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中国压力容器标准与美国ASME规范的比较


1.

中、美主要压力容器标准的对应关系

表 1:中、美主要压力容器标准的对应关系

中国压力容器标准 GB150 《钢制压力容器》

美国压力容器标准 ASME SECTION VIII DIVISION 1

JB4732 《钢制压力容器--分析设计标准》 ASME SECT

ION VIII DIVISION 2 JB4708 《钢制压力容器焊接工艺评》 ASME SECTION IX JB4709 《钢制压力容器焊接规程》 JB4730 《压力容器无损检测》 GB151 《管壳式换热器》 ASME SECTION V TEMA

2.

中国压力容器标准与 ASME 规范的区别

中国压力容器体系有以 GB150《钢制压力容器》(中国技术监督局发布)为代表的技术标 准和以《压力容器安全技术监察规程》为代表的安全监察法规组成。压力容器设计、制造、 安装、使用、检验、修理和改造的全过程都同时执行技术标准和安全监察法规,二者相辅相 成,构成中国压力容器标准的完整体系,确保压力容器产品的安全。 中国压力容器标准主要是政府牵头, 由设计、 制造等单位参与起草、 修订, 最后由政府颁布, 是强制性技术标准、法规,具有法律效用。ASME 规范是由制造厂、用户、保险商等单位 参与, 属于行业协会颁布的标准, 只有在地方政府的安全监督部门以法律形式认可情况下才 能成为法定的控制产品质量的技术法规。 中国压力容器标准在编制和修订过程中主要参照了 ASME, 同时还借鉴了其它发达国家 的压力容器标准, BS 5500 等。 如 中国压力容器标准中大部分要求与 ASME 规范相一致, 部分虽与 ASME 规范要求不一致,但要求更加严格,其主要区别见表 2:

表 2:中国压力容器标准与 ASME 的主要区别

项目 压力容器 分类和分 级 压力容器 设计许可 证

中国压力容器标准

ASME-VIII-1

根据压力、介质、压力和容积乘积 的值划分为 I、II、III 类,在类 不分类、分级。 中根据容器的用途,型式又分为若 干级。 要求单独领设计许可证,许可范围 不要求单独领设计许可证, 取得制造许可证 与制造许可证一样有强制性的要 后,就可进行压力容器的设计。 求。 要求。按级别领取制造许可证。如 获得 BR1 级制造许可证,只能制造 要求,但允许制造的范围很广。如获得 U-1 GB150 中符合 BR1 级条件的压力容 钢印, 就可以制造符合 ASME-VIII-1 的所有 器,而不是 GB150 中的全部压力容 压力容器。 器。 对体系人员有强制性的要求,如学 对体系人员没有强制性的要求。 由制造厂自 历、 职称、 从事本岗位工作年限等。 行掌握,保证产品质量达到规范要求即可。

压力容器 制造许可 证

制造质量 保证体系 人员要求

续表 2 项目 设计质量 保证体系 人员要求 对设备的 要求 对焊工的 要求 中国压力容器标准 对体系中各责任人员有强制性的 要求,如学历、职称、从事本岗位 同上 工作年限等。设计审核人员必须持 有政府部门颁发的资格证书。 对制造压力容器的设备规格、数量 同上 有强制性的要求 对焊工数量及资格有强制性要求, 对焊工数量无要求, 对焊工资格需公司自己 焊工必须持有国家权威机构颁发 组织考试,经公司授权批准就可发证。 的资格证书。 对无损检测人员有强制性的要求, 如学历、职称、从事本岗位工作年 对无损检测人员资格需按 SNT-TC-1A 或 限等。无损检测人员必须持有国家 ACCP 规则,由公司自己组织考试,经授权 权威机构颁发的资格证书。 人员批准就可发证。 对无损检测人员的数量有强制性 规定。 设计压力 范围 小于等于 35MPa 对无损检测人员的数量无规定。 ASME-VIII-1

对无损检 测人员的 要求

一般小于等于 20.685MPa(3000PSI)

抗拉强度的安全系数为 3.0; 安全系数 屈服强度的安全系数为 1.6。 压力试验 压力

抗拉强度的安全系数为 3.5; 屈服强度的安全系数为 1.5。

液压试验压力为 1.25 倍设计压力; 液压试验压力为 1.3 倍设计压力; 气压试验压力为 1.15 倍设计压力。 气压试验压力为 1.1 倍设计压力。 每种材料标准对材料的要求都规 每种材料标准对材料要求规定的选区项比 定的比较高。允许用户提的要求比 较多,允许用户提的要求比较多。 较少。

