美國機械工程師學(xué)會(The American Society of Mechanical Engineers，縮寫為ASME)編制的《ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范》(ASME Boiler & Pressure Vessel Code)既是一本國際性規(guī)范，又是美國國家標(biāo)準(zhǔn)。其中第Ⅷ卷為《壓力容器建造規(guī)則》，包含三個分冊(Ⅷ-1《建造規(guī)則》、Ⅷ-2《建造另一規(guī)則》、Ⅷ-3《高壓容器建造規(guī)則》)，同時涉及第Ⅱ卷《材料》(5篇)、第Ⅴ卷《無損檢測》、第Ⅸ卷《焊接和釬焊評定》，篇幅浩瀚，內(nèi)容廣泛，和歐盟容器標(biāo)準(zhǔn)EN 13445一起，組成了當(dāng)今世界上兩大體系的壓力容器規(guī)范。

《ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范》每三年改版一次。(從2013年版起，改為每兩年改版一次，并不再出增補)在三年中每年出版《增補》(Addenda)，對規(guī)范作補充和修改;每半年出版《條款解釋》(Interpretation)，對規(guī)范技術(shù)內(nèi)容解釋作書面解答。

《ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范》涉及壓力容器材料選用、結(jié)構(gòu)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(nèi)讀者不易閱讀、難以全面完整應(yīng)用。

本書是丁伯民教授在1995年和2009年所寫《美國壓力容器規(guī)范分析--ASME Ⅷ-1和Ⅷ-2》、《ASME 壓力容器規(guī)范分析與應(yīng)用》的基礎(chǔ)上按ASME規(guī)范2013年版的重寫本，前書(1995年版)已過了近二十年，現(xiàn)版ASME規(guī)范，特別是Ⅷ-2有很大變動，后書(2009年版)內(nèi)容似過于簡化。有鑒于此，且業(yè)內(nèi)都深知我國壓力容器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和ASME規(guī)范的關(guān)系，在重寫中不僅補充了一些在理解規(guī)范制定原理時相當(dāng)有用的內(nèi)容，而且聯(lián)系我國的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)，以冀讓讀者了解我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)和ASME規(guī)范的主要區(qū)別及其原因。

鑒于《ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范》是當(dāng)今國際上重要的壓力容器規(guī)范，具有廣泛性及權(quán)威性，對立足于國際壓力容器制造業(yè)具有相當(dāng)關(guān)鍵的作用。充分理解及掌握應(yīng)用《ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范》是我國壓力容器設(shè)計、制造、檢驗及教育界人士的當(dāng)務(wù)之急。

丁伯民教授長期從事壓力容器的教學(xué)工作，對我國的壓力容器規(guī)范編制也極為關(guān)心，多次提出寶貴建議。丁伯民教授對各國壓力容器規(guī)范較為熟悉，經(jīng)常發(fā)表各種評論性文章，又因長期從事壓力容器學(xué)習(xí)班、培訓(xùn)班的教學(xué)工作，了解壓力容器業(yè)界的需求。丁伯民教授治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，知識面廣，他的見解頗得業(yè)界認(rèn)可。

本書為丁伯民教授對《ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范》執(zhí)著學(xué)習(xí)的最新心得，肯定對讀者理解和應(yīng)用《ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范》并理解我國標(biāo)準(zhǔn)的某些不足之處有指導(dǎo)作用。預(yù)祝其能產(chǎn)生積極重要的影響。

洪德曉

第1章 緒論

1.1 ASME壓力容器規(guī)范是壓力容器的建造規(guī)則

1.2 ASME規(guī)范制定了強制性要求、特殊禁用規(guī)定以及非強制性指南

1.3 ASME規(guī)范是包括多種制造方法、多種材料容器的建造規(guī)則

1.4 ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2是包括立式或臥式容器、換熱器、球形容器、膨脹節(jié)等在內(nèi)各種壓力容器的建造規(guī)則

