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标 准 规 范 欧盟标准 EN13445 简介 及其与我国压力


          标 准 规 范

欧盟标准 EN13445 简介 及其与我国压力容器标准的比较
郑津洋1 , 开方明1 , 陈西南1 , 石   2 平
( 11 浙江大学 , 浙江 杭州 310027 ; 21 浙江省特种设备检验中心 , 浙江 杭州 310020)

摘   :2002 年 5 月颁布的 EN13

445 欧盟 要 《非直接接触火焰压力容器》 标准满足承压设备法规的要

求 。该标准引入了许多新的设计理念和方法 。本文简要介绍 EN13445 的主要内容及其与我国压力 容器标准在设计方面的主要区别 。 关键词 : EN13445 ; 压力容器 ; 设计方法
中图分类号 : T65;TH49    文献标识码 :A    文章编号 :1001-4837 ( 2003) 05-0006-06

DifferenceBetweenEuropeanStandardEN 13445 withPressureVesselStandardsInChina

ZHENGJin - yang1 ,KAIFang - ming1 ,CHENXi - nan1 ,SHIPing

2

” UnfiredPressureVessels ” ,whichwasreleasedin May2002,providesthemeansbywhichamanufacturecanclaimpresumptionofconformitytotheessential
Abstract:TheEuropeanharmonizedstandardEN13445 safetyrequirementsofthePressureEquipmentDirective.Newconceptsanddesignmethodswerepresentedin thisstandard.ThemaincontentsofEN13445wereillustratedandthemaindifferencesindesignmethodbe tweenEN13445withpressurevesselstandardsinChinawerehighlighted. Keywords: EN13445;pressurevessels;designmethods

   随着欧洲统一市场的建立和欧元的使用 , 为促 进承压设备在欧盟成员国内的自由贸易 , 尽可能在 最广泛的工业领域内实施统一的产品技术法规 , 欧 ( 盟于 1997 年通过了 97/ 23/ EC 承压设备法规》以下 《 简称 PED) 。PED 适用于压力 ( 表压 ) 超过 0105MPa 的压力容器 ( 包括非直接接触火焰加热压力容器和 直接接触火焰加热压力容器) 、 、 管道 安全附件 ( 安全 )、 ( 阀门等 ) 、 阀、 爆破片等 承压附件 呼吸用气瓶 、 高 压锅 、 手提式灭火器等承压设备 。从 2002 年 5 月 29 日起 , 承压设备的设计 、 制造和符合性评价都必须满 足 PED 要求 。满足 PED 要求的承压设备带有 CE 标 ?6 ?

( 11ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China;2 1ZhejiangInspectionCenterof SpecialEquipment,Hangzhou310020,China )

志 。没有 CE 标志的承压设备不得进入欧盟市场 。 为充分吸收压力容器标准的优点 , 同时反映最新的 研究成果 , 欧盟标准化委员会用了 9 年时间 , 起草了 欧盟非直接接触火焰压力容器标准草案 。该草案于 1999 年提交各成员国评议 。2002 年 3 月为欧盟成 员国正式表决通过了修改后的标准 EN13445 , 并于 同年 5 月 30 日颁布了该标准第一版 。     EN13445 的主要内容 1
111   适用范围

EN13445 适用于设计压力大于 0105MPa , 材料为

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第 20 卷第 5 期                                            压 力 容 器 总第 126 期

铁素体或奥氏体钢的非直接接触火焰压力容器 , 设 计温度低于钢材蠕变控制其许用应力的相应温度 。 当然 , 其设计压力可以进一步降低 , 甚至是真空容 器 。该标准不适用于以下承压设备 : 移动式压力容 器 ; 失效后导致辐射影响的核设施上的压力容器 ; 能 产生 110 ℃以上过热水蒸气的压力容器 ; 采用铆接 结构的 压 力 容 器 ; 灰 口 铸 铁 和 其 他 EN13445-2 、 EN13445-6 中没有包括的材料制造的压力容器 ; 多 层容器和经自增强处理 ( 包括内表面挤压处理) 的容 器 ; 长输管道和工业管道 。 标 准 分 为 七 个 部 分 : EN13445-1 总则, 设计 ,EN13445-4 制造 ,EN13445-5 检测与试验 ,EN13445-6 球墨 铸铁压力容器及部件的设计 、 制造要求 ,EN13445EN13445-2 材料 ,EN13445-3 7 标准使用指南 。 ( 1) EN13445-1 总则 112   主要内容和目录 EN13445-2

