附錄A中列有常用鋼管、鋼板、螺栓、鋼鍛件、鑄鐵和某些有色金屬管材料的機(jī)械性能資料。表中還列有某些材料在各種設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力值。上述資料數(shù)據(jù)主要取自現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)，詳見各表格。下面對編制依據(jù)作幾點(diǎn)說明。

  許用應(yīng)力是按材料的力學(xué)性能除以相應(yīng)的安全系數(shù)而得，但安全系數(shù)的取定與諸多因素有關(guān)，例如材料性能、荷載、設(shè)計(jì)方法、質(zhì)量管理水平、操作使用經(jīng)驗(yàn)等，是一個(gè)比較復(fù)雜的課題，很難用很少的人力，在很短的時(shí)間內(nèi)，制訂一個(gè)專用的系列。

  近來國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中采用的安全系數(shù)不盡相同，而且隨著時(shí)間的推移和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，還在不斷的修訂。下面著重介紹一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家、國際標(biāo)準(zhǔn)組織和我國的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范在安全系數(shù)取定準(zhǔn)則方面的情況，供使用參考。

  根據(jù)日本鍋爐協(xié)會(huì)副會(huì)長野原石松先生在第244號《鍋爐研究》中撰寫的“國外鍋爐、壓力容器結(jié)構(gòu)規(guī)范動(dòng)向”中提到的，某些國家和組織在1990年10月以前，確定軋制碳素鋼許用應(yīng)力所采用的安全系數(shù)詳見本附錄A說明表1。

根據(jù)美國管道規(guī)范 ASME B31.3（原名“Chemical plant and petroleum refinery piping”新版改名“Process piping”）中提出的確定金屬材料許用應(yīng)力值的準(zhǔn)則如下∶

1. 在設(shè)計(jì)溫度下的螺栓材料設(shè)計(jì)應(yīng)力值不應(yīng)超過下列的最小值∶

   ①. 除了下列③的規(guī)定外，取1/4的常溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度（SMTS）和1/4的設(shè)計(jì)溫度下的抗拉強(qiáng)度的較小者；

   ②. 除了下列③的規(guī)定外，取2/3的常溫下規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度（SMYS）和2/3的設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度的較小者；

   ③. 在蠕變范圍以下的溫度時(shí)，對于已經(jīng)熱處理或應(yīng)變硬化而使強(qiáng)度有所提高的螺栓材料，取1/5的常溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度（SMTS）和1/4的常溫下規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度（SMYS）的較小者（除非這些數(shù)值小于退火材料的相應(yīng)值，則此時(shí)應(yīng)取退火的數(shù)值）

   ④. 取在設(shè)計(jì)溫度下屈服強(qiáng)度的2/3；

   ⑤. 取每1000h具有0.01%蠕變率的平均應(yīng)力的100%；⑥取10000h終了的平均斷裂應(yīng)力的67%；⑦取100000h終了的最小斷裂應(yīng)力的80%；

2. 鑄鐵∶在設(shè)計(jì)溫度下的鑄鐵的基本許用應(yīng)力不應(yīng)超過下列的較小者∶

  ①. 常溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度（SMTS）的1/10；

  ②. 在設(shè)計(jì)溫度下抗拉強(qiáng)度的1/10。

3. 可鍛鑄鐵∶其基本許用應(yīng)力在設(shè)計(jì)溫度下不應(yīng)超過下列的較小值∶

   ①. 常溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度的1/5；

   ②. 在設(shè)計(jì)溫度下抗拉強(qiáng)度的1/5。

4. 其他材料∶上述以外的材料的許用應(yīng)力不應(yīng)超過下列的最小者

   ①. 1/3的常溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度（SMTS）和1/3的設(shè)計(jì)溫度下的抗拉強(qiáng)度中的較小者；

   ②. 除了下列③的規(guī)定外，取2/3的常溫下規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度（SMYS）和2/3的設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度中的較小者；

