ASME规范的发展历史和现状简介 1
第一篇 ASME Ⅷ-1分析 6
1 应用ASME Ⅷ-1的引导 6
1.1 ASME Ⅷ-1各章节的编排 6
1.2 通用内容的索引 8
1.3 典型容器有关元件的索引 10
2 材料、安全系数和防脆断措施 16
2.1 材料 16
2.2 安全系数和拉伸许用应力值的确定 17
2.3 防脆断措施 18
2.3.1 ASME Ⅷ-1防止脆性断裂的总体思路 21
2.3.2 ASME Ⅷ-1防止脆性断裂的措施及其依据 23
3 焊缝分类和焊缝系数的选用 32
3.1 焊缝分类 33
3.1.1 A类焊缝 34
3.1.2 B类焊缝 35
3.1.3 C类焊缝 36
3.1.4 D类焊缝 37
3.2 焊缝系数的选用 37
3.2.1 焊缝的使用限制 38
3.2.2 各类焊缝探伤程度的规定 39
3.2.3 焊缝系数的选用 39
3.2.4 选用焊缝系数的实例分析 42
3.3 焊缝处或其附近的开孔 46
4 容器设计中的其他有关问题 48
4.1 失效准则 48
4.2 载荷 49
4.3 设计温度与设计压力 49
4.4 厚度和最小厚度 50
4.5 试验压力 50
4.6.3 超压防护装置 51
4.6.2 检查孔 51
4.6 设计中的安全措施 51
4.6.1 腐蚀裕量及指示孔 51
5 内压容器设计 57
5.1 内压圆筒和球壳设计 57
5.1.1 内压圆筒设计 57
5.1.2 内压球壳设计 60
5.2 内压封头设计 61
5.2.1 椭圆形封头设计 63
5.2.2 碟形封头设计 65
5.2.3 锥形封头设计 66
5.2.4 平封头设计 73
6 外压容器设计 76
6.1 外压圆筒的周向稳定性设计 76
6.1.1 外压圆筒周向稳定性设计方法的分析 78
6.1.2 外压圆筒上的加强圈设计 85
6.2 外压封头设计 89
6.2.1 球形封头设计 89
6.2.2 椭圆形封头设计 90
6.2.3 碟形封头设计 91
6.2.4 锥形封头设计 91
6.3 圆筒许用轴向压缩应力 103
6.4 半圆管夹套容器设计 104
6.4.1 半圆管夹套容器设计的主要思路和应力分析 104
6.4.2 设计方法、步骤和使用时应予注意之点 108
7 开孔及其补强设计 110
7.1 开孔补强的理论基础 111
7.1.1 孔边的应力集中 111
7.1.2 开孔对容器承载材料的削弱 113
7.1.4 不需补强的最大开孔直径 115
7.1.3 ASME Ⅷ-1的开孔补强设计准则 115
7.2 开孔补强计算 117
7.2.1 开孔补强截面积计算 118
7.2.2 补强件及其焊缝的强度校核 124
7.3 开孔补强的其他有关问题 129
7.3.1 接管颈部的厚度 129
7.3.2 焊缝处或其附近的开孔 130
8 法兰及其相关元件的设计 131
8.1 密封计算 132
8.2 法兰计算 133
8.2.1 法兰各部应力计算 133
8.2.2 内压法兰力矩计算 138
8.2.3 外压法兰力矩计算 139
8.2.4 剖分式活套法兰力矩计算 140
8.2.6 法兰设计的应力校核条件 141
8.2.5 带有圆孔的非圆形法兰 141
8.3 用螺栓、法兰连接的凸形封头设计 143
8.3.1 类型(a)的设计 144
8.3.2 类型(b)的设计 144
8.3.3 类型(c)的设计 146
8.3.4 类型(d)的设计 149
8.4 反向法兰和中央开单个大圆孔的整体平盖 153
8.4.1 反向法兰 153
8.4.2 中央开单个大圆孔的整体平盖 157
8.4.3 中央开单个人圆孔平盖和反向法兰的相互联系 162
8.5 卡箍连接件的设计规程 163
8.5.1 卡箍连接螺栓的受载分析和设计 164
8.5.2 卡箍和高颈的受载分析 167
8.5.3 高颈和卡箍的应力分析和强度校核 169
8.6 螺栓中心圆外由金属与金属相接触的平面法兰设计 174