也给出受局部载荷或非压力载荷作用下容器各个部 件的设计方法 。EN13445-5 的附录 C 还详细给出 了进出管和检测孔 、 开启和特殊锁紧装置等的设计 方法 。 EN13445-3 目录 : 前言 ; 第一章范围 ; 第二章 引用标准 ; 第三章 术语和定义 ; 第四章符号和缩写 ; 第五章 基本设计准则 ; 第六章 承压元件许用应力 ; 第七章 内压筒体 ; 第八章 外压筒体 ; 第九章 开孔 ; 第十章 平封头 ; 第十一章 法兰 ; 第十二章 螺栓连接 球形封头 ; 第十三章 换热器管板 ; 第十四章 膨胀 节 ; 第十五章 矩形截面压力容器 ; 第十六章 非压力 载荷 ; 第十七章 简单疲劳寿命评定 ; 第十八章 详细 疲劳寿命评定 ; 附录 A ( 强制性) 承压焊接接头设计 要求 ; 附录 B ( 非强制性 ) 分析设计 —— — 直接法 ( Di2 rectroute ) ; 附录 C ( 非强制性 ) 分析设计 —— — 基于应 力分类 ; 附录 D ( 非强制性) 外压容器的形状检查 ; 附 录 E ( 强制性 ) 圆柱和圆锥不圆度计算程序 ; 附录 F ( 强制性) 超出圆度公差容器许用外压 ; 附录 G( 强制 性) 法兰和法兰密封连接的另一设计准则 ; 附录 H ( 非强制性) 表格 H -1 垫片系数 m 和 y ; 附录 I ( 非 强制性) 换热器管板设计的补充说明 ; 附录 J ( 强制 性) 换热器管板的另一设计准则 ; 附录 K( 非强制性) 膨胀节设计的补充说明 ; 附录 L ( 非强制性 ) 与非压 力载荷相关设计准则的原理 ; 附录 M ( 非强制性 ) 在 役使用检测 ; 附录 N ( 非强制性) 第十八章参考文献 ; 附录 O ( 非强制性) 常用钢材物理性质 ; 附录 P ( 强制 性) 用主应力评定的焊接接头分类方法 ; 附录 Q ( 强 制性) 非焊缝区域的简单疲劳寿命评定 ; 附录 ZA( 非 强制性) EN13445中基本安全要求和 EU 法规提供的 条款 。参考文献 。 ( 4) EN13445-4 制造 详细说明了各个部件制造过程中的要求 , 即材 料的制造和分包 , 加工过程中监测 、 加工公差 、 焊接 要求 、 成形加工要求 、 产品试验 、 热处理 、 修理和最后 完成的工序 (finishingoperation ) 等 。这一部分的要求 不适用采用分析设计 —— — 直接法的压力容器 。 EN13445-4 目录 : 前言 ; 第一章 范围 ; 第二章 引用标准 ; 第三章 制造和转包要求 ; 第四章 材料 ; 第五章 制造公差 ; 第六章 焊接细则 ; 第七章 焊接 ; 第八章 焊缝的加工和检测要求 —— — 产品测试 ; 第九 章 承压元件成形加工 ; 第十章 焊后热处理 ; 第十一 章 修理 ; 第十二章 最后完成工序 ; 附录 A ( 非强制 性) 制造公差 ; 附录 B ( 非强制性 ) 转包表格式样 ; 附 ?7 ?

