1、ASM標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)述匯報(bào)人：劉偉張宜峰時(shí)間：2015.4.26ASM標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)述劉偉張宜峰（四川理工學(xué)院機(jī)械工程系，四川自貢643000）摘要：通過對(duì)ASM麗準(zhǔn)的分析，介紹了ASMEE材料和容器設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用，也介紹了中國(guó)在ASM覬范中的規(guī)范案例CODECASE其制造方法和優(yōu)缺點(diǎn)，再對(duì)國(guó)內(nèi)外的一些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較，在適用范圍和技術(shù)內(nèi)容上介紹了GB150旨在理解和運(yùn)用不同的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)有個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞：ASMEJ1范；標(biāo)準(zhǔn)；GB150;比較；材料；壓力容器前言：美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（TheAmericanSocietyofMechanicalEngineers）成立于1880年，在世界各地建有分部，是一個(gè)有很

2、大權(quán)威和影響的國(guó)際性學(xué)術(shù)組織。ASME3E要從事發(fā)展機(jī)械工程及其有關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)，鼓勵(lì)基礎(chǔ)研究，促進(jìn)學(xué)術(shù)交流，發(fā)展與其他工程學(xué)、協(xié)會(huì)的合作，開展標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)，制定機(jī)械規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。自成立以來，ASMES導(dǎo)了機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，從最初的螺紋標(biāo)準(zhǔn)開始到現(xiàn)在已發(fā)展了超過600多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。1911年成立了鍋爐機(jī)械指令委員會(huì)。1ASME規(guī)范ASMEB范共有十二篇，包括鍋爐、壓力容器、核動(dòng)力裝置、焊接、材料、無損檢測(cè)等內(nèi)容，篇幅龐大，內(nèi)容豐富，且修訂更新及時(shí)，全面包括了鍋爐和壓力容器質(zhì)量保證的要求。ASMEB范每三年出版一個(gè)新的版本，每年有兩次增補(bǔ)。ASME®范分為四個(gè)層次，即規(guī)范（In-terpret

3、ation）及規(guī)范增補(bǔ)ASME規(guī)范內(nèi)容：第一卷:動(dòng)力鍋爐建筑規(guī)范第二卷：材料A篇鐵基材料BC篇焊條.焊絲及填充材料D篇性能（公制）第三卷：分卷NCA第1冊(cè)Code）、規(guī)范案列（CodeCase）、條款解釋Addend0。篇非鐵基材料D篇性能（美國(guó)習(xí)慣單位制）第1冊(cè)和第2冊(cè)總要求分卷NB1級(jí)部件分卷NC2級(jí)部件分卷ND3級(jí)部件分卷NEMC級(jí)部件分卷NF支撐件分卷NG堆芯支撐結(jié)構(gòu)分卷NH高溫1級(jí)部件附錄廢核燃料和高位放射性材料的廢料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸包裝用安全容器系統(tǒng)廢核燃料和高位放射性材料的廢料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸包裝用安全容器系統(tǒng)第四卷：采暖鍋爐建筑規(guī)范第五卷：無損檢測(cè)第六卷：采暖鍋爐維護(hù)和運(yùn)行推薦規(guī)則第七

4、卷：動(dòng)力鍋爐維護(hù)推薦指南第八卷：第1冊(cè)壓力容器建造規(guī)則第2冊(cè)壓力容器建造另一規(guī)則第3冊(cè)高壓容器建造規(guī)則第九卷：焊接和釬焊評(píng)定第十卷：纖維增強(qiáng)塑料壓力容器第十一卷：核動(dòng)力廠部件在役檢驗(yàn)規(guī)則第十二卷：運(yùn)輸罐建造和延續(xù)使用規(guī)范2材料ASME1所涉及的材料共計(jì)有碳鋼和低合金鋼、有色金屬、高合金鋼、鑄鐵、可鍛鑄鐵等，而涉及和材料、制造方法有關(guān)的容器共計(jì)有鍛造容器、釬焊容器、以復(fù)合鋼板或有防腐襯里層制造的容器，經(jīng)熱處理后提高抗拉性能的鐵素體鋼制容器、多層結(jié)構(gòu)容器。在低溫時(shí)具有較高許用應(yīng)力的材料制容器等，列于表2-1,*2-1材料及制造方法ft類美理所屬的起第部分康米和合金煙UCSUF有色金JWffM*UB

