资料asme标准标准资料资料性能许用应力

1、ASME规范规范材料材料性能许用应力ASME锅炉压力容器规范每三年改版一次，2004版规范在去年的8月已经公布。笔者对照上一版本（含增补），在ASME在中国2004 No.4期上撰文关于2004年版ASME规范第II卷的A篇和D篇的翻译及与2001年版差异的说明，向读者介绍了第II卷的A篇铁基材料新版本的总体变动情况，本文将从6个方面具体介绍第II卷的D篇材料性能。笔者在翻译2004版第II卷的D篇的过程中，与2001年版相比，发现第II卷的D篇在各卷册中变动最大。通常了解规范各卷内容变更的方法是查阅卷前的“变更一览表”，而第II卷D篇新改版不提供“变更一览表”，只有在后2年发布规范“增补”时才能见到。尽管第II卷D篇每次增补变动量也不小，但总体上仅仅是页数的变化、各应力表格中钢种的增有减，以及对个别钢材的应力值的调整。而2004版D篇的变动已经远远超出这种程度，本人认为，造成2004版第II卷D篇发生很大变动的主要原因有以下几点：1) 2001版的II卷D篇出了2种单位制的版本，即美国习惯单位版本和公制单位版本。在公制单位版本中，无论是规格尺寸或厚度、长度尺寸，还有最大许用应力值S和

2、设计应力强度值Sm、各个温度下材料的抗拉强度和屈服强度值，以及对于材料的物理性能数据，都采用公制单位（SI单位）。首先，温度值不再使用华氏温度，而改变为摄氏温度；应力值或强度值不再使用psi或ksi，而改用MPa。因此，在2004版第II卷D篇的名称上还特地示出为：“PART-D - PROPERTIES（Metric）”。在长达近百年的ASME规范的出版历程中，出版使用国际单位（SI）制的材料性能数据还是首次。2)2004年版第II卷的D篇第一次针对规范第XII卷运输罐的建造和连续使用规则，给出了在设计锅炉及压力容器中所须引用到的规范规定材料的最大许用应力值S以及在规范产品上使用这些材料的过程中需要引用的“注解”。这是由于从2004版开始，第XII卷从原来由美国交通部管理转由ASME管理。3) 在D篇三个分篇中的第一分篇和第二分篇之前，都新增加了一份“前言”。在新增加的“前言”中不仅概述了分篇中的内容组成，还对如何应用作了提示。4) 对规范本文之后附加的附录，按“强制性”和“非强制性”进行区分。强制性附录按阿拉伯数字排列，而非强制性附录按英文字母排列。2001版原有的附录6在2004

3、版中改为非强制性附录A。在附录7材料的多重性标志之后，新增加了附录9公式中使用的标准单位。5) 新增加了非强制性附录B，在应力表格和在力学性能和物理性能表格中查找材料。6)新增加了非强制性附录C，在锅炉及压力容器规范中使用美国习惯单位和国际单位制的导则，对于“单位换算”上的规则作出了明确的说明。此外还将在设计锅炉及压力容器的过程中，所须引用到的规范规定材料的最大许用应力值S和设计应力强度值Sm，材料的各种物理特性数据以及受外压或压缩载荷作用下确定部件壳体厚度用的线算图都收在第II卷的D篇中，这些都是锅炉及压力容器设计的重要依据。下面针对上述6个方面的变动作进一步的说明：一、关于由原英制单位改用公制单位（SI单位）的说明：这里，以近年来在锅炉及压力容器的设计中广泛应用的、公称成分为“9Cr-1Mo-V”的SA-213 T91的无缝管子为例加以说明。在2001版的D篇中第一分篇的应力表“表1A”中，对于该材料在不同温度下的许用应力值，读者可从2001版D篇的中译本第38页到41页的第30行查知。按华氏温度从900至1200的温度区间、并以ksi为单位所给出的许用应力值，如下：9009501

4、00010501100115012009Cr-1Mo-VSA-213 T9119.1ksi17.8ksi16.3ksi14.0ksi10.3ksi7.0ksi4.3ksi而在2004版中，由于改为采用国际单位制，对于SA-213 T91的无缝管子（t75mm），在相当的温度区间给出的许用应力值，在2004版英文版的第38页到第41页的第15行，其许用应力值的数据如下：4755005255505756006256509Cr-1Mo-VSA-213 T91134MPa126MPa117MPa107MPa88.5MPa65.0MPa45.5MPa28.9MPa对上述两种采用不同单位制给出的数据进行对比，可以看到：除了温度和压力适用单位变动外，当华氏温度以每50为一挡时、摄氏温度是以每25为一挡；而以ksi和MPa给出的许用应力值有效位数有3位，且精确到小数点的第一位。除了在许用应力表格中的数据发生如上所述的变动之外，在表格中的其他栏目以及按“注解”栏目所引用附注中的尺寸也由in.改为mm，同时对于使用温度或热处理温度的引用值也作了转换。因此，可以说列在2004版第II卷D篇的第一分篇中的各种