介绍整个标准应用的主要基本原理 , 并提出适 用于整个标准的一些定义 、 物理量 、 符号以及单位 。 在这一部分中还要求制造厂商编制完备的设计说明 书和相关技术文件 。 EN13445-1 目录 : 前言 ; 介绍 ; 第一章 范围 ; 第 二章 引用标准 ; 第三章 术语和定义 ; 第四章 物理 量、 符号和单位 ; 附录 ZA( 非强制性 ) EN13445 中基 本安全要求和 EU 法规 ( EUDirectives ) 提供的条款 ; 参考文献 。 ( 2) EN13445-2 材料 详细说明了标准支持的用于非直接接触火焰压 力容器的金属材料种类以及材料的选择 、 、 审查 检测 和标志 。 目录 : 前言 ; 第一章 范围 ; 第二章 引用标准 ; 第三章 术语 、 定义 、 符号和单位 ; 第四章 承压部件材料要求 ; 第五章 非承压部件材料要求 ; 附录 A ( 强制性) 承压设备用金属材料 —— — 分类系统 和欧洲标准化钢铁 ; 附录 B ( 强制性) 防止脆断要求 ; 附录 C ( 非强制性) 压力容器用复合钢板交货的技术 要求 ; 附录 D ( 非强制性) 压力容器用钢和钢制零部 件的欧洲标准 ; 附录 ZA( 非强制性) EN13445 中基本 安全要求和 EU 法规提供的条款 ;参考文献 。 ( 3) EN13445-3 设计 提供了内 、 外压容器和承压元件的设计原理与 计算方法 。主要包括各种形状的壳体 、 矩形截面容 器、 换热器管板以及开孔补强等的设计方法 。同时

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录 ZA( 非强制性) EN13445中基本安全要求和 EU 法 规提供的条款 。参考书目 。 ( 5) EN13445-5 检测与试验 按照该标准对压力容器的要求 , 介绍了各种检 测和试验程序 , 其中包括对设计资料和技术文件的 审查 。无损检测是这一部分的主要内容 , 包括检测 文件 、 材料跟踪报告 、 焊缝两侧的修整以及焊缝检测 程序等 。不同容器的测试要求各不相同 , 如附录 A 给出了系列化制造压力容器的要求 。 EN13445-5 目录 :第一章 范围 ; 第二章 引用标 准 ; 第三章 术语和定义 ; 第四章 检测试验的执行 ; 第五章 技术文件的编制 ; 第六章 制造过程中的检 测试验 ; 第七章 分包细则 ; 第八章 其他试验 ; 第九 章 校准 ; 第十章 最终评估 ; 第十一章 标识和服从标 准的声明 ; 第十二章 记录 ; 第十三章 装运 ; 附录 A
( 强制性) 系列化生产的压力容器检测试验的合格模

( 1) 材料

EN13445 的重点在第二部分材料、 第三部分设

计 。这两个部分中都包含了对材料的一些规定 。第 二部分主要涉及材料的供应 、 运输与检测 , 而第三部 分涉及材料的使用 。我国压力容器常规设计标准
GB — 150 1998 采用表格列出不同温度下材料的许用

型 ; 附录 B ( 强制性) 压力容器尺寸的具体要求 ; 附录 C ( 强制性) 进料口和观测孔 、 闭合机构和特殊锁紧 装置的制造要求 ; 附录 D ( 非强制性) 泄漏检测 ; 附录 E ( 非强制性) 超声检测 ; 附录 F ( 强制性 ) 在役和试验 中的标准静水压力试验 ; 附录 G ( 强制性) 受循环载 荷作用压力容器的检测试验 ; 附录 H ( 非强制性 ) 服 从标准的声明 ; 附录 ZA( 非强制性) EN13445 中基本 安全要求和 EU 法规提供的条款 。参考书目 。 ( 6) EN13445-6 球墨铸铁材料压力容器及部件 的设计 、 制造要求 球墨铸铁压力容器的设计与检测方法都有其特 殊要求 , 如最大许用压力 、 壁厚和无损检测 、 外观检 测等都需要有其专门的规定 。 EN13445-6 目录 :第一章 范围 ; 第二章 引用标 准 ; 第三章 术语 、 定义 、 单位和符号 ; 第四章 工况 ; 第五章 具体要求 ; 第六章 铸铁的检测试验 ; 第七章 试验和最终评估 ; 第八章 多种材料组合制造压力容 器 ; 第九章 标识和技术文件 ; 附录 A ( 强制性 ) 抗拉 强度 、 屈服强度 、 断后伸长率和冲击功要求 ; 附录 B
( 非强制性) 韧性材料 ; 附录 C ( 非强制性 ) 局部最小

