第1章 绪论 1
1.1 ASME压力容器规范是压力容器的建造规则 1
1.2 ASME规范规定了强制性要求、特殊禁用规定以及非强制性指南 2
1.3 ASME规范是包括多种制造方法、多种材料容器的建造规则 3
1.4 ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2是包括立式或卧式容器、换热器、球形容器、膨胀节等在内各种压力容器的建造规则 4
1.5 Ⅷ-1、Ⅷ-2、Ⅷ-3共三册,各适用于不同的对象 5
1.6 关于计算机和有限元的使用,设计用线算图和曲线拟合公式
8
1.7 ASME规范的卷、版本、增补、条款解释、规范案例、例题 9
1.8 内容不断增加、更新,安全(设计)系数不断降低,不断引入新的设计理念
11
1.9 和我国相关压力容器标准的关系 12
1.10 对阅读、使用ASME规范的提醒 13
参考文献 14
第1篇 ASME Ⅷ-1分析
第2章 材料、安全系数和低温操作的防脆断措施 17
2.1 受压件和非受压件的材料 17
2.2 安全系数和材料许用应力的确定 17
2.3 防止低温操作脆性断裂的总体思路、措施及其相关规定的制定依据 20
2.3.1 防止低温操作脆性断裂的历史沿革 20
2.3.2 ASME Ⅷ-1的低温操作防脆断措施分析 22
2.3.3 对理解规范关于防脆断措施相关规定时的注意点 31
2.4 我国压力容器标准GB 150在材料、安全系数和防脆断措施方面的主要区别 31
参考文献 33
第3章 焊接接头和焊接接头系数 34
3.1 焊接接头 34
3.1.1 分类的目的 34
3.1.2 分类的基本出发点 34
3.1.3 焊接接头分类 35
3.1.4 对理解规范关于焊接接头分类时的注意点 38
3.1.5 焊接接头型式 38
3.1.6 焊接接头的无损检测程度 39
3.2 焊接接头系数 40
3.2.1 焊接接头的使用限制 40
3.2.2 焊接接头的无损检测要求和相应的标志 41
3.2.3 焊接接头系数的选用 42
3.2.4 确定焊接接头系数的实例分析 43
3.2.5 角接接头的结构型式和强度校核 45
3.3 焊接接头的有关问题 46
3.3.1 焊接接头处及其附近的开孔接管 46
3.3.2 焊接接头在容器上的布置 47
3.4 GB 150在焊接接头类别和类型、焊接接头的使用、无损检测以及焊接接头系数方面的主要区别 47
3.4.1 GB 150的焊接接头分类 47
3.4.2 GB 150的焊接接头无损检测和焊接接头系数 49
3.4.3 GB 150的焊接接头在容器上的布置 49
参考文献 50
第4章 压力容器设计中的有关问题 51
4.1 失效准则 51
4.2 强度理论 52
4.3 载荷 52
4.4 设计(操作、许用)温度和设计(操作、设计、许用工作)压力 53
4.5 独立容器和组合容器 53
4.6 厚度 54
4.7 压力试验 54
4.7.1 液压试验 54
4.7.2 气压试验 57
4.7.3 试验温度 58
4.7.4 对理解规范关于压力试验相关规定时的注意点 58
4.8 设计中所采用的安全措施 58
4.8.1 腐蚀裕量和指示孔 58
4.8.2 检查孔 59
4.8.3 超压防护装置 59
4.9 GB 150和ASME Ⅷ-1在防止各种失效方式的措施以及压力试验上的联系和区别 60
4.9.1 防止各种失效方式的措施 60
4.9.2 压力试验 61
参考文献 63
第5章 内压圆筒和封头设计 64
5.1 内压圆筒和球壳设计 64
5.2 内压封头设计 66
5.2.1 椭圆形(包括半球形)封头设计 67
5.2.2 碟形(包括半球形)封头设计 69
5.2.3 锥形封头设计 72
5.2.4 平封头设计 79
5.2.5 对理解各类内压封头设计原理时的注意点 81
5.3 GB 150在内压圆筒和封头设计中的主要区别 81
5.3.1 圆筒、球壳和锥壳设计 81
5.3.2 椭圆和碟形封头设计 84
5.3.3 平封头设计 85
参考文献 85
第6章 真空容器和外压组件设计 86
6.1 外压组件的稳定性设计概述 87
6.1.1 外压圆筒的周向稳定性设计 87
6.1.2 外压圆筒上的加强圈设计
92
6.2 外压封头设计 95
6.2.1 球形封头设计 95
6.2.2 椭圆形封头设计 96
6.2.3 碟形封头设计 96
