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官方公共微信凸面受压的半球形封头所需的厚度应按上面
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NE-3000 设计NE-3100 设计总则NE-3110 NE-3111 载荷准则 载荷条件在设计容器时应考虑(但不限于)以下(a)到(i)的各种载荷： (a) 内压和外压； (b) 冲击载荷，包括快速压力波动； (c) 容器的自重和在所有工况下正常贮存物的重量，包括由于液体静压头和动压头引起的附 加压力； (d) 其他部件、运行设备，保温层、耐腐蚀或耐侵蚀衬里以及管道等的附加载荷； (e) 当地所规定的风载荷、雪载荷，以及振动载荷； (f) 耳架、圈座、鞍座或其他型式支座的反作用力； (g) 温度效应； (h) 蒸汽流和水流冲击的反作用力； (i) NE-3112 地震载荷。 设计载荷安全壳容器和它的部件可以经受多于设计技术规格书所规定的一种压力、温度和机械载荷条 件。按设计载荷规定的设计参数应称为设计压力、设计温度和设计机械载荷。计算时应采用这些 规定的设计参数，以表明符合 NE-3220 设计载荷的要求。 NE-3112.1 设计压力 在安全壳功能所要求的工况下， 设计内压应不小于 100％的安全壳最 高内压，设计外压应不小于 100％的安全壳最高外压。容器壳体的稳定性可由直接附于壳体的构 件或结构附件来保证。 NE-3112.2 设计温度 (a) 设计温度应不低于同时出现安全壳最高压力时的安全壳的最高温度。在涉及设计压力以 及同时存在的设计机械载荷的所有计算中应采用设计温度。 (b) 当容器由外部或内部发热而被加热时，则在确定容器设计温度时应考虑这种热效应。 NE-3112.3 NE-3112.4 设计机械载荷 与设计压力同时出现的各种恒载荷及任何液压载荷应定为设计 按分析法设计的容器许用应力强度和许用应力的规则 机械载荷，在包括设计压力和设计温度的所有计算中应采用这些机械载荷。 许用应力强度和应力值 但S 在NE-3200 中给出， 许用应力强度Smc是第II卷D篇第 1 分篇表 1A和 1B给出的S值的 1.1 倍， mc 不应超过第II卷D篇表Y-1 所示的相应温度下材料屈服强度的 90％。 NE-3300 公式所用的许用应力 S应是第II卷D篇第 1 分篇表 1A和 1B所列出的许用应力(其材料为表NE-2121(a)-1 所允许的)的 1.1 倍,但S值不应超过第II卷D篇表Y-1 所示的相应温度下材料屈服强度的 90％。 材料不应在其金属温43&&&&度和设计温度超出所列的应力强度值相适用的表中的温度限值以上时使用。表中的值对中间温度 可采用内插法求值。 NE-3113 使用限制部件可能经受的每一种使用载荷应按下列定义进行分类， 并应在设计技术规格书(NCA-3250) 中尽量详细规定，以便为按这些规则进行的建造提供完整的依据。使用限制分类应按下面四款来 定义。 NE-3113.1 NE-3113.2 A 级使用限制 B 级使用限制 A 级使用限制适用于与安全壳功能所要求的电厂或系统设计基 这种使用限制适用于承受 A 级使用限制的使用载荷，并与为电 准事故载荷相组合的所有持续载荷。 其他载荷(上述单个载荷或组合载荷)也可按本使用限制考虑。 厂继续保持运行的自然现象所引起的外加载荷进行组合。其他载荷(上述单个载荷或组合载荷)也 可按本使用限制考虑。 NE-3113.3 C 级使用限制 也可按本使用限制考虑。 NE-3113.4 D 级使用限制 这种使用限制适用于承受其他使用限制的使用载荷，并与安全 壳功能所要求的局部动态性质的载荷进行组合，如由假想管道断裂引起的向外喷射、管道甩动及 管道的反作用力等。 NE-3113.5 使用限制 分析法设计的使用限制按照 NE-3200 的规定。公式法设计的使用限 制按照 NE-3300 的规定。 NE-3114 试验工况 这种使用限制适用于承受 A 级和 B 级使用限制的使用载荷，并 与要求电厂安全停闭的自然现象引起的外加载荷进行组合。其他载荷(上述单个载荷或组合载荷)试验工况是除 NE-6222 和 NE-6322 所允许的 10 次水压或气压试验外，还包括泄漏试验或以 后的水压或气压试验。 NE-3120 NE-3121 特殊考虑事项 腐蚀在设计技术规格书中，对材料由于受到腐蚀、侵蚀、机械磨损或其他环境影响而减薄的情况 应采取措施。 用适当增加或附加母材厚度超过设计公式(NE-2160)确定值的办法来解决， 如果预计 部件在不同部位的腐蚀速率不同， 则对部件各区域的材料增厚或有关措施也不必相同。 应该注意， 在建立设计疲劳曲线(图 I-9.0)所依据的试验中，没有包括呈现在腐蚀环境中可能加速疲劳失效的 试验。 NE-3122 堆焊层本条规则适用于按本分卷允许的材料制成带有堆焊层部件的设计和分析。如果堆焊层材料的 腐蚀或侵蚀可预计时，则堆焊层厚度应按业主的意见以增加，以满足所期望的使用寿命。 NE-3122.1 一次应力 强度。44如果要求作应力分析，则在满足 NE-3221 时，堆焊层不应承担结构&&&&NE-3122.2设计尺寸部件设计时应采用下面(a)和(b)的尺寸：(a) 承受内压的部件，内径应取自堆焊层的名义内表面。 (b) 承受外压的部件，外径应取母材的外表面。 NE-3122.3 NE-3122.4 支承应力 在满足 NE-3227.1 时，应包括堆焊层在内。 除下面 NE-3122.4(b)的规定外，设计计算应以 最大许用应力值(a) 不考虑全部堆焊层厚度的整体复合钢板复合钢板的总厚度减去规定的堆焊层最小名义厚度为依据。设计计算时，可将实际堆焊层或同样 厚度的耐腐蚀焊缝金属的合理附加厚度作为等厚基板来考虑。 最大许用应力值应为第Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇表 1A 和 lB 给出基板材料的许用应力值 1.1 倍。 (b) 考虑堆焊层厚度的整体复合钢板 后，加上堆焊层厚度的Sc/Sb倍，此外 Sc=设计温度下堆焊层的最大许用应力值，psi(MPa) Sb=设计温度下基板的最大许用应力值，psi(MPa) 当Sc大于Sb时，系数Sc/Sb应取为 1。最大许用应力值应为第Ⅱ卷D篇第 1 分篇表 1A和lB给出 的基板材料的 1.1 倍。 NE-3122.5 最高许用温度 (a) 当设计计算不考虑堆焊层厚度而仅按基板厚度为依据时，容器金属的最高使用温度应为 基板材料的许用温度。 (b) 当设计计算是以 NE-3122.4(b)规定的复合钢板总厚度为依据时，金属的最高使用温度应 为基板材料和堆焊层材料两者所允许温度的较低值。 NE-3123 异种金属的焊接 当复合钢板符合NE-2127(a)所列规格之一、且接头是 在基板焊缝上熔敷耐腐蚀焊缝金属来完成堆焊层时，设计计算可按基板的名义厚度扣除腐蚀裕量在满足本节要求时，对具有不同热膨胀系数的异种金属的设计和建造应加以注意。 NE-3125 提供。 NE-3130 NE-3131 通用设计规则 通用要求 结构布置部件设计技术规格书中规定的按第 XI 卷版本和增补所要求允许检测的可达性应由部件设计(a) 安全壳容器的设计应满足NE-3200 的规则。 但是除压力外， 不存在显著的1机械或热载荷 时，对在NE-3300 中清楚地论述的情况，则可使用NE-3300 的规则代替NE-3200 的规则。 (b) 按照 NE-3200 规则设计的容器及其部件， 如有需要， 也可用 NE-3133 的规定代替 NE-3222 的规则。按照 NE-3300 规则设计的部分，应满足 NE-3133 的要求。1对该规定来说，显著的载荷的定义，是指载荷累积产生的应力，超过设计压力所引起一次应力（定义为最大应力）的 10％时的载荷。45&&&&NE-3132标准件的尺寸标准在特定设计章节中，涉及到标准件的标准或规格时，标准件的尺寸应符合表 NE-3132-1 所列 的标准或规格。然而，符合这些标准并不能代替或取消对特定部件设计章节所要求的应力分析。 NE-3133 承受外压载荷的部件 本条给出的规则用来确定承受外压载荷的球形壳体、 带有或不带加强环的NE-3133.l 概述圆筒形壳体以及管状制品(包括管道、管子及配件)的厚度。确定壳体、半球形封头和管状制品应 力的图表列于第Ⅱ卷 D 篇第 3 分篇中。 NE-3133.2 术语 本条采用的符号定义如下： A=系数，由第Ⅱ卷D篇第 3 分篇的图Ⅶ-1100-1 中查得，用于第Ⅱ卷D篇第 3 分篇中适用的材 料图表。当筒体的D0/T值小于 10 时，参见NE-3133.3(b)。该系数也可按第Ⅱ卷D篇第 3 分 篇中适用于加强环所用材料、 对应于系数B及所考虑的壳体设计金属温度下的相应图表内 查得。 As=加强环的横截面积。 B=系数， 由第Ⅱ卷 D 篇第 3 分篇中按壳体或加强环材料在设计金属温度下的相应图表内查得， psi(MPa)。 D0=所考虑的圆筒形壳体段或管子的外径。 E=在设计温度下的材料弹性模量，psi(MPa)。按本卷的外压和轴向压缩的设计所使用的弹性 模量应取自于第Ⅱ卷 D 篇第 3 分篇中适用的材料的图表。(中间温度可在曲线之间用内插 法求得。)第Ⅱ卷 D 篇第 3 分篇所列的材料组的弹性模量值，可以与第Ⅱ卷 D 篇第 2 分篇 表 TM 所列的指定材料的值有差异。第Ⅱ卷 D 篇第 3 分篇的值仅适用于外压和轴向压缩 设计。 I=加强环对其平行于壳体轴线的中性轴有效惯性矩。 I′＝加强环－壳体组合截面对其平行于壳体轴线中性轴的有效惯性矩。用作计算组合惯性矩 所取的壳体宽度应不大于 1.10 D0Tn ，且应各有一半分布在加强环质心的两侧，部分壳 体板超过－个加强环的作用面积不应考虑这种贡献。 Is=加强环对其平行于壳体轴线的中性轴所需的惯性矩。 Is′=加强环－壳体组合截面对其平行于壳体轴线的中性轴所需的惯性矩。 L=管板之间管子的总长度，或容器段的设计长度，取下列中的最大值： (1) 如果无加强环，取封头切线之间的距离加上每个封头深度的三分之一； (2) 任何两个相邻的加强环之间的最大中心距； (3) 自第一个加强环的中心到封头切线的距离再加上封头深度的三分之一，所有测量应 平行于容器的轴线。 