ASME规范第VIII-1卷 -- 压力容器

ASME培训教程ASME规范第VIII-1卷--压力容器课程分类VIII-1卷的构成材料设计制造无损检测压力试验、打钢印和出数据报告VIII-1卷的构成目标通过本课程的学习，你将了解到ASME锅炉压力容器规范的组成、以及第VIII-1卷的构成及其运用，基本掌握如何查阅第VIII-1卷的有关条文。课程概况ASME锅炉压力容器规范的组成第VIII-1卷的构成及其运用如何查阅规范条款ASME锅炉压力容器规范的组成2001ASME锅炉压力容器规范SECTIONSI动力锅炉II材料技术条件PartA-钢铁材料PartB-有色金属材料PartC-焊丝、焊条及填充金属PartD-材料性能IIISubsectionNCA–Division1和Division2的总要求Division1SubsectionNB-1级部件SubsectionNC-2级部件SubsectionND-3级部件SubsectionNE-MC级部件SubsectionNF-设备支撑SubsectionNG-堆芯支撑结构件SubsectionNH-在高温工况下运行的1级部件AppendicesDivision2–混凝土反应堆容器和安全壳规范Division3–核燃料废料、高辐射材料及废料的储存和运输包装安全要求IV加热锅炉V无损探伤VI加热锅炉的维护和运行推荐规范VII动力锅炉的维护指导规范VIII压力容器Division1Division2–另一规则Division3–建造高压容器的另一规则IX焊接和钎焊评定X玻璃钢压力容器XI核电厂设备在役检验规范增补彩色页增补包含对规范的增订和修改，每年出版一次（第一次增补与新版本同时出版），并自动寄给相应的规范购买者。解释ASME对规范技术方面的询问作出书面的解释，并将规范解释作为规范更新服务的一部分。规范解释不能作为规范或增补的一部分。案例锅炉压力容器委员会定期召开会议，对所建议的增订和修改进行讨论，并形成案例以澄清现有规范的意图，或者，在紧急的情况下，对现有规范中没有提到的材料或建造方法作出规定。已经采纳的规范案例刊登在相应的规范案例卷中：1）锅炉压力容器；2）核设备。第VIII-1卷的构成前言SubsectionA:一般要求PartUG所有建造方法和所有材料的一般要求SubsectionB:有关压力容器制造方法的要求PartUW焊制容器PartUF锻制容器PartUB钎焊容器SubsectionC:有关材料类别的要求PartUCS碳钢和低合金钢容器PartUNF有色金属容器PartUHA高合金钢容器PartUCI铸铁容器PartUCL复合层材料容器PartUCD球墨铸铁容器PartUHT热处理材料容器PartULW多层容器PartULT低温材料容器材料表附录1-31强制性附录。A-EE非强制性附录“建议性的好方法”使用规范时，应查阅整个条款，包括所引述的其它条款。如果你找到了你想知道的而停止继续查阅，你可能会漏掉后面的有关要求。例如，UW-11包含好几个子条款，要全面理解必须全面查阅。规范条款的使用方法ASME材料目标本课程结束后，你将了解到怎样确定允许使用的材料，怎样确定材料的特殊要求。另外，你还将了解一些材料技术条件及其运用。课程概况允许使用的材料和选用SectionII材料技术条件焊材冲击试验要求材料的返修材料的检验和标记允许使用的材料和选用在为VIII-1卷压力容器选用材料时，应查阅以下不同的资料：SubsectionA材料的一般要求ISubsectionB制造方法和特殊工况影响材料的选择SubsectionC针对特殊材料的要求材料表–给出VIII-1卷允许使用的材料（UCS-23、UHS-23、UNF-23等）强制性附录SectionII材料的详细要求PartA-钢铁材料PartB-有色金属PartC-焊材PartD-材料性能有关规范案例金属学基础金属通常划分为钢铁材料（铁50%）和有色金属。含有一种以上元素的金属为合金。