对ASME规范Ⅷ-1 UG-80、Ⅷ-2 AF-130译文的讨论
─兼谈对GB 150、JB 4732的影响
A Discussion of the Translation of ASME Ⅷ-1 UG-80, Ⅷ-2 AF-130
─A Simultaneous Discuss on Effect on Both GB 150 and JB 4732


丁伯民 DING Bomin
华东理工大学 East China University of Science and Technology

本文对2004及以前版的ASME Ⅷ-1 UG-80、ASME Ⅷ-2 AF-130译文进行讨论,指出文[3]的错误所在以及对GB 150、JB 4732的影响。
In this paper, the translation of the ASME Code Ⅷ-1(2004) and its former edition has been discussed. The author has also pointed out where there are mistakes made in the reference [3], and why its mistakes have caused, its effect on GB 150 and JB 4732.
圆度;不圆度;正负偏差;棱角值;壳体;封头;内压;外压;误译
roundness;out-of-roundness;plus or minus deviation;peaking;shell;head;internal pressure;external pressure;mistranslation

1 问题的提出
在容器壳体或封头设计中,都按由理想形状所导得的应力公式进行强、刚度校核。例如,认为壳体和封头的直边部分都是绝对正圆形,封头的轮廓部分则和标准样板形状完全一致。但由于制造误差等原因,成形后的壳体或封头和理想形状之间都存在或大或小的偏差,从而在承受内压时引起附加应力而达不到预计的强度要求,在承受外压时引起附加应力和变形而达不到预计的强度和刚度要求。为保证设计所要求的强度和刚度,各国容器规范都对壳体和封头的形状规定了允许误差的要求和相应的测量方法。
对壳体和封头形状允差要求的内容,长期以来(Ⅷ-1可追溯到1983年版起),由于对ASME Ⅷ各版的翻译并未完全对照各版原文而只是照引前一版译文,所以译文的含糊不清或误译一直继续至2004版。对此,笔者曾撰文[1]、[2]向译文提出疑问和建议后,译、校者对2004版译文了进行修改。对壳体的形状允差,笔者在文[2]中仅对各版译文的误译提出修改建议,并未提及其制订原理。虽也引起了校者的注意,但校者认为笔者的建议不妥而提出重译,且联系GB 150和JB 4735作了详细点评[3]。对此,笔者认为确有必要对壳体形状允差的制订原理如文[1]对成型封头允差的制订原理那样进行分析,并对拙作[2]所提建议的理由做出说明,否则,单从字面上(如圆形、圆度)分析确难看出误译问题所在,也难以修改得正确传达原文涵义。
要指出的是,我国容器标准GB 150、JB 4732主要参照ASME规范。由于Ⅷ-1、2对此所存在的误译,GB 150、JB 4732的制订者据此误译再加上自己的理解,导致对封头、壳体形状允差的规定引起了一系列问题。为说明对ASME规范误译所可能引起的问题,本文对此也略加分析。

2 控制壳体形状尺寸允差的依据
现以圆筒为例,结合Ⅷ-1 UG-80、Ⅷ-2 AF-130的条文逐项简要分析如下。
Ⅷ-1在UG-80中规定了圆筒不圆度(out-of-roundness)的允许值如下。
内压圆筒:在任何截面处,要求:(Dmax-Dmin)≤0.1Dn
外压圆筒:在任何截面处应满足下列各要求。
(1) 最大不圆度满足(a)(1)和(a)(2)的规定。即满足内压圆筒相同的不圆度要求。
(2)真正圆形的最大正负偏差(The maximum plus-or-minus deviation from the true circular form)不应超过用图UG-80.1所得的最大允许偏差e(maximum permissible deviation e),相应规定了测量所用样板的弦长要求。
并把图UG-80.1的图题表示为:外压容器的最大允许圆形偏差e (maximum permissible deviation from a circular form e for vessel under external pressure)。
Ⅷ-2在AF-130中的内容和Ⅷ-1相同,为节省篇幅,此处不再引述。
由上规定可知:
out-of-roundness和The maximum plus-or-minus deviation from the true circular form(或称maximum permissible deviation from a circular form,也称maximum permissible deviation)是全然不同的两码事,前者是指在全圆周范围内的形状偏差(以最大和最小直径之差表示),如偏差过大,对内压和外压圆筒都会引起附加应力而使强度下降,且外压圆筒会因附加变形过大而使失稳压力下降,所以对内压或外压圆筒都要控制[6]。后者是指在一定圆周范围内(其测量样板弦长根据外压圆筒的失稳波数而定,为半个波长)的形状偏差。后者只对外压圆筒有控制要求,虽然对外压圆筒已控制了在全圆周范围内的(Dmax-Dmin)值,但由失稳原理分析,由于根据外压圆筒的结构尺寸D、L、t在失稳时可能产生2~n个波,仅控制(Dmax-Dmin)值只解决了失稳时形成2个波圆筒的形状偏差问题,所以还要控制在一定圆周范围内的偏差值,即解决失稳时形成n个波圆筒的形状偏差问题,此值如过大,也会造成该处的附加变形过大而使失稳压力下降[7]。都可见图1。

