ASME 8 压力容器规范分析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规范制定了强制性要求、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 3

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 7

1.7 ASME规范的卷、版本、增补、条款解释、规范案例、例题 8

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 9

1.9 和国内标准的编写习惯略有不同 11

参考文献 12

第1篇 ASME Ⅷ-1和Ⅷ－2按规则设计部分分析 14

第2章 材料、安全系数和防脆断措施 14

2.1 受压件和非受压件的材料 14

2.2 安全系数和材料许用应力的确定 14

2.3 防止脆性断裂的总体思路、措施及其相关规定的制订依据 16

2.3.1 防止脆性断裂的历史沿革 16

2.3.2 ASMEⅧ－1的防脆断措施分析 18

2.4 Ⅷ－2在材料、安全系数和防脆断措施方面的主要区别 27

2.4.1 确定许用应力的安全系数和许用材料 27

2.4.2 防止脆性断裂的措施 28

2.5 我国压力容器标准GB 150、JB 4732在材料、安全系数和防脆断措施方面的主要区别 30

参考文献 32

第3章 焊接接头和焊接接头系数 33

3.1 焊接接头的分类 33

3.1.1 分类的目的 33

3.1.2 分类的基本出发点 33

3.1.3 焊接接头分类 34

3.1.4 焊接接头形式 36

3.1.5 焊接接头的无损检测程度 38

3.2 焊接接头系数 38

3.2.1 焊接接头的使用限制 38

3.2.2 焊接接头的无损检测要求和相应的标志 39

3.2.3 焊接接头系数的选用 40

3.2.4 确定焊接接头系数的实例分析 41

3.2.5 角接接头的结构形式和强度校核 43

3.3 焊接接头的有关问题 44

3.3.1 焊接接头处及其附近的开孔接管 44

3.3.2 焊接接头在容器上的布置 45

3.4 Ⅷ－2在焊接接头类别和形式、焊接接头的使用、无损检测以及焊接接头系数上的主要区别 45

3.5 GB 150在焊接接头类别和形式、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 50

3.5.1 GB 150的焊接接头分类 50

3.5.2 GB 150的焊接接头无损检测和焊接接头系数 51

3.5.3 GB 150的焊接接头在容器上的布置 52

参考文献 52

第4章 压力容器设计中的有关问题 53

4.1 失效准则 53

4.2 强度理论 54

4.3 载荷 54

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 54

4.5 独立容器和组合容器 55

4.6 厚度 55

4.7 压力试验 56

4.7.1 液压试验 56

4.7.2 气压试验 59

4.7.3 试验温度 59

4.8 设计中所采用的安全措施 59

4.8.1 腐蚀裕量和指示孔 59

4.8.2 检查孔 60

4.8.3 超压防护装置 60

4.9 Ⅷ－2在所用强度理论、载荷、设计许用应力和压力试验上的主要区别 62

4.1 0 GB 150和ASME Ⅷ－1在压力试验上的联系和区别 65

参考文献 67

第5章 内压圆筒和封头设计 68

5.1 内压圆筒和球壳设计 68

5.2 内压封头设计 70

5.2.1 椭圆形（包括半球形）封头设计 71

5.2.2 碟形（包括半球形）封头设计 73

5.2.3 锥形封头设计 75

5.2.4 平封头设计 82

5.3 ASME Ⅷ－2在内压圆筒和封头设计中的主要区别 84

5.3.1 圆筒、球壳和锥壳 84

5.3.2 碟形和椭圆形封头设计 87

5.3.3 平封头设计 88

5.4 GB 150在内压圆筒和封头设计中的主要区别 88

5.4.1 圆筒、球壳和锥壳设计 88

5.4.2 椭圆和碟形封头设计 89

5.4.3 平封头设计 90

参考文献 90

第6章 真空容器和外压组件设计 91

6.1 外压组件的稳定性设计概述 92

6.1.1 外压圆筒的周向稳定性设计 92

6.1.2 外压圆筒上的加强圈设计 97

6.2 外压封头设计 99

6.2.1 球形封头设计 99

6.2.2 椭圆形封头设计 100

6.2.3 碟形封头设计 100

6.2.4 锥形封头设计 100

6.3 圆筒的许用轴向压缩应力 108

6.4 半管式夹套容器设计 109

6.4.1 半管式夹套容器设计的主要思路 109

6.4.2 设计方法、步骤和应予注意点 110

6.5 ASME Ⅷ－2在外压组件和半管式夹套设计中的主要区别 111

6.5.1 ASME Ⅷ－2（2007年版起）对外压组件设计的修改 111

6.5.2 外压组件设计中的有关问题 112

6.5.3 圆筒在外压及其他载荷作用下的设计 113

6.5.4 锥壳在外压及其他载荷下的设计 122

6.5.5 球壳、半球形和成形封头在外压及其他载荷作用下的设计 124

6.5.6 ASME Ⅷ－2对半管式夹套设计的修改 125

6.6 GB 150在外压组件设计中的主要区别 125

