对2001版ASME规范中VIII-1、VIII-2、VIII-3卷译文的某些说明
华东理工大学丁伯民

   根据CACI秘书处的建议,我就本人负责翻译的2001版ASME规范中VIII-1、VIII-2、VIII-3卷设计部分译文中所涉及的可能发生量纲不协调的地方以及其它有关问题进行了整理,以便从事这方面工作的读者引以参考。因为我在翻译中所发现的量纲不协调的地方不多,所以顺便将译稿中为帮助读者理解ASME规范原意而标注的某些译注一同整理出来,和读者们一起加以讨论,如有不妥之处,在适当的时候将予以更正。因我分工负责的是规范的VIII-1、VIII-2、VIII-3卷设计计算部分,所以本文所讨论的内容也仅局限这些部分。

一、可能发生量纲不协调方面的内容

 1.ASME第VIII-1卷表2-5.2和第VIII-2卷表3-320.2的有效垫片宽度

   此两表系用简图形式表示了基本密封宽度b0值,并列出了根据基本密封的宽度b0再确定有效密封宽度b的转换关系,以供设计时用。原文对由b0转换成b的关系写作:
   当b0≤? in.(6mm)时,b=b0
   当b0 >? in.(6mm)时,b=0.5
   这一处显然有误。故我在译稿中已用译注指出:恐系当b0>? in.(6mm)时,b=0.5(b=2.53)之误,即当采用SI单位制时,如b0>6mm,则b=2.53

2.ASME第VIII-1卷26-1(d)对符号k的说明
   原文明确表示为:
   对常用英制单位,k=0.3
   对SI制单位,k=0.3
   原文对此规定并无不当,只是要提醒读者注意的是,在采用英制单位时,P的单位为psi,在采用SI制单位时,P的单位应为kPa。

3.对ASME规范VIII-1卷中的S-1和VIII-2卷中的3-500,当采用标准扳手时,由手工拧紧所产生的螺栓应力大致值,原文表示为:
   S=
   式中 S为螺栓应力,d为螺栓公称直径。
   原文对S、d虽已做出说明,但未注明量纲。根据常识推断,此处S应是psi,d应是in.,即常用英制单位,不能用SI单位代入。

二、对某些译注的说明
   我在翻译的过程中,凡发现原文可能有疏忽之处以及读者对原文的直译可能难以理解之处都作了译注。对于此两种情况,译文都仍按原文直译,但对前者,同时采用“原文如此,恐系xx之误,”或“似有误,宜……”等方式加译注,以表示我对原文的疑虑,在此不多作解释;对后者,则根据个人的理解另加注释,对原文的原意作出解释。以下所述仅指这方面的译注。

1.ASME VIII-1中UG-33(b),凸面受压成型封头中对符号L的说明
   原文为L=锥壳或锥段的轴向长度(见图UG-33.1,in.(mm))[带折边锥形封头或锥段见UG-33(g)]。
   查图UG-33.1,简图(a)、(b)确标有符号L,但简图(c)、(d)、(e)即带折边的锥形封头或锥段却并无符号L,又查UG-33(g),关于带折边锥形封头的说明,也未提及符号L,二者中都只有符号Lc,而Lc已在符号说明中作过说明:Lc=带折边锥形封头或锥段不包括过渡段的锥形段轴向长度(见图UG-33.1)in.(mm)。
   这就使读者引起疑虑:是对L的说明有误还是图UG-33.1简图(c)、(d)、(e)以及UG-33(g)中的有关公式有误?
   经查阅ASME VIII-2中的相关内容以及逻辑推断,可以确定,此处段符号L的排列不应和其它各符号并列,L并不是独立的一个符号而仅是对上一项符号Le中所涉及的符号(即辅助符号)的说明,即:
   ……
   Le=锥形段的当量长度,in. (mm), Le=
   [带折边锥形封头或锥段见UG-33(g)],其中L= 锥壳或锥段的轴向长度(见图UG-33.1)in.(mm) ;
   ……
   即由于排印中在格式上未规范化而造成的使读者误解。
   故在此处我加了译注:“由于带折边锥形封头或锥段的轴向长度已用Lc表示,而UG-33(g)实际上是说明折边带折边锥形封头或锥段的当量长度取法,故此括号中的说明宜放在对Lc的说明中。”即指此意。

