為了確保壓力容器在設計壽命內安全可靠地運行,世界各工業******都制定了一系列壓力容器規范標準,給出材料、設計、制造、檢驗、合格評估等方面的基本要求。壓力容器的設計必須滿足這些要求,否則就要承擔相應的后果。然而規范不可能包羅萬象,提供壓力容器設計的各種細節。

設計師需要創造性地使用規范標準,根據具體設計要求,在滿足規范標準基本要求的前提下,做出更佳的設計方案。隨著科學技術的不斷進步,國際貿易的不斷增加,各國壓力容器規范標準的內容和形式不斷更新,以適應新形勢的需要。新版本實施后,老版本便自動作廢。因此,設計師應及時了解規范變動情況,采用朂新規范標準。

1. 國外主要規范標準簡介

(1)ASME規范

美國是世界上朂早制定壓力容器規范的******。19世紀末到20世紀初,鍋爐無損檢測和壓力容器事故發生頻繁,造成了嚴重的人員傷亡和財產損失。1911 年,美國機械工程師學會(ASME)成立鍋爐和壓力容器委員會,負責制定和解釋鍋爐和壓力容器設計、制造、檢驗規范。

1915年春出現了世界上******部壓力容器規范,即《鍋爐建造規范·1914版》。這是ASME鍋爐和壓力容器規范(以下簡稱ASME規范)各卷的開始,后來成為ASME規范第Ⅰ卷《動力鍋爐》。

目前ASME 規范共有十二篇,包括鍋爐、壓力容器、核動力裝置、焊接、材料、無損檢測等內容,篇幅龐大,內容豐富,且修訂更新及時,全面包括了鍋爐和壓力容器質量保證的要求。ASME規范每三年出版一個新的版本(2013年后改為每兩年),每年有兩次增補。在形式上,ASME 規范分為4個層次,即規范(Code)、規范案例(CodeCase)、條款解釋(Interpretation)及規范增補(Addenda)。

ASME規范中與壓力容器設計有關的主要是第Ⅱ篇《材料》、第Ⅲ篇《核電廠部件建造規則》、第Ⅴ篇《無損檢測》、第Ⅷ篇《壓力容器》、第Ⅹ篇《玻璃纖維增強塑料壓力容器》、第Ⅺ篇《核電廠部件在用檢驗規則》和第Ⅻ篇《移動式容器建造和連續使用規則》。

第Ⅲ篇包括核1級部件、核2級部件、核3級部件、混凝土安全殼、乏燃料和高放射性廢料儲運用容器等。第Ⅷ篇又分為三冊:第1冊《壓力容器》,第2冊《壓力容器另一規則》和第3冊《高壓容器另一規則》,以下分別簡稱為ASMEⅧ-1、ASMEⅧ-2和ASMEⅧ-3。

1925年******頒布的ASME Ⅷ-1為常規設計標準,適用壓力小于等于20MPa;它以彈性失效設計準則為依據,根據經驗確定材料的許用應力,并對零部件尺寸做出一些具體規定。由于它具有較強的經驗性,故許用應力較低。ASME Ⅷ-1不包括疲勞設計,但包括靜載下進入高溫蠕變范圍的容器設計。

ASME Ⅷ-2為分析設計標準,于1968年******頒布,它要求對壓力容器各區域的應力進行詳細地分析,并根據應力對容器失效的危害程度進行應力分類,再按不同的安全準則分別予以限制。

與ASME Ⅷ-1相比,ASME Ⅷ-2對結構的規定更細,對材料、設計、制造、檢驗和驗收的要求更高,允許采用較高的許用應力,所設計出的容器壁厚較薄。現行ASMEⅧ-2是基于失效模式的標準包括了疲勞設計,但設計溫度限制在蠕變溫度以內。為解決高溫壓力容器的分析設計,在1974年后又補充了一份《規范案例N—47》。

1997年******頒布的ASMEⅧ-3主要適用于設計壓力不小于70MPa的高壓容器,它不僅要求對容器各零部件做詳細地應力分析和分類評定,而且要做疲勞分析或斷裂力學評估,是一個到目前為止要求更高的壓力容器規范。

第Ⅹ篇《玻璃纖維增強塑料壓力容器》是現有ASME規范中******的非金屬材料篇。該篇對玻璃纖維增強塑料壓力容器的材料、設計、檢驗等提出了要求。第Ⅻ篇《移動式容器建造和連續使用規則》于2004年******頒布,適用于便攜式容器、汽車槽車和鐵路槽車。