   ③. 對于奧氏體不銹鋼和鎳合金鋼具有相似的應(yīng)力一應(yīng)變情況者，取2/3的常溫下規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度（SMYS）和90%的設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度中的較小者；

   ④. 對于蠕變率為每1000h0.01%者，取100%的平均應(yīng)力值；

   ⑤. 對于在10000h終了斷裂者，取其67%的平均應(yīng)力值；

   ⑥. 對于在10000h終了斷裂者，取其最小應(yīng)力的80%；

   ⑦. 對于構(gòu)造等級的材料，其基本許用應(yīng)力應(yīng)為0.92倍的按上述的①至⑥確定的最小值。

5. 應(yīng)用限制

  按照上述4）③確定的應(yīng)力值不推薦用于法蘭接點(diǎn)和其他組成件，因在這些部位只要有少許變形就會(huì)導(dǎo)致漏泄和失效，見本規(guī)范附錄A表A.0.2及表A.0.4的注中所解釋的。

  上述 ASME B31.3中確定的金屬材料設(shè)計(jì)應(yīng)力的準(zhǔn)則和本附錄A說明表3中的規(guī)定相同，而且在大多數(shù)情況下，在本規(guī)范附錄A中列出的蠕變范圍以下的應(yīng)力值是和該規(guī)范中所公布的相應(yīng)值相同的。

  根據(jù)ASMEB31.1中提出的管道用的鐵基和非鐵基材料許用應(yīng)力值的準(zhǔn)則是與本附錄A說明表2相同。其中抗拉強(qiáng)度的安全系數(shù)為4。

  除此之外，鑄鐵的許用應(yīng)力是根據(jù)《ASME 鍋爐及壓力容器規(guī)范第八卷第1冊壓力容器》中的表UCI-23中的規(guī)則所確定的安全系數(shù)10求定的。

根據(jù)美國《冷凍管道規(guī)范ASME B31.5》中提出的求定鐵基和非鐵基材料許用應(yīng)力的準(zhǔn)則如下∶

1. 鐵基材料

  在100F（37.8℃）及以下，許用應(yīng)力是取用25%的常溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度（SMTS）和62.5%常溫下規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度（SMYS）或0.2變形時(shí)的較小值。

  在100F（37.8℃）以上，但低于400F（204℃）時(shí)，許用應(yīng)力不超過在設(shè)計(jì)溫度下，變形0.2%時(shí)的預(yù)期平均屈服強(qiáng)度的62.5%，或者不超過設(shè)計(jì)溫度下的預(yù)期平均抗拉強(qiáng)度的25%。

  對于構(gòu)造用材，應(yīng)采用0.92的質(zhì)量系數(shù)。

2. 非鐵基材料

  在溫度超過100°F（37.8℃）時(shí)，材料的基本許用應(yīng)力值取決于下列的最小值，而且還要在抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都是取自設(shè)計(jì)溫度下的標(biāo)準(zhǔn)短時(shí)試驗(yàn)時(shí)∶

    ①. 最小的抗拉強(qiáng)度的1/4；

    ②. 最小的屈服強(qiáng)度的2/3；

    ③. 在1000h末產(chǎn)生0.01%蠕變率的應(yīng)力值；

    ④. 在10000h產(chǎn)生斷裂的應(yīng)力值。

  在100F（37.8℃）及以下時(shí)，許用應(yīng)力取用下列的最小值，即取1/4的常溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度（SMTS）或2/3的常溫下規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度（SMYS）中的最小值。

  抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度是通過取用試驗(yàn)結(jié)果，乘以最小指定的或預(yù)期的抗拉強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度和實(shí)際的常溫下的抗拉或屈服強(qiáng)度的比值，來把它們調(diào)整到最小值的。

  蠕變和斷裂應(yīng)力強(qiáng)度是按 Francis B.Foley 在 Metal Pro-gress，June 1947，P.P.951-958所指出的“蠕變和斷裂應(yīng)力數(shù)據(jù)的說明"中所描述的方法畫出的蠕變和斷裂應(yīng)力曲線來加以確定的。

  求定剪切應(yīng)力和支承的許用應(yīng)力時(shí)，亦應(yīng)在抗拉許用應(yīng)力的基礎(chǔ)上分別順次乘以0.8和1.6的系數(shù)。

  現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》GB150與本規(guī)范中所規(guī)定的鋼材安全系數(shù)相同，詳見本規(guī)范第3章表3.2.3-1 及表3.2.3-2.

