2001版BPVC规范案例(第I卷)述评
上海发电设备成套设计研究所 吕 翔

一、概述
        1914年ASME规范第1版发布后,一些使用人员或者由于条款没有包括他们所需要的事项,或者由于条款的含义尚不够明确,希望得到指导。为此,ASME以发布《Case Interpretation》 作为一种正式的指导性文件。从1980版起将其一分为二,即现在的《规范案例》(下简称案例)和《 条款解释》。在ASME规范前言的第8和第10段对案例的审批和实施作了说明,现对其他方面补充如下。
1.检索
        案例按批准日期先后编流水号,不分卷别但有分卷索引,有效期三年,期满后有三种处理方法:重新确认、修订、取消。经修订的案例,仍使用原来编号,只是在编号后再加上修订序号以示区别,例如案例1996-2锅炉和过热器用低合金钢电阻焊钢管,经两次修订于1989年批准。
        2001版锅炉压力容器规范案例已由ASME授权CACI出版中译本。
2.用途

        案例的用途可归纳如下:
(1)为新增或修订条款作前期准备
        有些情况下,如将新增或修订条款以案例的形式先期发布,较为灵活。例如PG-27.4注2中对受热管子设计温度的修改是先在1995年12月批准的案例2210中,经1999年确认,最后在2001年增补中对条款进行正式修改。
(2)满足急需
        当有迫切需要时可以用案例的形式批准使用新的材料或结构。这是因为案例虽然与修订条款一样都要经总委员会批准,但案例自批准之日起即生效,而修订条款还要经几道程序才能生效(见前言第10段)。
(3)为技术要求积累经验
        积累经验的目的是为了验证某种技术要求,而前期准备则是为了验证某个条款,两者都是通过实践进行检验,但有些不同。ASME对Ni-Fe-Cr合金的使用极为慎重,目的是为了查明奥氏体合金长期处于水浸润的条件下是否也像奥氏体钢那样会发生应力腐蚀断裂等缺陷,为此发布了案例1325Ni-Fe-Cr合金,并多次修订以积累经验。
3.特点
        案例的特点可归纳如下:
(1)特殊性
        每个案例均为问答式,咨询者说明情况并请求指导,ASME/BPVC则以 “本委员会的意见是…” 的格式作答。这种措辞表示对于所提到的情况,ASME规范中尚无明确规定,所以才需要发表意见,否则会这样答复:应按某卷某条的规定。
        这方面的例子是案例1876-2安全阀接口的设计,由于PG-73只有结构要求、材料选用等,至于接口设计,需考虑排放时排放弯头出口处的组合应力,在PG-73尚无相应规定,只能以案例的形式作答。
(2)非强制性
        既然是特殊性的问题,答复自然只能仅供参考而非强制性的要求。
        这方面的例子是案例2292水压试验后非受压件的焊接,虽然在PW-54.3中已有规定,但咨询者所用非受压件的材料属于结构钢,因此只能表示可以焊。
(3)有补充说明
        既然是特殊性的问题,不能简单做出是或否的答复,要有必要的补充说明。
        仍以案例2292为例,规定了5个补充说明如非受压件材料的含碳量不得大于0.2% 等。
(4)有附加要求
        特殊是相对于一般而言的,因此不少情况下会对答复划上框框,规定答复意见的适用范围。
        这方面的例子有案例2330和2331封头和筒体上的局部减薄部位,ASME一方面认为可以减薄,另一方面对减薄处的位置做出限制。
(5)可多次确认
        既然是特殊问题,在有些情况下难以从中找出规律,那只能继续积累经验再下结论。
        这方面可举两个突出的例子,一个是案例1855第I卷范围内按第 Ⅷ卷第1册建造的不受火蒸汽锅炉,1980年批准,另一个是案例1918在经焊后热处理的锅炉容器上焊接管接头后不再进行热处理,1983年批准,两者均多次重新确认。
(6)不相互引用
        所有案例均不相互引用,这是由案例三年期满所决定的。
        以上六个特点,起主导作用的是特殊性,由此而衍生出其他五个特点。