厚度和最小爆破试验压力要求 ; 附录 ZA( 非强制性) EN13445 中基本安全要求和 EU 法规提供的条款 。 参考书目 。 ( 7) EN13445-7 标准使用指南 按照该指南的方法 , 使 EN13445 的评估模式 、 危 险性指标和容器分类都符合 PED 的安全性要求 。 113   特点 ?8 ?

应力 , 而 EN13445没有直接给出材料的力学性能 ,只 是提 出 指 导 性 意 见 , 使 材 料 满 足 PED、 EN10028、 EN10272等统一标准以及欧盟材料认证 ( European ApprovalofMaterials ) 、 特殊材料评估 ( ParticularMate 2 ) 等的要求 。EN13445 中还特别提到 , rialAppraisals 采用试验方法确定许用应力时 , 还应采取防止脆性 断裂的措施 。 ( 2) 概述 各章节的起始部分都安排一定的篇幅进行概 述 , 用以明确本章节中涉及到的术语 、 定义 、 物理量 及其使用规则与条件 。下面以 EN13445-3 中的内 容为例 , 简要分析 EN13445-3 概述部分的内容 。 第 3 节 定义   区分设计压力和计算压力、 设计 温度和计算温度 、 计算厚度和有效厚度 。 荷 。这种分类充分考虑了载荷作用的时间和概率的 影响 。不同的载荷采用不同的许用应力 , GB — 150 1998 对载荷没有做如此明确的分类 。 第 5 节 基本设计准则   设计时既不考虑材料 和焊缝的局部腐蚀 , 又不考虑蠕变 。 第 512 节 腐蚀   提供处理腐蚀影响的指导性 意见 , 包括腐蚀裕量的确定方法 。由于腐蚀机理的 不同 , 腐蚀有多种形式 , 规定最小腐蚀裕量并不合 适 , 所以取消了 1999 初稿中的最小腐蚀裕量规定 。 第 513 节 载荷   列出设计所要考虑的各项载 荷 。一般容器设计需要考虑的载荷为 : 1 ) 内 、 外压 力 ; 2) 工作条件下最大液体静压力 ; 3) 容器自重 ; 4) 工作条件下最大盛装物料重量 ; 5) 液压试验的最大 液压 ; 6) 风 、 、 雪 冰载荷 ; 7) 地震载荷 ; 8) 运输和安装 容器时作用其上的载荷 。特殊情况下 , 还要考虑以 下载荷 : 9) 凸缘 、 垫圈 、 、 槽 鞍座 、 内部支撑或相连管 道以及偏心安装的附件产生的载荷 ; 10) 容器中液体 受激产生波动时的冲击载荷 ; 11) 压力引起的轴向力 在容器横截面上偏离容器轴线而导致的弯矩 ; 12) 在 约束状态下 , 瞬态温度变化产生的热应力和热膨胀 系数改变时产生的热应力 ; 13) 压力和温度的波动 。 第 51312 节 载荷分类  按照性质将载荷分为 三类 :正常操作载荷 、 意外载荷 ( 如冲击 ) 和试验载

第 20 卷第 5 期                                            压 力 容 器 总第 126 期

决于最小断后伸长率 A 。当 30 % ≤A ≤ % , 许用 35 应力取残余应变为 110 %时的应力除以 115 ; 当 A > 35 %时 , 许用应力值可以有所提高 , 取残余应变为 110 %时的应力除以 112 的值和抗拉强度的 1/ 3 中 的较小值 。如果材料标准中没有注明抗拉强度 , 这 一条就无法应用 , 仍需使用残余应变为 110 % 时的 应力除以 115 。这一规定使得奥氏体不锈钢的承载 能力得到发挥 。非奥氏体不锈钢材料的许用应力取 屈服强度 ( 有明显屈服平台的取最小屈服强度 , 没有 屈服平台的取残余应变为 012 %时的应力 , 以下同 ) 用应力取残余应变为 110 % 时的应力除以 1105 ; 对 A >35 % 的奥氏体不锈钢取残余应变为 110 % 时的 应力除以 1105 和抗拉强度除以 2 中的较大值 ; 对非