6.2.4 锥形封头设计 96
6.2.5 对理解各类外压封头设计原理时的注意点 105
6.3 圆筒的许用轴向压缩应力 106
6.4 半管式夹套容器设计 106
6.4.1 半管式夹套容器设计的主要思路 107
6.4.2 设计方法、步骤和应予注意的点 108
6.5 GB 150在外压组件设计中的主要区别 108
参考文献 111
第7章 开孔接管及其补强设计 112
7.1 开孔补强的理论基础 113
7.1.1 孔边的应力增强 113
7.1.2 开孔对容器材料承载截面积和承载能力的削弱 113
7.1.3 接管和器壁构成不连续结构所引起附加的边缘应力 114
7.2 补强设计方法 115
7.2.1 补强设计准则 115
7.2.2 开孔形状、开孔相对于组件尺寸的限制 115
7.2.3 补强的有效范围 116
7.2.4 不需补强的开孔直径 116
7.2.5 开孔和焊接接头的相遇或相邻 117
7.2.6 开孔补强计算 118
7.2.7 开有排孔时的设计 122
7.2.8 圆筒和锥壳上的大开孔补强 122
7.2.9 补强件及其焊缝的强度校核 124
7.2.10 接管颈部的厚度 128
7.2.11 对理解开孔补强设计原理时的注意点 129
7.3 GB 150和ASME Ⅷ-1的联系和区别 130
参考文献 133
第8章 法兰及其相关组件的设计 134
8.1 密封计算 135
8.2 法兰计算 136
8.2.1 法兰应力计算 136
8.2.2 法兰力矩计算 139
8.2.3 法兰设计的应力和刚度校核 142
8.2.4 对华脱尔斯法兰设计方法的讨论 143
8.2.5 对理解华脱尔斯法兰设计方法原理时的注意点 144
8.3 用螺栓连接的凸形封头 144
8.3.1 类型(a)的设计 145
8.3.2 类型(b)的设计 145
8.3.3 类型(c)的设计 146
8.3.4 类型(d)的设计 148
8.4 反向法兰和中心开有单个大圆孔的整体平盖 150
8.4.1 反向法兰 150
8.4.2 中心开有单个大圆孔的整体平盖 153
8.4.3 中心开有单个大圆孔平盖和反向法兰的相互联系 158
8.5 卡箍连接件的设计 159
8.5.1 卡箍连接螺栓的受载分析和设计 159
8.5.2 卡箍和高颈的受载分析 161
8.5.3 高颈和卡箍的应力分析及校核条件 162
8.6 螺栓中心圆外由金属与金属相接触的平面法兰设计 164
8.6.1 受载分析 165
8.6.2 组件的分级和单个法兰的分类 167
8.6.3 1级组件法兰的各部应力计算 168
8.6.4 法兰设计许用应力 171
8.6.5 法兰厚度和螺栓总截面积的估计 171
8.7 GB 150和ASME Ⅷ-1在法兰及其相关组件设计上的联系和区别 172
参考文献 173
第9章 非圆形截面容器 174
9.1 非圆形截面容器的结构和载荷分析 174
9.1.1 焊接结构和设计中的考虑 174
9.1.2 开孔和对开孔后引起削弱的考虑 175
9.1.3 载荷 175
9.2 非圆形截面容器设计原理分析 175
9.2.1 容器两端封头对侧板的加强作用 176
9.2.2 设置加强件的有关问题 177
9.2.3 应力校核条件 179
9.2.4 焊接接头系数E 和孔带削弱系数e 179
9.3 内压非圆形截面容器设计公式举例分析 180
9.3.1 无加强件、无拉撑件、无过渡圆弧的对称矩形截面容器 180
9.3.2 无拉撑件、无过渡圆弧、设有加强件的对称矩形截面容器 181
9.4 受外压(真空)的非圆形截面容器 183
9.4.1 侧板和封头的稳定性校核 184
9.4.2 非圆形截面容器的柱状稳定性校核 186
9.5 GB 150和ASME Ⅷ-1的联系和区别 187
参考文献 187
第10章 管壳式换热器和膨胀节 188
10.1 管壳式换热器管板设计的基本原理 189
10.2 各类换热器管板对开孔削弱以及管板有效螺栓载荷和延伸部分的共有考虑 190
10.3 U形管式换热器管板的设计 192
10.3.1 结构类型 192
10.3.2 影响各类结构管板的因素分析 192
10.3.3 设计规程分析 193
10.3.4 对简支U形管式管板的设计程序分析 196
10.4 固定管板式换热器管板的设计 197
10.4.1 结构类型 197