1.5 Ⅷ-1、Ⅷ-2、Ⅷ-3共三冊各適用于不同的對象

1.6 關(guān)于計算機和有限元的使用、設(shè)計用線算圖和曲線擬合公式

1.7 ASME規(guī)范的卷、版本、增補、條款解釋、規(guī)范案例、例題

1.8 內(nèi)容不斷增加、更新，安全(設(shè)計)系數(shù)不斷降低，不斷引入新的設(shè)計理念

1.9 和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的編寫習(xí)慣略有不同

參考文獻(xiàn)

第1篇 ASME Ⅷ-1和Ⅷ-2按規(guī)則設(shè)計部分分析

第2章 材料、安全系數(shù)和防脆斷措施

2.1 受壓件和非受壓件的材料

2.2 安全系數(shù)和材料許用應(yīng)力的確定

2.3 防止脆性斷裂的總體思路、措施及其相關(guān)規(guī)定的制訂依據(jù)

2.3.1 防止脆性斷裂的歷史沿革

2.3.2 ASME Ⅷ-1的防脆斷措施分析

2.4 Ⅷ-2在材料、安全系數(shù)和防脆斷措施方面的主要區(qū)別

2.4.1 確定許用應(yīng)力的安全系數(shù)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(biāo)準(zhǔn)GB 150、JB 4732在材料、安全系數(shù)和防脆斷措施方面的主要區(qū)別

參考文獻(xiàn)

第3章 焊接接頭和焊接接頭系數(shù)

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(fā)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 焊接接頭系數(shù)

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(yīng)的標(biāo)志

3.2.3 焊接接頭系數(shù)的選用

3.2.4 確定焊接接頭系數(shù)的實例分析

3.2.5 角接接頭的結(jié)構(gòu)形式和強度校核

3.3 焊接接頭的有關(guān)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

3.4 Ⅷ-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系數(shù)上的主要區(qū)別

3.5 GB 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系數(shù)方面的主要區(qū)別

3.5.1 GB 150的焊接接頭分類

3.5.2 GB 150的焊接接頭無損檢測和焊接接頭系數(shù)

3.5.3 GB 150的焊接接頭在容器上的布置

參考文獻(xiàn)

第4章 壓力容器設(shè)計中的有關(guān)問題

4.1 失效準(zhǔn)則

4.2 強度理論

4.3 載荷

4.4 設(shè)計(操作、許用)溫度和設(shè)計(操作、設(shè)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(shè)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

4.9 Ⅷ-2在所用強度理論、載荷、設(shè)計許用應(yīng)力和壓力試驗上的主要區(qū)別

4.10 GB 150和ASME Ⅷ-1在壓力試驗上的聯(lián)系和區(qū)別

參考文獻(xiàn)

第5章 內(nèi)壓圓筒和封頭設(shè)計

5.1 內(nèi)壓圓筒和球殼設(shè)計

5.2 內(nèi)壓封頭設(shè)計

5.2.1 橢圓形(包括半球形)封頭設(shè)計

5.2.2 碟形(包括半球形)封頭設(shè)計

5.2.3 錐形封頭設(shè)計

5.2.4 平封頭設(shè)計

5.3 ASME Ⅷ-2在內(nèi)壓圓筒和封頭設(shè)計中的主要區(qū)別

5.3.1 圓筒、球殼和錐殼

5.3.2 碟形和橢圓形封頭設(shè)計

5.3.3 平封頭設(shè)計

5.4 GB 150在內(nèi)壓圓筒和封頭設(shè)計中的主要區(qū)別

5.4.1 圓筒、球殼和錐殼設(shè)計

5.4.2 橢圓和碟形封頭設(shè)計

5.4.3 平封頭設(shè)計

參考文獻(xiàn)