第 51313 节 失效模式   失效模式分为五类 : 1) ) 总体塑性变形 ( GPD ; 2) 塑性失稳 ( 脆断) ; 3) 弹塑性 失稳 ( 屈曲 ) ; 4 ) 渐增塑性变形 ( PD) ; 5 ) 疲劳失效 。 一般来说 , 大部分的压力容器标准都包含了这些失 效模式 。
( 3) 其他特点

第 514 节 设计方法   介绍了主要的设计方法 , 但是没有介绍常规设计 ( DBF) 的具体细节 。同时给 出以等效的全范围循环次数载荷 neq 为是否需要进 行疲劳设计的判据 。当 neq ≤ 时 , 设计和检测容 500

器时 , 不需考虑疲劳 。除了常规设计外 , 还给出两种 设计方法 : EN13445-3 附录 B 和 C 介绍的分析设计 (DBA) ;PED 中对小型容器规定的试验设计 。分析 设计在后面部分介绍 , 这里简要说明一下试验设计 。 试验设计是指取所设计的设备样品或同类设备 样品进行一系列试验检测 , 以判断设计是否满足有 关要求 。试验的主要内容是压力试验 。在一定压力 下考察容器是否有明显泄漏 , 变形量是否在一定范 围之内 。试验压力为在最大允许工作压力之上考虑 一定安全裕度的压力值 。此压力值取决于实验样品 与设计条件在几何形状 、 材料特性上的差别 ( 包括温 度等影响带来的差别) 。 第 6 节 承压部件许用应力   标准中给出了蠕 变温度范围内有关金属材料 ( 不包括铜 、 铝等有色金 ) 许用应力的规定 。奥氏体不锈钢的许用应力取 属

除以 115 和 抗 拉 强 度 除 以 214 中 的 较 小 值 。 GB — 150 1998 中相对与屈服强度和抗拉强度的安全 系数分别为 116 ( 奥氏体高合金钢取 115) 和 310 。 液压试验时 , 应控制远离结构不连续处的薄膜 应力 。对 30 % ≤A ≤ % 的奥氏体不锈钢 , 试验许 35

为了规定焊接接头系数 , EN13445 按照焊接结构 、 焊 缝形式 、 无损检测程序将容器分为 1 、、、 四组 , 各 2 3 4 组对 应 不 同 的 焊 接 接 头 系 数 ( 详 细 规 定 参 见 EN13445-5 的表格 516-1 、 附录 P 和表格 616111) 。可以明显看出 EN13445 对焊接接头系数的规定 ?9 ?

奥氏体不锈钢取屈服应力除以 1105 。GB1 — 50 1998 中统一取为试验温度下材料屈服强度的 019 倍。      2 容器零部件设计
EN13445 在引进一些新方法的同时 , 继承和发

展了已有标准中的许多设计方法 。如管板和法兰的 极限载荷方法是前东德标准中的方法 , 被收录在标 准附录中 , 作为传统应力分析方法的补充 。 传统的设计方法是将计算的弹性应力限制在许 可范围之内 。极限设计方法是根据极限载荷计算许