2.ASME VIII-1中UG-39(a)(平封头上开孔所需的补强)总则
   原文为:UG-39(a) General. The rules in this paragraph apply to all openings in flat heads except opening(s) which do not exceed the size and spacing limits in UG-36(c)(3) and do not exceed one-fourth the head diameter or shortest span.
   此段内容似可以有以下二种译法:
   一为:“UG-39(a)概述。除了不超过UG-36(c)(3)的尺寸和间距限制和不超过1/4倍的封头直径或封头最短尺寸的开孔以外,本节的各项规则适用于平封头的所有各种开孔。”
   98版译文采用了此译法。即把大小不超过1/4倍封头直径或封头最短尺寸的开孔作为本节不适用的内容而排除在外。
   但在此一节中的UG-36(b)(2)、UG-36(e)中都规定了平均直径不超过封头直径1/4的开孔,可按本节所述的方法进行补强。显然,这一对概述内容中总规定的译法和本节中二处所涉及的具体规定的内容存在明显矛盾,故似不可取。
   二为:“UG-39(a)总则。本节所述各项规则适用于除了不超过UG-36(c)(3)中所列的尺寸和中心距限制以外在平封头上的所有开孔,且不超过封头直径或最短跨距的1/4。”
   此为2001版的译法。此意明确本节仅不适用于不超过UG-36(c)(3)中所列尺寸和中心距的开孔,其它开孔都予适用,但是开孔直径应不超过封头直径或最短跨距的1/4。
   因为本节所含内容除单个开孔外,与之并列的还有多个开孔,所以应理解为对单个开孔,开孔直径应不超过封头直径或最短跨距的1/2;对多个开孔,开孔的平均直径应不超过封头直径或最短跨距的1/4。
   据此,我在此处加了译注,比较详细地说明了上述意思,并指出“且不超过封头直径或最短跨距的1/4”应理解为“其平均直径应不超过封头直径或最短跨距的1/4的所有多个开孔”。

3.ASME VIII-1中UG-40(d)(2)(补强金属)关于内伸接管的裕量
   原文为:“No allowance shall be taken for the fact that a differential pressure on an inwardly extending nozzle may cause opposing stress to that of the stress in the shell around the opening:”
   此段内容似可以直译为:“内伸接管上不均匀压力引起与在壳体开孔周围应力反向的应力的裕量不应考虑。”98版采用了这一直译法。
   但问题在于:其一,内伸接管处在容器中,怎会承受“不均匀压力”;其二,内伸接管怎么会引起与壳体开孔周围应力“反向”的应力;其三,由其二所构成的内伸接管上的裕量又是怎么回事。但从原文分析,上述译文似并无不当之处。
   为了让读者正确地理解原意,我在忠实于原文的前提下作了改译,并加了如下注释:
   “因内伸接管和壳体所受不同压力(此处加以译注)致使其应力与在壳体周围应力不同而造成的裕量不应考虑。”
   因differential pressure不论译为不均匀压力也好,不同压力也好,都无法使读者理解,似又找不出更恰当的译法,故只好照原文译为不同压力,并加译注说明何谓“不同压力”:壳体受压力,接管的内伸部分不受压力。再加上对opposing stress改译为不同的应力,意指所受压力不同,当然所引起的应力也不同,因此,内伸接管相对于壳体就存在了裕量。

