了得網工業技術_ASME Ⅷ壓力容器規範分析

編輯推薦

本書是繫統地分析美國《鍋爐及壓力容器規範》第Ⅷ卷1、2、3冊（偏重於設計部分）的專著。本書可供從事壓力容器設計、制造、檢測、檢驗和安全監察人員、特別是規範取證單位以及和涉外項目有關的人員學習和使用ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2之用; 也可作為上述人員和有關科技人員進一步理解美國壓力容器規範和技術進修的參考材料。

內容簡介

本書是繫統地分析美國《鍋爐及壓力容器規範》第Ⅷ卷1、2、3冊2013年版（偏重於設計部分）的專著。由於美國規範編排方式的特殊性，同一主題前後穿插，有關內容相互關聯，以致在查閱某一主題時頗費周折。為方便讀者應用規範，本書根據國內使用習慣，把各主題列成專章撰寫。本書著重於分析規範中有關規程的制定原理，理清在應用中的主要思路，並聯繫我國的相關標準，以幫助讀者全面理解和使用ASMEⅧ規範以及和我國相關壓力容器標準的聯繫和區別。
本書可供從事壓力容器設計、制造、檢測、檢驗和安全監察人員、規範取證單位以及和涉外項目有關的人員學習和使用ASMEⅧ-1、Ⅷ-2之用，也可作為上述人員和其他有關科技人員進一步理解美國壓力容器規範和技術進修的參考材料。

第1章緒論
1.1ASME壓力容器規範是壓力容器的建造規則
1.2ASME規範制定了強制性要求、特殊禁用規定以及非強制性指南
1.3ASME規範是包括多種制造方法、多種材料容器的建造規則
1.4ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2是包括立式或臥式容器、換熱器、球形容器、膨脹節等在內各種壓力容器的建造規則
1.5Ⅷ-1、Ⅷ-2、Ⅷ-3共三冊各適用於不同的對像
1.6關於計算機的使用、設計用線算圖和曲線擬合公式
1.7ASME規範的卷、版本、增補、條款解釋、規範案例、例題
1.8內容不斷增加、更新，安全(設計)繫數不斷降低，不斷引入新的設計理念
1.9和國內標準的編寫習慣略有不同
參考文獻

第1篇ASME Ⅷ-1和Ⅷ-2按規則設計部分分析
第2章材料、安全繫數和防脆斷措施第1章緒論
1.1ASME壓力容器規範是壓力容器的建造規則
1.2ASME規範制定了強制性要求、特殊禁用規定以及非強制性指南
1.3ASME規範是包括多種制造方法、多種材料容器的建造規則
1.4ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2是包括立式或臥式容器、換熱器、球形容器、膨脹節等在內各種壓力容器的建造規則
1.5Ⅷ-1、Ⅷ-2、Ⅷ-3共三冊各適用於不同的對像
1.6關於計算機的使用、設計用線算圖和曲線擬合公式
1.7ASME規範的卷、版本、增補、條款解釋、規範案例、例題
1.8內容不斷增加、更新，安全(設計)繫數不斷降低，不斷引入新的設計理念
1.9和國內標準的編寫習慣略有不同
參考文獻