第6章 真空容器和外壓組件設(shè)計

6.1 外壓組件的穩(wěn)定性設(shè)計概述

6.1.1 外壓圓筒的周向穩(wěn)定性設(shè)計

6.1.2 外壓圓筒上的加強圈設(shè)計

6.2 外壓封頭設(shè)計

6.2.1 球形封頭設(shè)計

6.2.2 橢圓形封頭設(shè)計

6.2.3 碟形封頭設(shè)計

6.2.4 錐形封頭設(shè)計

6.3 圓筒的許用軸向壓縮應(yīng)力

6.4 半管式夾套容器設(shè)計

6.4.1 半管式夾套容器設(shè)計的主要思路

6.4.2 設(shè)計方法、步驟和應(yīng)予注意點

6.5 ASME Ⅷ-2在外壓組件和半管式夾套設(shè)計中的主要區(qū)別

6.5.1 ASME Ⅷ-2(2007年版起)對外壓組件設(shè)計的修改

6.5.2 外壓組件設(shè)計中的有關(guān)問題

6.5.3 圓筒在外壓及其他載荷作用下的設(shè)計

6.5.4 錐殼在外壓及其他載荷下的設(shè)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(shè)計

6.5.6 ASME Ⅷ-2對半管式夾套設(shè)計的修改

6.6 GB 150在外壓組件設(shè)計中的主要區(qū)別

參考文獻(xiàn)

第7章 開孔接管及其補強設(shè)計

7.1 開孔補強的理論基礎(chǔ)

7.1.1 孔邊的應(yīng)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(gòu)成不連續(xù)結(jié)構(gòu)所引起附加的邊緣應(yīng)力

7.2 ASME Ⅷ-1的補強設(shè)計方法

7.2.1 補強設(shè)計準(zhǔn)則

7.2.2 開孔形狀、開孔相對于組件尺寸的限制

7.2.3 補強的有效范圍

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(shè)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

7.3 ASME Ⅷ-2的補強設(shè)計方法

7.3.1 總的思路

7.3.2 內(nèi)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(nèi)壓或外壓組件上徑向或非徑向開孔接管的補強

7.4 GB 150和ASME Ⅷ-1的聯(lián)系和區(qū)別

參考文獻(xiàn)

第8章 法蘭及其相關(guān)組件的設(shè)計

8.1 密封計算

8.2 法蘭計算

8.2.1 法蘭應(yīng)力計算

8.2.2 法蘭力矩計算

8.2.3 法蘭設(shè)計的應(yīng)力和剛度校核

8.2.4 對華脫爾斯法蘭設(shè)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(shè)計

8.3.2 類型(b)的設(shè)計

8.3.3 類型(c)的設(shè)計

8.3.4 類型(d)的設(shè)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(lián)系

8.5 卡箍連接件的設(shè)計

8.5.1 卡箍連接螺栓的受載分析和設(shè)計

8.5.2 卡箍和高頸的受載分析

8.5.3 高頸和卡箍的應(yīng)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(shè)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(yīng)力計算

8.6.4 法蘭設(shè)計許用應(yīng)力

8.6.5 法蘭厚度和螺栓總截面積的估計

8.7 ASME Ⅷ-2在法蘭及其相關(guān)組件設(shè)計上的主要區(qū)別

8.7.1 法蘭設(shè)計

8.7.2 用螺栓連接的凸形封頭設(shè)計

8.7.3 反向法蘭設(shè)計

8.7.4 卡箍連接件設(shè)計

8.8 GB 150和ASME Ⅷ-1在法蘭及其相關(guān)組件設(shè)計上的聯(lián)系和區(qū)別

參考文獻(xiàn)

第9章 非圓形截面容器

9.1 非圓形截面容器的結(jié)構(gòu)和載荷分析

9.1.1 焊接結(jié)構(gòu)和設(shè)計中的考慮

9.1.2 開孔和對開孔后引起削弱的考慮

9.1.3 載荷

9.2 非圓形截面容器設(shè)計原理分析

9.2.1 容器兩端封頭對側(cè)板的加強作用

9.2.2 設(shè)置加強件的有關(guān)問題

9.2.3 應(yīng)力校核條件

9.2.4 焊接接頭系數(shù)E和孔帶削弱系數(shù)e

9.3 內(nèi)壓非圓形截面容器設(shè)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(shè)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(cè)板和封頭的穩(wěn)定性校核