Ls=自加强环中心线到相邻同一侧支承线间距离的一半，再加上自加强环中心线到相邻另一 侧支承线间距离的一半，两者的测量均平行于部件轴线，支承线是： (1) 符合本条要求的加强环； (2) 封头上离封头切线三分之一封头深度处的环线； (3) 圆筒形壳体夹套部分与夹套相连的环向连接处；46&&&&表 NE-3132-1 尺寸标准 标准名称 管道和管子 焊接钢管和无缝锻钢管 不锈钢管 配件、法兰和垫片 钢管法兰和带法兰的配件 工厂制造的锻钢对接焊配件 插套焊和带螺纹的锻钢配件 管道法兰的金属垫片 管道法兰的非金属垫片 对接焊端部 锻钢对焊接的小弯曲半径弯头和 U 型弯头 大直径钢法兰 冷装管子配件通用规格 锻造不锈钢对接焊配件 钢管法兰 水厂设施适用 (100mm～3700mm)的钢管法兰 螺栓连接件 方头和六角螺栓和螺钉(英制系列) 方螺母和六角螺母(英制系列) 套管帽、台肩和定位螺钉，六角键和花键(英制系列) 螺纹 统一英制螺纹(UN 和 UNR 型螺纹) 通用的管螺纹(mm) 气密管螺纹(mm) ASME B1.1-1989[注(3)] ANSI/ASME B1.20.1-)[注(3)] ANSI BI.20.3-)[注(3)] ASME B18.2.1a-1999[注(3)] ASME/ANSIB18.2.2-)[注(3)] ASME B18.3-1998[注(3)] ASME B16.5a-1998 ASME B16.9-1993[注(1)] ASME B16.11-1996 ASME B16.20-1998 ASME B16.21-1992 ASME B16.25-1997 ASME B16.28-1994[注(2)] ASME B16.47a-1998 SAE J513-Jan1999 MSS SP-43-1991(R96) MSS SP-44-1996 ANSI/AWWA C207-94 ASME B36.10M-1996 ANSI/ASME B36.19M-) 标准编号注：(1)ASME B16.9 款 2.2 的分析仅适用于端盖和变径段。 (2)ASME B16.28 款 2.1 的分析不适用。 (3)这些用于尺寸的标准仅作参考， 包含所有的制造和检测都不是强制性的。 或 SB 的材料规格专门用于适用的制造和检测要求。 SAP=设计外压，psi(MPa)(按需要为表压或绝对压力)。 Pa=许用外压，psi(MPa)(按需要为表压或绝对压力)。 R=球形壳体的内半径。 S=第Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇表 lA 和 1B 中所列的设计金属温度下的许用应力的 2 倍，或第Ⅱ卷 D 篇第 2 分篇表 Y-l 中所列的设计金属温度下的屈服强度的 0.9 倍，取两者中的较小值， psi(MPa)。 T=圆筒形壳体或管子、或球形壳体所需的最小厚度。 Tn=圆筒形壳体或管子使用的名义厚度，不包括腐蚀裕量。 NE-3133.3 圆筒形壳体 承受外压的圆筒形壳体的厚度应按下面(a)或(b)的规程来确定。 (a) Do/T值等于或大于 10 的筒体；47&&&&步骤l：假设一个T值，确定比值L/Do和Do/T。 步骤 2：在第Ⅱ卷D篇第 3 分篇图G中记下步骤 1 所确定的比值L/Do。当比值L/Do大于 50 时，则 在图表中记入L/Do=50 的值；当比值L/Do小于 0.05 时，则在图表中记入L/D0=0.05 的值。 步骤 3：水平移动到与步骤 1 算出的Do/T值的那条曲线相交，Do/T的中间值可用内插法得到。从 这个交点垂直向下移动，求得系数A值。 步骤 4：按所考虑的材料，在第Ⅱ卷 D 篇第 3 分篇内适用材料的图表中，应用步骤 3 求得的 A 值 记入该值。 垂直移动到与设计温度的材料/温度曲线相交， 对于中间温度可在曲线之间用 内插法求得，当 A 值落在材料/温度曲线末端的右边时，假设与材料/温度曲线上端的水 平投影相交。当 A 值落在材料/温度曲线左边时，见步骤 7。 步骤 5：由步骤 4 得到的交点向右水平移动，求得 B 值。 步骤 6：用此B值，按照下式求出最大许用外压Pa值： 4B Pa = 3(D 0 / T) 步骤 7：当A值落在适用的材料－温度曲线左边时，Pa值可按下式计算：Pa = 3AE 3(D 0 / T)步骤 8：比较Pa值和P值，如果Pa值小于P值，则重选一个较大的T值，并重复上述设计规程，直到 得出的Pa等于或大于P值。 (b) D0/T值小于 10 的筒体： 步骤 1：应用上述(a)给出的同样步骤求出B值，当Do/T值小于 4 时，可按下式算出A值： 1.1 A= (D 0 T) 2 当 A 值大于 0.10 时，则采用 0.10。 步骤 2：用步骤l求得的B值，按下式算出Pa1值：? 2.167 ? Pa1 = ? －0.0833? B ? (D o /T) ?步骤 3：按下式算出Pa2值：Pa2 =1 ? 2S ? ?1－ ? D o /T ? D o /T ?步骤 4： 应取步骤 2 算出的Pal值或步骤 3 算出的Pa2值中的较小值作为最大许用外压Pa值， 比铰Pa值 与P值，若Pa值小于P值，则重选一个较大的T值，并重复上述设计步骤，直到得出的Pa值 大子或等于P值。 NE-3133.4 球形壳体和成形封头 承受外压的无缝的或对接组合结构的球形壳体所需的最小厚度，应按下面 1 (a) 球形壳体到 6 的步骤来确定。 步骤 l：假定一个 T 值，按下式算出系数 A 值： 0.125 A= (R / T )48&&&&步骤 2： 按所考虑的材料， 在第Ⅱ卷 D 篇第 3 分篇内适用的材料图表中， 应用步骤 l 计算出 A 值， 垂直移动到与设计温度的材料/温度曲线相交， 对于中间温度可在曲线之间用内插法求得， 当 A 值落在材料/温度曲线末端的右边时，假设与材料/温度曲线的上端的水平投影相交。 当 A 值落在材料/温度曲线左边时，见步骤 5。 步骤 3：由步骤 2 得到的交点向右水平移动，求出系数 B，psi(MPa)。 步骤 4：以步骤 3 得出的B值，按下式算出最大许用外压Pa值： B Pa = (R / T ) 步骤 5：当A值落在设计温度相应的材料/温度曲线左边时，Pa值可按下式计算：Pa =0.0625E (R / T ) 2步骤 6：将步骤 4 或步骤 5 得出的Pa值与P值相比较，若Pa值小于P值，则重选一个更大的T值，并 重复上述设计规程，直到得出的Pa值大于或等于P值。 (b) 下面(c)到(e)的公式中所采用的术语定义如下： Do=封头折边处的外径．或在所考虑点上垂直于圆锥纵轴测得的锥形封头的外径，in.(mm) Kl=取决于椭圆形封头长短轴比例的系数，由表NE-3332.2-l给出。 R=半球形封头的内半径，不包括腐蚀裕量，in.(mm)。 =椭圆形封头，取KlDo作为当量的球形内半径，不包括腐蚀裕量in.(mm)。 =碟形封头冠形部分内半径，不包括腐蚀裕量，in.(mm)。 T=封头成形后所需的最小厚度，不包括腐蚀裕量，in.(mm)。 (c) 半球形封头 同样方法来确定。 (d) 椭圆形封头 凸面受压的无缝的或对接组合结构的椭圆形封头所需的厚度，不应小于按 下述规程求得的厚度： 步骤 l：假设一个 T 值。并按下式算出系数 A 值： 0.125 A= (R / T ) 步骤 2：利用步骤 l 算出的 A 值，按照上面(a)中对球形壳体给出的步骤 2 到步骤 6 的同样规程进 行计算。 (e)碟形封头 NE-3133.5 凸面受压的无缝或对接组合结构碟形封头所需的厚度， 不应小于用相应的 R 值 圆筒形壳体的加强环 按上面(d)用于椭圆形封头的同样设计规程求得的厚度。 (a) 环形加强环所需的惯性矩不应小于按下面两个公式之一算出的数值： 凸面受压的半球形封头所需的厚度应按上面(a)概述的确定球形壳体厚度的Do2 Ls (T + Is = 14As )A LsDo2 Ls (T + I s' = 10.949As )A Ls&&&&如加强环的设置使得最大允许有效壳体段与加强环的一边或二边重叠，则此加强环的有效壳体段 应缩短每一重叠部分的一半。 (b) 加强环的有效惯性矩 I 或 I′应按下面规程来确定。 步骤l：假定壳体已设计好，则Do、Ls和Tn均为已知，选取一构件作为加强环，并确定其横截面积 As，然后按下式算出系数B：PDo 3 B= ( ) 4 Tn + As / Ls步骤 2：接所考虑的材料，在第Ⅱ卷 D 篇第 3 分篇中适用的材料图表的右边记下步骤 1 得出的 B 值，如壳体和加强环所使用的材料不同，则选用下面步骤 4 或步骤 5 中的较大 A 值的材 料图表。 步骤 3：向左水平移动到与设计金属温度的材料/温度曲线相交，当 B 值落到材料/温度曲线左端 下面时，见步骤 5。 步骤 4：垂直移动到图表的底部，并读出 A 值。 步骤 5：当 B 值落到设计温度的材料/温度曲线左端下面时，A 值可按下式计算： 2B A= E 步骤 6：用上面的Is或 I s 公式计算所需惯性矩的值。 步骤 7：利用在步骤 6 中使用的相应截面，计算加强环的有效惯性矩 I 或 I′。 步骤 8：如果所需惯性矩大于步骤 1 中所选用截面的惯性矩，则必须另选一个具有较大惯性矩的 新截面，并算出新的惯性矩；如果所需惯性矩小于步骤 l 中选用截面的惯性矩，则此截面 应是令人满意的。 (c) 加强圈的制作和安装要求见 NE-4437。 NC-3133.6 轴向受压的筒体 在圆筒形壳体和管状件的设计中，当其承受的载荷在壳体上 产生纵向压应力时，则所要采用的最大许用压应力应取下面数值中的较小值： (a) 第Ⅱ卷D篇第 1 分篇表 1A和lB给出的设计温度下所用材料的S*值的 1.1 倍； (b) 由第Ⅱ卷 D 篇第 3 分篇中适用的图表确定系数 B 值，对图表中的符号采用如下定义： T=壳体或管状件所需的最小厚度，不包括腐蚀裕量，in.(mm)。 R=圆筒形壳体和管状件的内半径，in.(mm)。 B 值应由第Ⅱ卷 D 篇第 3 分篇中适用的图表按下面步骤 1 到步骤 5 的步骤求出。 步骤 l：用选定的 T 值和 R 值，按下式计算系数 A 值：'A=0.125 (R / T )步骤 2： 按所考虑的材料， 在第Ⅱ卷 D 篇第 3 分篇中适用的材料图表中， 记下步骤 1 求出的 A 值， 垂直移动到与设计温度的材料/温度曲线相交， 对于中间温度可在曲线之间用内插法求得。 当 A 值落在材料/温度曲线端的右边时，假设与材料/温度曲线上端的水平投影相交。当 A 值落在材料/温度曲线的左边时，见步骤 4。 步骤 3：由步骤 2 求得的交点，向右水平移动，并求得系数 B 值，即为步骤 1 中所选用的 T 值和*原文为Sm恐有误，应为S——译者注。50&&&&R 值的最大许用压应力。 