第1篇ASME Ⅷ-1和Ⅷ-2按規則設計部分分析
第2章材料、安全繫數和防脆斷措施
2.1受壓件和非受壓件的材料
2.2安全繫數和材料許用應力的確定
2.3防止脆性斷裂的總體思路、措施及其相關規定的制訂依據
2.3.1防止脆性斷裂的歷史沿革
2.3.2ASME Ⅷ-1的防脆斷措施分析
2.4Ⅷ-2在材料、安全繫數和防脆斷措施方面的主要區別
2.4.1確定許用應力的安全繫數和許用材料
2.4.2防止脆性斷裂的措施
2.5我國壓力容器標準GB 150、JB 4732在材料、安全繫數和防脆斷措施方面的主要區別
參考文獻
第3章焊接接頭和焊接接頭繫數
3.1焊接接頭的分類
3.1.1分類的目的
3.1.2分類的基本出發點
3.1.3焊接接頭分類
3.1.4焊接接頭形式
3.1.5焊接接頭的無損檢測程度
3.2焊接接頭繫數
3.2.1焊接接頭的使用限制
3.2.2焊接接頭的無損檢測要求和相應的標志
3.2.3焊接接頭繫數的選用
3.2.4確定焊接接頭繫數的實例分析
3.2.5角接接頭的結構形式和強度校核
3.3焊接接頭的有關問題
3.3.1焊接接頭處及其附近的開孔接管
3.3.2焊接接頭在容器上的布置
3.4Ⅷ-2在焊接接頭類別和形式、焊接接頭的使用、無損檢測以及焊接接頭繫數上的主要區別
3.5GB 150在焊接接頭類別和形式、焊接接頭的使用、無損檢測以及焊接接頭繫數方面的主要區別
3.5.1GB 150的焊接接頭分類
3.5.2GB 150的焊接接頭無損檢測和焊接接頭繫數
3.5.3GB 150的焊接接頭在容器上的布置
參考文獻
第4章壓力容器設計中的有關問題
4.1失效準則
4.2強度理論
4.3載荷
4.4設計(操作、許用)溫度和設計(操作、設計、最大許用工作)壓力
4.5獨立容器和組合容器
4.6厚度
4.7壓力試驗
4.7.1液壓試驗
4.7.2氣壓試驗
4.7.3試驗溫度
4.8設計中所采用的安全措施
4.8.1腐蝕裕量和指示孔
4.8.2檢查孔
4.8.3超壓防護裝置
4.9Ⅷ-2在所用強度理論、載荷、設計許用應力和壓力試驗上的主要區別
4.10GB 150和ASME Ⅷ-1在壓力試驗上的聯繫和區別
參考文獻
第5章內壓圓筒和封頭設計
5.1內壓圓筒和球殼設計
5.2內壓封頭設計
5.2.1橢圓形(包括半球形)封頭設計
5.2.2碟形(包括半球形)封頭設計
5.2.3錐形封頭設計
5.2.4平封頭設計
5.3ASME Ⅷ-2在內壓圓筒和封頭設計中的主要區別
5.3.1圓筒、球殼和錐殼
5.3.2碟形和橢圓形封頭設計
5.3.3平封頭設計
5.4GB 150在內壓圓筒和封頭設計中的主要區別
5.4.1圓筒、球殼和錐殼設計
5.4.2橢圓和碟形封頭設計
5.4.3平封頭設計
參考文獻
第6章真空容器和外壓組件設計
6.1外壓組件的穩定性設計概述
6.1.1外壓圓筒的周向穩定性設計
6.1.2外壓圓筒上的加強圈設計
6.2外壓封頭設計
6.2.1球形封頭設計
6.2.2橢圓形封頭設計
6.2.3碟形封頭設計
6.2.4錐形封頭設計
6.3圓筒的許用軸向壓縮應力
6.4半管式夾套容器設計
6.4.1半管式夾套容器設計的主要思路
6.4.2設計方法、步驟和應予注意點
6.5ASME Ⅷ-2在外壓組件和半管式夾套設計中的主要區別
6.5.1ASME Ⅷ-2(2007年版起)對外壓組件設計的修改
6.5.2外壓組件設計中的有關問題
6.5.3圓筒在外壓及其他載荷作用下的設計
6.5.4錐殼在外壓及其他載荷下的設計
6.5.5球殼、半球形和成形封頭在外壓及其他載荷作用下的設計
6.5.6ASME Ⅷ-2對半管式夾套設計的修改
6.6GB 150在外壓組件設計中的主要區別
參考文獻
第7章開孔接管及其補強設計
7.1開孔補強的理論基礎
7.1.1孔邊的應力增強
7.1.2開孔對容器材料承載截面積和承載能力的削弱
7.1.3接管和器壁構成不連續結構所引起附加的邊緣應力
7.2ASME Ⅷ-1的補強設計方法
7.2.1補強設計準則
7.2.2開孔形狀、開孔相對於組件尺寸的限制
7.2.3補強的有效範圍
7.2.4不需補強的最大開孔直徑
7.2.5開孔和焊接接頭的相遇或相鄰
7.2.6開孔補強計算
7.2.7開有排孔時的設計
7.2.8圓筒和錐殼上的大開孔補強
7.2.9補強件及其焊縫的強度校核
7.2.10接管頸部的厚度
7.3ASME Ⅷ-2的補強設計方法
7.3.1總的思路
7.3.2內壓圓筒上徑向開孔接管的補強計算
7.3.3外壓圓筒上徑向開孔接管的補強計算簡述
7.3.4其他內壓或外壓組件上徑向或非徑向開孔接管的補強