  國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠汽水管道應(yīng)力計(jì)算技術(shù)規(guī)定》SDGJ6中規(guī)定，鋼材的許用應(yīng)力，應(yīng)根據(jù)鋼材的有關(guān)強(qiáng)度特性取下列三項(xiàng)中的最小值∶q30/3，q/1.5或qq.2%/1.5，c6/1.5.

  從上述提供的國內(nèi)外有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范看，美國的ASME規(guī)范是目前國際上公認(rèn)的先進(jìn)壓力容器中最廣泛使用的規(guī)范。管道的性能和工作情況雖不完全等同于壓力容器，但有許多相似之處，因此在確定材料的安全系數(shù)方面所采取的準(zhǔn)則基本上也是一致的。我國的現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》GB150所取用的金屬安全系數(shù)，除了熱處理的螺栓外，與本附錄A說明表3和ASME B31.3的主要規(guī)定也基本上是一致的。

  再則，我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》GB150是在原石油、化工和機(jī)械三部標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施20多年的基礎(chǔ)上，總結(jié)大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以理論和實(shí)驗(yàn)研究為指導(dǎo)，并吸收了國外同類先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容編制而成的。應(yīng)該說是切合我國實(shí)際的。因此，本規(guī)范基本上用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》GB150的數(shù)據(jù)。

 1. 關(guān)于經(jīng)熱處理的螺栓的許用應(yīng)力問題，在本附錄A說明表2及表3中以及ASME B31.3中有以下規(guī)定∶“按常溫下抗拉強(qiáng)度的安全系數(shù)為5，按常溫下屈服點(diǎn)的安全系數(shù)為4”。

 2. ASME B31.3中是考慮經(jīng)熱處理的螺栓其力學(xué)性能在使用中有可能降低，故采用較高的安全系數(shù)。這對于避免法蘭泄漏應(yīng)是有利的。但由于現(xiàn)行法蘭標(biāo)準(zhǔn)大多參照歐美法蘭體系編制的，法蘭設(shè)計(jì)計(jì)算還有基準(zhǔn)溫度不同的問題，條件比較復(fù)雜，今后有必要進(jìn)一步研究，合理解決調(diào)質(zhì)螺栓的許用應(yīng)力的問題。目前，仍按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》GB150規(guī)定的許用應(yīng)力。

 3. 關(guān)于鑄鐵的力學(xué)性能。本規(guī)范附錄A中表A.0.6、A.0.7 系按國家標(biāo)準(zhǔn)列出了灰鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵的常溫力學(xué)性能及許用應(yīng)力，已計(jì)入鑄件的質(zhì)量系數(shù)0.8。在表 A.0.6 及A.0.7中暫缺提高溫度下的許用應(yīng)力。選用閥門時(shí)，可按本規(guī)范條文說明第5.6.1條中所列的標(biāo)準(zhǔn)，按公稱壓力及溫度決定最大工作壓力。

 4. 關(guān)于有色金屬材料的力學(xué)性能。考慮到鋁是工業(yè)管道工程中可能使用的材料，目前鋁材標(biāo)準(zhǔn)正處于修訂階段，本規(guī)范僅編了附錄A的表A.0.8“鋁和鋁合金管的許用應(yīng)力”。其它鋁材的許用應(yīng)力數(shù)據(jù)，可按《鋁制焊接容器》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

 5. 在現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》GB150的許用應(yīng)力表中鋼管的標(biāo)準(zhǔn)還不全，故本規(guī)范補(bǔ)充了碳鋼、不銹鋼焊管及鍋爐用鋼管等的許用應(yīng)力。

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