用载荷 , 将工作载荷限制在许用载荷之内 , 主要用于 防止总体塑性变形引起的失效 。采用极限设计方法 可以充分发挥材料的承载能力 。 211   圆柱形筒体和碟形封头 圆柱形筒体的设计方法与 GB — 150 1998 类似 。 比 GB — 150 1998 更加具体 。有些工况下 , EN13445 焊接接头系数的取值较低 , 较为保守 。但是从整体 来看 , 由于 EN13445 采用了相对较大的许用应力 , 所 以筒体计算厚度比 GB — 150 1998 的计算厚度要小 。 对于碟形封头 , 需用三组公式分别计算球冠部 分的厚度 、 过渡圆角部分的厚度和过渡圆角满足失 稳条件的厚度 , 取最大值为计算厚度 。GB — 150 1998 中将碟形封头按照不同几何参数给以不同的形状系 数 , 用一个公式计算碟形封头的厚度 。比较可得 :采 用两 个 标 准 设 计 的 碟 形 封 头 厚 度 大 致 相 等 ;
GB — 150 1998 通过限制有效厚度和封头内径比值来

防止失稳 , 没有给出详细的防止失稳的计算公式 , 所 以在低压范围内按 GB — 150 1998 设计的封头要薄一 些 。在封头形状上 , EN13445 更加细致 , 对封头的各 个部分 ( 包括过渡圆角 、 直边连接段 ) 都做了量化的

详细规定 。 212   锥体 锥体设计采用了极限设计准则 。EN13445 可以 设计锥壳半顶角为 75° 以下的各类锥体 , 相比来说 GB — 150 1998 限制在 60° 范围内 。在锥体厚度上两 个标准的计算方法基本一致 , 但是在其他结构处 ( 如 大小端的连接处) 的设计有所不同 。 213   外压容器

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第 8 节的外压容器设计方法来源于 PD5500 ( 英 国标准) , 主要针对三种可能的失效模式计算许用外 压 。这三种失效模式分别为 :整体失稳 、 加强圈之间 筒体的失稳和加强圈本身的失稳 。加工后的容器形 状与设计要求存在差异 ( 特别是壳体的不圆度与圆 柱度的影响) 会造成许用外压力的降低 。附录 E 和 F 对这些影响做了说明 。 214   开孔 EN13445 中的开孔设计方法采用的是欧洲大陆 一直沿用的压力面积法 。压力面积法是指压力在壳 力载荷在封头设计中的作用 。但考虑到不同结构会 产生不同的附加载荷 , EN13445 需要从自身特点出 发 , 用多个参数限制封头上的应力分布 。 216   法兰 GB — 150 1998 对 于 法 兰 设 计 采 用 ASME 中 的
TaylorForge 法 。这种方法首先要求确定法兰压紧面

参数 : 液压 ; 法兰 、 螺栓 、 垫片的材料强度 ; 垫片压缩 系数 ; 名义螺栓载荷等 , 还要考虑一些特殊情况 : 由 于连接部件的变形而导致的垫片压紧力的变化 ; 相 连筒体或管道的影响 ; 外压和弯矩的影响 ; 法兰环与 螺栓之间温差产生的影响等 。计算过程中要求采用 反复迭代 , 依靠计算机辅助 , 可以较为简便的实现设 计计算 。 217   管板 EN13445 中提供了两种管板的设计方法。第一 种方法是传统方法 。考虑内外压力 、 几何尺寸等因
EN13445 对膨胀节的厚度没有限制 , 采用的设 计方法基于 EJMA标准 ( ExpansionJointManufactures 2110   非压力载荷

体开孔面积上形成的载荷与有效补强范围内的壳 体、 、 接管 补强材料面积承受载荷相平衡 。GB — 150 1998 中使用等面积补强法 , 认为壳体因开孔被削弱 的承载面积 , 须有补强材料在离孔边一定距离范围 内予以等面积补偿 。EN13445 中开孔尺寸的规定 为 :壳体上开孔 ( 非接管补强 ) 和带加强圈的开孔要 求接管直径小于开孔中心处的最小曲率半径 ; 碟形 封头或球壳上开孔直径小于该处外径的 016 倍 ; 圆 柱壳体上接管补强开孔直径小于 2 倍该处的最小曲 率半径 。EN13445 中的开孔范围较大 , 特别是包含 分之间存在相互作用 。法兰设计必须充分考虑螺栓 刚度和密封圈变形的影响 , 使法兰同时满足密封和 强度要求 。按照这一方法 , 不仅需要考虑以下基本 ? 01 ?

