ASME Ⅷ-1容器局部采用Ⅷ-2应力分析时的核心要求和注意事项！

ANSYS分析设计人

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上篇文章介绍了主体基于ASME Ⅷ-1设计和建造的压力容器，局部结构采用Ⅷ-2中Part 4公式法时的核心要求和注意事项，本篇介绍局部结构采用Ⅷ-2中Part 5应力分析法时的核心要求和注意事项。

（一）许用应力和焊接接头系数的要求

（1）许用应力按Ⅷ-1 UG-23规定执行；核心点：许用拉应力仍用Ⅷ-1的数值（与Part 4公式法要求一致）。

（2）焊接接头系数必须100%射线检测。核心点：分析设计区域对应的焊接接头系数强制取100% RT检测对应的数值（采用Part 4公式法无此强制要求）。

（二）材料要求

（1）建造用材料无需满足Ⅷ-2中3.2.1.1的对于材料的要求。核心点：不需要材料满足Ⅷ-2体系对材料的额外韧性、冲击等严格要求，仅需满足Ⅷ-1的材料体系要求即可（与Part 4公式法要求一致）。

（2）特殊注意：UCI篇铸铁制和UIG篇石墨制压力容器是不允许采用Ⅷ-2进行局部结构设计的，无论是公式法或是应力分析法。核心点：铸铁、石墨这两类脆性材料不符合Ⅷ-2对应材料延性的要求，故不能用Ⅷ-2（与Part 4公式法要求一致）。

（3）除许用应力外，应力分析所需其余材料物性参数（弹性模量、泊松比、线膨胀系数、导热系数等），必须按Ⅷ‑2选取，不得采用Ⅷ‑1 UG‑4(h)的规定。核心点：UG‑4(h)允许Ⅷ‑1容器在缺少物性时引用权威文献、专著数据；但应力分析工况下禁止使用这类外部来源数据。

（三）设计要求

（1）不允许使用应力分析法得到的厚度，替代Ⅷ‑1或Ⅷ‑2 Part 4公式法计算得到的设计厚度。核心点：由 Ⅷ‑1/Ⅷ‑2 Part4公式计算厚度的结构，公式厚度为最低下限，应力分析不能用来减薄。

（2）UG‑23(d)中针对风、地震等短时载荷组合，许用应力放大1.2倍的规则，应力分析时禁止使用（GB/T 4732目前是1.2倍放大的）。

（3）应考虑Ⅷ‑2 Part 5规定的所有可能发生的失效模式，不得漏评。

（4）对于塑性垮塌失效模式的评定：

（a）当采用弹性应力分析时，材料许用应力按Ⅷ-1取值；

（b）当采用极限载荷分析时，用于定义塑性极限的屈服强度取值1.5S，其中许用应力S按Ⅷ-1取值；

（c）当采用弹塑性应力分析时，载荷系数β需由2.4修改为3.5（改为Ⅷ-1的安全系数）；

（d）不强制要求按照Ⅷ-2中4.1.6.2对试验工况下的应力进行评定。但该类计算可以作为UG‑99(c)或UG‑100(b)所述计算试验压力的依据。（同Part 4公式法要求）。

（5）对于局部失效模式的评定：

（a）载荷组合工况应按Ⅷ-2执行；

（b）按Ⅷ-2中5.3.1.1规定：若结构厚度和焊接节点采用Part 4确定和选用，则可豁免局部失效模式的评定，若采用Ⅷ-1确定厚度或选择焊接节点，则不能豁免，需进行局部失效模式的评定；

（6）对于屈曲垮塌失效模式的评定：严格按Ⅷ-2规定执行。

（7）对于棘轮和疲劳失效模式的评定：严格按Ⅷ-2规定执行，许用应力或屈服强度按Ⅷ-1执行。

（四）与GB/T 150-2024的不同

GB/T 150-2024的规定并没有像ASME区分的那么细致，部分执行细节问题并没有明确规定，可参照ASME的执行，如：

（1）弹塑性应力分析时，载荷系数β需由2.4修改为2.7（改为GB/T150对应的安全系数）；

（2）针对风、地震等短时载荷组合工况，许用应力是否允许放大1.2倍？GB/T 4732是允许放大1.2倍的，而ASME明确不能放大1.2倍，GB/T 150没有明确规定。