二、译名
        Case一词含义较多,主要有:instance of disease(病例);matter that is being officially investigated(案件); question to be decided in a court(案例); term of a noun(格)。为避免与案例相混淆,我过去译为实例,虽不满意但当时别无他法。
        最近查阅了ASME规范早年的几个版本,颇受启发,例如1965版,在总目录之下,对Case Interpretation有以下说明:
        the boiler and pressure vessel committee meets regularly to consider requests of interpretations of the Code and to consider rulings for conditions encountered requiring special provisions…。
        由此可知,在ASME规范中,Case一词的含义就是我们通常所说的“特事特办”,建议将案例改译为特例,理由如下:
        a.特例为常用词,《 现代汉语辞典》 的解释是:特殊的事例,符合ASME发布Code Cases的原意;
        b.案例用于司法专业,《 中国大百科全书》 法学卷中虽无案例这个词,但收入判例法(Case law),即某一判决中的法律规则不仅适用于该案,而且往往作为一种先例,适用于该法院或下级法院所管辖的案件。
        现举一例说明案例与特例的差别:今年4月19日至26日,全国开展保护知识产权宣传周,上海市高级人民法院等单位从有关案例中选出 侵犯知识产权十个典型案例,以增强保护知识产权的意识。而Code Cases仅仅是ASME发布的一种与法律无关的技术文件,译为规范案例的不妥之处显而易见

三、2001版简介
        2001版锅炉压力容器案例共257个,各卷的数量见表1。
表12001版锅炉压力容器各卷案例数量

卷别

Ⅱ-A

Ⅱ-B

Ⅱ-C

Ⅱ-D

数量

62

1

0

0

1

15

卷别

Ⅷ-1

Ⅷ-2

Ⅷ-3

数量

4

116

37

4

13

4

        第I卷的62个案例,按其内容可分为8类,见表2。
表2第I卷案例的类别

类别

不受火蒸汽锅炉

材料使用

强度

焊接

数量

1

36

7

9

类别

附件

管道

检查

总计

数量

6

1

2

62

????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????        以下对第I卷每一类案例作简要介绍并结合第I卷的规定和我国的规定作必要分析。

四、不受火蒸汽锅炉
1.有关案例简介
        案例1855按第 Ⅷ卷第1册建造的不受火蒸汽锅炉用于第I卷的系统于1980年发布,经多次确认。ASME/BPVC发布此案例的目的是允许将此类锅炉安装到第I卷的系统中,并在材料、设计、制造和认证方面提出一些相应的附加要求。现将对案例内容的理解简述如下。
        (1)不受火蒸汽锅炉的含义
        此类锅炉即我国的烟道式余热锅炉。
        (2)系统的含义
        案例中“第I卷的系统”即按第I卷规定进行安全监察的热力系统,包括锅炉范围内管道和管道附件等。
        (3)noninteqral steam drum的含义
        nonintegrate直译为非整体或不成为一整体,在此应理解为锅炉本体以外的。steam drum在此并非蒸汽锅筒,因为锅筒是锅炉本体以内的部件,第Ⅶ 卷对drum给出以下定义:两端封闭按内压设计的圆筒体,因此应译为介质为蒸汽的圆筒体。合起来可译为锅炉本体以外介质为蒸汽的圆筒形容器。作为这种容器的一个例子就是自冷凝减温水系统中的凝汽器。
2.与第I卷的关系
        由第I卷序言可知,不受火蒸汽锅炉可按第I卷也可按第Ⅷ 卷第1册进行建造,但实施中由于两者可比部分的规则有一些差别,给建造和检验带来一些困难,例如设计压力不大于50psi锅炉筒体和封头的对接接头,PW-11要求100%射线照相检验,而UW-11则无此要求。发布案例1855后,处理这些问题时就有章可循。此外,碰到前述的凝汽器之类的受压件,也不会再发生不知道怎样处理才好。
        应当看到,要协调两卷中的相应规则殊非易事,事缓则圆,这就是案例1855长期使用的原因。