) Association 以及德国 AD 规范 、 ASMEVIII第一分篇 、 ASMEB3113, 法国 CODAP规范和荷兰 Stoomwezen 规

了尺寸接近等径三通的圆柱壳体上开孔补强设计 。 215   平封头 按 GB — 150 1998 设计平封头时 , 主要考虑压力 载荷 , 并设置平盖系数考虑平封头与壳体连接结构 对封头的应力分布影响 。EN13445 也是着重考虑压 的形式 , 选择相应的垫片 , 查得密封比压和垫片系 数 , 然后计算垫片压紧力 、 螺栓载荷 , 最后进行法兰 的设计计算 。但是这一方法存在一些缺点 , 例如 :用 于计算螺栓载荷的垫片系数中有很多是经验数据 , 缺乏标准的试验方法 , 且没有考虑泄漏率 。EN13445 -3 除了采用这种方法外 , 还在附录 G 收录了统一 标准 EN1591 中的法兰设计方法 。这种方法特别适 用于螺栓连接的管道和容器上的圆形法兰接头 。事 实上 , 法兰 、 、 螺栓 垫片形成相互关联的系统 , 各个部

第一部分 —— — 医药用杀菌和灭菌设备 , 增加了矩形 截面容器的设计 。设计按照应力设计准则 , 分为两 个基本类型 :包含或不包含撑杆的无补强容器和外 面设有补强件的补强容器 。这部分内容与 GB — 150 1998 附录 D 相对应 。 局部载荷作用下的应力分析 , 除有限单元法等 数值计算方法外 , 一般按照 WRC ( WeldingResearch CouncilBulletin ) 107 、 WRC109 和 PD5500 附 录 G 分 析 。WRC107 和 PD5500 附录 G 适用于设计制造球

素严格计算各种载荷状态引起的管板应力 , 并与许 用应力相比较 , 判断设计是否满足要求 。第二种方 法是极限分析方法 , 通过管板的极限分析 , 确定许用 载荷 。 218   膨胀节

范中的相关部分 。标准目前只包含了无补强的 U 形膨胀节 。正在制定有补强的 U 形膨胀节和环形 膨胀节设计方法 。 219   矩形截面容器 以前欧洲标准中没有涉及到矩形截面容器 。 EN13445基于 ASMEVIII第一分篇附录 13 和 BS3970 形壳体上的接管和其他固体附件以及圆柱壳体上的 固体附件 ;WRC297 适用于设计圆柱壳体上的接管 。 EN13445 — 的第 16 节主要介绍了局部载荷和 3 鞍座的设计 , 同时包含了附件 、 接管 、 线载荷和吊耳 等涉及非压力载荷的设计方法 。对于不同的应力分

布采用不同的设计方法计算许用载荷或应力 。 EN13445 中 接 管 载 荷 的 设 计 方 法 与 WRC107、 WRC297 和 PD5500 附录 G 的主要区别为 : 对局部应

第 20 卷第 5 期                                            压 力 容 器 总第 126 期

力与极限分析中的最大许用载荷同时进行评估 , 也 就是说载荷和应力同时控制 。静载荷与循环载荷有 不同的设计准则 。如果有多种载荷同时作用 , 则必 须考虑它们之间的相互作用 。GB — 150 1998 用 Zick 法处理线载荷和卧式鞍座支撑容器 , 要求先进行应 力分析 , 然后限制容器上某些点的应力 ; EN13445 用 极限设计方法设计鞍座支撑的卧式容器 , 按照容器 整体几何轮廓求解极限载荷 , 再根据设计要求从图 表中查取安全系数 , 得到许用载荷 。 EN13445 对于非压力载荷的表述更加全面 , 适 用范围更广 。与其他标准相比 , EN13445 中的计算 图与图表相对减少 , 其使用程序也相应简化 。不过 , 疲劳评定中的应力评估问题尚待解决 。 2111   简单和详细的疲劳寿命评定 EN13445 中的简单和详细的疲劳评定来源于英 国标准以及其他相关标准 , 将结构按照焊接工艺的 不同分为各个等级 , 采用不同的 S-N 曲线对其分 别进行评定 。在 EN13445 中仍然保留了应力集中系 数概念 。相比而言 , JB4732 — 沿用 ASME Ⅷ的设 95 计思路 , 对所有几何形状采用一条 S-N 曲线来评 定容器的疲劳寿命 。有关 EN13445 和 JB4732 疲劳 设计的对比分析工作正在进行之中 , 将另外介绍 。      3 分析设计 ( DBA)
EN13445-3 有两个附录介绍分析设计。附录 C 基于弹性应力分析 , 将应力分类 。这种方法与 EN13445-3 附录 B 中引进新的方法 —— — 直接