9.4.2 非圓形截面容器的柱狀穩(wěn)定性校核

9.5 GB150和ASME Ⅷ-1的聯(lián)系和區(qū)別

參考文獻(xiàn)

第10章 管殼式換熱器和膨脹節(jié)

10.1 管殼式換熱器管板設(shè)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

10.3 U形管式換熱器管板的設(shè)計

10.3.1 結(jié)構(gòu)類型

10.3.2 影響各類結(jié)構(gòu)管板的因素分析

10.3.3 設(shè)計規(guī)程分析

10.3.4 對簡支U形管式管板的設(shè)計程序分析

10.4 固定管板式換熱器管板的設(shè)計

10.4.1 結(jié)構(gòu)類型

10.4.2 影響各類管板結(jié)構(gòu)的因素分析

10.4.3 設(shè)計規(guī)程分析

10.4.4 計及鄰近管板處筒體不同材料和厚度的結(jié)構(gòu)和設(shè)計

10.5 浮動管板式換熱器管板的設(shè)計

10.5.1 結(jié)構(gòu)類型

10.5.2 影響各類管板結(jié)構(gòu)的因素分析

10.5.3 設(shè)計規(guī)程分析

10.6 管子對管板連接的強度設(shè)計

10.7 膨脹節(jié)

10.7.1 強度、剛度要求和許用循環(huán)次數(shù)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(jié)的壓力試驗

10.8 ASME Ⅷ-2的管殼式換熱器設(shè)計

10.9 我國熱交換器標(biāo)準(zhǔn)GB 151和ASME Ⅷ-1的聯(lián)系和區(qū)別

參考文獻(xiàn)

第11章 ASME Ⅷ-2的臥式容器及鞍座設(shè)計

11.1 結(jié)構(gòu)分析

11.2 載荷分析

11.3 各處應(yīng)力計算及強度校核

11.3.1 圓筒上的軸向總應(yīng)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(yīng)力和封頭上的附加拉伸應(yīng)力及其校核條件

11.3.3 鞍座處圓筒及其加強圈上(如設(shè)置)的周向壓縮總應(yīng)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(yīng)力的匯總

參考文獻(xiàn)

第12章 制造、檢驗和試驗中有關(guān)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 殼體在成形后允許的局部減薄區(qū)

12.1.3 焊后熱處理要求

12.1.4 冷成形后的熱處理要求

12.1.5 對接焊縫的布置、錯邊及余高

12.1.6 圓筒、錐殼和球殼在成形后的允許偏差

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

12.4 ASME Ⅷ-2在制造、檢驗和試驗規(guī)定中的主要區(qū)別

12.4.1 圓筒和殼體上的局部減薄區(qū)

12.4.2 焊后熱處理要求

12.4.3 冷成形后的熱處理要求

12.4.4 對接焊縫的布置、錯邊及余高

12.4.5 圓筒、錐殼和球殼以及成形封頭在成形后的允許偏差

12.4.6 無損檢測要求

12.4.7 壓力試驗

12.5 我國標(biāo)準(zhǔn)GB 150和ASME Ⅷ-1在制造、檢驗和試驗中有關(guān)問題的聯(lián)系和主要區(qū)別

參考文獻(xiàn)

第2篇 ASME Ⅷ-2按分析設(shè)計部分分析

第13章 ASME Ⅷ-2按應(yīng)力分析設(shè)計部分的改寫背景

13.1 壓力容器設(shè)計方法進(jìn)展沿革

13.2 應(yīng)力分析設(shè)計方法的由來及其總體思想

13.3 ASME Ⅷ-2的改寫背景

13.4 按規(guī)則設(shè)計和按分析設(shè)計的關(guān)系

參考文獻(xiàn)

第14章 應(yīng)力分類及其評定

14.1 應(yīng)力分類的力學(xué)基礎(chǔ)