3.我国的规定
        根据《压力容器安全技术监察规程》第3条的规定,烟道式余热锅炉属于锅炉安全技术监察规程的适用范围,不存在规则不统一的问题。

五、材料使用
1.有关案例简介
        36个案例又分8种情况。
(1)用列入第I卷的奥氏体钢和奥氏体合金建造为水所润湿的受压件,即用于建造电热锅炉。共有1896等4个案例。
(2)已列入第I卷但第 Ⅱ卷尚未给出许用应力的材料,共2个案例,即1984(SA-250中的T22)和2192(SA217中的C12A)。
(3)允许使用EN10028-2中的低碳钢,只有1个案例,即2342。EN10028-2已列入第I卷2001版。
(4)已列入第Ⅱ 卷但尚未列入第I卷的材料,共有17个案例,值得注意的有1849(将SA-278灰口铸铁件用于省煤器管)。
(5)已列入ASTM标准但2001年前尚未列入第Ⅱ卷的材料,共有4个案例,即2179(92系列,例如T92)、2180(122系列,例如T122)、2199(23系列,例如T23)、2327(911系列,例如T911) 。开发这些热强度更高的材料,对锅炉来说是为了适应进一步发展超临界和超超临界机组的需要,已见本刊2004年No.2,韩肇俊《 ASME批准认可的第三代新型铁素体耐热钢的性能及应用》 。
(6)技术要求与第II卷有差别的材料,共有5个案例,例如2159,该材料为SA-213中的TP347HFG级,按SA-213的规定,该材料应冷精轧,询问者希望改用热精轧加固溶处理。
(7)新材料,共有2个案例,即2033、2353。2353为中温用高强度低合金钢,由于Ni含量为1.00%~1.30% ,韧性好而且时效敏感性小。
(8)库存材料,只有1个案例即2053,主要内容如下:
        某库存材料系按第 Ⅱ卷中某一标准(下称甲标准)生产,甲标准现已废止,改用新版本(下简称甲A标准),甲A标准对化学成分有更多限制(例如S、P含量更低)。ASME/BPVC的意见是:只要该库存材料满足案例2053中的附加要求,可以使用。
        案例2053对第Ⅰ、Ⅳ、Ⅷ-1、Ⅷ-2卷均适用。
2.与第I卷的关系
        现将前述的8种情况简要说明如下:
(1)奥氏体钢和奥氏体合金的使用
        奥氏体钢和奥氏体合金过去只用于制造过热器和再热器,后来用于制造电热锅炉,由于电热锅炉的给水不一定是除盐水,有可能发生应力腐蚀断裂。为此,ASME/BPVC于1963年通过案例1325提出警告,要注意控制水化学工况(water chemistry)。在实施此类案例的基础上,第I卷1998年增补增加了PG-5.5和PEB-5.3。
(2)已列入第I卷但第 Ⅱ卷尚未给出许用应力的材料
        值得注意的是案例2192中的SA-217,C12A级,这是一种9Cr-1Mo-V铸钢件,与过去使用的C12级9Cr-1Mo相比,通过对化学成分进行微调,增加Ni、V和提高冶炼质量(S、P含量大大降低),许用应力提高很大,例如1100℉ 时,C12为3.3ksi,而C12A为8.8ksi,提高1.6倍之多,这对超临界和超超临界机组用阀门来说,是非常有利的。当然,也要看到,案例2192已三次修订,说明还有待在实践中考验。
(3)已列入第Ⅱ 卷但未列入第I卷的材料
        此类材料又分两种情况,一种是在第I卷中尚未列入该材料的标准,主要是合金元素含量很高的材料,共16个案例。另一种情况是案例1849,询问者提出是否可用SA-278制造省煤器管。按第I卷PG-8.2的规定,灰口铸铁只允许用来制造低压锅炉的阀门和管道附件,通过发布案例1849,允许用符合SA-278要求的灰口铸铁制造设计压力不大于1.7MPa的省煤器管,该案例于1983年发布,经多次确认实施至今。顺便说来,美国并不使用铸铁省煤器管,这与自冷凝喷水减温器一样,都用于美国以外的锅炉。
(4)库存材料
        以库存的SA-299材料为例,SA-299老版本中的含硫量不大于0.040 %,新版本改为不大于0.035% ,该库存材料的含硫量符合SA-299老版本但不符合新版本的要求,现根据案例2035中的附加要求,分析如下:
        a.该材料用于按第I卷建造的产品,SA-299是第I卷允许使用的材料标准,并且第I卷并不禁止使用已废止的SA-299老版本,此外,在与SA-299老版本相应的第II卷版本中已给出SA-299的许用应力。
        b.这批库存的SA-299材料必须是在老版本生效期间进行冶炼的。
        基于上述,这批库存的SA-299材料仍可用于按第I卷现行版本建造的产品。 但有一个问题在案例2053中没有提到,即:许用应力按现行版本还是老版本,这恐怕要具体情况具体分析,不能一概而论。
3.我国的规定
        我国的锅炉技术规范也有类似问题,例如GB713共有7个牌号,技术规范只列入其中的2个,再如GB5310中共有12个牌号,技术规范只列入其中的6个。制造厂使用这些未列入技术规范的牌号虽然合理,但不合法。如果有一个类似于案例的红头文件,可避免不必要的争议。