10.4.2 影响各类管板结构的因素分析 198
10.4.3 设计规程分析 199
10.4.4 计及邻近管板处筒体不同材料和厚度的结构与设计 205
10.5 浮动管板式换热器管板的设计 206
10.5.1 结构类型 206
10.5.2 影响各类管板结构的因素分析 208
10.5.3 设计规程分析 209
10.6 管子对管板连接的强度设计 213
10.7 对理解换热器设计原理时的注意点 217
10.8 膨胀节 217
10.8.1 强度、刚度要求和许用循环次数计算 218
10.8.2 轴向位移计算 220
10.8.3 轴向刚度计算 221
10.8.4 膨胀节的压力试验 221
10.9 我国热交换器标准GB/T 151、JB 4732和ASME Ⅷ-1的联系和区别 221
参考文献 223
第11章 制造、检验和试验中有关问题的分析 224
11.1 冷、热加工成形 224
11.1.1 多层容器层板贴合度的要求 224
11.1.2 壳体在成形后允许的局部减薄区 227
11.1.3 焊后热处理要求 228
11.1.4 冷成形后的热处理要求 228
11.1.5 对接焊缝的布置、错边及余高 229
11.1.6 圆筒、锥壳和球壳在成形后的允许偏差 230
11.1.7 成型封头的形状允差 232
11.2 无损检测要求 234
11.3 压力试验 234
11.4 我国标准GB 150和ASME Ⅷ-1在制造、检验及试验中有关问题的联系与主要区别 234
参考文献 234
第2篇 ASME Ⅷ-2分析
第1部分 按规则设计 236
第12章 材料、安全系数和防脆断措施 238
12.1 确定许用应力的安全系数和许用材料 238
12.2 防止脆性断裂的措施
239
12.3 我国压力容器标准JB 4732在安全系数和防脆断措施方面的主要区别 243
参考文献 243
第13章 焊接接头和焊接接头系数 244
13.1 焊接接头分类和形式 244
13.2 各类焊接接头的使用 245
13.3 无损检测要求 245
13.4 焊接接头系数 246
13.5 关于RT或UT的检测 250
13.6 JB 4732和ASME Ⅷ-2在焊接接类别头及焊接接头系数中的主要区别 250
参考文献 250
第14章 容器设计中的有关问题 251
14.1 强度理论 251
14.2 载荷 251
14.3 压力试验 252
14.3.1 气压试验 253
14.3.2 组合容器的液压试验 253
14.3.3 带夹套容器(带夹套部分)的液压试验 254
14.4 试验压力的限制 254
14.5 JB 4732和ASME Ⅷ-2在压力试验上的联系和区别 255
参考文献 255
第15章 内压圆筒和封头设计 256
15.1 圆筒、球壳和锥壳 256
15.1.1 圆筒、球壳和锥壳设计 256
15.1.2 圆筒与锥壳的过渡连接 258
15.1.3 斜锥壳设计 262
15.2 碟形和椭圆形封头设计 262
15.3 平封头设计 263
15.4 对理解内压元件设计原理时的注意点 263
参考文献 263
第16章 真空容器和外压组件设计 264
16.1 ASME Ⅷ-2 (2007年版起)对外压组件设计的主要修改内容 264
16.2 外压组件设计中的有关问题 265
16.3 圆筒在外压及其他载荷作用下的设计 266
16.3.1 圆筒设计 267
16.3.2 加强圈设计 274
16.4 锥壳在外压及其他载荷作用下的设计 277
16.4.1 锥壳设计 277
16.4.2 加强圈设计 279
16.4.3 锥壳和圆筒连接处的设计 280
16.4.4 斜锥壳设计 280
16.5 球壳、半球形和成型封头在外压及其他载荷作用下的设计 280
16.5.1 球壳和半球形封头 280
16.5.2 凸形封头 282
16.6 半管式夹套设计 282
16.7 对理解外压元件设计原理时的注意点 282
参考文献 283
第17章 开孔接管及其补强设计 284
17.1 总的思路 284
17.2 内压圆筒上径向开孔接管的补强计算 286
17.3 外压圆筒上径向开孔接管的补强计算简述 290
17.4 对理解开孔接管及其补强设计原理时的注意点 291
17.5 其他内压或外压组件上径向或非径向开孔接管的补强 291
参考文献 292
第18章 法兰及相关组件的设计 293
18.1 法兰设计 293