5、高臺(tái)金鋼UHA以發(fā)合刪板遭尋防腐對(duì)用由俺的容ifUCLuci加熱勉勵(lì)呼提見見為性儺的帙茶體例禺加B制UHTUCD$息增利害界ULW-幀由用赧贈(zèng)用通力的忖時(shí)造神ULT二制量力快材黑2.1 碳鋼和合金鋼碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11%的鐵碳合金，低合金鋼合金元素總量小于5%勺合金鋼叫做低合金鋼合金總量低于5%寸稱為低合金鋼。合金含量在5-10%之間稱為中合金鋼；大于10%勺稱為高合金鋼。碳鋼和合金鋼是制造壓力容器最常用的材料，它可以是鋼板，鍛鋼、鑄鋼、鋼管、桿材和棒材等型式。為了保證其焊接質(zhì)量，所以ASMEVm1在UCS-5節(jié)中規(guī)定，含碳量大于0.35%的碳鋼和低合金鋼不得用于焊接或氧氣切割成型。2

6、.2 有色金屬有色金屬主要用于抗腐蝕，用于食品容器時(shí)便于清潔，高溫時(shí)有足夠強(qiáng)度和不起皮以及低溫時(shí)有足夠的缺口韌性的場(chǎng)合。有色金屬包括鋁，銅、鍥、鈦、皓及其合金等，它可以是板材、鍛件、鑄件、管材、桿材和棒材等型式。2.3 高合金鋼高合金鋼主要用于防腐蝕，避免鐵離子對(duì)物料的污染，在食品制造過程中便于清潔容器，在高溫時(shí)保證強(qiáng)度和抗氧化能力以及低溫時(shí)有足夠缺口韌性等場(chǎng)合，它包括銘鍥不銹鋼，不銹鋼和高銘鋼，也可以是板材，鍛件、鑄件，管材，桿材和棒材等型式。奧氏體是一種塑性很好，強(qiáng)度較低的固溶體，具有一定韌性。不具有鐵磁性。因此，分辨奧氏體不銹鋼刀具（常見的18-8型不銹鋼）的方法之一就是用磁鐵來看刀具是

7、否具有磁性。古代鐵匠打鐵時(shí)燒紅的鐵塊即處于奧氏體狀態(tài)。另外，奧氏體因?yàn)槭敲嫘牧⒎?，八面體間隙較大，可以容納更多的碳。馬氏體是黑色金屬材料的一種組織名稱。是奧氏體通過無擴(kuò)散型相變轉(zhuǎn)變成的亞穩(wěn)定相，高的強(qiáng)度和硬度是鋼中馬氏體的主要特征之一，同時(shí)馬氏體的脆性也比較高。亞共析成分的奧氏體通過先共析析出形成鐵素體性能幾乎和純鐵相同，強(qiáng)度、硬度不高，但具有良好的塑性與韌性。2.4 鑄鐵和可鍛鑄鐵鑄鐵和可鍛鑄鐵容器不能用于貯存致死或易燃的液體或氣體介質(zhì)，不能用于直接火壓力容器和非直接火蒸汽鍋爐，并在壓力和溫度方面都有相應(yīng)的限制范圍。3ASME-容器設(shè)計(jì)中的有關(guān)問題3.1 失效準(zhǔn)則在容器設(shè)計(jì)中遇到的失效方式：

8、過量的彈性變形（包括彈性不穩(wěn)定）、過量的塑形變形、高應(yīng)變、低循環(huán)疲勞、由應(yīng)力引起的破壞/蠕變變形（非彈性）、脆性斷裂、應(yīng)力腐蝕、塑形不穩(wěn)定一漸增的垮塌、腐蝕疲勞。3.2 強(qiáng)度理論ASM郎八卷第一冊(cè)中提到20世紀(jì)初開始用強(qiáng)度理論是第一強(qiáng)度理論（最大主應(yīng)力）。第八卷第二冊(cè)；1968年開始用第三強(qiáng)度理論（最大剪應(yīng)力），2007年寫入按設(shè)計(jì)規(guī)則來用第三強(qiáng)度理論和按分析設(shè)計(jì)用第四強(qiáng)度理論（最大變形能）3.3設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度是指容器在操作狀態(tài)下設(shè)計(jì)元件時(shí)所采用沿厚度的金屬平均溫度，可以由工藝條件或必要時(shí)采用設(shè)計(jì)方法或?qū)崪y(cè)確定，最高值不得超過許用應(yīng)力表中所列的高溫極限最低只用于判定材料是否進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。3.