六、强度
        7个案例又分5种情况,即管材的直径偏差、受热管子的设计温度、封头和筒体的局部减薄、不需进行强度计算的连接件焊缝、在部分壁厚上钻孔。
1.管材的直径偏差
        a.案例简介
        外或内径偏差为 ±1% 的管材(pipe)能否用于按第I卷建造的部件,案例2237和2273对此作了答复,可以用于内压受压件但不得用于外压受压件。
        此处的管材,其外径偏差按SA-530的规定,按管径由小到大共7挡,管径小的公差大,最大为±3.7 %,管径大的只有 ±0.5 %,并非一刀切,只有NPS3的管材,公差为 ±1% 。因此两个案例的内容较为费解,同时,答复也不易理解。
        b.与第I卷的关系
        有三个方面值得注意:
        (a)第I卷中外径的含义
        PG-27.2和PFT-51.1中的外径应当理解为公称外径,例如NPS3的公称外径为3.5in,计算结果对偏差不超过规定范围的NPS3管材均适用,最大外径为3.53in,最小外径为3.47in。
        (b)允许使用偏差为 ±1 %管材的含义
        可以有两种理解:对小于NPS3的管材,制造厂在采购时应提出附加要求,公差不得大于 ±1 %;另一个是偏差为 ±1% 的管材(不管NPS大小)都可以用,但并不表示偏差大于 ±1% 的管材都不可以用。我倾向于后一种理解。
        (c)不适用于外压受压件的原因
        我未能分析出其中的原因,希望读者赐教。
2.受热管子的设计温度
        案例2333(2000年7月发布)的内容已列入第I卷PG-27.4注2的2001年增补,即取消 “在任何情况下不得小于700 ℉(371℃ )” 的限制。取消这一限制的原因可理解如下:
        既然在注2中已规定了受热管子的设计温度不得低于内外壁温度的算术平均值,对一些受热管子来说,700℉ 显然偏高,以低压锅炉的钢管省煤器为例,出水温度约320 ℉,设计温度与管内介质最高温度之差 △t取决于管子规格、热流密度和热阻,对流受热面积的数值,我国和EN12952均取50℃ (122℉ ),按此,低压锅炉钢管省煤器的设计温度可取440℉ ,如仍一刀切取700℉ ,显然过于保守。
        700℉ 的规定始于1956版,这与当前的水质和壁温计算方法已不相适应,同时也与1995及以前版本中对炉胆设计温度的规定不一致。
3.封头和筒体的局部减薄
        a.案例简介
        封头和筒体是否允许局部减薄,案例2330和2331分别对此作了答复:允许有局部减薄但应满足相应的附加要求。此附加要求可汇总如下:
        (a)与材料或焊缝上的缺陷一样,局部减薄部位(LTA)也分为单个和多个。
        (b)从以下三方面进行判定:LTA的位置、LTA的尺寸、与最小需要厚度的关系。对每一方面都给出具体要求,例如LTA的位置,对封头来说,包括:球面允许有LTA的范围、LTA与开孔或结构不连续处的距离、两个LTA之间的距离,对筒体来说,两个LTA之间的纵向和横向距离等。案例还规定了LTA的打磨要求。
        b.与第I卷的关系
        第I卷对LTA没有规定,由制造厂自定,当然这个自定要受到第I卷序言第2段的限制。
        c.我国的规定
        JB/T1609《 锅炉锅筒制造技术条件》 对局部减薄有两种规定,一个是冲压或卷筒时内外表面的凹坑尺寸,另一个是封头过渡圆弧处的减薄量,都没有案例2330和2331那样全面,例如凹坑尺寸,JB/T1609只规定不大于某一尺寸时应修磨,大于此尺寸时应补焊,案例则规定了四个条件,即:有凹坑处的厚度tL不小于最小需要厚度t的0.9倍、凹坑的纵向长度L不大于 √(Rt),R为内半径,横向长度C不大于2L、t-tL≤4.8mm,除此四个条件外,还规定了打磨处过渡圆弧的半径不小于凹坑深度的2倍,过渡段的长度不小于凹坑深度的3倍。
4.不要求进行强度计算的连接件焊缝
        案例2191发布于1995年,经1998和2001年两次确认,以2002年增补的形式转化为PG-37.4的修订条款,有三种焊缝不需进行强度计算。对这三种焊缝不需进行强度计算的分析以及我国的规定已在本刊2003年No.4,《ASME规范第I卷2002年增补述评》 中作了简要说明。
5.在部分壁厚上钻孔
        咨询者为装检测点,询问在锅筒或集箱部分壁厚上的钻孔是否满足自身补强的要求。ASME/PBVC于1987年发布案例1998作了答复,提出此类钻孔满足自身补强必须具备5个条件,现将这5个条件和第I卷的有关规定简要说明如下:
        a.孔径不大于2in,此条件来自PG-32.1.3.1。
        b.钻出的孔应满足PG-32.1.3.1的要求,亦即不需补强并且并非孔排。
        c.器壁的剩余厚度不得小于按PG-31.3.2所求得的数值(取C= 0.20)并且不得小于0.25in。这是把剩余厚度的器壁视为类似于图PG-31简图(e)或(f)中的平端盖。
        d.任何两个孔的中心距L不得小于它们平均直径的2倍,此条件来自PG-32.1.4.1,亦即当L= 2d时,K= 0.5,此时钻孔满足自身补强的要求。
        e.孔边缘应倒圆,圆角半径不得小于1/16in,此条件类似于PG-79对管孔边缘的要求。
        这是综合有关规则以指导生产实践的一个范例,值得我国锅炉标准化人员学习。