7.4GB 150和ASME Ⅷ-1的聯繫和區別
參考文獻
第8章法蘭及其相關組件的設計
8.1密封計算
8.2法蘭計算
8.2.1法蘭應力計算
8.2.2法蘭力矩計算
8.2.3法蘭設計的應力和剛度校核
8.2.4對華脫爾斯法蘭設計方法的討論
8.3用螺栓連接的凸形封頭
8.3.1類型(a)的設計
8.3.2類型(b)的設計
8.3.3類型(c)的設計
8.3.4類型(d)的設計
8.4反向法蘭和中心開有單個大圓孔的整體平蓋
8.4.1反向法蘭
8.4.2中心開有單個大圓孔的整體平蓋
8.4.3中心開有單個大圓孔平蓋和反向法蘭的相互聯繫
8.5卡箍連接件的設計
8.5.1卡箍連接螺栓的受載分析和設計
8.5.2卡箍和高頸的受載分析
8.5.3高頸和卡箍的應力分析和校核條件
8.6螺栓中心圓外由金屬與金屬相接觸的平面法蘭設計
8.6.1受載分析
8.6.2組件的分級和單個法蘭的分類
8.6.31級組件法蘭的各部應力計算
8.6.4法蘭設計許用應力
8.6.5法蘭厚度和螺栓總截面積的估計
8.7ASME Ⅷ-2在法蘭及其相關組件設計上的主要區別
8.7.1法蘭設計
8.7.2用螺栓連接的凸形封頭設計
8.7.3反向法蘭設計
8.7.4卡箍連接件設計
8.8GB 150和ASME Ⅷ-1在法蘭及其相關組件設計上的聯繫和區別
參考文獻
第9章非圓形截面容器
9.1非圓形截面容器的結構和載荷分析
9.1.1焊接結構和設計中的考慮
9.1.2開孔和對開孔後引起削弱的考慮
9.1.3載荷
9.2非圓形截面容器設計原理分析
9.2.1容器兩端封頭對側板的加強作用
9.2.2設置加強件的有關問題
9.2.3應力校核條件
9.2.4焊接接頭繫數E和孔帶削弱繫數e
9.3內壓非圓形截面容器設計公式舉例分析
9.3.1無加強件、無拉撐件、無過渡圓弧的對稱矩形截面容器
9.3.2無拉撐件、無過渡圓弧、設有加強件的對稱矩形截面容器
9.4受外壓(真空)的非圓形截面容器
9.4.1側板和封頭的穩定性校核
9.4.2非圓形截面容器的柱狀穩定性校核
9.5GB150和ASME Ⅷ-1的聯繫和區別
參考文獻
第10章管殼式換熱器和膨脹節
10.1管殼式換熱器管板設計的基本原理
10.2各類換熱器管板對開孔削弱的共有考慮
10.3U形管式換熱器管板的設計
10.3.1結構類型
10.3.2影響各類結構管板的因素分析
10.3.3設計規程分析
10.3.4對簡支U形管式管板的設計程序分析
10.4固定管板式換熱器管板的設計
10.4.1結構類型
10.4.2影響各類管板結構的因素分析
10.4.3設計規程分析
10.4.4計及鄰近管板處筒體不同材料和厚度的結構和設計
10.5浮動管板式換熱器管板的設計
10.5.1結構類型
10.5.2影響各類管板結構的因素分析
10.5.3設計規程分析
10.6管子對管板連接的強度設計
10.7膨脹節
10.7.1強度、剛度要求和許用循環次數計算
10.7.2軸向位移計算
10.7.3軸向剛度計算
10.7.4膨脹節的壓力試驗
10.8ASME Ⅷ-2的管殼式換熱器設計
10.9我國熱交換器標準GB 151和ASME Ⅷ-1的聯繫和區別
參考文獻
第11章ASME Ⅷ-2的臥式容器及鞍座設計
11.1結構分析
11.2載荷分析
11.3各處應力計算及強度校核
11.3.1圓筒上的軸向總應力及其校核條件
11.3.2鞍座處圓筒或封頭上的切向剪切應力和封頭上的附加拉伸應力及其校核條件
11.3.3鞍座處圓筒及其加強圈上(如設置)的周向壓縮總應力及其校核條件
11.3.4鞍座載荷校核
11.4雙鞍座臥式容器上各處應力的彙總
參考文獻
第12章制造、檢驗和試驗中有關問題的分析
12.1冷、熱加工成形
12.1.1多層容器層板貼合度的要求
12.1.2殼體在成形後允許的局部減薄區
12.1.3焊後熱處理要求
12.1.4冷成形後的熱處理要求
12.1.5對接焊縫的布置、錯邊及餘高
12.1.6圓筒、錐殼和球殼在成形後的允許偏差
12.1.7成形封頭的形狀允差
12.2無損檢測要求
12.3壓力試驗
12.4ASME Ⅷ-2在制造、檢驗和試驗規定中的主要區別
12.4.1圓筒和殼體上的局部減薄區
12.4.2焊後熱處理要求
12.4.3冷成形後的熱處理要求
12.4.4對接焊縫的布置、錯邊及餘高
12.4.5圓筒、錐殼和球殼以及成形封頭在成形後的允許偏差
12.4.6無損檢測要求
12.4.7壓力試驗
12.5我國標準GB 150和ASME Ⅷ-1在制造、檢驗和試驗中有關問題的聯繫和主要區別
參考文獻