9、4 設(shè)計(jì)壓力確定容器的設(shè)計(jì)壓力時(shí)，應(yīng)考慮容器內(nèi)外的最大壓差，或者組合單元任意兩受壓室所受的最大壓差。3.5 壓力試驗(yàn)?zāi)康囊灰粸楸ＷC容器在正常操作時(shí)的宏觀強(qiáng)度，焊縫的致密性以及密封件的密封性，并兼有使帶缺陷材料在超應(yīng)力作用后于缺陷尖端處留下壓縮殘余應(yīng)力，從而使投入正常操作時(shí)缺陷尖端不易擴(kuò)展，改善其防脆斷和抗疲勞性能的因素。方法一一液壓試驗(yàn)原則一一試驗(yàn)壓力總是較設(shè)計(jì)條件時(shí)的設(shè)計(jì)壓力或完工容器的最大許用工作壓力高，其所高的值既要使容器達(dá)到盡可能的考驗(yàn)，又要使容器不致出現(xiàn)強(qiáng)度不足或變形過大的問題，一般都和確定材料許用應(yīng)力時(shí)的安全系數(shù)和規(guī)范所允許的超應(yīng)力考驗(yàn)程度有關(guān)。尊扛城建箱戒律整.利車號(hào)置電動(dòng)斷耳平

10、胴帶蛤舞式國(guó)W的豺杓）技R”優(yōu)裝置4中國(guó)在ASM覬范中的規(guī)范案例CODECASE4.1扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式壓力容器一一又稱扁平繞帶壓力容器中國(guó)首創(chuàng)的一種新型繞帶式壓力容器，由浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所朱國(guó)輝教授發(fā)明，1996年和1997年被列入ASME-1和ASMEU-2標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范案例CODECASE編號(hào)分別為2229和2269。4.2 制造方法第一步一般采用鋼板卷焊來制造內(nèi)筒體，第二步組裝（焊接）內(nèi)筒體至規(guī)定長(zhǎng)度，第三步焊接端部封頭或端蓋，第四步耐壓試驗(yàn)與氣密性實(shí)驗(yàn)，第五步鋼帶纏繞（雙數(shù)層），第六步內(nèi)筒耐壓實(shí)驗(yàn)，第七步焊接外殼保護(hù)層。4.3 扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式壓力容器優(yōu)點(diǎn)內(nèi)筒薄，內(nèi)層厚度約占總厚度

11、的1/61/4,可為單層或多層組合結(jié)構(gòu)。薄鋼板取材容易，易制作，同時(shí)原材料，焊接和無損檢測(cè)的質(zhì)量易于保證；原始缺陷少，且可通過預(yù)應(yīng)力纏繞，使內(nèi)筒處于水平，降低裂紋在使用中萌生和擴(kuò)展的可能性。鋼帶窄，預(yù)應(yīng)力交錯(cuò)纏繞。扁平鋼帶厚度約為416mm具有優(yōu)良的金屬纖維性能，其金相組織和力學(xué)性能都比較均勻，脆性轉(zhuǎn)變溫度比厚鋼板低得多；同時(shí)，預(yù)應(yīng)力交錯(cuò)錯(cuò)繞使內(nèi)筒軸向和環(huán)向的強(qiáng)度同時(shí)得到加強(qiáng)。層數(shù)多，無深厚環(huán)焊縫，具有自我抑暴抗暴特性。容器大部分厚度都由多層交錯(cuò)纏繞的鋼帶組成，且全長(zhǎng)無深度環(huán)焊縫，層間有止裂作用。繞帶層即是承壓強(qiáng)度層，也是保障容器安全使用的非?？煽康囊直Ｗo(hù)層兩端為斜面分散焊縫，可防止法蘭或端

12、蓋斷裂飛出引起嚴(yán)重事故。繞帶結(jié)構(gòu)將深厚環(huán)焊縫轉(zhuǎn)化為斜面分散焊縫，不僅使焊縫受力面積增大，工藝得到簡(jiǎn)化而且還改變的焊縫結(jié)構(gòu)。最簡(jiǎn)化的制造技術(shù)，整個(gè)容器的制造過程基本是內(nèi)筒制作加鋼帶纏繞過程，鋼帶繞完，容器也就基本制造完成，工序少，周期短?？蓪?shí)施功能全面可靠的在線安全監(jiān)控保障技術(shù)，由于繞帶層有天然“透氣孔”，即使因意外因素內(nèi)筒發(fā)生了裂紋擴(kuò)展而泄漏，所泄漏出的氣體可被外保護(hù)薄殼自然收集，實(shí)現(xiàn)泄漏介質(zhì)自動(dòng)排放和通過密閉循環(huán)系統(tǒng)對(duì)氣體化學(xué)成份的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)安全狀態(tài)及腐蝕狀態(tài)計(jì)算機(jī)在線自動(dòng)監(jiān)控。5ASME-國(guó)內(nèi)外其他壓力容器標(biāo)準(zhǔn)5.1 日本標(biāo)準(zhǔn)1993年以前：ASMEVffl-2JISB8243壓力容器構(gòu)造

