(SE0.6P) (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 (d)轧制下偏差(Undertolerance) UG-16(c)(d) 板材的下偏差不大于0.01in(0.25
7、mm)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 (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) (3)焊接接头系数E (a)UW-12-除了UW-11(a
8、)(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。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-1
9、1(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 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 (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) 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
10、)(焊接接头的设计):相邻A缝间距5tmax-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。 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
11、);焊后外周边(a),(b),(c),(d)，MT或PT 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。 (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
12、 RT,E=0.85 RT4-以上都不适用时 (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 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
13、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 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=2 tc =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。 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
14、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 (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 最大纤维伸长率(%)=75tRf(1-RfRo)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
15、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 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 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)l测温热电
16、偶要求直接装在工件上UW-40(c)l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 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 热处理试板UCS- 85: UCS- 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： 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(12)冲
17、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); 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):
18、 对接接头，最后的焊缝，图(a)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(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
19、 B16.47铁素体钢法兰 1.概述概述 (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 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) 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(suppl
20、ementary),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.70lGrade以强度分，如SA-516,Gr.70485, Gr.65450, Gr.60415, Gr.55380 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 (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