材料要求

以常用的压力容器材料 16MnR(对 应的 ASME 材料为 SA-516Gr.70)为 ASME 材料标准中没有规定 SA-516Gr.70 材 料的冲击要求, 当用于冷水机组中的压力容 例: 器时按 ASME-VIII-1 要求也不需要做冲击 材料标准规定 16MnR 需作冲击试 试验。但需规定材料的晶粒度。 验。 对接焊缝都要求进行无损检测,允 许有极少部分的对接焊缝可不进 对接焊缝一般都不要求进行无损检测, 只有 行无损检测, 但对壳体直径、 壁厚、 容器内的介质为致死物质时, 才要求进行无 焊接接头型式等等都有强制性的 损检测。 规定。 每台容器均要求制作验证试板 监检人员必须持有政府部门颁发 的资格证书并授权驻厂监检。 不要求制作验证试板 监检人员必须持有美国 NB 颁发的资格证 书。授权驻厂监检。

对接焊缝 无损检测 的要求

产品试板 监检人员 (AI)

合格证明

每台容器均有按《压力容器安全技 术监察规程》要求制作的合格证明 有数据报告,报告有 AI 的签名。 文件,包括监检证明文件。

3.

结论及其他

3.1、 在技术上和体系上中国压力容器标准和 ASME 规范有极大部分是类似或相同的, 而且 均是成熟的技术和控制方法; 不同部分主要是不同国家的历史习惯和国家状况所造成的,但均能保证产品的安全性; 3.2、 从设备硬件和体系、 人员软件上看, 中国压力容器标准比 ASME 规范的要求更加严格、 具体;而 ASME 则主要是由厂家根据规范要求自行制定内部控制要求。 3.3、从整个生产过程控制看,中国压力容器标准的监控比 ASME 规范的要求更加严格、具 体;

3.4、 中国压力容器标准未获得如同 ASME 一样具有众多国家认可的根本原因是由于中国缺 乏对外宣传 和交流,但此现状已在逐步改变。中国压力容器管理机构正在和 ASME 协 会进行协商互认工作。 3.5、我国的压力容器标准是在不断总结经验、进行科学研究和吸取国外先进经验的基础上 发展起来的, 对保证我国压力容器的安全性起到了很重要的作用。 由于我国压力容器标准体 系和 ASME 标准体系存在着差异,标准的内容也有较大的差别,在实际使用时对两种标准 体系的相关标准进行比较分析,有助于深入理解和实施 ASME 规范。 3.6、焊接返修 我国 GBl50 规定焊接返修必须由持证焊工按评定合格的工艺进行,焊缝同一部位的返修次 数不宜超过两次, 如超过两次, 返修前均应经压力容器制造厂技术总负责人批准, 返修次数、 部位和返修情况应记人容器的质量证明书。 ASME 规范对同一部位的返修次数未作规定, 而 但每次焊接返修前,其返修方法应经授权检验师(AI)认可。 3.7、在两个体系的组织机构中,ASME 没有把“设计”作为独立的一方,规范中提及的“设 计”是作为压力容器建造方工作的一个环节,设计是容器制造厂工作内容的一部分,而不是 建造方以外的另一方。GB150 和《容规》中明确地把“设计”作为独立于制造的一方,实行 设计许可证制度,规定了设计单位的职责。 ASME 规范将国内理解的“设计职责”分为两个 部分: 把用户对压力容器产品的功能及其要求都列入“用户”的职责, 即用户或其代表应提出压力容 器的设计条件以及满足产品功能要求而必须提出的各种附加要求,包括腐蚀裕量等。 把强度计算书和施工图作为建造方接受用户条件后,由建造方完成的职责。 对工程项目中 的非标准压力容器而言,“用户”的职责实际上包括工程公司基础设计及询价图的功能,所以 规范中采用“用户或其代表”的用词,“代表”可以理解为“工程公司”的代名词。对制造厂自行 开发的定型、 标准产品而言, 虽然不存在“用户”提出设计要求, 而是由建造方根据市场要求, 自行提出设计要求,代替了“用户”的`要求。所以国内习惯使用的“设计单位”,在 ASME 规 范中已不复存在, 其功能已分解到“用户”和容器制造厂之中。 由于组织机构和职责的不同, 所以按照 GB 和 ASME 规范进行压力容器设计、制造,对材料的使用就有很大的区别。例 如,按 ASME 规范,由容器制造厂进行容器的设计,包括强度计算,这样制造厂就掌握封 头所需要的最小厚度以及封头成形中的厚度减薄量。 由于筒体的厚度为圆整后的标准系列值, 一般情况下, 可以用与筒体相同厚度的钢板压制封头, 就可以保证封头成形后的厚度满足强 度的要求。按照 GB 体系则不同,制造单位不掌握封头根据强度计算所需要的最小厚度,设 计单位不掌握制造厂的封头减薄量, 制造厂只能按照设计单位提供的图纸上标注的封头名义 厚度减去钢板允许的负偏差作为封头成形后的最小厚度,这样用名义厚度的钢板压制封头,