13、ASMEU-1ISB8250壓力容器構(gòu)造一另一標(biāo)準(zhǔn)1993年以后：JISB8270壓力容器（基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)）JISB8271-8285壓力容器（單項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)）5.2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)87/404/EEC簡(jiǎn)單壓力容器指令：僅適用于介質(zhì)為空氣或氮?dú)?、壓力（表壓）超過0.05MPa的簡(jiǎn)單壓力容器。76/767/EEC壓力容器一般指令：壓力容器及其檢驗(yàn)的一般規(guī)定。97/23/EC承壓設(shè)備指令：適用于最高工作壓力大于0.05MPa的承壓設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和合。5.3 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)“全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”一一1984年7月成立；GB150-89鋼制壓力容器一一第一版的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，于1989頒布；GB150-1998鋼制壓力

14、容器第一次全面修訂后的新版的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，1998頒布。容標(biāo)委在GB150的基礎(chǔ)上，又先后制訂了：a.GB151管殼式換熱器，b.GB12337鋼制球形儲(chǔ)罐，C.JB4732鋼制壓力容器一分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，d.JB4710鋼制塔式容器等一系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。5.3.1 GB150這是中國(guó)的第一部壓力容器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其基本思路與ASME1相同，屬常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)適用于設(shè)計(jì)壓力不大于35MPOI勺鋼制壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收。適用的設(shè)計(jì)溫度范圍根據(jù)鋼材允許的使用溫度確定，從-196C到鋼材的蠕變限用溫度。5.3.1.1 GB150的適用范圍GB150只適用于固定的承受恒定載荷的壓力容器。GB

15、150不適用的范圍：1、直接用火焰加熱的容器，設(shè)計(jì)壓力低于0.1MPa的容器。2、核能裝置中的容器，真空度低于0.02MPa的容器。3、選準(zhǔn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備中自成整體或作為部件的受壓器室，內(nèi)直徑小于150mm勺容器。4、經(jīng)常搬運(yùn)的容器，要求作疲勞分析的容器。5.3.1.2 GB150的技術(shù)內(nèi)容GB150勺技術(shù)內(nèi)容：圓柱形筒體的和球殼的設(shè)計(jì)計(jì)算，零部件結(jié)構(gòu)和尺寸的具體規(guī)定，密封設(shè)計(jì)，超壓泄放裝置的設(shè)置，容器的制造和檢驗(yàn)與驗(yàn)收要求等。在中國(guó)具有法律效用，是強(qiáng)制性的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)。5.3.1.3 關(guān)于采用GB150-2011壓力容器的公告按照GB150.1150.4-2011壓力容器標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的規(guī)定

16、，相關(guān)壓力容器設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收等，可按合同簽訂日期選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，即2012年3月1日GB150.1150.4-2011壓力容器標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施之前簽訂的合同，可按GB150-1998鋼制壓力容器標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收。在2012年3月1日及以后簽訂的合同，應(yīng)執(zhí)行GB150.1150.4-2011壓力容器標(biāo)準(zhǔn)。全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)二零一二年八月十三日5.3.1.4 GB150總結(jié)總體上來說，我國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)是開放型的，即每項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)（如GB150、GB151和JB4732）只是針對(duì)特定的技術(shù)問題，為處理整個(gè)壓力容器建造，還需要相應(yīng)的一系列配套標(biāo)準(zhǔn)，例如有關(guān)材料、制造和檢驗(yàn)等的標(biāo)準(zhǔn)相配合。ASM覬范總的來說是封閉型的，迄今為止，它已包括了壓力容器建造規(guī)則、材料、焊接評(píng)定、無損檢測(cè)等在內(nèi)的12卷內(nèi)容，基本上涉及了壓力容器建造的各有關(guān)方面。我國(guó)的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)GB150、JB4732以及GB151等主要參照了ASM覬范。但是我國(guó)壓力