為了確保壓力容器在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)安全可靠地運(yùn)行,世界各工業(yè)******都制定了一系列壓力容器規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),給出材料、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、合格評(píng)估等方面的基本要求。壓力容器的設(shè)計(jì)必須滿足這些要求,否則就要承擔(dān)相應(yīng)的后果。然而規(guī)范不可能包羅萬象,提供壓力容器設(shè)計(jì)的各種細(xì)節(jié)。

設(shè)計(jì)師需要?jiǎng)?chuàng)造性地使用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求,在滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)基本要求的前提下,做出更佳的設(shè)計(jì)方案。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,國(guó)際貿(mào)易的不斷增加,各國(guó)壓力容器規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容和形式不斷更新,以適應(yīng)新形勢(shì)的需要。新版本實(shí)施后,老版本便自動(dòng)作廢。因此,設(shè)計(jì)師應(yīng)及時(shí)了解規(guī)范變動(dòng)情況,采用朂新規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

1. 國(guó)外主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

(1)ASME規(guī)范

美國(guó)是世界上朂早制定壓力容器規(guī)范的******。19世紀(jì)末到20世紀(jì)初,鍋爐無損檢測(cè)和壓力容器事故發(fā)生頻繁,造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。1911 年,美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(ASME)成立鍋爐和壓力容器委員會(huì),負(fù)責(zé)制定和解釋鍋爐和壓力容器設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)規(guī)范。

1915年春出現(xiàn)了世界上******部壓力容器規(guī)范,即《鍋爐建造規(guī)范·1914版》。這是ASME鍋爐和壓力容器規(guī)范(以下簡(jiǎn)稱ASME規(guī)范)各卷的開始,后來成為ASME規(guī)范第Ⅰ卷《動(dòng)力鍋爐》。

目前ASME 規(guī)范共有十二篇,包括鍋爐、壓力容器、核動(dòng)力裝置、焊接、材料、無損檢測(cè)等內(nèi)容,篇幅龐大,內(nèi)容豐富,且修訂更新及時(shí),全面包括了鍋爐和壓力容器質(zhì)量保證的要求。ASME規(guī)范每三年出版一個(gè)新的版本(2013年后改為每?jī)赡?,每年有兩次增補(bǔ)。在形式上,ASME 規(guī)范分為4個(gè)層次,即規(guī)范(Code)、規(guī)范案例(CodeCase)、條款解釋(Interpretation)及規(guī)范增補(bǔ)(Addenda)。

ASME規(guī)范中與壓力容器設(shè)計(jì)有關(guān)的主要是第Ⅱ篇《材料》、第Ⅲ篇《核電廠部件建造規(guī)則》、第Ⅴ篇《無損檢測(cè)》、第Ⅷ篇《壓力容器》、第Ⅹ篇《玻璃纖維增強(qiáng)塑料壓力容器》、第Ⅺ篇《核電廠部件在用檢驗(yàn)規(guī)則》和第Ⅻ篇《移動(dòng)式容器建造和連續(xù)使用規(guī)則》。

第Ⅲ篇包括核1級(jí)部件、核2級(jí)部件、核3級(jí)部件、混凝土安全殼、乏燃料和高放射性廢料儲(chǔ)運(yùn)用容器等。第Ⅷ篇又分為三冊(cè):第1冊(cè)《壓力容器》,第2冊(cè)《壓力容器另一規(guī)則》和第3冊(cè)《高壓容器另一規(guī)則》,以下分別簡(jiǎn)稱為ASMEⅧ-1、ASMEⅧ-2和ASMEⅧ-3。

1925年******頒布的ASME Ⅷ-1為常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),適用壓力小于等于20MPa;它以彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為依據(jù),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定材料的許用應(yīng)力,并對(duì)零部件尺寸做出一些具體規(guī)定。由于它具有較強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性,故許用應(yīng)力較低。ASME Ⅷ-1不包括疲勞設(shè)計(jì),但包括靜載下進(jìn)入高溫蠕變范圍的容器設(shè)計(jì)。

ASME Ⅷ-2為分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),于1968年******頒布,它要求對(duì)壓力容器各區(qū)域的應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)地分析,并根據(jù)應(yīng)力對(duì)容器失效的危害程度進(jìn)行應(yīng)力分類,再按不同的安全準(zhǔn)則分別予以限制。

與ASME Ⅷ-1相比,ASME Ⅷ-2對(duì)結(jié)構(gòu)的規(guī)定更細(xì),對(duì)材料、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收的要求更高,允許采用較高的許用應(yīng)力,所設(shè)計(jì)出的容器壁厚較薄?，F(xiàn)行ASMEⅧ-2是基于失效模式的標(biāo)準(zhǔn)包括了疲勞設(shè)計(jì),但設(shè)計(jì)溫度限制在蠕變溫度以內(nèi)。為解決高溫壓力容器的分析設(shè)計(jì),在1974年后又補(bǔ)充了一份《規(guī)范案例N—47》。

1997年******頒布的ASMEⅧ-3主要適用于設(shè)計(jì)壓力不小于70MPa的高壓容器,它不僅要求對(duì)容器各零部件做詳細(xì)地應(yīng)力分析和分類評(píng)定,而且要做疲勞分析或斷裂力學(xué)評(píng)估,是一個(gè)到目前為止要求更高的壓力容器規(guī)范。

第Ⅹ篇《玻璃纖維增強(qiáng)塑料壓力容器》是現(xiàn)有ASME規(guī)范中******的非金屬材料篇。該篇對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)塑料壓力容器的材料、設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)等提出了要求。第Ⅻ篇《移動(dòng)式容器建造和連續(xù)使用規(guī)則》于2004年******頒布,適用于便攜式容器、汽車槽車和鐵路槽車。