步骤 4：当 A 值落在相应的材料/温度曲线的左边时，B 值应按下式计算：B=AE 2步骤 5： 将步骤 3 或步骤 4 得出的 B 值与圆筒形壳体或管状件选定的 T 值和 R 值算出的纵向压应 力相比较。若 B 值小于算出的压应力，则应重选一个较大的 T 值，并重复上述设计规程， 直到得出的 B 值大于圆筒形壳体或管状件按所受载荷算出的压应力。 NC-3133.7 确定的数值。 (a) 当半锥顶角等于或小于 221/2度时，圆锥体的厚度应和圆筒形壳体所需的厚度相同，该圆 筒形壳体的长度等于圆锥体的轴向长度，或两个加强环(如果采用)中心线之间的轴向距离，该圆 筒形壳体的外径等于圆锥体大端外径或加强圈之间筒节的外径。 (b) 当半锥顶角大于 221/2度，且不大于 60?时，圆锥体的厚度应和圆筒形壳体所需的厚度相 同，该圆筒形壳体的外径等于垂直于圆锥体轴线测得的圆锥体最大内径，该圆筒形壳体的长度取 两个加强圈(如果采用)中心线之间的距离或所考虑锥体段的最大内径两者中的较小值。 (c) 当半锥顶角大于 60?时，圆锥体的厚度应和承受外压的平封头所需的厚度相同，该平封 头的直径等于锥体的最大内径(NE-3325)。 NE-3134 材料性能 屈服强度值 抗拉强度值 屈服强度值Sy由第Ⅱ卷D篇第 1 分篇①表Y-1 给出。 抗拉强度值由第Ⅱ卷D篇第 1 分篇 表U给出。 导热系数和热扩散系数值由第Ⅱ卷D篇第 2 分篇表①锥形封头凸面承受锥形封头所需的厚度应不小于按下面(a)、(b)和(c)的规定所对于中间温度的材料性能值可用内插法求得。 NE-3134.1 NE-3134.2 NE-3134.3 TCD 给出。 NE-3134.4 NE-3134.5 热膨胀系数 弹性模量值③ ②导热系数和热扩散系数热膨胀系数值由第Ⅱ卷 D 篇第 2 分篇表 TE 给出。 弹性模量值由第Ⅱ卷 D 篇第 2 分篇表 TM 给出。 许用应力强度Sm1应采用第Ⅱ卷D篇第 1 分篇表 2A④NE-3134.6 许用应力强度和许用应力值 许用应力强度和应力值的依据由附录Ⅲ给出。 NE-3135 附件和 2B列出的Sm值，许用应力 Smc应采用第Ⅱ卷D篇 1 分篇表 1A和lB列出的S值 的 1.1 倍。确定(a) 除了下述(c)和(d)以外，NE-1130 规定的安全壳容器的管辖界线内的附件和连接焊缝，应 满足 NE-3200 或 NE-3300 的应力限制。 (b) 安全壳容器设计应包括下述考虑。由局部相互作用的影响和通过附件的载荷传递的，以 及来自于容器承压部位的影响，应考虑热应力、应力集中和承压部位的约束。 (c) 超出安全壳容器承压部位 2t 的附件，这里 t 是承压材料的名义厚度，NF-3000 的相应的① ② ③ ④原文为“第 2 分篇”有误，应改为“第 1 分篇”——译者注。 原文为“表U”有误，应改为“表TCD”——译者注。 原文为“许用应力强度”有误，应改为“许用应力”——译者注。 原文为“Sm”恐有误，改为“S”——译者注。51&&&&设计规则可用来替代 NE-3000 容器支承路径上的附件部件的设计规则。 (d) 非结构附件应满足 NE-4435 的要求。NE-3200 分析法设计NE-3210 NE-3211 设计准则 合格性通用要求分析法设计的合格性要求如下： (a) 设计应使应力强度不超过本节所述温度下的适用限值。 (b) 除上面(a)的要求外，应按 NE-3222 的规定考虑屈曲应力。 NE-3212 确定应力的依据本分卷规则对组合应力所采用的失效理论为最大剪应力理论。在某一点的最大剪应力等于该 点上三个主应力的代数最大值与代数最小值之差的一半。 NE-3213 有关应力分析的术语 应力强度是组合应力的当量强度，简而言之，应力强度定义为最大本分卷所用的有关应力分析的术语定义如下各款。 NE-3213.1 应力强度2 剪应力的两倍。换句话说，应力强度是在给定点上的代数最大主应力与代数最小主应力之差。拉 应力为正值，压应力为负值。 NE-3213.2 总体结构不连续 总体结构不连续是一种几何形状或材料的不连续。它影响承 压构件的沿整个壁厚上的应力或应变分布。总体不连续型的各种应力是实际应力分布的一部分， 当沿壁厚积分时，该部分得到纯弯曲和纯薄膜力的合力。总体结构不连续的例子有：封头与壳体 的连接、法兰与壳体的连接、接管以及不等直径或不等厚度的壳体间的连接。 NE-3213.3 局部结构不连续 局部结构不连续是一种几何形状或材料的不连续，它影响沿 部分壁厚的应力或应变分布。这种与局部不连续有关的应力分布只引起非常局部的变形或应变， 对壳体型的不连续变形没有显著的影响。例如：小的圆角半径、小的附件及部分焊透的焊缝。 NE-3213.4 法向应力 法向应力是垂直于参考平面的应力分量，也称为正应力。通常法向 应力沿零件的厚度分布是不均匀的，因此可以认为此应力由两部分分量组成，一部分是均匀分布 且等于所考虑厚度上应力的平均值，另一部分是偏离平均值沿厚度位置变化的应力值。 NE-3213.5 NE-3213.6 应力的平均值。 NE-3213.7 弯曲应力 NE-3213.8 一次应力 弯曲应力是 NE-3213.4 中所述的法向应力的变化分量。沿厚度上的 一次应力是所施加载荷产生的任何法向应力或剪应力，它是为了满 变化可以是线性的，也可以不是线性的。 足外力或内力和力矩的平衡规律所必需的。一次应力的基本特性是非自限的。当一次应力大大超2剪应力剪应力是与参考平面相切的应力分量。 薄膜应力是均匀分布的法向应力分量，其值等于所考虑截面厚度上薄膜应力这个应力强度的定义与断裂力学领域中所用的应力强度的定义无关。52&&&&过屈服强度时，它会引起失效或至少会引起总体变形。热应力不按一次应力分类。一次薄膜应力 分为总体的和局部的两类。总体一次薄膜应力在结构中是这样分布的一种应力：当发生屈服时， 不会引起载荷的重新分配。一次应力的例子有： (a) 由于内压或分布活载荷在圆形壳体、圆筒形壳体或球形壳体中引起的总体薄膜应力； (b) 由于压力的作用，在平封头中央部分引起的弯曲应力。 NE-3213.9 二次应力 二次应力是由于相邻材料的约束或由于结构本身的约束而引起的法 向应力或剪应力，二次应力的基本特性是自限的。局部屈服和微小的变形能满足成为引起应力的 条件。这种应力经受一次作用不会产生预计的失效，二次应力的例子有： (a) 总体热应力[见 NE-3213.13(a)]； (b) 总体结构不连续处的弯曲应力。 NE-3213.10 局部一次薄膜应力 局部一次薄膜应力来源于压力或其它机械载荷产生的薄 膜应力，并与载荷传递到结构其他部分时不连续效应如不加以限制所产生的过量变形有关。尽管 局部一次薄膜应力具有二次应力的一些特征，但从保守的观点来看，仍然要求将这种应力归属于 局部一次薄膜应力。如果在经线方向上的距离不超过 1.0 RT 范围内的薄膜应力强度超过 1.1Smc， 这里R是所考虑区域中面的最小曲率半径，T是最小壁厚，则该应力区域可以认为是局部的。涉及 超过 1.1Smc的轴对称薄膜应力分布的局部一次应力强度的多个区域，在经线方向上的距离不应近 这里R定义为(R1+R2)/2， t定义为(t1+t2)/2， 1和t2为所考虑的每一区域的最小厚度， l和 t R 于 2.5 Rt ， R2为薄膜应力强度超过 1.1Smc的每个区域的最小中面曲率半径。局部一次薄膜应力强度的不连续 区域，例如由作用在托架上的集中载荷产生的薄膜应力强度超过 1.1Smc的区域，应彼此隔开，使 得超过 1.1Smc的薄膜应力强度的区域不互相重叠。 NE-3213.11 峰值应力 峰值应力是由于包括应力集中效应(如果有的话)在内的局部不连续 性或局部热应力(NE-3213.13(b))而附加于一次应力及二次应力之和上的应力增量。峰值应力的基 本特性是不引起任何明显的变形，只是在作为可能由它引起疲劳裂纹或脆性断裂时才是有害的。 如果它不引起明显的变形，虽不是高度局部范围的应力也可属于峰值应力。峰值应力的例子有： (a) 碳钢部件上奥氏体钢堆焊层内的热应力； (b) 引起疲劳但并不引起变形的某些热应力； (c) 局部结构不连续处的应力； (d) 热冲击产生的表面应力。 NE-3213.12 NE-3213.13 载荷应力 热应力 载荷应力是由于一种载荷作用引起的应力，如内压或重力的影响所 热应力是由温度不均匀分布或热膨胀系数不同而引起的一种自平衡 引起的应力，它不同于热应力。 应力。固体中出现热应力是由于在温度变化时，物体体积受阻不能呈现其正常应具有尺寸和形状 所致。为了确定许用应力，依照发生变形所取部位的体积或面积，认为有下面(a)和(b)所述的两种 类型的热应力： (a) 总体热应力， 它与产生总体热应力的结构变形有关。 如果这种类型的应力不计应力集中， 超过材料屈服强度的两倍，则弹性分析可能无效，而连续热循环则可能产生畸变增量，因而这类 应力归入表 NE-3217-1 中的二次应力，总体热应力的例子有： (1) 圆筒形壳体上由轴向温度分布产生的应力：53&&&&(2) 接管和与其相连的壳体之间由温度差产生的应力； (3) 圆筒形壳体上由径向温度分布产生的当量线性应力3。 (b) 局部热应力，它与不同热膨胀几乎完全被限制有关，因而不产生显著的变形。这种热应 力仅从疲劳观点来看才应以考虑，因此，将其归入表 NE-3217-1 中的局部应力类。在评定局部热 应力时。应采用 NE-3228.1(c)的规程。局部热应力的例子有： (1) 容器壁上小热点的应力； (2) 圆筒形壳体上由于径向温度分布引起的实际应力与当量线性应力之差； (3) 膨胀系数不同于母材的堆焊层材料内的热应力。 NE-3213.14 NE-3213.15 NE-3213.16 总应力 使用循环 应力循环 总应力是一次应力、二次应力和峰值应力的总和，识别单独作用的每 使用循环定义为新工况的起始和建立，随后又回复到循环开始时的 应力循环是交变应力差(NE-3221.5)所制约的， 从初始值经过一个代 一种应力，对确定适当的应力限制是重要的。 工况。安全壳内可能出现的使用工况的类型，在 NE-3113 中已作了进一步的说明。 数最大值至一个代数最小值随后返回到初始值的一种情况。一个单独的运行循环可引起一个或多 个应力循环，动态效应也应认为是应力循环。 NE-3213.17 疲劳强度减弱系数 疲劳强度减弱系数是考虑局部结构不连续(应力集中)效应 对疲劳强度影响的应力增强系数。根据实验，某些特殊情况下的数值列于 NE-3338 中。在缺乏实 验数据时可采用理论应力集中系数。 NE-3213.18 的。 