七、焊接
        9个案例又分4种情况,即不等厚度纵向接头、水管与管板的焊接、在水压试验或热处理后焊接零件、焊后热处理。
1.不等厚度纵向接头
        案例2210发布于1995年,以2001年增补的形式将PW-9.3的第二段予以删去,即不等厚度纵向接头的中线不要求对齐。
        不等厚度纵向接头应对齐的规定始于1956版,是考虑到筒体的内压应力,横向较大而纵向较小,为降低纵向接头处的局部应力,对纵向接头的型式规定了比横向接头更加严格的要求。
        通过案例2210的实践,ASME/BPVC在2001年增补中删去PW-9.3的第二段,即纵向、横向接头的削薄要求相同。
        JB/T1613《锅炉受压元件焊接技术条件》的规定较为灵活,不分纵向或横向接头,可以两边削薄也可一边削薄。采用一边削薄时,虽然中线无法对齐,但有利于校圆。
2.水管与管板的焊接
        咨询者希望采用图PW-16.1简图(y)的部分焊透焊缝将水管焊接到管板上,但焊缝尺寸tw小于? in,而简图(y)要求不小于? in。ASME/BPVC发布案例2086作了答复,tw可以小于? in,但提出一些限制,主要为管子尺寸、焊缝金属的设计温度。
3.在水压试验或热处理后焊接零件
        共有3个案例,即2292、2343和1918。
        (1)2292和2343
        案例2292和2343分别发布于1999年和2001年,并分别以2003年和2002年增补的形式转化为PW-54.3.2和PW-54.3的修订条款。
        案例2292的主要咨询内容是PW-54.3.2中非受压件的材料能否扩大到一些未列入P-No1中的碳钢,案例2343的主要咨询内容是表PW-39中用机械方法固定的某些受压件能否在水压试验后再进行密封焊。
        这两个案例反映了一个共同性的问题,即焊接工艺规程与水压试验之间的关系。上述的密封焊接,由于承受的内压应力较小(用机械方法固定),本来就不要求进行焊后热处理,因此也可在水压试验后施焊,通过发布案例2343再修改PW-54.3可理顺此类密封焊缝在这两方面的关系。同样,用某些未列入P-No1的碳钢制造的非受压件,也可以与P-No1材料一样,可在水压试验后再施焊。
        JB/T1613中水压试验后再焊接非受压件的条款是参考PW-54.3制定的,JB/T1613中还规定焊后应进行磁粉检验。至于上述的密封焊,我国缺少相应规定,其实我国有相当多的C、D级锅炉是使用机械方法来固定受压件的,可以在水压试验后根据需要再加焊密封焊缝。
        (2)1918
        案例2292和2343是允许在水压试验后焊接非受压件或进行密封焊,能不能在已进行了热处理的容器上加焊管接头呢?1983年发布的案例1918对此表示同意,但一个容器上加焊管接头的数目不多于2个,此外对材料、管接头的尺寸、焊缝型式、预热温度提出了附加要求,同时还明确,加焊后可不再进行热处理,但要进行水压试验。
        这个案例经多次确认,至今已20多年,既不废止也未列入修订条款。我的理解是:这是一种非正常情况下的补救措施。由于某种原因(例如图纸或加工错误)少了1到2个管接头,发现时产品已完工,只能再开孔并加焊管接头。
为什么只能加焊2个?ASME/BPVC没有说明,其实也难以说明,因为这是一种根据现有经验所做出的裁决。
        我国在这方面没有相应的规定,发生这种情况时只能在加焊管接头后重新进行热处理。
4.焊后热处理
        (1)锅炉范围内管道
        根据PG-58.3和PW-39的规定,锅炉范围内管道的预热和焊后热处理应按B31.1的规定,但有的制造厂在生产组装式锅炉时希望改按第I卷的规定。ASME/BPVC于1983年发布案例1934表示同意并且明确不限于组装式锅炉。
第I卷对预热和焊后热处理的要求其实与B31.1基本相同,并无不协调之处,虽然第I卷和B31.1分属两个标委会,但有了案例1934,对制造厂的生产管理带来很多方便。
        在我国,锅炉范围内管道由制造厂供货,按JB/T1613进行预热和焊后热处理,接口之外的管道,电站锅炉按DL/5007《电力建设施工及验收技术规范火力发电厂焊接篇》。JB/T1613与DL/5007的规定有相同处也有不同处。应当承认,数值不同有客观原因例如管材尺寸、加热条件,但不协调也是一个原因。
        (2)扩展受热面
        表PW-39中扩展受热面的连接焊缝,只有P-No1和P-No3材料才可以不进行焊后热处理,其焊接方法包括焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电阻焊等。咨询者提出对P-No4及以上的材料用电阻焊焊接能否不进行焊后热处理,ASME/BPVC于1996年发布案例2215表示同意,后以2003年增补的形式转化为表PW-39注中的修订条款。
        对P-No4及以上材料的扩展受热面不要求焊后热处理,目前只限于电阻焊的原因可以理解为:这种焊接方法冶金过程较为简单并且热量集中,热影响区较小,因此焊接残余应力小。JB/T5255《焊接鳍片管(屏)技术条件》中的焊接方法包括熔化焊和电阻焊,对热处理的要求由制造厂通过焊接工艺评定自定。
        (3)P-No5A管接头的连接焊缝
        P-No5A(相当于我国的12Cr2MoG)的管接头与低P-No材料的连接焊缝,可以按低P-No材料的要求进行焊后热处理,但连接焊缝只允许使用角焊缝或部分焊透焊缝。咨询者提出能否使用开在管壁上的全焊透焊缝,ASME/BPVC于2001年2月发布案例2356表示同意,随即以2001年增补的形式转化为PW-39.2.1的修订条款。
        表PW-39中,P-No5A与低P-No材料的保温温度相差150℉,如果按P-5A材料的要求进行焊后热处理,有可能使低P-No材料的性能发生变化,因此第I卷1980版发布PW-39.2.1,目的是允许使用焊接残余应力较小的这两种焊缝,使焊件按低P-No材料的要求进行焊后热处理。20多年来,随着焊接技术的发展,证明改用全焊透焊缝也不会影响热处理的效果。
        案例2356是特别条款转化为正式条款中过渡时间最短的一个。
        JB/T1613中对不同牌号材料的热处理温度有一个原则性的规定,即不得低于任一侧材料的Acl,这个规定与PW-39的规定其实并无矛盾,因为消除应力热处理的温度一般取比Acl低100℃~200℃ ,JB/T1613的这个规定着眼于防止性能变化,而PW-39的规定则着眼于消除应力的效果。
        (4)图PW-16.1简图(z)中的连接焊缝
        近十年来,ASME/BPVC对管子或管接头与容器连接焊缝的要求作了许多细化和深化,以提高其可操作性。1995版在表PW-39,P-No1、材料增加了注(1)(h),规定了采用角焊缝连接时不进行焊后热处理的条件,1999年增补新增PW-16.6,规定了单侧施焊的条件。咨询者把以上两项结合起来提出一个新的问题,即能否把表PW-39,P-No1注(1)(h)中的焊缝由角焊缝扩大到图PW-16.1简图(z)中的组合焊缝。ASME/BPVC于2000年发布案例2332表示同意,并规定了组合焊缝厚度的计算方法。
        JB/T1613中对不需进行焊后热处理的规定远远没有表PW-39那样具体。