参考文献 128

第7章 开孔接管及其补强设计 129

7.1 开孔补强的理论基础 130

7.1.1 孔边的应力增强 130

7.1.2 开孔对容器材料承载截面积和承载能力的削弱 130

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 131

7.2 ASME Ⅷ－1的补强设计方法 131

7.2 1补强设计准则 131

7.2.2 开孔形状、开孔相对于组件尺寸的限制 132

7.2.3 补强的有效范围 132

7.2.4 不需补强的最大开孔直径 132

7.2.5 开孔和焊接接头的相遇或相邻 134

7.2.6 开孔补强计算 134

7.2.7 开有排孔时的设计 138

7.2.8 圆筒和锥壳上的大开孔补强 138

7.2.9 补强件及其焊缝的强度校核 143

7.2.1 0接管颈部的厚度 147

7.3 ASME Ⅷ－2的补强设计方法 148

7.3.1 总的思路 148

7.3.2 内压圆筒上径向开孔接管的补强计算 150

7.3.3 外压圆筒上径向开孔接管的补强计算简述 153

7.3.4 其他内压或外压组件上径向或非径向开孔接管的补强 154

7.4 GB 150和ASME Ⅷ－1的联系和区别 154

参考文献 157

第8章 法兰及其相关组件的设计 159

8.1 密封计算 159

8.2 法兰计算 161

8.2.1 法兰应力计算 161

8.2.2 法兰力矩计算 164

8.2.3 法兰设计的应力和刚度校核 166

8.2.4 对华脱尔斯法兰设计方法的讨论 168

8.3 用螺栓连接的凸形封头 169

8.3.1 类型（a）的设计 170

8.3.2 类型（b）的设计 170

8.3.3 类型（c）的设计 171

8.3.4 类型（d）的设计 172

8.4 反向法兰和中心开有单个大圆孔的整体平盖 174

8.4.1 反向法兰 174

8.4.2 中心开有单个大圆孔的整体平盖 177

8.4.3 中心开有单个大圆孔平盖和反向法兰的相互联系 181

8.5 卡箍连接件的设计 182

8.5.1 卡箍连接螺栓的受载分析和设计 182

8.5.2 卡箍和高颈的受载分析 184

8.5.3 高颈和卡箍的应力分析和校核条件 186

8.6 螺栓中心圆外由金属与金属相接触的平面法兰设计 188

8.6.1 受载分析 189

8.6.2 组件的分级和单个法兰的分类 190

8.6.3 1级组件法兰的各部应力计算 191

8.6.4 法兰设计许用应力 194

8.6.5 法兰厚度和螺栓总截面积的估计 194

8.7 ASME Ⅷ－2在法兰及其相关组件设计上的主要区别 195

8.7.1 法兰设计 195

8.7.2 用螺栓连接的凸形封头设计 195

8.7.3 反向法兰设计 196

8.7.4 卡箍连接件设计 196

8.8 GB 150和ASME Ⅷ－1在法兰及其相关组件设计上的联系和区别 196

参考文献 197

第9章 非圆形截面容器 198

9.1 非圆形截面容器的结构和载荷分析 198

9.1.1 焊接结构和设计中的考虑 198

9.1.2 开孔和对开孔后引起削弱的考虑 199

9.1.3 载荷 199

9.2 非圆形截面容器设计原理分析 199

9.2.1 容器两端封头对侧板的加强作用 200

9.2.2 设置加强件的有关问题 200

9.2.3 应力校核条件 203

9.2.4 焊接接头系数E和孔带削弱系数e 203

9.3 内压非圆形截面容器设计公式举例分析 203

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 204

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 205

9.4 受外压（真空）的非圆形截面容器 207

9.4.1 侧板和封头的稳定性校核 207

9.4.2 非圆形截面容器的柱状稳定性校核 209

9.5 GB 150和ASME Ⅷ－1的联系和区别 210

参考文献 210

第10章 管壳式换热器和膨胀节 211

10.1 管壳式换热器管板设计的基本原理 211

10.2 各类换热器管板对开孔削弱的共有考虑 212

10.3 U形管式换热器管板的设计 213

10.3.1 结构类型 213

10.3.2 影响各类结构管板的因素分析 213

10.3.3 设计规程分析 215

10.3.4 对简支U形管式管板的设计程序分析 218

10.4 固定管板式换热器管板的设计 218

10.4.1 结构类型 218

10.4.2 影响各类管板结构的因素分析 219

10.4.3 设计规程分析 220

10.4.4 计及邻近管板处筒体不同材料和厚度的结构和设计 224

10.5 浮动管板式换热器管板的设计 225

10.5.1 结构类型 225

10.5.2 影响各类管板结构的因素分析 225

10.5.3 设计规程分析 228

10.6 管子对管板连接的强度设计 231

10.7 膨胀节 234

10.7.1 强度、刚度要求和许用循环次数计算 234

10.7.2 轴向位移计算 236

10.7.3 轴向刚度计算 237

10.7.4 膨胀节的压力试验 237

10.8 ASME Ⅷ－2的管壳式换热器设计 237

10.9 我国热交换器标准GB 151和ASME Ⅷ－1的联系和区别 237