不圆度对真正圆形的最大正负偏差e
图1不圆度、对真正圆形的最大正负偏差e及其测量的样板弦长
文[4]、[5]据ASME规范制订依据的文[6]、[7]详细分析了各自的制订依据,此处从略。
(2) 从字面理解,圆度(roundness)和不圆度(out-of-roundness)是同一件事的不同表示方式,即圆度是指所要求的精度,不圆度是指偏离精度要求时的差值,也可理解为deviation from roundness,但ASME规范都用out-of-roundness表示而未用deviation from roundness表示。而圆度(roundness)或不圆度(out-of-roundness)和最大允许圆形偏差(The maximum deviation from a circular form)是完全不同的两码事,已如上述。
此外,由于Ⅷ-1是“建造规则”,Ⅷ-2是“建造另一规则”即业内常称的“分析设计”。所以Ⅷ-1不包括疲劳分析而Ⅷ-2则包括,也就是Ⅷ-1一般不再计及由于结构不连续所引起的峰值应力,而Ⅷ-2则在需要疲劳分析时要求计及。为此,对于要求疲劳分析的内压圆筒,还需要测量并控制焊缝的棱角度(peaking of welds)以控制峰值应力。由于对焊缝棱角值、真正圆形的最大正负偏差的控制原理全然不同,所以其控制值不同,测量方法虽然形式上相似(都用样板)、但因控制原理不同而致样板弦长要求也全然不同。而对于外压圆筒,不论是否需要进行疲劳分析,由于已要求测量并控制真正圆形的最大正负偏差e值,它基本上已能涵盖焊缝棱角值的控制,所以不再对焊缝棱角值提出测量和控制要求。
ASME Ⅷ-2对焊缝棱角值的测量和控制要求列于AF-136中。

3对ASME Ⅷ-1、2有关这一问题译文误译的讨论
对ASME Ⅷ-1、2有关这一问题译文的误译,笔者已在文[2]、[8]详作分析并提出修改建议〈见文[2]的(1)、(2)条,文[8]的(24)条〉,此处不再详述。
文[3]对拙作文[2]提出的这一分析进行点评,并提出重译。笔者除对文[3]就其它各条的重译、点评另文讨论[9]外,本文对此问题作出详细分析。
前已述及,“不圆度(圆度)”和“真正圆形的最大正负偏差e”是完全不同的两码事,不应混淆,否则会引起对ASME规范的误导。
Ⅷ-1图UG-80.1、Ⅷ-2图AF-130.2图题的原文都是“maximum permissible deviation from a circular form e for vessels under external pressure”,译为中文应是“外压容器对圆形的最大允许偏差e”。这是与之对应的、即Ⅷ-1 UG-80(b)、Ⅷ-2 AF-132.2所规定“真正圆形的最大正负偏差不应超过用图UG-80.1所得的最大允许偏差e”条文的图示说明,但2004及以前各版都将图题译为“外压容器最大允许不圆度e”。
对此,在翻译2004版前夕的ASME Ⅷ全体译校人员座谈会上,我已根据上述分析而提出对deviation from a circular form统一译为“圆形偏差”而不应误解成out-of-roundness而译为“不圆度”或“圆度偏差”。此意已由与会人员同意,并由CACI以书面通知形式告知第Ⅷ卷译校人员“遵照执行”[10]。
但2004版译本对原译仍不加任何改动,仍将图题译为“外压容器最大允许不圆度e”。对此,笔者撰写文[2]、[8]再次提出修改建议。文[3]对拙作文[2]的这一建议作了详细点评,并且重译为“外压容器的最大允许圆度偏差e”。这一修改不仅把经文[3]作者讨论同意、执笔整理并由CACI书面通知的统一译法,又退回到原来译法,更重要的是,把deviation from a circular form e误译为deviation from roundness即和out-of-roundness一致,且在对应条文中规定的“真正圆形的最大正负偏差不应超过用图UG-80.1所得的最大允许偏差e”误解为不应超过用图UG-80.1所得的“最大允许圆度偏差e”。前面详细讨论过不圆度或圆度偏差和真正圆形的最大允许正负偏差是完全不同的两码事,其控制要求和测量方法完全不同,由此可见,文[3]的重译似乎有些不妥。
此外,在文[3]重译的点评中提出:不圆度源于“out-of-roundness”,现在叫“deviation from a circular form”。据我所知,ASME规范对不圆度从未有过这一现在叫法,因此值得商榷。
文[3]的点评中还提及,建议参照GB 150和JB 4732-95中的圆度偏差。并将拙作[2]建议所译的圆形偏差改为圆度偏差。和上面的分析相同,显然也是误解了ASME的原文涵义。文[3]将误引ASME译文的GB 150、JB 4732作为依据,再来修改忠实于ASME原文译文的做法,我认为是不可取的。
对GB 150、JB 4732误引ASME译文、并称为圆度的问题,将在下节分析。