铁合金（SA-XXX）铸铁—碳2%，非常脆，不易焊接，适合于制造复杂形状的部件。钢材—碳2%，不脆（有韧性），较易焊接。碳钢—含硅、锰，用于较低温度。低合金钢—含铬（10%）、钼、镍，用于高温和含氢介子。高合金钢—含铬（10%）、钼、镍、锰，用于腐蚀、高、低温。按化学成分和性能，不锈钢可分为：马氏体不锈钢（如410）—高铬（12%），导磁，可通过热处理改善强度和硬度。铁素体不锈钢（如405、403）—导磁，不可通过热处理来改善强度和硬度。奥氏体不锈钢（如200、300系列）—不导磁，不可通过热处理来改善强度和硬度。奥氏体/铁素体双相不锈钢（329）—高强度，比奥氏体不锈钢具有更好的耐腐蚀性。钢的热处理:ASME规范产品制造中会使用到两个临界温度：下临界温度（A1）=合金开始向奥氏体转变上临界温度（A3）=合金全部转变成奥氏体正火将钢加热到A3以上大约100F，然后在静止空气中冷却。目的是使钢的组织均匀，使硬度高于钢在退火状态的硬度。退火将钢加热到A3以上大约50F，然后随炉缓慢冷却。目的是细化晶粒，使材料软化。焊后热处理加热到A1以上的温度，目的是降低制造和焊接应力，降低热影响区的硬度淬火钢加热后的冷却速度对提高钢的硬度和强度非常重要，如SA-517这样的钢种，其强度主要靠淬火获得。回火淬火后的钢非常脆，为增加韧性，将其加热到A1以下，然后冷却以得到所期望的高强度和良好韧性的综合性能。（参见：StructuralAnalysisandDesignofProcessEquipment,JawadFarr）有色金属主要用于强腐蚀、高温的环境。铝合金-不导磁、具有良好的可成型性、高的强度-重量比。铜合金-良好的耐腐蚀性和机械加工性能。镍合金-极好的耐腐蚀性和高温抗氧化性能。钛和锆合金-耐腐蚀性极强。有色金属合金的热处理退火将材料加热到一定的温度，然后缓慢冷却。目的是使材料软化，消除冷加工应力。正火将材料加热到稍高于退火温度，然后以比退火快的冷却速度冷却。固溶处理在足以使各合金元素可随机弥散的高温下进行的热处理。稳定化低温加热以稳定某种合金元素。温度处理对合金以一定的温度处理以产生一稳定的性能。（参见：StructuralAnalysisandDesignofProcessEquipment,JawadFarr）VIII-1卷的材料UG-4到UG-8、UG-10、UG-12到UG-14：受压件的材料必须是ASME规范SectionII中的材料，并限于那些在UG-23提到的材料。例外:UG-4(b)：非受压件材料仅须具有可焊性即可。UG-9：焊接材料。UG-11(a)&(c)：允许使用的ASME/ANSI标准（见规范解释VIII-77-86）。UG-13(b)：垫片仅须是可锻纲（Wroughtsteels）即可。UG-15：同牌号的可锻材料(Wroughtmaterials)已被批准作为可使用材料，但在“采购清单”中没有列入的此材料。（见规范解释VIII-1-89-194）强制性附录规定的材料。规范案例允许的材料。材料的许用应力总则对于大多数锅炉压力容器规范卷册，许用应力可在SectionIIPartD-材料性能中找到。用于：计算所需要的厚度与计算应力值比较SectionIIPartD所列材料顺序按合金含量递增排列：碳钢铬-钼钢不锈钢在同一“公称化学成分”以内，材料的顺序按抗拉强度递增排列。非常便于设计人员使用：合金类型、强度等级。对于某一具体合金牌号，首先看一下技术条件，找出它的公称合金含量和抗拉强度。表1A和1B已于1999增补作了全面修改，以反映出用新的设计安全系数3.5重新计算的抗拉许用应力。VIII-1卷对于第VIII卷来说，SectionIIPartD中的表1用于VIII-1卷、表2用于VIII-2。表1进一步分为两部分：表1A–钢铁材料表1B–有色金属材料对于铸铁（UCI）、球墨铸铁（UCD）和低温材料（ULT），许用应力在VIII-1卷中，而不是SectionIIPartD。