第2篇ASME Ⅷ-2按分析設計部分分析
第13章ASME Ⅷ-2按應力分析設計部分的改寫背景
13.1壓力容器設計方法進展沿革
13.2應力分析設計方法的由來及其總體思想
13.3ASME Ⅷ-2的改寫背景
13.4按規則設計和按分析設計的關繫
參考文獻
第14章應力分類及其評定
14.1應力分類的力學基礎
14.1.1計算應力的方法
14.1.2不連續應力分析
14.2和應力分類相關的術語
14.3應力分類的基本出發點
14.4應力分類
14.4.1容器組件的應力分類
14.4.2接管頸部中應力分類的補充要求
14.5當量應力的限制條件及其分析
14.5.1當量應力的推導
14.5.2當量應力的限制條件
14.5.3對一次應力強度限制條件的分析
14.5.4安定性分析原理(對二次應力Q的限制)
14.5.5疲勞分析原理［對Pm(PL)+Pb+Q+F當量應力範圍的限制］
14.5.6對熱應力棘輪作用的限制原理簡述
14.6歐盟標準EN 13445和Ⅷ-2在應力分類及其評定上的聯繫和區別
14.7我國JB 4732鋼制壓力容器——分析設計標準和ASME Ⅷ-2在應力分類及其評定上的聯繫和區別
參考文獻
第15章按應力分析設計
15.1防止塑性垮塌
15.1.1彈性應力分析方法
15.1.2極限載荷分析方法
15.1.3彈-塑性應力分析方法
15.2防止局部失效
15.2.1彈性分析
15.2.2彈-塑性分析
15.3防止由失穩引起的垮塌
15.4我國JB 4732鋼制壓力容器——分析設計標準和ASME Ⅷ-2在應力分析設計上的聯繫和區別
參考文獻
第16章低循環疲勞設計
16.1疲勞分析的篩分
16.1.1以可比較設備的經驗為基礎的篩分準則
16.1.2篩分方法A
16.1.3篩分方法B
16.2基於以光滑試杆試驗為基礎的疲勞設計曲線
16.2.1疲勞設計曲線的安全繫數
16.2.2平均應力對疲勞設計曲線影響的調整
16.2.3對溫度影響的考慮
16.2.4當量應力幅及其求取
16.3焊接連接件的疲勞分析和用彈性應力分析方法確定當量結構應力範圍
16.4應力集中繫數、疲勞強度減弱繫數和開孔接管的應力指數
16.5螺栓的疲勞分析
16.6疲勞評定的積累損傷
16.7熱應力棘輪現像的評定
參考文獻