8.6.1 受载分析 175
8.6.2 组件的分级和单个法兰的分类 176
8.6.3 1级组件法兰各部的应力计算 177
8.6.4 法兰设计许用应力 181
8.6.5 法兰厚度和螺栓总截面积的估计 181
9 非圆形截面容器设计 183
9.1 非圆形截面容器的结构和载荷分析 183
9.1.1 焊缝结构和设计时的考虑 183
9.1.2 开孔和对开孔后所引起削弱的考虑 184
9.1.3 载荷 185
9.2 非圆形截面容器的设计原理分析 185
9.2.1 两端封头对侧板的加强作用 187
9.2.2 设置加强件的有关问题 188
9.2.3 应力校核条件 191
9.3 内压非圆形截面容器设计公式举例分析 192
9.2.4 焊缝系数E和孔带削弱系数e 192
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 193
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 197
9.4 非圆形截面容器的稳定性设计 200
9.4.1 侧板和封头的稳定性校核 200
9.4.2 非圆形截面容器的柱状稳定性校核 203
10 换热器管板和膨胀节设计 206
10.1 管板设计 206
10.1.1 导出管板设计公式的主要思路 208
10.1.2 固定管板式换热器管板设计步骤简介 211
10.1.3 U形管式换热器管板计算简介 212
10.2 膨胀节设计 213
10.2.1 应力计算与校核 213
10.2.2 关于膨胀节的弹性刚度和轴向位移量 218
11.1.1 对接焊缝的错边和余高 219
11 制造、检验和试验中有关问题的分析 219
11.1 冷、热加工成型 219
11.1.2 圆筒、锥壳和球壳的不圆度和圆形的正、负偏差 221
11.1.3 成型封头的允差 224
11.2 焊后热处理 225
11.2.1 焊后热处理的目的 225
11.2.2 焊后热处理要求的确定 225
11.3 焊缝的无损探伤 226
11.4 夏比冲击试验 227
11.5 压力试验 227
11.5.1 压力试验目的分析 227
11.5.2 试验压力值的确定 229
11.5.3 有关压力试验的其他问题 232
12.1 应力分析设计规范的由来及其总体思想 233
12 应力分析设计规范的总体思想和主要特点 233
第二篇 ASME Ⅷ-2分析 233
12.2 应力分析设计规范的主要特点 240
13 ASME Ⅷ-1和Ⅷ-2的主要区别 243
13.1 规范的适用范围和总则 243
13.2 材料 244
13.3 结构特点 246
13.4 受压元件的设计公式 251
13.5 制造、检验和试验 251
14 材料、安全系数和应用ASME Ⅷ-2的引导 253
14.1 材料和安全系数 253
14.2 应用ASME Ⅷ-2的引导 254
14.2.1 ASME Ⅷ-2的各章节编排 254
14.2.2 通用内容的索引 255
14.2.3 典型容器有关元件的索引 257
15.1 应力分类 260
15 应力分类及其评定 260
15.1.1 一次应力 262
15.1.2 二次应力(符号Q) 264
15.1.3 峰值应力(符号F) 265
15.1.4 接管管道过渡段上的应力分类 266
15.2 一些典型情况应力分类的分析 267
15.3 应力强度限制条件的分析 272
15.3.1 应力强度的推导 272
15.3.2 应力强度的限制条件 273
15.3.3 一些特殊的应力强度限制条件 276
15.4 应力强度限制条件的理论依据 279
15.4.1 极限载荷设计原理 279
15.4.2 安定性分析原理 281
16 规范的设计公式分析 283
16.1.1 内压圆筒设计公式分析 284
16.1 内压圆筒和内压球壳的设计公式分析 284
16.1.2 内压球壳设计公式分析 287