4 对GB 150、JB 4732-95的分析
4.1 GB 150、JB 4732-95在容器壳体、封头形状允差规定中的错误所在
GB 150、JB 4732-95对容器壳体允差的规定,完全参照ASME规范。但由于只参阅历版的ASME Ⅷ译文,未详细阅读原文,所以对out-of-roundness,deviation from a circular form以及the maximum plus-or-minus deviation from the true circular form之间的区别和相互联系,以及在什么情况下需要测量peaking of welds等并未完全理解,在此情况下规定对内压圆筒,要求测量并控制圆度(即对应于ASME的out-of-roundness),且不论要否疲劳分析,都要求测量棱角值(对应于ASME Ⅷ-2在需要疲劳分析时的peaking of welds);对外压圆筒,只要求测量并控制圆度(对应于ASME规范的the maximum plus-or-minus deviation from the true circular from)而不再对不圆度(或圆度)(即Dmax-Dmin值)提出要求,并和内压圆筒相同,都要测量棱角值。
由此而造成的问题是:
(1) 对外压圆筒,不需要测量并控制不圆度(即Dmax-Dmin值),而只要控制真正圆形的最大正负偏差e值。事实上,各国容器标准如ASME Ⅷ、PD 5500、AD、CODAP、JIS和EN 13445等,都要求控制Dmax-Dmin值。GB 150、JB 4732的这一规定,对直径较大的圆筒,尽管在局部圆周内的圆形正负偏差值合格,但在全圆周范围内的Dmax-Dmin值可能超过1%,即超标,由于未予测量并控制而可能导致意外失稳。此外,在涉外工作和国际交流中也会引起矛盾。
(2) 对不需要疲劳分析的内、外压圆筒(GB 150本身就不适用于疲劳分析),也要求测量并控制焊缝的棱角值,即控制峰值应力。
(3) 对外压圆筒,既要测量并控制“圆度”,即ASME规范中的真正圆形的正负偏差,又要测量并控制焊缝的棱角值。两者都用弓形样板测量,但样板弦长和所得偏差的控制值要求各异,导致可能出现用此值测量合格而彼值测量不合格(或反之)的矛盾。
(4) 把不圆度(圆度)和真正圆形的正负偏差这两个全然不同的概念混为一谈,都用圆度表示,背离了ASME规范的原意。
4.2 对GB 150、JB 4732造成这一错误的原因分析
对ASME规范中圆筒形状允差要求的依据,拙作已多次作了详细分析[4][5],不再复述。
GB150、JB 4732对外压圆筒不再要求测量和控制不圆度(Dmax-Dmin)的规定,原未见到在有关的说明中做出解释。文[11]只是谈及内压圆筒要测量并控制(Dmax-Dmin)值,外压圆筒要测量并控制真正圆形的最大正负偏差即e值(GB 150称为圆度,已如前述)。
近日见全国锅炉压力容器标准化技术委员会所编《压力容器设计─工程师培训教程》[12],其中由编写GB150、JB 4732外压壳体部分编者所写对圆度要求的理论分析,该分析和拙作文[4]、[5]相同,也引用了作为ASME规范理论基础的经典论著文[6]、[7]。但遗憾的是,把在文[6]中所分析的out-of-roundness(即Dmax-Dmin)值和在文[7]中所分析的The maximum plus-or-minus deviation from the true circular form(即e)值二个论题、二件完全不同的事混为一谈,并明确表示为:e=Dmax-Dmin,还将Ⅷ-1图UG-80.1的图题“外压容器的最大允许圆形偏差e”断然修改为“外压圆筒最大允许直径偏差”。GB 150、JB 4732参照ASME、但仅根据其误译的译文,错误地理解了ASME,并又修改了作为ASME理论基础的文[6]文[7]原意来作为其理论根据,做出了错误的规定;而文[3]在点评中又以错误了的GB 150、JB 4732作为根据来点评按ASME原文原意的译文。这一连串的阴差阳错,确是把问题搞复杂了。