八、附件
1.泄压装置的材料
        咨询者对泄压装置主要零件用的材料征求ASME/BPVC的意见,为此于1976年发布案例1750作了答复,该案例的现行版本为案例1750-15,即已修订了15次,使其与第II卷或ASTM的现行版本相协调。
        咨询者提出的零件如下:泄压阀的阀体(body)、阀盖(bonnet)和支架(yoke),安全销套(housing for breaking or buckling pin device)、爆破片夹持器(holder for rupture disk)。
顺便指出,第Ⅷ 卷第一册UG-127的注55中提到安全销套的材料已列入第I卷和第Ⅷ 卷第1册,实际上第I卷并无对安全销的规定。
        需要指出,案例1750只是对咨询者所提出的一些材料的答复,并不包括此类零件允许使用的全部材料,例如阀体用的铸件,案例中只有SA-351中的CN7M级等,许多基本常用的牌号并不包括在内,因为它毕竟是一种特别条款。
GB/T12243和GB150中分别对阀体和夹持器的材料作了具体规定。
2.安全阀接口的设计
        第I卷对安全阀的要求,从PG-67的数量和布置到PG-73的结构和出厂检验,虽然很详细,但只限于安全阀本身,对锅炉上与安全阀连接的接口则没有规定。美国的制造厂是按自己的企业标准来进行这种接口的强度计算的。为此,ASME/BPVC通过咨询者的询问,于1981年发布案例1876对接口提出设计准则,共两个,除了要计算安全阀关闭时接口承受内压所需要的厚度外,还要计算安全阀排放时接口承受内压和安全阀反力的弯曲应力,求得组合应力。案例中还给出碳钢、1.25Cr-0.5Mo-Si、2.25Cr-1Mo三类材料在计算组合应力时的许用应力,约为该类材料最大许用应力的1.6倍。
        需要说明的是安全阀排放时反力的计算较为复杂,例如要考虑排放时绝热膨胀和自振周期等。在全面考虑这些因素后,美国制造厂对组合应力所取的许用应力约为1.2倍。
        在我国,仅有少数几个制造厂能进行这方面的强度计算,这也是安全阀接口处发生裂纹甚至拔脱的一个重要原因,希望能通过学习案例1876并结合我国自己的实践,提出一个简便但偏于安全的计算方法。
3.用限制开启高度的方法降低排放量
        咨询者提出:能否用限制开启高度的方法来减少平阀座安全阀或安全泄放阀的排放量,ASME/BPVC于1983年发布案例1923表示同意,并提出附加要求。现行案例为1923-3,附加要求与1923基本相同。
        附加要求的主要内容如下:阀门尺寸不小于? in、已在全开启高度和最小开启高度下进行了排放量认证试验、限制开启高度的方法不得影响阀门的气流分布、限制后的开启高度不得小于全开启高度的30% 。
用什么方法来限制开启高度呢?我曾请教了哈锅阀门公司宋一新高级工程师,他的答复是:用开启高度限制装置来实现,这种装置对开启高度的限制可以是固定的(例如加装厚度适宜的控制环),也可以是可调整的(例如通过螺纹副),在此谨表示感谢。
        另外,为什么这个案例只限于平阀座呢?我的理解是:平阀座在提升时,帘面积为环形,与开启高度成正比,至于45゜阀座和喷嘴,它们的帘面积都不具备这个条件。
4.公制单位铭牌
        咨询者提出泄压装置能否采用公制单位铭牌,ASME/BPVC于1992年发布案例2116表示同意,附加要求为:安装地点的安全监察部门要求使用或接受公制单位,如果无此要求,应取得用户的同意;制造厂的质量控制体系应提供美国常用单位与公制单位的转换方法。第I卷1983版曾发行公制单位版,不仅安全阀铭牌,锅炉铭牌、制造厂数据报告等均为公制单位,1985版又取消,1998版起在部分单位后加注公制单位。因此我国制造厂在按PG-104.1的规定建造锅炉时,如果需要使用公制单位,可参考案例2116。
5.组装单位对弹簧加敷耐腐蚀覆盖层
        PG-73.2.2规定,弹簧应采用耐腐蚀或具有耐腐蚀覆盖层的材料,如果由于某种原因,阀门制造厂提供的弹簧采用了不耐腐蚀的材料,组装单位因PG-73.3.4的规定,不知能否加敷耐腐蚀覆盖层。ASME/BPVC于1995年发布案例2208表示同意,并结合PG-73.3.4对阀门制造厂与组装单位在加敷覆盖层时的质量控制作了补充。
        我国虽然没有阀门组装单位,但案例2208可供锅炉或阀门制造厂分包零件时的参考。
6.换向阀
        PG-71.3规定,锅炉与安全阀或安全泄放阀之间不得装设任何型式的阀门,咨询者希望在一台800psi锅炉与安全阀之间装设换向阀。ASME/BPVC于1998年发布案例2254表示同意,并提出12个附加要求。
        这种换向阀是一种三通球阀,具有一个进口通道和两个出口通道。附加要求的要点如下:
        (1)适用范围。 锅炉的MAWP只限于800psi,没有扩大到高压及以上。同时明确指出不适用于有机液体蒸发器,这可以理解为蒸发器上的安全阀应当是全封闭的。
        (2)设计。 应采用两位三通,即两个出口通道一开一关并能相互切换,但决不能使两个出口同时关闭。一个通道开启时的流量不得小于安全阀或安全泄放阀的排放量。案例中给出换向阀流量系数的计算公式。此外,应计算排放时换向阀连接管所承受的组合应力。
        (3)认证和检验。 换向阀制造厂应进行流量系数的认证试验,试验设备和方法应符合ANSI/ISAS75.02的要求(ISAS为美国仪表协会),并向安全阀或安全泄放阀制造厂提交合格证书。授权检验师应审核组合应力的计算书。
此外,还对操作提出注意事项,防止切换时发生过大的噪声和泄漏。