NE-3213.19 NE-3213.20 NE-3213.21 自由端位移 膨胀应力 如果固定的附件与它们所连接的管道分离并允许活动，则这两个 膨胀应力是指管道系统的自由端位移受到约束而产生的那些应力。 极限分析方法用于计算假定是理想塑性(无应变硬化)材 构件之间发生的相对移动构成自由端位移。 极限分析—极限载荷 安定性 安定性是指没有持续的塑性变形循环。如果一个结构经过施加载荷的 几次循环后变形趋于稳定，且随后的结构反应是弹性的(不包括蠕变效应)，则认为该结构是安定料制成的结构所能承受的最大载荷或载荷组合。一个理想塑性结构在不超出或“达到”这种载荷 时，其变形将无限制地增加，则该载荷称为极限载荷。极限分析所采用的方法之一，是假定材料 性能是理想弹塑性，并假定在那些已经达到了薄膜屈服、塑性铰或临界屈曲载荷的超静定结构的 构件上作用的力或力矩将保持不变。载荷的任何增加必然使一个稳定的原结构有所变化，直到在 原结构中达到由极限分析的下限定理所定义的失效机理为止。 NE-3213.22 极限载荷—下限定理 对一个给定的载荷。如果能找到任一个应力系统处处均 满足平衡要求，且没有一处超过材料的屈服强度，则此载荷等于或小于极限载荷。这是极限分析 的下限定理，它可以用来计算极限载荷的下限值。 NE-3214 应力分析如果按 NE-3130 的要求，对所有的主要结构部件应有足够详细的应力分析，以表明当容器承 受 NE-3110 所列的各种载荷时，NE-3220 和 NE-3230 所列的每一种应力限制都得到了满足。为了3当量线性应力定义为与实际应力分布具有相同纯弯矩的线性应力分布。54&&&&有助于这些应力的计算，把某些经常遇到的问题的求解公式和方法列入附录 A 中。 NE-3215 应力强度的推导设计合格性(NE-3210)要求之一是计算所得的应力强度不应超过规定的各种许用限制。 这些许 用限制随推导应力强度的应力类型(一次、二次等)而不同。本条叙述了计算应力强度的规程，该 应力强度要服从规定的限制，下面(a)到(e)规定了该规程的计算步骤。 (a) 在所考虑的部件的一点上，选取一个直角座标系，如切向、轴向和径向，并分别以下标 t、l和r表示。在这些方向的应力分量则用σt、σl和σr表示正应力，用τt1、τ1r和τrt表示剪应力。 (b) 计算该部件所受的每种载荷类型的应力分量，并将每组应力值归入如下的一类或一组4 (1) 总体一次薄膜应力，Pm(见NE-3213.8)； (2) 局都一次薄膜应力，PL(见NE-3213.10)； (3) 一次弯曲应力，Pb(见NE-32l3.7 和NE-3213.8)； (4) 膨胀应力，Pe(见NE-3213.20)。 (c) 对每一类应力，计算出由不同类型载荷产生的σt的代数和，并对其余五种应力分量进行 同样的计算。各类应力按一定的组合也必须考虑。 (d) 将t、1 和r方向的应力分量转换为主应力σl、σ2和σ3。在许多承压部件的计算中可适当选 择t、1 和r的方向使剪应力为零，且使主应力σ1、σ2和σ3等于σt、σl和σr。 (e) 按下列关系式计算应力差S12．S23和S31： S12＝σ1－σ2 S23＝σ2－σ3 S31＝σ3－σ1 应力强度Sm为S12，S23和S31中绝对值的最大者。注：薄膜应力强度由截面厚度上平均的应力分量推导而得。求平均值时应以上述步骤(b)或(c)中的应力分量为准。NE-3216应力差的推导如部件规定的运行不满足 NE-3221.5(d)的工况，则部件承受规定的循环次数而不发生疲劳失 效的能力，应按 NE-3221.5(e)的规定确定。这种确定应根据部件上一点的各种应力来进行，同时 许用应力循环应对每一点在规定的使用下都是足够的。仅需考虑设计技术规格书规定的循环使用 载荷引起的应力差。 NE-3216.1 (a) 主应力 σl、σ2和σ3表示。 (b) 应力差 对于整个循环，确定对应于时间的应力差S12=σ1－σ2、S23=σ2－σ3、S31=σ3－σ1。 确定每一个应力差Sij波动范围的极值，并对每一个Sij求出该范围的绝对 下面用符号Sij表示这三个应力差中的任何一个。 (c) 交变应力强度 主应力方向不变的情况 在所研究的点上，对于主应力方向在循环过程中不变 的任何情况，应按下面(a)、(b)和(c)规定的步骤来确定交变应力强度。 对于整个应力循环，考虑该点上三个主应力对应于时间的各数值，同时考虑到 总体的和局部的结构不连续，以及在循环过程中变化的热效应。为了以后的识别，这些主应力用4见表NE-3217 和图NE-3221-1 中的注（1） 。55&&&&值。称此值为Srij，并令S交变ij=0.5Srij。交变应力强度S交变是各S交变ij中的最大值。 NE-3216.2 主应力方向改变的情况 在所研究的点上，对于主应力方向在应力循环过 程中改变的任何情况，则应采用下面(a)到(e)规定的更为一般的步骤。 (a) 研究在整个应力循环中六个应力分量σt、σ1、σr、τ1t、τ1r和τrt对应于时间的各个数 值，应考虑到总体的和局部的结构不连续，以及在循环过程中变化的热效应。 (b) 选择一个时间点，那时的情况是循环的极限状态之一(代数最大值或代数最小值)，并应 将此时的应力分量标以下标 i。在大多数情况下，在循环过程中至少可选择到一个时间该时已知 极值情况时。 在有些情况下， 可能要试选不同的时间点， 以找到一个交变应力强度最大值的时间。 (c) 在循环过程中的各个时间点上，将六个应力分量中的每一个分量σti、σli……中的每一个 从相应的应力分量σt、σ1……中减去，把所得的应力分量分别称为σ′t、σ′1…。 (d) 在循环过程中的每一个时间点上，由六个应力分量σ′t、σ′1…。推算出主应力σ′1、σ′2和σ′3。 注意在循环过程中主应力的方向可能已改变，当主应转动时，其标记仍保持不变。 (e) 确定整个循环中对应于时间的应力差S′12=σ′1－σ′2、S′23=σ′2－σ′3、S′31=σ′3－σ′1，并找出任 何时间的任一应力差的最大绝对值。交变应力强度S交变等于此值的一半。 NE-3217 应力分类表 NE-3217-1 提供了确定应力分类的指导。 NE-3220 NE-3221 除螺栓以外的应力强度和屈曲应力值 应力强度值(a) MC 级部件材料的应力强度值由 NE-3134 确定。当温度高于材料应力强度所给定的温度 时，则不应使用这些材料。对应于中间温度的应力强度值可用内插法从表列数据中求得。 (b) 设计技术规格书中所述的设计载荷和使用载荷下必须满足的应力强度限值就是本条的 限值和 NE-3227 所规定的特殊应力限值。 如果应用塑性分析技术， NE-3228 的规定可对其中的 则 某些应力限值作一定程度的放宽。 NE-3221-1 和图 NE-3221-1、 表 NE-322l-2、 NE-3221-3、 NE-3221-4 概括地列出了这些应力强度限值。 NE-3221.1 总体一次薄膜应力强度 (从图NE-322l-l、NE-322l-2、NE-3221-3 和NE-3221-4 中的Pm得出)此应力强度是由压力和其它规定的机械载荷引起的总体一次应力(NE-3213.8)沿其截 面厚度的平均值推导而得，但不包括所有二次应力和峰值应力。在确定应力强度值以前，先对所 适用的应力分量取平均值，许用设计限值和每种使用限制的许用值规定如下： (a) 设计限制及A级和B级使用限制 (b) C 级使用限制 (1) 对于容器整体而连续的部位，Pm应不超过 1.2Smc或 1.0Sy中的较大值。 (2) 对于容器非整体和不连续的部位， 如带螺栓的法兰和机械接头， m应不超过 1.0Smc。 P (c) D 级使用限制 (1) 对于安全壳的完整而连续的部位，Pm 不应超过以下两个值中的较大值。 a) 附录F中允许值的 85％。在附录F描述规则的适用范围内，Sm1(如适用)的值为 第II卷D篇第 1 分篇表 2A和 2B中所规定的值。56Pm应不超过 1.0Smc。&&&&b) 的较大值。列在 NE-3221.1(b)(1)中的 C 级使用限制所确定的值。(2) 对于容器的不完整和不连续的部位及部分焊透焊缝上， m应不超过 1.2Smc或 1.0Sy中 P表 NE-3217-1 容器应力强度分类的一些典型实例 容器部件 位置 应力来源 应力类型 总体薄膜应力 沿板厚度的应力梯度 轴向热梯度 薄膜应力 弯曲应力 与封头或法兰的连接 内压 处 任何壳体或封头 沿整个容器的任何截 外载荷或力矩，或内压 面 外载荷或力矩 接管或其它开孔附近 外载荷或力矩，或内压 薄膜应力 弯曲应力 沿整个截面平均的总体薄膜 应力 沿整个截面的弯曲应力 局部薄膜应力 弯曲应力 峰值应力(圆角或转角) 任何位置 壳体与封头间的温差 薄膜应力 弯曲应力 碟形封头或锥形封 顶部 头 转角或与壳体连接处 内压 内压 薄膜应力 弯曲应力 薄膜应力 弯曲应力 平封头 中心区 内压 薄膜应力 弯曲应力 与壳体连接处 内压 薄膜应力 弯曲应力 多孔的封头或壳体 均匀布置的典型管孔 压力 桥 薄膜应力(沿横截面平均) 弯曲应力(沿管孔桥宽度平 均，但沿板厚有应力梯度) 峰值应力 孤立的或不规则的管 压力 孔桥 薄膜应力 弯曲应力 蜂值应力 F Q F F Pm PL Q F Q Q Pm Pb PL[注(2)] Q Pm Pb PL Q[注(1)] Pm Pb 分类 Pm Q Q Q PL Q[注(1)] Pm圆筒形壳体或球形 远离不连续处的壳体 内压 壳体 板57&&&&表 NE-3217-1 容器应力强度分类的一些典型实例（续） 容器部件 接管(NE-3227.5) 位置 按 NB-3334 规定 的补强范围内 应力来源 压力，外载荷和外力矩， 应力类型 总体薄膜应力 分类 Pm Pm包 括 连 接 管 道 自 由 端 位 沿接管厚度平均的弯曲应力 移 受 约 束 所 产 生 的 外 载 (不包括总体结构不连续应力) 荷和外力矩按 NE-3334 规定的补 压 力 和 外 部 作 用 在 接 管 强范围以外 上的轴向、切向和扭转载 荷，不包括连接管道自由 端位移受约束而产生的 外载荷和外力矩 压力、外载荷和外力矩不 包括连接管道自由端位 移受约束所产生的外载 荷和外力矩 压力、所有的外载荷和外 力矩总体薄膜应力Pm薄膜应力 弯曲应力PL Pb薄膜应力 弯曲应力 峰值应力PL Q F PL Q F Q Q F F F Q F F接管壁总体结构不连续局部薄膜应力 弯曲应力 峰值应力不同的膨胀量薄膜应力 弯曲应力 峰值应力堆焊层任意不同的膨胀量薄膜应力 弯曲应力任意任意径向温度分布[注(3)]当量线性应力[注(4)] 应力分布的非线性部分任意任意任意应力集中(缺口效应)总注：Q 和 F 应力分类是指设计工况以外的情况(图 NE-3221-2)。 