较低的极限载荷 。 EN13445 中没有考虑材料强化和大变形影响。 为避免结构渐增塑性变形 ( PD) , 需采用偏量图方法 确保结构安定 。      4 结语
EN13445 是第一个欧盟统一的压力容器设计标

准 。现在 , 有些工作正在展开 , 其详细的发展计划 为 :2003 年 12 月 , 铸铁容器的疲劳分析 ; 2004 年 12 月 , 铝制容器 ; 2005 年 2 月 , 加强的环形膨胀节 ; 2005 年 4 月 , 试验方法 —— — 静测试 ; 2005 年 4 月 , 压力试 验的测量补偿 ; 2005 年 6 月 , 开孔 ( 补充 EN13445-3 第 9 节的内容) ; 2005 年 6 月 , 非圆形壳体开孔和非 圆形开孔的补强问题 ; 2005 年 6 月 , 平封头 ( 补充 EN13445-3 第 10 节内容) ; 2005 年 6 月 , 加强的平 板 ; 2005 年 6 月 , 法兰 ( 补充 EN13445-3 , 第 11 、 节 12 和附录 G) ; 2005 年 6 月 :无损检测和特殊焊接检测 ; 2005 年 9 月 , 分析设计 —— — 补充要求 ; 2006 年 6 月 , 蠕变 。上述项目将是以后几年欧盟标准化委员各个 技术委员会的重点研究和欧盟承压设备研究委员会
( TheEuropeanPressureEquipmentResearchCouncil



) 称 EPERC 重点支持的方向 。 EN13445 在欧盟国家内通用 , 但其意义并不局 限于欧洲 , 整个世界都十分关注这一统一的标准 。 美国 ASME锅炉压力容器标准化委员会组织专人对

EN13445 进 行 研 究 ; 日 本 也 有 多 个 机 构 在 研 究 EN13445 。该标准对我国的压力容器设计研究和标 准制定工作也有着重要的借鉴作用 。
[ 参考文献 ] [1 ]   DavidNash1 DifferencesbetweenEN13445andotherInterna 2

JB4732 — 的设计方法一致 。但是这种基于弹性分 95

析的方法在应力分类时会遇到一个突出的问题 —— — 有些应力的分类不是那么明显 。而且 , 这种方法并 没有考虑弹性或弹塑性失稳以及屈曲问题 。 法 。这一方法包含了非弹性分析 , 将各种作用 ( ac2 tion) 的效果组合考虑 。作用的概念比载荷更加广 泛 , 包括一系列的热 - 机械作用如压力 、 作用力 、 温 度变化和预变形等 。作用的特定组合对应一定的失 总体塑性变形的应用准则需要应用理想弹塑性材料 有限元分析的载荷 - 变形图 , 并采用双切线法得到

效模式 , 设计中要求对可能遇到的所有失效模式进 行设计校核 。标准中还将原理与应用准则区分 。原 理一般是指综述 , 定义以及基本要求 , 基本分析模式 等 ; 应用准则通常是指通用的准则 , 遵从原理 , 满足 其要求 , 包括了满足相关原理的各个适用的准则 。

收稿日期 :2003-04-01

作者简介 : 郑津洋 ( 1964- ) , 男 , 教授 , 博士生导师 , 系副主 任 , 从事承压设备设计和安全保障技术研究工作 。通讯地 址 :浙江省杭州市浙江大学化工机械研究所 。

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