九、管道
        只有1个案例,即常压循环床锅炉的给水系统。
        为了防止供水中断,PG-61根据给水中断时炉内余热和蓄热是否会损坏锅炉,规定了应有两种给水方法,一种给水中断时另一种不会也因此受到影响,火室燃烧锅炉如果在给水中断时能快速切断燃料,可只有一种。这个规定始于1968版,2001年增补又增加了燃气轮机排气余热锅炉也可只有一种。
        流化床燃烧于上个世纪60年代用于锅炉,美国第一台鼓泡床锅炉于1982年投运,随后又投运了几台流化床锅炉,其中有一台为按芬兰引进技术生产的常压循环床锅炉。常压是区别于增压(0.6MPa ~1.0MPa)而言,循环床即将烟气中的颗粒通过内循环(在炉膛内)和外循环(经炉外分离器)再次参与燃烧的流化床。
        流化床锅炉中,燃料不像火室或火床燃烧锅炉那样在炉膛中或炉排上进行燃烧,而是在流化状态下进行燃烧。对于这种新燃烧方式的给水系统,PG-61中尚无规定。咨询者提出:在什么条件下可装设相互不独立的给水系统。ASME/BPVC于1994年发布案例2160作了答复,提出了4个条件,即:快速切断燃料和空气、锅炉主汽阀能自动关闭、不会使部件在高温下受到腐蚀、余热和蓄热量不会使受压件因壁温升高造成应力超限。
        什么是两个相互不独立呢?结合PG-61中是否有影响的要求,和DL/T612《电力工业锅炉压力容器监察规程》9.8.1条的规定,可理解如下:一台电动一台汽动,或者两台均为电动,但接自不同母线称为相互独立,不符此要求则称为相互不独立。
        案例2160可供我国大容量流化床锅炉安全维护参考。