注：(1)如果要求边缘的弯矩使中部的弯曲应力保持在可接受限制内时．则将边缘弯曲应力归入Pb类。否则归入Q类。 (2)在大的直径－厚度比的容器中，还应考虑到起皱和过渡变形的可能性。 (3)考虑热应力棘轮效应的可能性。 (4)当量线性应力的定义为线性分布的应力。NE-3221.2局部薄膜应力强度(由图NE-3221-1、NE-3221-2、NE-3221-3 和NE-3221-4中的PL导出)此应力强度是由压力和规定的机械载荷引起的局部一次应力(NE-3213．10)沿其截面厚度的平均值推导而得，但不包括所有二次应力和峰值应力。在确定应力强度值以前，先把所 用的应力分量取平均值。此应力强度的许用值是NE-3221.1 中所列值的 1.5 倍，但当非弹性部件 分析采用附录F的规定时，D级使用限制不得使用 1.5 系数。 NE-3221.3 一次薄膜(总体的或局部的)加一次弯曲应力强度 (从图NE-3221-1、NE-3221-2、 NE-3221-3 和NE-3221-4 中的PL+Pb导出)此应力强度是由压力和其它载荷引起的总体的或局部的 一次薄膜应力加一次弯曲应力沿其截面厚度上的最大值推导而得，但不包括所有的二次应力和峰58&&&&值应力。许用设计限制和许用使用限制在下面的(a)到(b)中规定。 (a) 设计限制及 A 级和 B 级使用限制 实心矩形截面的此种许用限制是 NE-3221.1 中所列值的 1.5 倍。 (b) C 级使用限制 (1) 结构是整体而连续的实心矩形截面，当PL小于或等于 0.67Sy时，此种使用限制的许 用值是NE-3221.1 中所列值的 1.5 倍；当PL大于 0.67Sy时，此种使用限制的许用值是NE-3221.1 中 所列值的(2.5－1.5PL/Sy)倍，Sy是规定温度下的表列屈服强度。 (2) 结构是非整体和不连续的实心矩形截面，此种使用限制的许用值是 NE-3221.1 中所 列值的 1.5 倍。 (c) D 级使用限制 (1) 当采用弹性分析方法分析具有整体而连续结构的实心矩形截面时，此种使用限制的 许用值是 NE-3221.1 中所列值的 1.5 倍。 (2) 当采用弹性分析方法分析具有非整体的和不连续结构的实心矩形截面时，若PL小于 或等于 0.67Sy，此种使用限制的许用值是NE-3221.1 中所列值的 1.5 倍；若PL大于 0.67Sy,此种使 用限制的许用值是NE-3221.1 中所列值的(2.5－1.5PL/Sy)倍。 (3) 当采用非弹性分析部件时，此种使用限制应是附录 F 中允许值的 85％。 (d) 对于非实心矩形截面，可使用的许用值是NE-3221.1 规定的限值的α倍，其中系数α定义 为产生全塑性截面的载荷设定值与产生截面表层起始屈服的载荷设定值的比值。在评定起始屈服 和全塑性截面的承载能力时，相应载荷设定值中的每个单一载荷与该载荷设定值中的另一载荷的 比值应与规定的设计载荷设定值中的各单一载荷的相应比值相同。α值不应超过仅有弯曲应力时 (Pm=0)的计算值。在任何情况下，α值不应大于l.5。应研究处于压缩情况下，对于截面的部分屈 曲问题。当采用附录F所允许的非弹性分量分析时，α系数不允许用于D级使用限制。 NE-3221.4 一次加二次应力强度 该应力强度是沿截面厚度的任一点上，由规定使用工况 产生的总体或局部一次薄膜应力加上一次弯曲应力和二次应力之和的最大值推导得出。对A级和 B级使用限制，该应力强度的最大许用值5是 3.0Sml，对设计载荷及C级和D级使用限制，均不要求 计算二次应力。 NE-3221.5 对循环运行的分析 一个容器或零件对于规定的使用载荷的适用性，包括载荷和工况的 (a) 循环工况的适用性循环作用，应由这里所叙述的方法来确定。但对高强度螺拴的适用性应按 NE-3232.3(b)所述的方 法确定，对热应力棘轮效应的可能性应按照 NE-3221.6 的规定进行研究。如果规定的部件使用载 荷符合 NE-3221.5(d)的所有要求，则不需进行循环使用分析。并可假定受疲劳支配的峰值应力强 度限值由于符合本分卷对材料、设计、制作、检测和试验的相应要求而已经得到满足。如果规定 的使用载荷不符合 NE-3221.5(d)的所有条件，则应按 NE-3221.5(e)的规定进行疲劳分析，或应按 附录Ⅱ-1200 所述的方法进行疲劳试验。5在NE-13216 中讨论的应力差的概念对确定最大范围是重要的，所以在应力分量计算中，必须保留代数符号。须注意，对此范围的限制适用于使用工况的整个历程，而不是仅适用于每个单独使用工况引起的应力。59&&&&表 NE-3221-1 应力强度限制一览表 载荷工况 设 计 应 力 A 级 使 用 B 级使用应力强 在结构整体和连续处的 C 级 在 结 构 整 体 和 在结构整体和 强度限制 应 力 强 度 度 限 制 和 结构非 使用应力强度限制以及在结 连续处的 D 级 连续处的 D 级 符号 限制 整 体 和 不 连续处 构非整体和不连续处和部分 使 用 应 力 强 度 使用应力强度 的 C 级使用应力 焊透焊缝处的 D 级使用应力 限 制 ( 弹 性 分 限 制 ( 非 弹 性 强度限制 Pm PL PL+Pb[注(3)] PL+Pb+Q PL+Pb+Q+F注： (1) (2) (3) (4) (5) *标记表示选取两个限制中的较大值。 Sf为附录F中规定的总体一次薄膜许用应力的 85％，在应用附录F的规则时，适用的Sml应按Ⅱ卷D篇第 1 分篇表 2A和 2B的规则。 所示适用于实心矩形截面的值，对于非实心矩形截面见 NE-3221.3(d)。 N/A－不要求评定。 C 级使用不要求评定。强度限制[注(1)] l.2Smc或*1.0Sy 1.8Smc或*1.5Sy l.8Sm或*1.5Sy N/A[注(4)] N/A[注(4)]析)[注(2)] Sf 1.5Sf 1.5Sf N/A[注(4)] N/A[注(4)]分析)[注(2)] Sf Sf Sf N/A[注(4)] N/A[注(4)]l.0Smc 1.5Smc 1.5Smc N/A[注(4)] N/A[注(4)]l.0Smc 1.5Smc 1.5Smc 3.0Sml Sal.0Smc 1.5Smc 1.5Smc 3.0Sml[注(5)] Sa[注(5)]一次应力 应力分类 总体薄膜应力 说明(表 NE-3217-1) 不包括不连续和应力集中 局部薄膜应力 弯曲应力 沿实心截面的平均一次应力， 沿任意实心截面的平均力， 同实心截面形心的距离成正 考虑不连续，但不计及应力 比的一次应力分量，不包括 集中 符号[注(1)] 应力分量组合和应力强度 的许用限制 PmSmc不连续和应力集中 PL PbPmPL1.5Smc采用设计载荷PL+ Pb1.5Smc[注(2)]注： (1)符号Pm、PL、Pb不代表单个量，而代表六个应力分量σt、σ1、σr、τ1t和τrt的组合。 (2)所示的是实心矩形截面的值，非实心矩形截面见 NE-322l.3(d)。图 NE-322l-l 设计工况下的应力分类和应力强度限制60&&&&一次应力 应力 总体薄膜应力 说明 局部薄膜应力 弯曲应力二次应力 薄膜应力 加弯曲应力 峰值应力沿实心截面的平 沿任意实心截面 同实心截面形心 满足结构连续所 (1)由于应力集中(缺口)(表 NE-3217-1) 均一次应力，不 上的平均应力， 距离成正比的一 需 的 自 平 衡 应 附加在一次或二次应力 包括不连续和应 考 虑 不 连 续 效 次应力分量，不 力，发生在结构 上的应力增量 力集中的影响 应．但不考虑应 包括不连续和应 不连续处，不包 (2) 可 以 引 起 疲 劳 但 不 力集中 符号(注(1)) 应力分量组合 和许用应力强 度限制Pm Smc PL+Pb+Q 3Sml [注(2)] [注(3)]力集中的影响 PL Pb括局部应力集中 引起变形的某些热应力 Q FPm*PL1.5Smc[注(4)] PL+Pb 1.5Smc [注(6)][注(5)] PL+Pb+Q+F Sa*注： (1) (2) (3) (4) 符号Pm、PL、Pb、Q和F不代表单个量。而是代表六个应力分量σt、σ1、σr、τ1t、τ1r和τrt的组合。 当二次 当二次应力是由进行应力分析的点上的温度瞬变引起时，则Sml值应取瞬变期间金属的最高和最低温度下表列Sml的平均值； 应力的部分或全部由机械载荷产生时，则Sm1值应不超过瞬变期间金属最高温度下的Sm1值。 超过 3Sm1的特殊规则由NE-3228.3 规定。 Q类应力是总应力中由温度梯度、结构不连续等引起的那部分应力，并且不包括可能在同一点上存在的一次应力。但应注意。详 细的应力分析常常直接给出一次和二次应力的组合，因此当适用时，计算值表示Pm+Pb+Q的总和，而不是单独的Q值。同样，如 果F类应力是由应力集中引起，则数量F是除名义应力之外的由缺口产生的附加应力。例如，若某点上的名义应力强度为Pm并有一 个应力集中系数为K值的缺口，则Pm≤Sml，Pb=Q，Q=0，F=Pm(K－l)，且峰值应力强度等于Pm+Pm(K－1)=KPm。但是，PL是由 包括不连续效应在内的机械载荷引起的总体薄膜应力，而不是应力增量。因此，PL值总是包括Pm值。 (5) (6) * Sa值由图I-9.0 中的疲劳曲线得到，对整个应力波动范围内的许用应力强度为 2Sa。 所示的是实心矩形截面之值，其它非实心矩形截面见 NE-3221.3(d)。 对 C 级使用限制不要求评定．图 NE-3221-2 A 级、B 级使用限制，以及在结构非整体和 不连续处的 C 级使用限制，应力分类和应力强度限制应力分类 61一次应力&&&&总体薄膜应力 说明(表 NE-3217-1) 沿实心截面的平均一 和应力集中效应 符号(注(1)) 应力分量组合和许 用应力强度限制1.0Sy局部薄膜应力弯曲应力沿任意实心截面的平均 同实心截面形心距离成正 但不考虑应力集中效应 括不连续和应力集中效应 PL Pb次应力， 不包括不连续 应力，考虑不连续效应， 比的一次应力分量，不包Pm*Pm1.25Sc 1.5Sy*PL1.8ScPL+Pb1.8Smc*1.5Sy [注(2)和注(3)] 注： (1)符号Pm、PL、Pb不代表单个量，而是代表六个应力分量σt、σ1、σr、τ1t、τ1r和τrt的组合。 (2)所示的是实心矩形截面的值。其它非实心矩形截面见 NE-3221.3(d)。 (3)所示值适用PL≤0.67Sy的情况，当PL&0.67Sy对，可采用下述两个限值中的较大值*。 [2.5－1.5(PL/Sy)]1.2Smc 或 [2.5－1.5PL/Sy]Sy* 采用规定值中的较大值图 NE-3221-3 在结构完整和连续处的 C 级使用限制，以及结构非整体、不连续和 部分焊透焊缝处的 D 级使用限制，应力分类和应力强度限制62&&&&应力分类一次应力 总体薄膜应力 局部薄膜应力 弯曲应力沿实心截面的平均一次 沿任意实心截面的平均应 同实心截面形心距离成正 应力。不包括不连续和 力，考虑不连续效应，但 比的一次应力分量，不包 说明(表 NE-3217-1) 应力集中效应 不考虑应力集中 括不连续和应力集中效应符号(注(1)) 应力分量组合和许 用应力强度限制Pm[注(2)] Pm SfPLPb**1.0Sf*PL 1.5Sf[注(2)] PL+Pb 1.5Sf*Sf [注(3)]**注： (1)符号Pm、PL、Pb不代表单个量，而是代表六个应力分量σt、σ1、σr、τ1t、τ1r和τrt的组合。 (2)Sf是附录F中许可的总体薄膜许用应力的 85％，使用附录F的规则时，适用的Sml应按Ⅱ卷D篇第 1 分篇表 2A和 2B的规定。 (3)所示的为实心矩形截面之值，其它非实心矩形截面见 NE-3221.3(d)。 *弹性分析。 **非弹性分析。图 NE-3221-4 在结构整体和连续处的 D 级使用限制，应力分类和应力强度限制(b) 峰值应力强度此应力强度是由沿截面厚度上任意一点所有的一次应力、二次应力和峰值应力的总和的最大值推导得。而这些应力是由规定的使用压力和其它机械载荷，以及与使用工 况相关的总体的和局部的热效应所引起的，并包括总体的和局部的结构不连续的影响。 (c) 工况和规程 NE-3221.5(e)所述的工况和规程是将峰值应力强度同应变循环疲劳数据进 行比较作为基础的。图I-9.0 的设计疲劳强度曲线表示了应变循环的疲劳数据。这些曲线表示交变 应力强度分量的许用幅值Sa(交变应力强度范围的一半)与循环次数的关系。此应力强度幅值是按 照弹性特性的假设计算的，因此，它具有应力的量纲，但当超出弹性范围时，它不代表真实应力。 疲劳曲线是从单向应变循环数据得到的，其中将应变强制乘上弹性模量，并留有设计裕量，因此 计算出来的应力强度幅值可用许用应力强度幅值直接进行比较。在必要的地方已经对曲线进行了 修正，以包括平均应力(即应力波动的平均值不等于零的情况)最大影响。因此该规程必需在包括 瞬态应力的所有时间里均满足NE-3221.4 的要求， 且交变应力强度的计算值正比于实际应变幅值。63&&&&为了评定幅值变化的交变应力的影响，在NE-322l(e)(4)中假设了线性损伤关系。 (d) 不要求作循环使用分析的容器 如果容器或其容器的一部分对于规定的使用载荷满足下 面(1)到(6)所有限定的条件， 则可不要求作循环使用分析， 且对一个遵循本分卷相应建造要求的容 器来说，由受疲劳支配的峰值应力强度所采用的限值已经得到满足。 (1) 从大气压到使用压力的循环 在使用期间， 压力从大气压上升到使用压力又返回到大 气压的循环，其规定的循环次数(包括启动和停止)不得超过图I-9.0 的疲劳曲线上对应于 3Sm1的Sa 值所得到的循环次数，Sm1应取材料在使用温度时的值。 (2) 正常使用压力的波动 在使用期间，规定的整个压力波动的范围不超过(1/3)×设计压 力×(Sa/Sm1)，这里Sa是根据有意义的压力波动总的规定次数在适用的疲劳设计曲线上得到的值， Sm1是使用温度下材料的许用应力强度。如果有意义的的压力波动总的规定次数超过适用的设计 疲劳曲线所限定的最大循环次数，则可采用曲线上该最大循环次数所对应的Sa值。有意义的压力 波动是指总偏差超过下面值的波动：1 S 设计压力 × × 3 Sm1式中 S 规定如下： a) b) 如果总的规定使用循环次数是等于或小于 106， 则S是从相应的设计疲劳曲线上 则S是由相应的设计疲劳曲线上取该曲线 如果总的规定使用循环次数超过 106， 在使用期间，容器上任意相邻点之间 6 的温差[℉(℃)]不超过 在 106循环次数时所得到的Sa值。 限定的最大循环数时所得到的Sa值。 (3) 温差 — 启动和停止 Sa/2Eα值。这里Sa值是由适用的设计疲劳曲线上根据规定的启动－停止循环数得到的值psi(MPa)； α为瞬时热膨胀系数 1/℉（1/℃） ，E为杨氏弹性模量psi(MPa)，由Ⅱ卷D篇第 2 分篇表TE和表TM 所给出两点之间的平均温度下的热膨胀系数和弹性模量。 (4) 温差－同种材料 在使用期间，任意相邻两点之间6温差℉(℃)的变化7不大于Sa/(2Eα) 值，这里Sa 是从图I-9.0 适用的设计疲劳曲线上根据规定的有意义温差波动的总次数得到的值 psi(MPa)。如果温差波动总的代数范围超过S/2Eα*，则此温差波动认为是有意义的，这里S值规定 如下： a) b) 则S是从相应的设计疲劳曲线上 如果总的规定的使用循次数是等于或小于 106， 则S是由相应的设计疲劳曲线上取该曲线所限定 如果规定使用循次数超过 106， 对于用不同弹性模量或不同热膨胀系数的材料制成的部件，使用期 在 106循环次数时所得到的Sa值。 的最大循环数时所得到的Sa值。 (5) 温差-异种材料 间部件经受的温度波动℉(℃)的总的代数范围不超过Sa/2(E1α1－E2α2)的值，这里Sa是从适用的设6相邻两点的定义如下： a) 对于表面温差： （1）对于子午线方向的回转面上的表面温差，相邻两点的定义为间距小于 2 Rt 的两点，这里 R 是垂直于表面所测量的从回转轴线 到壁厚中线的半径，t 是所考虑点所在部位的厚度。如果乘积 Rt 变化的，则应采用这两点的平均值。 （2）对于圆周方向回转面上和平面上的表面温差，如法兰和平封头，相邻两点的定义为同一平面上的任意两点。 b) 对于沿厚度的温度，相邻两点的定义为垂直于任意表面的一条直线上的任意两点。7 *应采用温度的代数范围。 原文为S／Eα恐有误，改为S／2Eα——译者注。64&&&&计疲劳曲线上根据规定的有意义温度波动的总次数得到的值psi(MPa)，El 和E2 是弹性 模 量 psi(MPa)，α1和α2为结构上两种材料在平均温度值时的瞬时热膨胀系数 1/℉(1/℃)(Ⅱ卷D篇第 2 分 篇表TE和TM)。如果温度波动的总幅值超过S/2(E1α1－E2α2)，则应被认为是有意义的温度波动， 这里的S值规定如下： a) b)如果总的规定的使用循次数是等于或小于 106，则S是从相应的设计疲劳曲 如果总的规定的使用循次数超过 106，则S是由相应的设计疲劳曲线上取该线上在 106循环次数时所得到的Sa值。 曲线所限定的最大循环数时所得到的Sa值。如果两种材料采用了不同适用的设计疲劳曲线， 则在应用本条规则时，应采用较低的Sa值。(6) 机械载荷 其规定的整个范围不包括压力，但包括管道反作用力的机械载荷，所产生 的载荷应力强度不超过Sa值，该Sa值是根据规定的有意义载荷波动的总次数在图I-9.0 的适用的设 计疲劳曲线上查得，如果总的规定的有意义载荷波动的总次数超过相应的设计疲劳曲线上规定的 最大循环数，则可用该曲线上相应于最大循环数的Sa值。如果载荷应力总的幅值超过S时，则应 被认为是有意义的载荷波动，这里S规定如下： a) b) 如果总的规定的使用循环次数是等于或小于l06，则S是从相应的设计疲劳曲线 则S是由相应的设计疲劳曲线上取该曲 如果总的规定的使用循环次数超过 106， 如果容器规定的使用载荷不满足 NE-3221.5(d)所述的条件，则容 上在 106循环次数时所得到的Sa值。 线所规定的最大循环数所得到的Sa值。 (e) 循环载荷的分析规程 器承受规定的循环使用而不发生疲劳失效的能力应按本条的规定确定。即应根据一点上的应力来 确定，并使允许的应力循环次数在每一点上对规定的使用载荷应是足够的。只需要考虑设计技术 规格书中规定的由于工作循环产生的应力差。符合这些要求只表明从可能发生的疲劳失效的观点 来看此部件是适用的，而对规定的使用载荷的完全适用性还应满足 NE-3221 的通用应力限制和 NE-3227 的任何适用的特殊应力限制。 (1) 应力差 对规定使用的各种工况，按照NE-3216 来确定应力差和交变应力强度Sa。 对所有的使用载荷，均应采用理论的、实验的、或光弹研究、或 (2) 局部结构不连续应力分析技术所确定的应力集中系数估计局部结构不连续的影响。当按照附录Ⅱ-1600 的规程来 确定时，可采用实验方法确定的疲劳强度减弱系数，当使用图 I-9.4 的设计疲劳曲线时，应采用 NE-3232.3(c)的要求的高强度合金钢螺栓件除外， 。除了类似裂纹状缺陷以外，没有必要采用大于 5 的疲劳强度减弱系数。 (3) 设计疲劳曲线 图 I-9.0 涵盖了本分卷容许材料所适用的设计疲劳曲线。 当某一种给 定材料的曲线不止一条时，则对于不同强度级别材料的每一条设计疲劳曲线适用性是相同的。这 些材料的中间强度级别可采用线性内插法求得，此处所用的强度级别是室温下规定的最小值。 (4) 弹性模量的影响 将S交变（在NE-3216.1 或NE-3216.2 中确定的）乘以设计疲劳曲线 给出的弹性模量与分析中采用的弹性模量的比值。 由图I-9.0 中相应的设计疲劳曲线的纵座标上找 到该值。并在横座标上找到相应的循环次数。如果所考虑的使用循环仅引起一种有意义的应力波 动，则此值即为许用的循环次数。 (5) 累积损伤 如果有两种或两种以上产生有意义应力波动的应力循环类型，则应按下65&&&&面步骤(1)到(6)的规定来估计它们的累积效应。 步骤 1：在部件的使用寿期内，将每一种应力循环类型（1、2、3、……n等）规定的循环次数分 别用nl、n2、n3……nn等表示。注：在确定n1、n2、n3……nn数值时，应考虑所产生总的应力差范围大于单个循环的应力差范围的各种 循环来源的叠加作用。 例如： 如果有一种应力循环， 所产生的应力差从 0 到+60,000psi的循环次数为 1,000 次，而另一种应力循环所产生的应力差从 0 到-50,000psi的循环次数为 10,000 次，则所考虑的两种循环 类型由下列参数来表达： 循环类型 1：n1=1,000 S交变 1=(60,000+50,000)/2=55,000psi 循环类型 2：n2=9,000 S交变 2=(50,000+0)/2=25,000psi步骤 2：对于每种应力循环类型，按上述NE-3216.1 或NE-3216.2 的规程确定交变应力强度S交变。 