参考文献 239

第11章 ASME Ⅷ－2的卧式容器及鞍座设计 240

11.1 结构分析 242

11.2 载荷分析 242

11.3 各处应力计算及强度校核 243

11.3.1 圆筒上的轴向总应力及其校核条件 244

11.3.2 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 246

11.3.3 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 249

11.3.4 鞍座载荷校核 256

11.4 双鞍座卧式容器上各处应力的汇总 257

参考文献 259

第12章 制造、检验和试验中有关问题的分析 260

12.1 冷、热加工成形 260

12.1.1 多层容器层板贴合度的要求 260

12.1.2 壳体在成形后允许的局部减薄区 263

12.1.3 焊后热处理要求 263

12.1.4 冷成形后的热处理要求 264

12.1.5 对接焊缝的布置、错边及余高 264

12.1.6 圆筒、锥壳和球壳在成形后的允许偏差 266

12.1.7 成形封头的形状允差 267

12.2 无损检测要求 268

12.3 压力试验 268

12.4 ASME Ⅷ－2在制造、检验和试验规定中的主要区别 268

12.4.1 圆筒和壳体上的局部减薄区 268

12.4.2 焊后热处理要求 268

12.4.3 冷成形后的热处理要求 268

12.4.4 对接焊缝的布置、错边及余高 269

12.4.5 圆筒、锥壳和球壳以及成形封头在成形后的允许偏差 269

12.4.6 无损检测要求 270

12.4.7 压力试验 270

12.5 我国标准GB 150和ASME Ⅷ－1在制造、检验和试验中有关问题的联系和主要区别 270

参考文献 270

第2篇 ASME Ⅷ－2按分析设计部分分析 272

第13章 ASME Ⅷ－2按应力分析设计部分的改写背景 272

13.1 压力容器设计方法进展沿革 272

13.2 应力分析设计方法的由来及其总体思想 273

13.3 ASME Ⅷ－2的改写背景 274

13.4 按规则设计和按分析设计的关系 275

参考文献 276

第14章 应力分类及其评定 277

14.1 应力分类的力学基础 277

14.1.1 计算应力的方法 277

14.1.2 不连续应力分析 278

14.2 和应力分类相关的术语 281

14.3 应力分类的基本出发点 282

14.4 应力分类 283

14.4.1 容器组件的应力分类 283

14.4.2 接管颈部中应力分类的补充要求 285

14.5 当量应力的限制条件及其分析 291

14.5.1 当量应力的推导 291

14.5.2 当量应力的限制条件 292

14.5.3 对一次应力强度限制条件的分析 293

14.5.4 安定性分析原理（对二次应力Q的限制） 295

14.5.5 疲劳分析原理[对Pm（PL）+Pb+Q+F当量应力范围的限制] 296

14.5.6 对热应力棘轮作用的限制原理简述 296

14.6 欧盟标准EN 13445和Ⅷ－2在应力分类及其评定上的联系和区别 298

14.7 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和区别 299

参考文献 300

第15章 按应力分析设计 301

15.1 防止塑性垮塌 302

15.1.1 弹性应力分析方法 303

15.1.2 极限载荷分析方法 305

15.1.3 弹－塑性应力分析方法 306

15.2 防止局部失效 307

15.2.1 弹性分析 307

15.2.2 弹－塑性分析 308

15.3 防止由失稳引起的垮塌 308

15.4 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 310

参考文献 311

第16章 低循环疲劳设计 312

16.1 疲劳分析的筛分 313

16.1.1 以可比较设备的经验为基础的筛分准则 314

16.1.2 筛分方法A 314

16.1.3 筛分方法B 315

16.2 基于以光滑试杆试验为基础的疲劳设计曲线 317

16.2.1 疲劳设计曲线的安全系数 317

16.2.2 平均应力对疲劳设计曲线影响的调整 318

16.2.3 对温度影响的考虑 318

16.2.4 当量应力幅及其求取 318

16.3 焊接连接件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 320

16.4 应力集中系数、疲劳强度减弱系数和开孔接管的应力指数 321

16.5 螺栓的疲劳分析 323

16.6 疲劳评定的积累损伤 326

16.7 热应力棘轮现象的评定 327

参考文献 329

第3篇 ASME Ⅷ－3简要分析 332

第17章 高压容器的特点及其引起的特殊考虑 332

17.1 由于厚壁所引起的考虑 332

17.1.1 采用塑性失效准则 332

17.1.2 塑性自增强设计 333

17.2 由于采用高强度钢的考虑 334

17.2.1 关于材料的冲击试验 334

17.2.2 引入“未爆先漏”的失效准则 334

17.3 其他有关问题 336

参考文献 336

附录 壳体上的局部应力计算 337

参考文献 352