5 结束语
笔者在学习ASME规范、GB 150等标准时多次提出,毋庸讳言,GB 150、JB 4732主要参照ASME规范,但在参照中由于这样那样原因,致造成一些漏引或误引而引起一些问题;又由于种种原因,ASME Ⅷ的译文也存在这样那样的误译、错译、漏译、错排、漏排等问题,使用户误用或错用,甚至影响到GB 150、JB 4732的制订。
针对GB150-98、JB 4732-95、JB/T 4746-2002对封头形状允差的规定及其附图在误引ASME Ⅷ-1(2004及以前版译文的译注“即向内凹,曲率半径偏大”不妥,如封头曲率半径偏大,用内样板检查时在样板两边只会显示外凸而不能测出内凹,因而有误)时所存在的问题,笔者以对成型封头形状公差的理解、并对译文提出建议的形式,撰写文[1]进行讨论,显然,如GB150、JB4732、JB/T 4746-2002所示的用内样板是测不出封头内凹偏差的,见图2。该文虽未引起2004版译校者的注意,但经由笔者和全国锅容标委固定式压力容器分委会秘书处联系并多次和JB/T 4746-2002起草单位商议,终于取得一致意见,并提出了既符合ASME规范的原意、又较ASME规范所用样板和测量方法为简便的措施。此法将更清晰地以图示的方式在修订JB/T 4746-2002时列入[13]。

图2GB150、JB 4732、JB/T 4746-2002检查封头形状偏差的内样板
(内样板只能测量封头外凸而无法测量封头内凹)
对于壳体的形状允差,和封头的形状允差存在完全相同的误译、误引问题,加上作为ASME Ⅷ主要译校的文[3]作者提出重译和点评的再次误译误引,如不予以正本清源,恐也不会引起有关部门的关注,相反,更会被误引ASME规范的有关编者作为过硬的根据。为此,撰写本文以作为引玉之砧,请各有关专家、领导和读者关注、讨论并指正。

参考文献
[1] 丁伯民,对ASME Ⅷ-1卷UG-81、Ⅷ-2卷AF-135中《成型封头公差》的理解,ASME在中国,2003,No.4
[2] 丁伯民,对ASME Ⅷ-1(2004版)译文的一些建议,ASME在中国,2006,No.3
[3] 陈登丰,ASME Ⅷ-1-2004译文的讨论,ASME在中国,2006,No.4
[4] 丁伯民,俞家梁,试论控制外压容器不圆度和棱角值的合理性,化工设备设计,1988,No.2
[5] 丁伯民,对GB 150-89《钢制压力容器》的分析与评述之二─壳体和封头的形状与尺寸允差,化工设备设计,1992,No.1
[6] S. Timoshenko, Theory of Elastic Stability, 1936
[7] M. H. Jawad, J. R. Farr, Structural Analysis and Design of Process Equipment, 1989
[8] 丁伯民,对ASME Ⅷ-2(2004版)译文的一些建议,ASME在中国,2006,No.4
[9] 丁伯民,对《ASME Ⅷ-1-2004译文的讨论》一文的讨论(送ASME在中国的审查稿)
[10] CACI秘字[2004]第2号,关于发送《ASME锅炉压力容器第Ⅷ卷部分名词术语译法》的通知,2004.1.18
[11] 李景辰,国标“钢制压力容器”中制造、检验与验收部分的说明,压力容器,1998,No.4
[12] 全国锅炉压力容器标准化技术委员会编,李世玉主编,压力容器设计─工程师培训教程,新华出版社,2005
[13] 固定容器分会2005年工作小结及2006年工作计划(草案)(2006.1.9发有关人员)
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