4.ASME VIII-1中1-5(e)、1-8(c)受内压锥壳变径段和锥形封头的规则,承受外压时锥壳与筒体连接处的加强规则
   此二处都提及reducer without flare, 98版译为无喇叭口的锥壳(或变径段),看来并无不妥,反正是无喇叭口或者是无扩口的锥壳,如此而已。但是设计人员却是无法理解这到底是什么锥壳。
   根据文献[1]、[2]的推导,可知在1-8(c)中对锥壳小端与小筒体连接处的加强原理,对照1-8(b)中对锥壳大端与大筒体连接处的加强原理,都是针对无折边锥壳而言的,而大端锥壳则明确地指明是针对无过渡区(即无折边)的锥形封头,所以此处对小端的“无喇叭口锥壳”,显然系指小端的无折边锥壳。外压锥壳的1-8(c)如此,内压锥壳的1-5(e)也是如此,所以在直译“无喇叭口锥壳”之后,加译注:即无折边。

5.ASME VIII-1中2-10、VIII-2中3-370带有圆孔的非圆形法兰
   原文为:The outside diameter A for a noncircular flange with a circular bore shall be taken as the diameter of the largest circle, concentric with the bore, inscribed entirely within the outside edges of the flange.
   照原文的译文为:“对有圆孔的非圆形法兰,其外径A应取与法兰圆孔同心并能完全内接在法兰外边界的最大圆的直径。然后采用通过最外边的螺栓中心画出的螺栓圆,按圆形法兰计算螺栓载荷、力矩和应力。”

   对此译文的理解可做成附图,因为原文明确表示是“inscribed”,即法兰外边界所内接于的最大圆的直径,所以若一非圆法兰,应按直径为A的圆形法兰计算,而不是内切于法兰外边界的最大圆的直径,即直径为B的圆形法兰计算。 所以在此处加了译注:照此叙述,似可得出法兰外径小于螺栓中心圆孔直径,因而似有误。

6.ASME VIII-1中14-1(b)、图14-1中心开孔带或不带接管的整体平盖
   原文为:integral flat head with or without a nozzle attached at the central opening.
   对此结构,凡提及之处,都表示为:“with or without a nozzle”,即带或不带接管。而且在图14-1中所表示的左侧图形带接管,右侧图形确是不带接管。我国有关容器标准也照引了这一内容,都是“无接管”或“不带接管”。这就对读者引出了一个问题:压力容器的平盖上只有开孔而不带接管,怎么还称得是压力容器平盖呢?!
   我在多处讲解国内容器标准或ASME规范VIII-1时,就一再说明此结构并不是真正的不带接管,而是其接管对平盖的焊接连接结构类似于法兰类型中的松套法兰,即图2-4(3a)、(4a)或图2-4(8)、(8a)、(9)、(9a)、(10)、(10a)和(11)按松套法兰计算的任意式法兰。而图14-1左侧的“带接管”是指其接管对平盖的连接或属于图2-4(5)、(6)、(6b)、(7)的整体法兰,或属于图2-4(8)、(8a)、(9)、(9a)、(10)、(10a)和(11) 按整体法兰计算的任意式法兰,起根据是,图14-1右侧的“无接管”大开孔整体平盖,和图2-13.1反向法兰的结构相对照,除所受力矩有所区别外,完全相同,二者对平盖部分和与之相连的带或不带锥颈的圆筒部分的应力分析都是根据松套法兰的原理导出。不难从反向法兰即图2-13.1的各处应力分析中发现,除法兰力矩Mo对反向法兰和松套法兰有区别外,其它都一致,都是计算并校核圆筒上的轴向应力、法兰环(或平盖)外周边的径向和切向应力、以及平盖(或法兰环)内周边处的切向应力等共计4项应力。对于图14-1的平盖大开孔,由于在推导时采用了和图2-13.1反向法兰不同的形式,所以其应力表达式从表面上看似乎图2-13.1似乎反向法兰以及“正宗”松套法兰的应力表达式不同,但所需计算应及校核的4项应力和图2-13.1完全一致是十分明显的,且我已根据环板原理,作出了二者完全一致的推导,有意者可见文献[3]。
   根据这些分析,我在14-1(b) 图14-1中加了大致说明上述意思的译注,并对与之相关的内容如UG-39(c)(1)的“without an attached nozzle or hub”译为“无牢固连接的接管或毂环”,并加上“关于这一问题,可参阅附录14的译者注”的译注。

