压力容器分析设计规范进展介绍与修订探讨.pdf

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1、第43卷第5期化工机械561压力容器分析设计规范进展介绍与修订探讨沈望宰1’2李涛3(1．惠生工程(中国)有限公司；2．清华大学航天航空学院；3．浙江大学能源工程学院)摘要在简析美欧分析设计规范技术进展的基础上，针对今后新版JB4732的修订过程、开发途径、篇章结构、各篇内容及预研课题等进行了的探讨，提出了看法和建议。关键词压力容器JB4732标准修订分析设计中图分类号TQ051．3文献标识码A文章编号0254-6094(2016)05-0561-07压力容器设计主要有两个途径：规则设计(欧盟称公式设计)和分析设计。虽然规则设计方便快捷、使用经

2、验丰富，并占主导地位，但随着现代工业的工艺技术越来越复杂，设计高参数设备时使用规则设计显得过于保守，致使分析设计的重要性和不可替代性也日益凸显，并对提高未来压力容器产品的国际竞争力具有战略性的重要意义。基于应力分析的优化设计不仅可以充分发挥材料性能、降低制造成本，还具有提高操作安全性、降低设备维护费用等优势。我国压力容器分析设计标准JB4732主要采用的是应力分类法。该方法由ASME于20世纪50年代提出，1963年引入ASME11I，1967年引入ASMEW-2，在压力容器工程领域被世界上绝大多数国家所采纳。然而在几十年的工程实践中，该方法也

3、出现了一些难以克服的问题¨’2。。美国和欧盟基于失效模式的理念陆续提出了全新的分析设计方法，我国JB4732的修改也正在有序进行中，势必要吸纳近年来的高新技术和先进设计理念，尽快与国际接轨。1美欧技术进展为了避免应力分类法带来的一些问题，美欧相继颁布了以弹一塑性分析方法(欧盟为直接法)为主要特征的新一代分析设计方法——ENl3445、ASMEⅧ-22007。这两部新规范中所提出的全新理念和先进设计方法对我国修订现行分析设计标准具有重大的参考价值。近年来，这两部规范得到了国内专家的高度关注，并对其方法和原理进行了研究，同时也进行多方面、多角度的解

4、读”一引。ENl3445和ASMEVii-2不断更新和修改的历程是对分析设计方法持续改进和完善的过程。1．1欧盟ENl3445的颁布欧盟技术委员会CENTC54于2002年颁布了第一版欧盟统一标准——ENl3445—3<非接触火焰压力容器》。该规范中的分析设计直接法引起了全球关注。为解决应力分类法在工程应用中遇到的问题，分析设计直接法试图通过以下几个方面来解决：a．直接针对失效模式给出校核和处理方法；b．允许使用非线性本构模型；c。对各种作用(Action)的组合应用多安全系数(MultipleSafetyFactor)；d．规定主要技术目标并

5、结合适用规则来满足这些目标。1．2新版ASMEⅧ-2的修订早在1998年，ASME标准委员会为保证ASME规范在技术上的持久竞争力、便于在规范中融入新技术和便于规范的发展，提出了“ASMEⅧ-2现代化的口号”，启动了重新编写ASMEⅧ-2这一项目。+沈望，男，1980年8月生，高级工程师。上海市，201203。562化工机械2016年2007年，新版ASMEⅧ-2颁布，在用户使用和委员会修订的便利性方面有了极大的提高，并全面采用了近年来的研究成果，如材料性能参数计算的公式化、基于失效模式的设计方法、安全系数的降低、强度理论的变化、材料要求及制造

6、要求的变化等。新版ASMEⅧ-2吸纳了世界的先进标准，并融入了许多新技术，从安全性和经济性的最佳结合点人手，为压力容器设计和制造提供了更为全面的指导。2JB4732修订探讨经过几十年的努力，中国的承压设备标准已经取得了极大的提高，初步建立了适合中国国情、技术指标与国际接轨的标准体系，完成了以GB150-2011[201、JB4732t221和GB／T151．2014t231为代表的固定式压力容器核心产品标准Ⅲ1。从文献[25—28]可以看出，近年来，GB150、GB／T151等主要压力容器规范为保持其先进性都进行了修订。但是，JB4732自19

7、95年颁布以来，只于2005年进行了一次确认，并没有进行过大幅修订。如今美欧都颁布了新一代分析设计规范，我国的JB4732也应该从设计理念、安全系数及分析方法等方面着手进行修订，以此来反映1995年JB4732首次颁布后，国内技术的不断进步与更新，工程应用经验的不断积累与丰富，并在技术指标和内容上与国际接轨；以提高我国压力容器设计的国际竞争力。JB4732的修订需要在自主研发和借鉴消化美欧技术成果的基础上来实现我国分析设计标准的现代化。笔者将对近年来分析设计方面一些公认的可吸纳的先进技术进行简要介绍。2．1总体构架与国际接轨2．1．1规则设计与

8、分析设计并列新版ASMEVl-2中，规则设计与分析设计并列，是既相互独立又相互补充的两部分。规则设计能独立完成的设计，可以直接应用，不必再做分析设计；