18.2 用螺栓连接的凸形封头设计 294
18.3 反向法兰设计 294
18.4 卡箍连接件设计 294
参考文献 294
第19章 卧式容器及鞍座设计 295
19.1 结构分析 295
19.2 载荷分析 298
19.3 各处应力计算及强度校核 299
19.3.1 圆筒上的轴向总应力及其校核条件 299
19.3.2 鞍座处圆筒或封头上的切向剪切应力和封头上的附加拉伸应力及其校核条件 301
19.3.3 鞍座处圆筒及其加强圈上(如设置)的周向压缩总应力及其校核条件 304
19.3.4 鞍座载荷校核 312
19.4 双鞍座卧式容器上各处应力的计算和校核条件汇总 312
参考文献 315
第2部分 ASME Ⅷ-2按分析设计部分分析 316
第20章 ASME Ⅷ-2按应力分析设计部分的改写背景 316
20.1 压力容器设计方法进展沿革 317
20.2 应力分析设计方法的由来及其总体思想 317
20.3 ASME Ⅷ-2的改写背景 318
20.4 按规则设计和按分析设计的关系 320
参考文献 321
第21章 应力分类及其评定 322
21.1 应力分类的力学基础 322
21.1.1 计算应力的方法 322
21.1.2 不连续应力分析
323
21.2 和应力分类相关的术语 326
21.3 应力分类的基本出发点 327
21.4 应力分类 328
21.4.1 容器组件的应力分类 328
21.4.2 接管颈部中应力分类的补充要求 330
21.5 当量应力的限制条件及其分析 336
21.5.1 当量应力的推导 336
21.5.2 当量应力的限制条件 337
21.5.3 对一次应力强度限制条件的分析 339
21.5.4 安定性分析原理(对二次应力Q的限制) 341
21.5.5 疲劳分析原理[对Pm(PL) Pb Q F 当量应力范围的限制] 342
21.5.6 对热应力棘轮作用的限制原理简述 342
21.5.7 对理解应力分类原理时的注意点 344
21.6 欧盟标准EN 13445和Ⅷ-2在应力分类及其评定上的联系及区别 344
21.7 我国JB 4732钢制压力容器——分析设计标准和ASME
Ⅷ-2在应力分类及其评定上的联系及区别 345
参考文献 347
第22章 按应力分析设计 348
22.1 防止塑性垮塌 350
22.1.1 弹性应力分析方法 351
22.1.2 极限载荷分析方法 353
22.1.3 弹-塑性应力分析方法 355
22.2 防止局部失效 355
22.2.1 弹性分析 356
22.2.2 弹-塑性分析 356
22.3 防止由失稳引起的垮塌 356
22.4 对理解规范对各种失效进行限制时的注意点 359
22.5 我国JB 4732钢制压力容器——分析设计标准和ASME
Ⅷ-2在应力分析设计上的联系和区别 359
参考文献 359
第23章 交变载荷时的低循环疲劳设计和热应力棘轮评定 360
23.1 疲劳分析的筛分 361
23.1.1 以可比较设备的经验为基础的筛分准则 362
23.1.2 筛分方法A 362
23.1.3 筛分方法B 363
23.2 基于以光滑试杆试验为基础的(即并非焊接接头的)疲劳设计曲线 365
23.2.1 疲劳设计曲线的安全系数 366
23.2.2 平均应力对疲劳设计曲线影响的调整 366
23.2.3 对温度影响的考虑 367
23.2.4 当量总应力幅及其求取 367
23.3 焊接接头的疲劳分析和用弹性应力分析方法确定当量结构应力范围 369
23.4 应力集中系数、疲劳强度减弱系数和开孔接管的应力指数 370
23.5 螺栓的疲劳分析 372
23.6 疲劳评定的积累损伤 374
23.7 热应力棘轮现象的评定 376
参考文献 379
第3篇 ASME Ⅷ-3简要分析
第24章 高压容器的特点及其引起的特殊考虑 382
24.1 由于厚壁所引起的考虑 382
24.1.1 采用塑性失效准则 382
24.1.2 塑性自增强设计 383
24.2 由于采用高强度钢的考虑 384
24.2.1 关于材料的冲击试验 384
24.2.2 引入“未爆先漏(leak before burst)”的失效准则 384
24.3 其他有关问题 386
参考文献 386
附录 壳体上的局部应力计算 387
参考文献 402
鄂公网安备 42010302001612号 