7.ASME VIII-2中AD-360.3(b)(2处)
   原文在对外压锥壳和圆筒(包括大端和小端)连接处的加强计算中在计算所需的加强圈截面积ArL(小端Ars)和实际有效横截面积AeL(小端为Aes)后提及:the stiffening ring at the core-to-cylinder junction shell also be considered as a stiffening ring.直译为:“在锥壳-圆筒连接处的加强圈也应认为是加强圈。译文似无可挑剔,但是无法理解。
   由于外压锥壳和圆筒(包括大端和小端)连接处既要考虑从强度出发所需要的加强(仅指锥壳为无折边时才有此要求),又要考虑从刚度出发所需要的加强(仅指连接线为支撑线时才有此要求)。所以对于无折边锥壳和圆筒的连接,当连接线作为支撑线时,就要计及从强度出发的加强(用截面积表示)和从刚度出发的加强(用惯性矩表示)两个方面。此处在对从强度出发的加强计算完后写了这么一句,其涵义是:从刚度考虑所设置的加强圈,也可认为对从强度考虑所设置的加强圈(反之亦然)。亦即:实际加强圈只有一个,它的截面积应满足从强度考虑所需的截面积,而惯性矩则应满足从刚度考虑所需要的惯性矩。所以在此处我加了大致是上述意思的译注。

8.ASME VIII-2中AD-520(a)对内压容器开孔后所需补强面积A的计算
   原文规定为:the total cross-sectional area of reinforcement A required in any given plane for vessel ……
   直译为:“容器在任何给定面积上所需补强的总横截面积A……”
   这一说明对稍不熟悉容器设计的人员颇为费解,所以在此处我加了译注:“此处应理解为通过开孔中心且垂直于容器表面的任何给定平面。”

9.ASME VIII-3中KD-141在提及未爆先漏失效模式要满足的条件时,VIII-3规定:如果下述二个条件都予满足,则可以假设为未爆先漏失效模式。
   可是在此话下面却列出了(a)、(b)、(c)三个条件,使读者不清楚到底应满足三个还是二个条件,如果是二个,到底是(a)、(b)、(c)中哪二个。故我根据未爆先漏的原理,作了以下的译注:“可以理解为下述(a)、(b)二个条件都予满足。 顺便指出,在A02中VIII-3制订者已发现了这点而作了和译注同样理解的修改。

三、因2001版补充SI制可能会引起的问题及其对策
   2001版补充了SI制,而在版以前采用美国常用单位(英制)时所对应的各有关计算公式,在补充SI单位制后全无改变。由于各国习惯不同,ASME补充的SI制单位和我国惯用的SI制单位有所不同,对照如下:

 

