1.4 ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2是包括立式或卧式容器、换热器、球形容器、膨胀节等在内各种压力容器的建造规则
ASME压力容器规范和我国容器标准不同,并未把各有关类型的容器或换热器制定成独立的标准,而是把目前我们已知的各种容器、管壳式换热器和膨胀节全部包括在ASME Ⅷ-1和Ⅷ-2中。
例如,以Ⅷ-1为例,对于立式高容器,在A分卷通用要求中已列出一般容器都需要设计的圆筒、封头、开孔接管及其补强、法兰连接件等公用组件外,所区别者仅是由于立式高容器一般都置于室外,除压力载荷外还要计及风载荷、地震载荷的作用,在UG-22载荷一节中已明确提及,除压力载荷外必要时还要考虑风载荷、雪载荷和地震载荷,且有时往往由圆筒的轴向应力起控制作用,这就涉及对风载荷、地震载荷的计算。但规范不再像我国容器标准那样详细列出风载荷及地震载荷的具体计算方法,甚至一点儿也未提及。制定者认为,作为设计人员应该知道应如何按照有关的标准或规范进行计算。文献[1]则提及,在美国,对风载荷、雪载荷和地震载荷的计算可按美国国家标准ANSI A58.1的建筑规范或统一建筑规范的规定进行,当然,我们还应进一步理解为:当容器建造在美国以外的其他国家或地区时,应按照该国或地区的建筑规范计算。此外,规范还列出了圆筒以轴向应力(和环向焊接接头系数相匹配)为基准的壁厚计算公式,并在开孔补强设计中规定应对通过开孔的任何给定平面上进行所需补强面积的计算,即对由轴向应力对壁厚计算起决定作用的立式高容器,应以通过开孔中心的横向截面作为设计基准。
再例如,对于卧式容器,由于目前各有关国家的容器规范都基本上按照L.P.Zick在20世纪中期基于实测结果再归纳得的半理论、半经验的计算方法[2],所以Ⅷ-1只在非强制性附录G,关于管道反作用力和支座及连接件设计的建议中,在提及卧式容器鞍座时引入了该文献,原因同上。但2007年版起的Ⅷ-2根据该文献补充了卧式容器及其鞍座的具体设计内容。
又例如,规范只对球壳和球形封头的设计方法作出规定,并未专门提及球形容器(笔者不清楚对大型球形储罐是否另有标准),可以这样理解:对于球形储罐,除应计及所储存物料引起的静压头、风载荷、地震载荷对球形储罐支座所引起的横向力和倾覆力矩、支座反力在支承处对球壳所引起的局部应力外,其主体部分适用于规范对球壳设计的规定。所以规范除在UG-22载荷一节中提及要考虑这些附加载荷外,并在非强制性附录G,关于管道反作用力和支座及连接件设计的建议中,对由外载荷在球壳和圆筒上引起局部应力的计算方法列出了参考文献[3]、[4]。2007年版的Ⅷ-2在圆筒和球壳(包括成型封头的球形部分)的局部应力计算时也规定了这些文献。
对于管壳式换热器,ASME Ⅷ-1从1983年版起开始逐步列入、完善,至2003年增补开始,列入了专门增加的UHX篇,即管壳式换热器的规则,2017年版又在其规定性附录45列入了板式换热器。在此之前,设计管壳式换热器时都按TEMA标准(Standards of Tubular Exchanger Manufacturers Association)。2003年公布的2429号规范案例[5]表示:在ASME Ⅷ-1的UHX篇出版起的18个月内,只要规则不超过所用TEMA标准版本范围所列参数,TEMA标准的管板设计规则可以代替UHX篇的规则使用,意指此后设计管壳式换热器时都应按ASME Ⅷ-1的UHX篇。2007年版起的Ⅷ-2列入了和Ⅷ-1相同的内容。
Ⅷ-1的强制性附录26列出了压力容器和换热器膨胀节,虽然和EJMA标准(Standards of the Expansion Joint Manufacturers)原则相同,但它表明了膨胀节已是ASME Ⅷ-1的一个组成部分。
GB 150实际上仅包括各相关容器通用组件的建造工作,如内压圆筒和封头,外压圆筒和封头,开孔与开孔补强,法兰等内容,并未涉及各类立式和卧式容器,更未涉及换热器以及非铁金属的各类容器和换热器,对于这些,都并列地由其他标准规定,这样布局,就难免在各相关标准之间存在某些脱节、矛盾或不相协调。