ASME 8压力容器规范分析 修订版PDF电子书下载

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 ASMEⅧ-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 17

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 ASMEⅧ-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、最大许用工作）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ASMEⅧ-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 不需补强的最大开孔直径 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ASMEⅧ-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ASMEⅧ-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ASMEⅧ-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 计及邻近管板处简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ASMEⅧ-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ASMEⅧ-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 236

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ASMEⅧ-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ASMEⅧ-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 ASMEⅧ-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 ASMEⅧ-2按分析设计部分分析 316

第20章 ASMEⅧ-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 ASMEⅧ-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ASMEⅧ-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ASMEⅧ-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 382

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（1eak 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