称这些量为S交变l、S交变 2、S交变 3……S交变n 步骤 3：对于每一个S交变 1、S交变 2、S交变 3……S交变n的值，如果这种类型的循环单独起作用，则可采 用相应的设计疲劳曲线来确定允许的最大重复次数。称这些值为N1、N2、N3……Nn。 步骤 4：对每种类型的应力循环，由Ul＝n1/N1、U2＝n2/N2、U3＝n3/N3……Un＝nn/Nn来计算使用 系数Ul、U2、U3……Un。 步骤 5：由U=U1+U2+U3+……+Un计算累积使用系数。 步骤 6：累积使用系数应不超过 1.0。 NE-3221.6 热应力棘轮效应 应指出，在稳态和循环载荷的某些组合作用下，由于棘轮效 应作用的结果，有可能出现大的畸形，也就是说，每次循环增加的变形量几乎相等，这种现象的 例子在本款和 NE-3227.3 中讨论。 (a) 为了防止直径的周期性增大，在经受稳态内压载荷的部分轴对称壳体中，所允许的最大 循环热应力的限值如下。令： y′=按照弹性原理计算的热应力的最大许用范围除以屈服强度8Sy。 x=压力产生的最大总体薄膜应力除以屈服强度8Sy。 情况 1：温度沿壁厚呈线性变化时： 当 0&x&0.5 时，y′=1/x 当 0.5&x&l.0 时，y′=4(1-x) 情况 2：温度沿壁厚按抛物线恒定地增加或减小时： 当 0.615&x&1．0 时，y′=5.2(1-x) 当 x&0.615 时的近似值如下： x = 0.3、0.4、0.5 y′ = 4.65、3.55、2.70 (b) 上述关系式中用屈服强度Sy代替比例极限，以便在每一次循环中允许有一个小量的增 大，直至应变硬化使比例极限上升到Sy为止。如果材料的屈服强度高于材料的持久极限9，并有大8 9当该值大于Sy时，可采用 1.5Sm1 持久极限应取图I-9.0 中适用的疲劳曲线中 106循环时Sa值的两倍。但对于图I-9.2 中曲线A，持久极限应取 1011循环时Sa值的两倍。66&&&&的循环次数时。由于可能产生应变软化，所以应采用持久极限强度限。 NE-3221.7 NE-3222 变形限制 必须满足设计技术规格书规定的任何变形限制。屈曲应力值 基本许用压应力 失稳评定所用的最大屈曲应力值应取下列两者之一：NE-3222.1(a) 由下列方法之一确定的临界屈曲应力值的三分之一： (1) 精确分析法，这种方法考虑了总体和局部屈曲，几何缺陷、非线性，大变形和惯性 力(仅指动态载荷)的影响； (2) 经典(线性)分析法：这种方法反映了理论与实际承载能力之间裕量的差别； (3) 实物模型试验法：预计结构在所需经受的载荷和约束相同条件下的模型试验。 (b) 由 NE-3133 适用规则所确定的值。 NE-3222.2 稳定性应力限值 (a) 对于设计工况及 A 级和 B 级使用限制，应不超过 NE-3222.1 中给定的限值。 (b) 对于 C 级使用限制，应不超过 NE-3222.1 中给定限值的 120％。 (c) 对于 D 级使用限制，应不超过 NE-3222.1 中给定限值的 150％。 NE-3226 试验限制应按下面(a)到(f)的规定评定压力试验载荷(NCA-2142.3)。 (a) 如果计算压力（包括静压头）超过安全壳容器或附件上任一点的试验压力的 6%时，负 责设计报告的工程师应根据试验期间可能存在的全部载荷进行分析来计算所引起的应力。计算出 的总体一次薄膜应力强度Pm应不超过试验温度下表中所列屈服强度Sy的 90％。对于实心矩形截 面，一次薄膜加一次弯曲应力强度Pm+Pb应不超过下面(1)或(2)中规定的相应限值： (1) 当Pm≤ 0.67Sy时Pm+Pb≤ 1.35Sy(2) 当 0.67Sy&Pm≤ 0.90Sy时Pm+Pb≤ (2.15Sy－1.2Pm) 这里Sy是试验温度下表中所列的屈服强度。对于非实心矩形截面，Pm+Pb应不超过 0.9Sy值的α倍，这里系数α定义为产生全塑性截面的载 荷组设定值与截面的最外层纤维产生起始屈服的载荷设定值之比。 (b) 在容器中的任何一点的气压试验的压力超过要求的试验压力(NE-6321 中规定的)6％以 上，则应根据试验期间所有存在的荷载来计算所引起的应力。在这种情况下计算出来的一次薄膜 应力强度Pm，应不超过试验温度时表列屈服强度Sy值的 80％。对于实心矩形截面，一次薄膜加上 一次弯曲应力强度Pm+Pb不应超过上述(a)中给定的限值。对于其他非矩形截面，Pm+Pb不应超过α 乘以 0.8Sy的值，此处的系数α定义为产生全塑截面的荷载设定值与在截面最外纤维处产生起初屈 服强度时的荷载设定值的比值。 (c) 按上述(a)和(b)的规定评定起始屈服和全塑性截面承载能力时， 相应载荷设定值中每个单 独载荷与该载荷设定值中每个其它载荷之比应同特定设计载荷设定值中单独载荷的对应比值相 同，α值应不超过仅有弯曲应力时(Pm=0)的计算值，无论什么情况下α值不应超过 1.5。还应考虑 受压截面部分屈曲的倾向。67&&&&(d) 在多腔室的容器中，可以对相应的毗邻腔室同时加压，以符合上述(a)和(b)的应力限制。 (e) 外压应不超过按 NE-3222 的规则所确定的限值的 125％。 (f) 除非按NE-3221.5 的要求进行疲劳计算，否则，按NE-6220 的要求进行水压试验的次数、 按NE-6320 的要求进行气压试验的次数、或任意组合进行这些试验的次数均不得超过 10 次。进 行这种疲劳计算时，如果至少有一个应力强度范围的最大值是由试验载荷计算得到，则一次加二 次应力强度范围的限值可取 3Sm1或 2Sy中的较大值。 NE-3227 特殊应力限制涉及特殊条件或形状， 规定了下列应力限值。它们有些要比 NE-3221 的应力强度限制更为严 格，而有些却要放宽一些。当这些要求与 NE-3221 的要求发生矛盾时，则优先采用 NE-3227 的规 则， NE-3227 的规则应适用于设计载荷及 A 级和 B 级使用载荷， 除非设计报告中另有规定， 否则， 这些规则也适用于 C 级和 D 级使用载荷。 NE-3227.1 支承载荷 (a) 在由于设计载荷或任何使用载荷或试验载荷所引起的最大载荷的作用下，为防止压毁的 平均支承应力应限制在所处温度下的Sy内，但当到自由端的距离大于支承载荷作用的距离时，支 承应力允许为所处温度下的Sy的 1.5 倍。对于堆焊层表面，当计算支承应力时，如果所取支承面 积为实际接触面积或支承接触表面的母材面积两者之中的较小值，则可采用母材的屈服强度。 (b) 当支承载荷作用在靠近自由端时，例如一个突出的凸耳，则应考虑剪切失效的可能性， 当只有载荷应力的情况下(NE-3213.12)，平均切应力应限制在 0.6Smc之内。在载荷应力加二次应 力的情况下(NE-3213.9)，平均剪切应力不可超过下面(1)或(2)的规定： (1) 对于应用Ⅱ卷D篇第 1 分篇表 1A和lB的材料，平均剪切应力可取 100℉(38℃)下的 0.5Sy和所处温度下的 0.675Sy两者中的较低值； (2) 对于所有其它材料，平均剪切应力可取所处温度下的 0.5Sy。 (c) 对于堆焊层表面，如果结构或厚度使剪切失效完全在堆焊层材料内发生，则堆焊层的许 用剪切应力应由等同锻材的性能来确定。如果结构使剪切失效发生在跨越部分母材和部分堆焊层 材料，则评定这种类型失效的综合抗力时，应采用每种材料的许用剪切应力。 (d) 当考虑销钉和类似零件的支承应力时，可采用所处温度下的Sy值，但如果不计入距板边 一个销钉直径范围内的支承面积时，可采用 1.5Sy值。 NE-3227.2 纯剪切 (a) 由于经受设计载荷而产生的沿纯剪切加载截面(例如键、剪力环、螺纹)的平均一次剪应 力，必须限制为 0.6Smc。 (b) 由于经受设计载荷而引起的最大一次剪应力应限制为 0.8Smc。 NE-3227.3 非整体连接件的渐进性畸变 螺旋帽、螺旋塞、剪力环盖和栓块锁紧盖都是非 整体连接件的例子，它们受到喇叭形或其它渐进性变形而致失效。如果施加载荷的任何组合引起 了屈服，则这类接头就会产生棘轮效应。因而在每一次完整的使用循环结束时，相互配合的零件 可能变得松动，而且不管有或是没有人工操作，它们之间以一种新的相互关系开始下一次循环。 在每次循环中都可能出现附加的畸变，以致象螺纹那样的紧固件最终可能发生松动。因此这些会 导致非整体连接件之间产生滑移，并由于渐进性畸变可能产生连接件松动的一次加二次应力强度 (NE-3221.4)应限制在Sy值(第Ⅱ卷D篇第 2 分篇表Y-1)之内。68&&&&NE-3227.4 的 4 倍。 NE-3227.5三向应力 接管过渡三个一次主应力的代数和(σ1 ＋σ2 ＋σ3)应不超过表中所列Smc 值 不论接管是否已经补强，在按NE-3334 给出的补强范围内，由压力引起的总体薄膜应力， 以及除不连续应力之外的由外载荷和外力矩(包括由于连接管道的 自由端位移受约束而产生的外载荷和外力矩)产生的应力强度可采用Pm类应力限制。 此外， 在 补强范围内由不连续效应引起的局部一次薄膜应力强度加上由压力和外载荷及外力矩(包括 由于连接管道的自由端位移受约束而产生的外载荷和外力矩)的组合作用产生的一次弯曲应 力强度可采用PL类应力限制。由压力，温度和外载荷及外力矩(包括由于连接管道的自由端位 移受约束而产生的外载荷和外力矩)的组合作用产生的一次加二次应力强度应采用PL+Pb+Q 类应力限制。 在补强范围之外， 由压力引起的总体薄膜应力以及由外部作用在接管上的轴向、 剪切和扭转载荷(不包括由于连接管道的自由端位移受约束而引起的载荷)产生的沿接管壁厚 的平均应力，可采用Pm类应力限制。此外，在补强范围之外，由于把属于Pm类的应力加到由 外部作用的弯矩(不包括由于连接管道的自由端位移受约束产生的弯矩)产生的应力上而引起 的应力强度，可采用PL+Pb类应力限制。此外，在补强范围之外，由所有压力、温度和外载荷 及外力矩(包括由于连接管道的自由端位移受约束而产生的外载荷和外力矩)产生的应力强 度， 可采用PL＋Pb＋Q类应力限制。 在补强范围以外， 一次加二次应力强度可以超过NE-3228.3 规定的 3Sml限制，但是按NE-3228.3(a)评定时，不考虑由于连接管道自由端位移受约束产生 的应力的情况除外。完全由连接管道的自由端位移受约束引起的薄膜加弯曲应力强度范围应 等于或小于 3Sml。在补强范围以外，接管的壁厚应不小于管道壁厚或tp(Smp/Smn)值取两者中的较大值，这里tp是相连管道的名义厚度，Smp是管道材料的许用应力强度值，Smn接管材料的许用 应力强度值。NE-3227.6应力超过屈服强度时弹性分析的应用本准则中允许的某些许用应力使按弹性基础计算所得的最大应力可以超出材料的屈服强度。