5、应力表格内的全部数据已与2001版完全不同。同样，由于采用不同单位制所引起的变化，还可从2004版第II卷的D篇新增加的附录 9公式中使用的标准单位来把握，见下附的对照表（表9-100）：表 9100公式中使用的标准单位量值美国习惯单位国际单位（SI）线性尺寸（即长度、高度、厚度、直径）英寸（in.）毫米（mm）面积平方英寸（in.2）平方毫米（mm2）容积立方英寸（in.2）立方毫米（mm2）截面模量立方英寸（in.2）立方毫米（mm2）截面的惯性矩英寸4（in.4）毫米4（Mm4）质量（重量）磅重（lbm）公斤（kg）力（载荷）磅力（lbf）牛顿（N）弯矩英寸-磅（in.-lb）牛顿-米（N-m）压力、应力、应力强度和弹性模量平方英寸磅（Psi）兆帕（MPa）能量（即夏比冲击值）英尺-磅（ft-lb）焦耳（J）温度华氏温度（）摄氏温度（）绝对温度Rankine温度（R）Kelvin温度（K）断裂韧性平方根英寸ksi（ksiin.）平方米兆帕（MPam）角度度或弧度度或弧度锅炉出力Btu/hr瓦特（W）二、关于规范第XII卷运输罐的建造和连续使用规则中许用应力的说明：2004版第II

6、卷的D篇，第一次针对规范第XII卷运输罐的建造和连续使用规则的建造，给出了在设计锅炉及压力容器中所须的最大许用应力值S。其适用表格共三个，它们分别是：第一分篇中的表1A、表1B和表3。前面两个表格为铁基材料和非铁基材料的许用应力表，表3是针对螺栓材料。由于增加了规范第XII卷运输罐的建造和连续使用规则建造用许用应力，因此表1A、表1B和表3的标题作了相应变更。同时，在这三个表格中的“适用性和最高温度界限”栏目下新增加了第XII卷的代号“XII”。也就是说在2001版的该栏目下只能见到对于“I，III，VIII-1”的适用性，而在2004版的该栏目下能见到的是每一种材料对“I，III，VIII-1，XII”四个“产品卷”的适用性。三、关于第一分篇和第二分篇之前新增加“前言”的说明：ASME规范自从1998版起将材料性能集中在一起，单独编辑为D篇以来，在第一分篇和第二分篇之前过去并没有 “前言”，也就是没有提供任何有关这两个分篇内容以及如何使用的说明。这对于刚接触规范的使用者来说是不方便的。从本版起在第一分篇和第二分篇之前都新增加了“前言”，为使用者提供了方便。以下为读者介绍2004版这两

7、份“前言”给出的重点内容：1、2004版第一分篇之前新增加的“前言”：该前言的标题为：“关于应力表中提供资料的政策声明”。从这一份新增加的“前言”来看，使用者尤其需要注意的说明文字是：1）该政策声明旨在明确在应力表格之中哪些资料是强制性的，而哪些资料是非强制性的。它明确指出了：“当在产品型式、标准号、型号和级别、类别和状态以及回火、尺寸和厚度、以及外压线图栏提供了资料时，它们是强制性的。列在P-No.号和组号栏内的资料也是强制性的”；“在最低抗拉强度和最低屈服强度栏目中给出的资料是强制性的”；“在适用性和最高使用温度极限值栏目中的资料是强制性的” 。2）“在表1A和表2A中，材料的公称成分一栏是非强制性的，且仅供资料用途。然而，这些公称成分恰是这两个表格所用的主要分类依据。”它还明确了：“对于没有列出材料类型或级别的标准，则其中的UNS合金编号是强制性的。特别是对于不锈钢，那些并未列出型式或级别的行的资料，示出的UNS合金编号即是材料的级别号”。3）其次，该声明指出：“给出的最高使用温度极限值是临界温度，在并不需要使用所列出的许用应力或设计应力强度的温度下使用时，由特定的建造规程许可它

8、。对于相同的材料及其状态，不同的建造规程常常具有并不相同的使用温度极限。进一步说，在这些应力表的SI单位制版本里，应力值可能列出在超过最高使用温度极限的温度处，提供出这些应力值是为了便于插值，用于确定与下面一个最低的温度之间的许用应力或设计应力强度值”。4）该声明还特别指出，使用者务必要认识到在表1A、表1B，表2A、表2B，表3和表4所列出的资料通常会有引述在注解一栏里的基本信息。而这些注解在构成上采用不同的代号，如下：a) E xx：根据成功的运行经验定义出的一套数据。b) G xx：一般要求。c) H xx：热处理要求。d) S xx：规格尺寸要求。e) T xx：定义了一套随时间变化的性能数据。f) W xx：焊接要求。2、2004版第二分篇物理性能表之前新增加的“前言”：该“前言”的主要内容如下：首先，它指出了：“第II卷D篇的第二分篇尽可能多地提供了在规范建造中所用的大多数合金的物理性能数据。包括在这分篇中的有热膨胀（瞬时的、平均以及线性的）、导热系数和热扩散系数，以及弹性模量。这些数值都是作为从20到900温度的函数排列。第2分篇还包括了非铁基材料用的密度、大约的熔融范围、在100下的比热、泊松比以及刚性模量”。其次，该“前言”还明确指出了：“第二分篇提供的所有性能数据应认为是典型数据，它们既不是平均值也不是最小值。比起晶粒组织或热处理的影响而言，热-物理性能诸如热膨胀、导热率和热扩散系数更多地受到合金含量的影响。由于组成合金元素的允许范围，在表TE-1至表TE-5以及表TCD中叙述的热-物理性能应考虑到附带有正、负10的不确定性。在表NF-2中可见的比热数值也应估计到具有正、负10的不确定性”。此外，该“前言”还提示了：“对于那些还没有被放入在第二分篇里的合金，为了获知所需资料，本规范的使用者可使用其他有权威性的资料来源。在这种情况下，鼓励本规范的使用者把有关资料提交给ASME锅炉及压力容器委员会供研究，以便于它们可被加入到第二分篇之中”。无庸置疑，这些提示或说明内容对于规

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