16.2 内压锥壳的设计公式分析 289
16.3 内压椭圆形和碟形封头的设计公式分析 289
16.4 内压锥壳和圆筒连接处的设计 292
16.5 外压容器设计 297
16.6 开孔及其补强设计 298
16.6.1 等面积补强设计 298
16.6.2 弹塑性失效补强 300
16.7 平封头设计 303
16.8 法兰设计 304
17 压力容器低循环疲劳设计基础 305
17.1 低循环疲劳问题的提出 305
17.1.1 高循环疲劳和低循环疲劳 306
17.1.2 安全寿命设计和破损安全设计 307
17.2 疲劳破坏的起因 308
17.3 疲劳曲线 311
17.3.1 交变载荷下的应力-时间曲线 312
17.3.2 高循环疲劳曲线 312
17.3.3 低循环疲劳曲线 313
17.4 影响低循环疲劳性能的因素及其在ASME Ⅷ-2中的处理 317
17.4.1 影响低循环疲劳性能的因素 317
17.4.2 对影响低循环疲劳因素的分析及在ASME Ⅷ-2中的处理 318
17.5 壳体中热应力棘齿作用的机理和限制条件 336
17.5.1 热应力棘齿作用的机理 336
17.5.2 圆筒在稳定内压和内外壁交变温差作用下的热应力棘齿作用及其限制条件 340
17.5.3 ASME Ⅷ-2对圆筒中热应力棘齿作用的限制 341
18 压力容器的低循环疲劳设计 343
18.1 要否进行疲劳分析的判断 343
18.1.1 按操作经验判断 343
18.1.2 容器整体部分(包括整体补强式接管)的判断 344
18.1.3 具有补强板的接管以及非整体连接件的判断 347
18.2 疲劳设计规范的分析 348
18.2.1 容器设计的Sa-Nf曲线 348
18.2.2 螺栓设计的Sa-Nf曲线 350
18.2.3 应力集中系数和疲劳强度减弱系数 351
18.3 疲劳分析的主要步骤 358
18.4 在疲劳分析中法兰和螺栓的交变载荷计算 361
19 应力分析设计实例介绍 366
19.1 氨合成塔应力分析设计实例介绍 366
19.1.1 总体介绍 366
19.1.2 设计主要思路 367
19.1.3 设计实例剖析 367
19.2 聚乙烯产品出料罐疲劳分析实例介绍 376
19.2.1 总体介绍 376
19.2.2 疲劳分析主要思路 377
19.2.3 设计实例剖析 378
19.2.4 产品出料罐在结构和制造中的一些特殊考虑 382
附录 383
附录1 壳体局部应力的计算 383
A1.1 WRC第107公报分析 384
A1.1.1 球壳上局部应力的计算 384
A1.1.2 圆柱壳上局部应力的计算 391
A1.2 WRC第297公报分析 396
A1.2.1 应力分析、计算、汇总及组合 397
A1.2.2 圆筒、附件的结构参数和应用时的限制条件 400
A1.3 BS 5500对壳体局部应力计算的简要分析 401
A1.3.1 BS 5500关于圆柱壳上的局部应力分析 402
A1.3.2 BS 5500关于球壳上的局部应力分析 404
附录2 快开封头设计 408
A2.1 适用范围和某些注意事项 409
A2.2 整体齿啮式卡箍的载荷和各部受力分析 410
A2.2.1 载荷分析 410
A2.2.2 各部件的内力分析 412
A2.3 各部件的应力分析和校核 413
A2.3.1 高颈法兰颈部、齿部的应力分析和校核 413
A2.3.2 卡箍本体、卡箍齿部的应力分析和校核 416
A2.3.3 封头齿部的应力分析和校核 418
附录3 ASME规范的修改动向 421
A3.1 关于碟形封头和椭圆形封头设计 421
A3.2 法兰、垫片、螺栓连接的设计 423
附录4 有限元素法在应力分析设计中的应用 424
A4.1 制订应力分析设计规范的力学基础 424
A4.2 失效准则、应力分类和应力计算方法之间的匹配 424
A4.3 国外的动态 425
参考文献 427