ASME Ⅷ-1规范中材料低温操作冲击功试验的豁免条件及影响因素.pdf

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第45卷第5期
化工设备与管
2008年10月
PROCESS EQUIPMENT& PIPING
Oct.2008
ASMIE VⅧ-1规范中材料低温操作冲击功试验
的豁免条件及影响因素
刘江红
上海飞奧燃气设备有限公可,上海201201)
摘要:低温操作容器脆性蛎裂破坏往往造成灾难性事故,防止材料发生脆性断裂、捡测材籵的韧性就显得尤为重
要。简单介绍CB150和 ASME V-1规范冲击功试验判断的区别,着重个绍ASMEⅧ-1规范冲击功试验的豁免条
件和冲击功试验及其温度确定的影响因素
关键词: ASME VⅧ-1规范;材料脆性断裂;冲击功试验
中图分类号:TQ050.4
文献标识码:A
文章编号:1009-3281(2008)05-0013-03
Exemption of Impact Test for Material Used in Low Temperature
Stipulated in ASME VII-1 and Influence Factors
LIU Jiang-hong
Shanghai Fei Ao Gas Equipment Co, Ld. Shanghai 201201, China
Abstract: The brittle rupture occurred in low temperature vessel often makes disastrous consequences. Therefore, it is quite impor
tant to test the ductility of the materials so as to revent the occurrence of britlle rupture. In this article, the differences of requirements
for impact test existed in AS ME Vll-1 and (B150 were briefly introduced. Then, it was focus on the exemption of impact test and the
influence factor of temperature to impact test
Keywords: ASME VIII-I Code; brittle rupture of material; impact test
脆性断裂是压力容器破坏方式之一,脆性断裂或等于钢材标准常温屈服点的六分之一,且不大于
破坏与容器材料的韧性、结构设计、制造工艺等因素50MPa时的工况,但材料,≥540MPa除外。
有关,其中材料的韧性起最主.要作用。我们知道当
ASME YⅧ-1规范1989版至现行版本,取消了低
材料的厚度、应力等因素相同时,温度的高低直接影温容器的概念,是否做冲击功试验由容器受压元件
响着材料的韧性。随着温度的降低,铁素体材料会的材料种类、公称厚度和该元件的最低设计金属温
由延性状态转变为脆性状态,当材料内存有难以避免度来决定,试验的温度值应小于等于容器的最低设
的缺陷时,缺陷会迅速扩展,导致灾难性事故发生。计金属温度,冲击功值应满足ASMEⅧ-1规范中
因此,检验低温操作工况下容器材料的韧性尤为重UG-84的要求
要。本文重点阐述低碳钢和低合金钢母材材料的冲
两者比较,ASMEⅧ-1规范与GB150不同之处
击功试验豁免条件及试验温度确定的影响因素。
在于
1GB150与 ASME VI-1比较
1)ASMEⅧ-1取消低温压力容器概念,不再
我国压力容器标准CB150和 ASME VⅧ.1规范仅以零下某个温度作为是否做沖击功试验的依据,
在是否做冲击功试验的判断条件上存在不同之处。
与CB150比较,-20℃以上也可能需要倣,-20℃
CB150规定:当设计温度小于等于-20℃时以下也可能不需要做。ASME皿规范这种规定主
的乐力容器为低温容器,低温容器的材料必须做夏要是依据断裂力学的理论,采用断裂初度K作为材
比V形缺口冲击试验,试验温度低于或等于设计温
度,冲击功值必须满足相应标准要求。此时,冲击功
收稿日期:200807-23
试验豁免的唯一条件是:在低温低应力工况下,若其作者简介:刘江红(1966-),女,古林红旗岭人,工程师。主要从
设计温度加50℃后高于-20℃时。低温低应力工
天然气输配、燃气电厂气体预处理等行业的压力容器设
况指设计温度小于等于-20℃,但其环向应力小于
计、校对、审核
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化工设备与管道
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料韧性要求的指标,当容器材料的K1=rVma>Kに。磅级且法兰厚度分别不大于150磅级或300磅级。
时需要考虑防止材料脆性断裂,也就是说,材料的厚
④高颈焊接法兰,尺寸满足 ASME B16.5要求。
度、温度、应力水平等都可能成为发生材料脆性断裂
6)容器受压元件的最低设计金属温度低于
的因素。规范中的UCS-66(见图1)冲击功豁免曲
48℃时,有下列两种情况可以免除冲击功试验
线就是以断裂韧度Kc为基础做出的,考虑工程因
①最低设计金属温度低于-48℃但不低于
素,比理论更偏于安全。
105℃,如果,E/(z-c)比值小于等于0.35。
2)ASMEⅧ-1规范中,如果材料满足一定要
②未因低温原因而要求焊后热处理的容器,若
求时(见本文冲击功豁免条件中的第(6)条第①为P-No.1组材料允许最低温度可降低17℃,即便
项),可在材料的最低设计金属温度以下使用而不此时温度已低于-48℃
用做冲击功试验,这一点GB150是没有的。
(7)采用图1中曲线A指定的材料制造金属保
2冲击功试验的豁免条件
留垫板,且厚度不大于6mm,若其最低设计金属温
在ASMEⅧ-1规范中只有具有冲击功豁免条件度不低于-29℃,可以免除冲击功试验。
的受压元件(包括壳体、封头接管、人孔、补强圈、法
8)根据图1,如果公称厚度和最低设计金属
温度的交点落在对应材料曲线上或上方者可以免除
兰、管板、平盖板、永久保留的焊接衬板和焊接在受压
元件上的对容器结构完整性必不可少的附件)オ可以
冲击功试验。当E/(-c)比值小于1时,最低设
不做冲击功试验,其豁免条件山总结如下
计金属温度值可以降低。
(1)最低设计金属温度高于50℃时,任何厚度
的材料均不需要做冲击功试验。
(2)厚度不大于2.5mm时,若最低设计金属
温度不低于-48℃时,可以免除冲击功试验。
3)P-No.1(C,C-Mn,C-Mn-Si钢类)组材料
设计温度不低于-105℃,尺寸不大于NPS4(DV
100)的管子。
材料厚度不大于表1材料最低屈服强度的对应
值时,可以免做冲击试验。
表1材料厚度和最低屈服强度值
要求冲击试验
项目
最低凪服强度偵/MPa
厚度/m
1020406080100120140
140~240
公称厚度/mm
图1UCS66冲击试验豁免曲线
数值
≥320
3冲击功试验及其温度确定的影响因素
4)P