14.1.1 計算應(yīng)力的方法

14.1.2 不連續(xù)應(yīng)力分析

14.2 和應(yīng)力分類相關(guān)的術(shù)語

14.3 應(yīng)力分類的基本出發(fā)點

14.4 應(yīng)力分類

14.4.1 容器組件的應(yīng)力分類

14.4.2 接管頸部中應(yīng)力分類的補充要求

14.5 當(dāng)量應(yīng)力的限制條件及其分析

14.5.1 當(dāng)量應(yīng)力的推導(dǎo)

14.5.2 當(dāng)量應(yīng)力的限制條件

14.5.3 對一次應(yīng)力強度限制條件的分析

14.5.4 安定性分析原理(對二次應(yīng)力Q的限制)

14.5.5 疲勞分析原理(對Pm(PL)+Pb+Q+F當(dāng)量應(yīng)力范圍的限制)

14.5.6 對熱應(yīng)力棘輪作用的限制原理簡述

14.6 歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN 13445和Ⅷ-2在應(yīng)力分類及其評定上的聯(lián)系和區(qū)別

14.7 我國JB 4732鋼制壓力容器――分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和ASME Ⅷ-2在應(yīng)力分類及其評定上的聯(lián)系和區(qū)別

參考文獻(xiàn)

第15章 按應(yīng)力分析設(shè)計

15.1 防止塑性垮塌

15.1.1 彈性應(yīng)力分析方法

15.1.2 極限載荷分析方法

15.1.3 彈-塑性應(yīng)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(wěn)引起的垮塌

15.4 我國JB 4732鋼制壓力容器――分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和ASME Ⅷ-2在應(yīng)力分析設(shè)計上的聯(lián)系和區(qū)別

參考文獻(xiàn)

第16章 低循環(huán)疲勞設(shè)計

16.1 疲勞分析的篩分

16.1.1 以可比較設(shè)備的經(jīng)驗為基礎(chǔ)的篩分準(zhǔn)則

16.1.2 篩分方法A

16.1.3 篩分方法B

16.2 基于以光滑試桿試驗為基礎(chǔ)的疲勞設(shè)計曲線

16.2.1 疲勞設(shè)計曲線的安全系數(shù)

16.2.2 平均應(yīng)力對疲勞設(shè)計曲線影響的調(diào)整

16.2.3 對溫度影響的考慮

16.2.4 當(dāng)量應(yīng)力幅及其求取

16.3 焊接連接件的疲勞分析和用彈性應(yīng)力分析方法確定當(dāng)量結(jié)構(gòu)應(yīng)力范圍

16.4 應(yīng)力集中系數(shù)、疲勞強度減弱系數(shù)和開孔接管的應(yīng)力指數(shù)

16.5 螺栓的疲勞分析

16.6 疲勞評定的積累損傷

16.7 熱應(yīng)力棘輪現(xiàn)象的評定

參考文獻(xiàn)

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 由于厚壁所引起的考慮

17.1.1 采用塑性失效準(zhǔn)則

17.1.2 塑性自增強設(shè)計

17.2 由于采用高強度鋼的考慮

17.2.1 關(guān)于材料的沖擊試驗

17.2.2 引入"未爆先漏"的失效準(zhǔn)則

17.3 其他有關(guān)問題

參考文獻(xiàn)

附錄 殼體上的局部應(yīng)力計算

參考文獻(xiàn)

本書是系統(tǒng)地分析美國《鍋爐及壓力容器規(guī)范》第Ⅷ卷1、2、3冊(偏重于設(shè)計部分)的專著。本書可供從事壓力容器設(shè)計、制造、檢測、檢驗和安全監(jiān)察人員、特別是規(guī)范取證單位以及和涉外項目有關(guān)的人員學(xué)習(xí)和使用ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2之用; 也可作為上述人員和有關(guān)科技人員進(jìn)一步理解美國壓力容器規(guī)范和技術(shù)進(jìn)修的參考材料。