不能保证最小厚度,只能加大下料厚度,这样造成材料的浪费,也会造成封头直边厚度与筒 体厚度相差较大,给封头筒体对接带来难度。 3.8、正因为机构和职责的不同,ASME 压力容器规范实际上是一部建造安全规范。 “建造”在 ASME 规范中包含了设计(相当于施工图设计)、制造、检验、三个方面。规范 对建造方接受用户条件后应遵循涉及安全的通用规则作出了规定; 而规范对用户的职责及其 应遵循的规则基本上未涉及, 这些规定留待用户或其代表根据相关的其他法规、 行业标准 (如 API 等)、工程公司标准、实践经验等,在合同中予以补充和提出。由此,我们才能理解“规 范是压力容器最低要求”的含义。 ASME 规范不可能包含用户对容器的各种要求, 因此规范 的条款往往比较原则,允许并要求用户进行补充、完善或根据规范的原则进行判断,所以使 用 ASME 规范钢材标准时一般均有采购规范予以补充和具体化。采购规范由工程公司或容 器制造厂根据具体用途和经验制订,并作为材料采购合同的技术附件。 3.9、国内基本上由设计单位涵盖了用户的全部要求,GB150 较多地基于设计的立场,对 压力容器进行规定。 例如: 国内以设计压力、 设计温度、 设计厚度作为压力容器的基本参数; 而 ASME 规范却以最大许用工作压力 MAWP、最低许用设计金属壁温 MDMT、名义厚度、 有效厚度为基本参数。国内的工程技术人员认为,应尽可能把用户(包括设计单位)所遇到 的各种具体问题在标准或规程中作出明确规定,以便有据可依。设计单位习惯于把标准、规 范作为产品的最终要求或唯一要求, 放弃了用户的应尽职责, 而国外的用户却往往要在规范 的基础上提出许多附加要求。 3.10、ASME 规范把压力容器用材标准列为规范第二卷,是规范的一个重要组成部分。 ASME 压力容器用钢材标准是一个完整的体系, 而不是简单的合订本。 钢材标准由供需 双方作为规范的一个部分进行了编制,因而较全面地体现了建造方对材料的质量、采购、使 用和检验要求。 GB 钢材标准主要有 GB6654-1996《压力容器用钢板》、GB3531-1996《低温压 力容器用低合金钢板》、GB8163-87《输送流体用无缝钢管》等,钢材的牌号、等级远少 于 ASME 规范,在使用上的选择受到很大的局限,并且由于钢材的标准主要是由供方,即 钢厂编制,不能形成完整的压力容器用钢材体系,也不能完整地反映建造方对材料的要求。 虽然 GB150 和《容规》在材料的选用方面进行了补充,但由于先天存在的问题,不能完整 反映建造方的要求。 我国 GB 钢材标准是在计划经济体制下,以供方为主编制的钢材质量标准,以反映 钢材生产厂的要求为主。 压力容器标准中引用了其中部分内容, 但钢材标准不能全面地反映 钢材使用者的要求。而 ASME 钢材标准是在市场经济模式下,由供需双方共同编制,且以

反映钢材使用者的要求为主的标准,同时也是压力容器规范的一个组成部分。即使如此,在 使用 ASME 钢材标准时,一般均有用户采购技术规范进行补充、完善。 ASME 钢材标准不 仅是钢材生产部门的质量标准,而且是钢材使用单位(设计、制造、检验)在选用、采购、 验收、检验、加工时的依据。正因为如此,钢材标准的内容远远超过了国内的钢材标准,成 为压力容器规范不可缺少的一部分。 ASME 钢材标准仅对材料最基本性能作出规定, 而留出广阔的空间让用户根据各自的 需要进行选择、补充,让材料生产厂商按照自身的装备、技术、工艺等情况有很大的调整余 地。因此,用户在选用、采购时必需熟悉与此相关的材料、设计、制造、检验各个环节,才 能在钢材标准的基础上制订出合理的采购技术规定。用户必需通过采购规范把 ASME 钢材 标准中的提示以及可供选择的项目,一一根据自身的需要予以明确或补充。 由此可见,GB 体系形成于计划经济体制中,而 ASME 规范是在市场经济的体系中形成 的,更能充分体现用户和制造厂各方要求的规范。 目前,我国正在进行 GB 体系的更新, ASME 规范的中国化和 ASME 钢材国产化,并且积极准备将 GB 材料纳入 ASME 规范。相 信在中国压力容器行业和冶金行业的共同努力之下, 中国的压力容器材料和整个压力容器制 造业必将有很大的进步。


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