使用此表时应注意以下两点：-确认你所查阅的那一行在VIII-1卷一栏里没有“NP”（NotPermitted）字样。-确认已查阅过与VIII-1卷有关的注释。另外：UG-45(c)：接管剪切许用应力=接管抗拉许用应力的70%UW-15(c)：焊缝的许用应力是容器材料许用应力的百分之几：坡口焊缝抗拉许用应力=74%坡口焊缝抗剪许用应力=60%角焊缝抗剪许用应力=49%用于按UG-41的补强强度计算。SubsectionA一般要求SubsectionA中有关材料的基本条款为：UG-4一般要求UG-5板材UG-6锻件UG-7铸件UG-8管道和管子UG-9焊接材料UG-11预制和预成形受压件UG-12螺栓和螺柱UG-13螺母和垫圈UG-14棒材一般来说，在VIII-1卷的其它章节中，如UCS、UHA等，关于材料的要求通常都具有相同的段落编号。UG-4(a)UG-4(a)将用于承受压力应力的材料限于那些由SubsectionC允许使用的材料，同时还提到了UG-9、10、11、15和强制性附录，给出其它允许使用的材料UG-4(b)材料不符合SubsectionC允许的技术条件可用于非受压件，但必须符合UW-5(b)的要求。UW-5(b)指出，必须证实材料具有可焊性。一般来说，如果材料可按UG-10、11、15或93识别，或者，其化学成分、机械性能已知，按第IX卷进行了焊接工艺评定即可证实材料的可焊性。如果材料不符合上述要求，每一块未识别的材料必须按第IX卷QW-451的规定进行导向弯曲试验。UG-4(b)还提到，未能按UG-93识别的材料，其许用应力不能超过SubsectionC允许的类似材料的许用应力的80%。换句话说，在进行载荷计算时，你只能使用该材料许用应力值的80%。UG-4(d)如果材料既没有列入VIII-1卷，又不符合UG-10或15，要使用此种材料可按附录B向ASME提交申请。ASME通常要求，此种申请是针对已向ASTM提交过申请的材料。按照附录B，在一般情况下，可能会出版一份规范案例，允许采用这种材料。UG-4(f)UG-4(f)建议，设备的用户或其指定代理应确认建造容器所使用的材料适合于预期的工作环境，即在设备的预期使用寿命期限内，能保持要求的机械性能、具有抗腐蚀、抗侵蚀、抗氧化及其它老化的能力。UG-10未能完全识别的材料通常认为只有“规范”认可的材料才能用于规范容器的制造。但是，在UG-4(a)中提到，UG-10允许使用未完全识别、或可按本卷不允许使用的某个技术条件加以识别、即按此技术条件制造的材料，只要其满足UG-10(a)、(b)、(c)的相应要求。UG-10(a)可按材料制造厂提供的完整证明加以识别的材料UG-10(a)允许使用VIII-1卷中没有列入的材料，只要此材料可以识别、并能够通过炉批号追踪到材料制造厂的原始化学成分。此段叙述了为使用这类材料需要进行的步骤。简单地说，你应将这类材料的理化性能与ASME允许使用的材料进行比较，如果一致，即可对其认可。此认可步骤可以由ASME持证厂家或材料制造厂完成。UG-10(b)可按生产批号识别、但不能按UG-10(a)认可的材料UG-10(b)允许使用VIII-1卷中没有列入、虽可识别但不能追踪到材料制造厂原始化学成分的材料。与UG-10(a)一样，此段也叙述了为使用这类材料需要进行的步骤。不过，在此种情况下，你必须对每一炉号都进行理化性能试验，并将试验结果与ASME允许的技术条件相比较。如果相符，你可认定此材料符合SectionII的相应材料技术条件。此认可步骤只能由ASME持证厂家完成。UG-10(c)未完全识别的材料UG-10(c)允许使用VIII-1卷中没有列入、不能识别、也不能追踪到材料制造厂原始化学成分的材料。此段叙述了为使用这类材料需要进行的步骤，与UG-10(b)相似，但你必须逐件进行试验。此段只能由ASME持证厂家运用。UG-15技术条件的材料形式如果材料以一种材料形式列入