第3篇ASME Ⅷ-3簡要分析
第17章高壓容器的特點及其引起的特殊考慮
17.1由於厚壁所引起的考慮
17.1.1采用塑性失效準則
17.1.2塑性自增強設計
17.2由於采用高強度鋼的考慮
17.2.1關於材料的衝擊試驗
17.2.2引入“未爆先漏”的失效準則
17.3其他有關問題
參考文獻
附錄殼體上的局部應力計算
參考文獻

前言

美國機械工程師學會（The American Society of Mechanical Engineers，縮寫為ASME）編制的《ASME鍋爐及壓力容器規範》（ASME Boiler Pressure Vessel Code）既是一本國際性規範，又是美國國家標準。其中第Ⅷ卷為《壓力容器建造規則》，包含三個分冊（Ⅷ-1《建造規則》、Ⅷ-2《建造另一規則》、Ⅷ-3《高壓容器建造規則》），同時涉及第Ⅱ卷《材料》（5篇）、第Ⅴ卷《無損檢測》、第Ⅸ卷《焊接和钎焊評定》，篇幅浩瀚，內容廣泛，和歐盟容器標準EN 13445一起，組成了當今世界上兩大體繫的壓力容器規範。
《ASME鍋爐及壓力容器規範》每三年改版一次。（從2013年版起，改為每兩年改版一次，並不再出增補）在三年中每年出版《增補》（Addenda），對規範作補充和修改；每半年出版《條款解釋》（Interpretation），對規範技術內容解釋作書面解答。
《ASME鍋爐及壓力容器規範》涉及壓力容器材料選用、結構要求、組件強（剛）度計算、制造、檢驗、檢測，又因其編排方法的特殊性，使國內讀者不易閱讀、難以全面完整應用。美國機械工程師學會（The American Society of Mechanical Engineers，縮寫為ASME）編制的《ASME鍋爐及壓力容器規範》（ASME Boiler & Pressure Vessel Code）既是一本國際性規範，又是美國國家標準。其中第Ⅷ卷為《壓力容器建造規則》，包含三個分冊（Ⅷ-1《建造規則》、Ⅷ-2《建造另一規則》、Ⅷ-3《高壓容器建造規則》），同時涉及第Ⅱ卷《材料》（5篇）、第Ⅴ卷《無損檢測》、第Ⅸ卷《焊接和钎焊評定》，篇幅浩瀚，內容廣泛，和歐盟容器標準EN 13445一起，組成了當今世界上兩大體繫的壓力容器規範。
《ASME鍋爐及壓力容器規範》每三年改版一次。（從2013年版起，改為每兩年改版一次，並不再出增補）在三年中每年出版《增補》（Addenda），對規範作補充和修改；每半年出版《條款解釋》（Interpretation），對規範技術內容解釋作書面解答。
《ASME鍋爐及壓力容器規範》涉及壓力容器材料選用、結構要求、組件強（剛）度計算、制造、檢驗、檢測，又因其編排方法的特殊性，使國內讀者不易閱讀、難以全面完整應用。
本書是丁伯民教授在1995年和2009年所寫《美國壓力容器規範分析——ASME Ⅷ-1和Ⅷ-2》、《ASME 壓力容器規範分析與應用》的基礎上按ASME規範2013年版的重寫本，前書（1995年版）已過了近二十年，現版ASME規範，特別是Ⅷ-2有很大變動，後書（2009年版）內容似過於簡化。有鋻於此，且業內都深知我國壓力容器的相關標準和ASME規範的關繫，在重寫中不僅補充了一些在理解規範制定原理時相當有用的內容，而且聯繫我國的壓力容器標準，以冀讓讀者了解我國壓力容器標準和ASME規範的主要區別及其原因。
鋻於《ASME鍋爐及壓力容器規範》是當今國際上重要的壓力容器規範，具有廣泛性及權威性，對立足於國際壓力容器制造業具有相當關鍵的作用。充分理解及掌握應用《ASME鍋爐及壓力容器規範》是我國壓力容器設計、制造、檢驗及教育界人士的當務之急。
丁伯民教授長期從事壓力容器的教學工作，對我國的壓力容器規範編制也極為關心，多次提出寶貴建議。丁伯民教授對各國壓力容器規範較為熟悉，經常發表各種評論性文章，又因長期從事壓力容器學習班、培訓班的教學工作，了解壓力容器業界的需求。丁伯民教授治學嚴謹，知識面廣，他的見解頗得業界認可。
本書為丁伯民教授對《ASME鍋爐及壓力容器規範》執著學習的最新心得，肯定對讀者理解和應用《ASME鍋爐及壓力容器規範》並理解我國標準的某些不足之處有指導作用。預祝其能產生積極重要的影響。
洪德曉

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