（3）ASME中局部采用Ⅷ-2时可分别采用公式法和应力分析法，GB/T 150没有分公式法。

以上内容仅代表笔者个人观点，限于笔者专业水平有限，文中内容难免有理解不当之处，还请多多包涵和不吝指正！

来源：ANSYS分析设计人

耐压试验应力校核别做错！ASME Ⅷ-2与GB/T 4732核心差异详解！

ASMEⅧ-2-2023中的规定内容总结：（1）ASME规范中：Pm为一次总体薄膜当量应力；Pb为一次弯曲当量应力；Sy为耐压试验温度下材料的屈服强度；βT为试验条件下规定的载荷系数；γmin为试验条件下规定的另一个最小载荷系数，其数值规定见Table4.1.3；（2）将βT和γmin数值代入式4.1.3~4.1.5分别得到水压试验和气压试验条件下应力校核的规定如下表1所示（按GB/T4732的表格型式，以方便对比）。ASMEⅧ-2-2025中的规定主要变化：（1）直接删除了γmin参数，简化了公式，笔者认为原因之一是：γmin为试验条件下规定的最小载荷系数，容易引起歧义和误解，可能会出现人为调大该系数以使应力校核能通过的错误使用，因此2025版删除了该系数，明确了唯一性；（2）本质未变：由式4.1.3~4.1.5得到的应力校核规定同表1。GB/T4732-2024中的规定GB/T4732的表3与ASMEⅧ-2得到的表1做对比可知两者的主要区别如下：（1）特殊注意：GB/T4732中SⅠ为一次总体薄膜当量应力（Pm）的代号，SⅢ为一次薄膜（总体或局部）+一次弯曲当量应力（PL+Pb）的代号。SⅠ~SⅤ仅是GB为方便称呼统一规定的代号，而ASME中是无此代号规定的，经常会看到按ASME做的分析报告中也用了SⅠ~SⅤ的代号，这是典型的以GB的思维去做ASME报告，当然也没什么问题，无非是一个代号，但严谨来说不要用于ASME报告中；（2）液压试验中，GB规定SⅠ≤0.9R，与AMSE的0.95相比，降低了数值，偏保守的取为0.9；SⅢ≤1.35R或2.35R-1.5SⅠ，数值也相应的由1.425和2.425分别降低到了1.35和2.35，均较AMSE偏保守；（3）气压试验或气液组合试验应力校核的规定与ASME完全一致；（4）最核心的差异：（a）ASME明确规定仅需校核一次总体薄膜当量应力（Pm）和一次总体薄膜+一次弯曲当量应力（Pm+Pb），且明确了无需校核一次局部薄膜应力（PL），如下原文所述：笔者认为原因在于：一次局部薄膜应力具有应力重分布性质，且总体结构不连续处的局部薄膜应力还具备二次应力性质，有自限性，在水压试验条件这种少数一次加载过程中，并不会像一次总体薄膜应力那样对容器造成直接破坏，直接危害性极小，故无需对PL进行校核。（b）按GB的规定则是要校核SⅢ（PL+Pb），比ASME规定更偏保守。案例说明：接管与壳体连接根部位置，按ASME在耐压试验工况下无需进行应力校核，而按GB则需要定义路径进行应力校核，因该位置有较大的局部薄膜应力成分。另外，该位置的弯曲应力中可能既有一次成分又有二次成分，通常二次成分占主导，而又无法对其成分占比进行区分，若全部按一次弯曲应力进行水压试验工况的应力校核，则会导致进一步的保守，很可能会出现耐压试验应力校核不通过需要加厚的情况。以上内容仅代表笔者个人观点，限于笔者专业水平有限，文中内容难免有理解不当之处，还请多多包涵和不吝指正！来源：ANSYS分析设计人