ASME2001版补充

我国惯用SI制

压力、应力、弹性模量等

KPa

MPa

外载荷、内力等

kN

N

力矩

KN-M

N-mm

直径、厚度、长度等

mm

mm

截面积等

mm2

mm2

惯性矩

mm4

mm4

?     如果按照我国习惯上常用的SI制单位,则在使用2001版各有关计算公式时,不论是按美国常用单位(英制)和SI单位制,则将所得计算结果相互转换时不会发生矛盾。而如按2001版所补充的制所用单位,则在采用美国常用单位(英制)和SI制时,所得结果会发生不匹配,即因单位使用不当而导致计算结果出错(其误差往往是103n倍,n则视各具体公式而异,可以是-2、-1、1、2等等)。有鉴于此,所以ASME规范的编制者再2001版补充SI制的同时,在涉及到可能因单位使用不当而发生问题的计算公式旁,用**号加了说明:“对上述各式的某些项目,可以据需要而将mm转换为m,以得用SI制表示的合理结果。”就是为了提醒用户一定要注意这些,免致出错。
   我在翻译2001版(VIII-1、VIII-2、VIII-3)时,注意到了这一**号,因为ASME规范相当严谨,它既然已经提醒了用户,从道理上讲已经是尽到了责任,也不存在如前面所述原文可能有疏漏或读者对原文的直译可能难以理解的问题,我也无权再对它提出任何意见,也无必要做出译注说明,所以并未对各有关计算公式旁的**号再作出译注来提醒中国用户应对某一公式中的某一个项目要采用哪个单位(如要做出译注,实再太多了)。
   文[4]针对ASME第I、IV卷存在的同样情况,对有关公式进行分析并列出了该二卷内SI单位的错误清单。因我手头无2001版ASME第I、IV卷原文,故不知在该二卷中在涉及到可能因单位使用不当而发生问题的公式旁是否有**号的加注(即:对上述各公式的某些项目,可以据需要而mm转换为m,一得用SI单位制表示的合理结果)。如果无此**号的加注,则该二卷确是疏忽而会发生计算错误的问题,应该加**注说明;如已有加注,则不宜把规范认为是单位错误而把部分公式的单位加以修改列出修改清单,因为这涉及到规范的完整性、严肃性、前后的一致性,以及美国的使用习惯问题,甚至还可能引起“侵权纠纷”。
   ASME第VIII卷各分册虽然加了**号对用户做出了提醒,但如使用时未加注意,或对其中到底应将哪些项目的mm转换为m未能予以正确的判别,则仍能导致出错。对此,个人认为可以采取如下对策:
   方法一,对凡带有**标注的公式,在使用时应先仔细检查,如以和文[4]中相同的ASME第VIII-1卷UG-34中的式(1)为例
   
   按规范的规定,其中符号P、S、W、hG、d等应取的符号如上述(按ASME2001版补充),按规范**标注则应将直径d、长度hG由mm转换为m,并仍采用式中的常数,其余单位照旧,不必转换,才可得到合理结果。
   按此法检查,对比较熟悉压力容器设计的人员来说 (例如熟悉GB150、GB151、JB4732等) ,调整时并不复杂。但对不熟悉的人员而言,就不知该对哪些项目调整以及如何调整。
   方法二,凡遇到带有**标注的公式,以及其前继、后续的相关公式(例如对VIII-1附录1-8、VIII-2的AD-360中外压锥壳对圆筒连接处的加强设计,在计算过程中有许多相互联系的公式,规范对其中关键的公式加了**标注,而未对其相关的前继后续公式加注,应用时应予主义),在按SI制计算时对所有项目一律按我国习惯的常用单位代入,并采用其中规定的有关常数(如果有的话),也可得到相同的合理结果。此法实际上即按GB-150、GB151、JB4732的相关公式计算,因为GB-150、GB151、JB4732的相关公式和ASME的VIII-1、VIII-2是一致的。
   此法只能在不涉外情况下采用,否则如被外方发现不是按ASME规范规定的单位,认真起来,恐也不妥。因为ASME规范也必定涉及到不止一个编制人员的问题,所以在2001版补充SI制的过程中,难免存在些微疏忽或不协调之处。例如在对公式中各符号的单位作出规定的同时,又用加**号说明了,但对有些相关数据的单位,却未予相应更动。如在VIII-1附录2(VIII-3中相应的附录3)中的垫片最小设计比压y值,在符号说明中已改为kPa表示,而在数据表中仍采用Mpa表示而未作相应修改,如用户不注意相互协调,仍有出错的可能,在使用时尤应注意。
   总之,我在翻译时本着正确、忠实(不能随便加入个人意见)的原则,在仅有的外语、专业、文字水平条件下坚决执行。
©2007 Coryright Reserved 版权所有:中石协ASME规范产品协作网(CACI)
地址:北京西城月坛南街26号1号楼4032室
电话:010-68532102 传真:010-68532101 邮编:100825 E_mail:caci@caci.org.cn