十、检查
1.以超声波检验代替射线照相检验
        表PW-11规定,所有受压件上需要进行无损检验的对接接头,检验方法均为射线照相检验(RT),个别情况下,例如用电渣焊或摩擦焊焊接的接头,除RT外,还要加做超声波检验(UT)。咨询者提出,对规定应采用RT进行检查的焊接接头能否改用UT。ASME/BPVC发布案例2235表示同意,并提出7个附加要求:检验覆盖范围、检验设备(使用计算机成像技术)、试块、扫查方案、数据记录、操作和评判人员资格、合格标准。
所给出的合格标准是以PW-52为基础加以细化,例如因焊缝余高等表面形状或金属组织而产生显示的判别方法等。因此我国制造厂按PG-104.1建造锅炉时,如果需要改用UT,可按案例2235-3。如果制造厂按我国标准生产锅炉,根        据JB/T1613的规定,使用RT或UT均可,但我国现行的UT检验标准均为人工操作,需要开发计算机成像技术以提高准确度和提供客观证据。
2.电热锅炉压力容器水压试验温度
        电热锅炉的压力容器,除按第I卷的规定建造外,还可作为不受火蒸汽锅炉,按第Ⅷ 卷第1册建造。水压试验温度,当按第I卷建造时不低于70℉,按第VIII卷第1册建造时,不低于最小设计金属温度(MDMT)加30℉。咨询者从电热锅炉的实际情况出发,提出最低金属温度能否取60℉,ASME/BPVC于1997年发布案例2255表示同意并提出附加要求,主要为筒体材料只限于SA-53或SA-516等碳钢,试验方法按PG-99而不是UG-99等。
        在我国,电热锅炉中的压力容器属于锅炉安全技术监察规程的适用范围。

十一、小结
        1.我国自锅炉行业于1983年开展双采工作以来,对ASME规范第I卷的学习和采用不断深入并持续发展,但对与之相配套的案例却知之甚少。感谢CACI组织出版了中译本,不仅加深了对正式条款的理解,还有不少可资借鉴之处,有利于提高我国锅炉标准的水平。
        2.通过学习,对ASME规范能以保持强大生命力的方法有了进一步的认识。通过发布案例,既可解决生产中的实际问题(有时是很迫切的),又可作为自己的试验田,使特别条款在条件成熟时转化为正式条款。ASME正是通过条款解释和案例,为规范的使用单位和人员提供服务。
        3.上海今年对名牌产品的经验教训进行了总结,有不少老名牌退出市场,但也有不少新老名牌兴旺发达,条件只有三个,即:生命力、知名度、代表性。显而易见,发布案例在这三个条件上所起的作用要比条款解释更大些。
        4.今年是ASME规范出版90周年,谨以此文作为祝贺。
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