除具有明显的局部结构不连续性或局部热 应力的区域外， 关于一次加二次应力强度限制 3Smc(NE-3221.4)已经考虑到经过几次重复应力循环 后确保弹性作用的安定性。而明显的局部结构不连续性或局部热应力只在疲劳评定特性中才加以 考虑。因此，应采用下列(a)和(b)的规程。 (a) 为了与疲劳许用限制以外的应力限制相比较，在评定应力时应按照弹性为基础进行计 算。 (b) 为了与疲劳许用限制相比较，在评定应力中，除局部热应力(NE-3213.13(b))引起的应力 外，所有应力应按弹性为基础进行评定，在评定局部热应力时，应采用弹性计算公式，但泊桑比 的数值应由下式确定：υ = 0.5 - 0.2式中： Sy=循环平均温度下材料的屈服强度Sy Sa，但不小于 0.3Sa=按所考虑工况所规定的循环次数，从适用的设计疲劳曲线(图I-9.0)上得到的值。69&&&&NE-3228塑性分析的应用下列各款规定了应用塑性分析的导则， 以及如果采用塑性分析时，则允许将 NE-3221 的应力 限制放宽一些。NE-3228.1 塑性分析如果在某一具体部位上采用下列(a)到(c)的规程， 则在该部位上不要求满足局部薄膜应力强度(NE-322l.2)、一次加二次应力强度(NE-3221.4)、壳体中的热应力棘轮效 应(NE-3221.6)以及非整体的渐进性畸变(NE-3227.3)等方面的限制。 (a) 为了与残余应力限制进行比较，评定应力时，应按弹性为基础计算应力。 (b) 在某一具体部位上，代替满足 NE-3221.2、NE-3221.4，NE-3221.6 及 NE-3227.3 的特殊 要求，是按塑性为基础计算结构的作用，如果出现安定(不持续变形)，而且出现安定前的变形不 超过规定的限制时，则应认为该设计是可接受的。 (c) 为了与疲劳许用限制相比较，评定应力时，应将安定后应将数值上最大总主应变范围乘 以循环温度的平均值下材料的弹性模量(第Ⅱ卷 D 篇第 2 分篇表 TM)的二分之一。NE-3228.2极限分析如果极限分析或试验能够证明在某一具体部位规定的载荷不超过下限极限载荷的 2/3，则无需满足局部薄膜应力强度(NE-3221.2)和一次薄膜加一次弯曲应力强度 (NE-3221.3)的限制，不包括第Ⅱ卷D篇第 1 分篇 2A和 2B中适用于注(2)的那些材料*，对第Ⅱ卷D 篇第 2 分篇表 2A和 2B中适用的材料， 规定的载荷应不超过第Ⅱ卷D篇第 2 分篇表Y-2 中适用的永 久应变限制系数和下限极限载荷的乘积。 NE-3228.3 简化的弹塑性分析 假如满足下列(a)到(f)的要求，则一次加二次应力强度范围 (NE-3221.4)可超过 3Sm1限制。 (a) 一次加二次薄膜加弯曲应力强度(不包括热弯曲应力)的范围应≤3Sm1。 (b) 在设计疲劳曲线上所列的Sa值乘以系数Ke，这里： Ke=1.0，当Sn≤3Sm1时； Ke= 1.0 +? (1 ? n) ? S n ? 1? ，当 3Sm1&Sn&3mSm1时， ? n(m ? 1) ? 3S ml ?Ke=1/n，当Sn≥3mSm1时， Sn＝一次加二次应力强度范围 表 NE-3228.3(b)-1 列出了各类材料的材料参数 m 和 n 值。表NE-3228.3(b)-1 各类许用材料的m、n和Tmax值 材料 低合金钢 马氏体不锈钢 碳钢 奥氏体不锈钢 镍一铬铁合金 镍一铜合金 m 2.0 2.0 3.0 1.7 l.7 1.7 n 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3 Tmax,℉(℃) 700(370) 700(370) 700(370) 800(425) 800(425) 800(425)(c) 除了不需采用 NE-3227.6 的规程外，其余的疲劳评定和 NE-3221.5 的要求相同。 (d) 部件满足 NE-3221.6 的热棘轮效应要求。*2004 版ASME第II卷D篇第 1 分篇表 2A和 2B中已改为无编号的注解——译者注。70&&&&(e) 温度不超过表 NE-3228.3(b)-l 所列各类材料数值。 (f) 材料规定的最小屈服强度与规定的最小抗拉强度的比值应小于 0.80。NE-3228.4 冲击载荷 如果施加的载荷是冲击性质的，则可采用塑性分析或试验证明放宽NE-3221.1，NE-3221.2、NE-3221.3 和 NE-3221.4 规定的 A 级、B 级、C 级和 D 级使用限制是合 理的。塑性分析和试验应该证明在施加的冲击载荷作用下的失效系数不小于在持续载荷作用下的 由 A 级使用限制规定的失效系数。该证明应包括在经业主或业主的代理人审查的，并为管辖核电 厂所在地的管理当局所接受的设计报告内。 NE-3230 NE-3231 螺栓的应力限制 设计工况(a) 承受设计压力所需要的螺栓数量和横截面积应按照附录Ⅺ的规程算出的螺栓载荷中的 较大值作为设计机械载荷。 螺栓连接材料的许用设计应力应为在Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇表 3 中给出值 的 1.1 倍。 (b) 当用焊接密封代替垫片密封时，垫片系数 m 和最小的设计压紧应力 y 可取为零。 (c) 当垫片只用于役前试验时。如果满足上述 m=y=0 的要求，则此设计是令人满意的。 NE-3232 组合载荷螺栓中的实际使用应力，如由预紧载荷、压力和不同的热膨胀组合引起的应力，可大于 NE-323l(a)给出的许用应力值。NE-3232.1 平均应力 NE-3232.2 最大应力不计应力集中，沿螺栓横截面平均的使用应力的最大值，不应超过 除了受 NE-3232.3 的限制外，不计应力集中，在螺栓横截面的周边Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇表 3 中规定应力值的 2.2 倍。 上直接由拉伸加弯曲所引起的最大使用应力值应不超过Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇表 3 中规定应力的 3.3 倍。当不用加热器、拉伸机或其它方法拧紧螺栓以减小残余扭矩时，应将应力强度(而不是最大应 力)限制在此值以内。NE-3232.3 螺栓的疲劳分析除非装有螺栓的部件符合 NE-3221.5(d)的全部条件，而不要 用规定的最小抗拉强度小于 100.0ksi(700MPa)求进行疲劳分析，否则，螺栓对循环使用的适用性应按下列(a)到(e)的规程确定。 (a) 抗拉强度小于 100.0ksi(700MPa)的螺栓 的材料制成的螺栓，应按 NE-3221.5(e)的方法对循环使用进行评定，并应采用图 I-9.4 中适用的设 计疲劳曲线和合适的疲劳强度减弱系数(NE-3232.3(c))。 (b) 高强度合金钢螺栓如满足 下面(1)、(2)和(3)的要求，则高强度合金钢螺栓和双头螺栓可 按 NE-3221.5(e)的方法，使用图 I-9.4 中的设计疲劳曲线来评定循环使用。 (1) 在螺栓横截面的周边上，如果采用图I-9.4 给出的两条设计疲劳曲线中的较高值，则 由直接拉伸和弯曲不计应力集中的影响所引起的最大使用应力值(NE-3232.2)应不超过 2.7Sm1。直 接拉伸时的限值为 2Sml不变。 (2) 螺纹呈 V 型，螺纹根部的最小半径不应小于 0.003in.(0.08mm)。 (3) 螺栓柱端部的圆角半径，应使圆角半径与螺栓柱直径之比不小于 0.060。 (c) 疲劳强度减弱系数(NE-3213.17) 除非能用分析或试验证明采用较低的数值是合适的， 否71&&&&则在螺纹的疲劳评定中所用的疲劳强度减弱系数应不得小于 4.0。但是对高强度合金钢螺栓应用 NE-3232.3(b)的规则时，所用的数值应不得小于 4。 (d) 弹性模量的影响 将S交变(按NE-3216.1 或NE-3216.2 的规定确定)乘以设计疲劳曲线给出 的弹性模量与分析所用的弹性模量的比值。在适用的设计疲劳曲线上，在纵座标上记下该值，并 在横坐标上找到相应的循环次数。如果所考虑的使用循环是产生有意义波动应力的唯一原因，则 此循环次数即是允许的循环次数。 (e) 累积损伤 如按 NE-3221(e)(5)确定的累积使用系数 U 不超过 1.0，则螺栓对适用的载荷 和热应力的循环使用是可以接受的。 NE-3236 设计应力值螺栓的设计应力强度值Smc和许用应力值S为Ⅱ卷D篇第 1 分篇表 3 给出值的 1.1 倍，对于中 间温度下的数值可用内插法求得。附录III供了确定应力强度值的依据。NE-3300 公式法设计NE-3310 NE-3311 设计准则 合格要求本节为设计载荷及A级和B级使用载荷(不包括压力以外的基本10机械载荷或热载荷)规定了规 则。设计对讨论的任何构造和载荷都应明确地满足本节的规则。 (a) 相应温度下的许用应力值 S 采用第Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇表 1A 和 1B 中值的 l.1 倍。 NE-3320 NE-3324 设计考虑事项 承受内压的容器 通用要求 术语 本条列出的公式用于确定承受内压载荷的圆筒形壳体、球形壳体、NE-3324.1 NE-3324.2椭圆形封头、锥形封头和半球形封头的最小厚度。 图 NE- 采用的符号定义如下： t＝壳体或封头成型后所需的最小厚度，不包括腐蚀裕量 P＝设计压力，psi(MPa) R＝在加上腐蚀裕量之前，所考虑壳体段的内半径 R0＝所考虑壳体的外半径 S＝最大许用应力值，psi(MPa) D＝封头折边的内径，或椭圆形封头长轴的内部长度，或在所考虑点上沿垂直于纵轴方向量 得的锥形封头的内径 D0＝封头折边的外径，或椭圆形封头长轴的外部长度，或在所考虑点上沿垂直于纵轴方向量 得的锥形封头的外径 D1＝折边锥形封头锥体部分的内径(在转角区的切点处沿垂直于锥体轴线方向上量得)。10对本规定来说，基本载荷是指它引起的最大主应力超过设计应力引起的一次最大应力和 10％的载荷。72&&&&L＝蝶形封头和半球形封头的球形内半径或蝶形内半径 L＝K1D，对于椭圆形封头，其中K1由表NE- 查得 L0＝球形或蝶形的外半径 r＝转角区内半径 h＝椭圆形封头短轴长度之半，或从封头弯曲线切线点量得的椭圆形封头的内部高度 K＝椭圆形封头公式中的一个系数，该值取决于比值 D/2h(表 NE-) D/2h＝椭圆形封头长轴与短轴的比值，它等于封头折边内径除以两倍的封头内部高度，用于 表 NE- α＝封头中心线处的半锥顶角表 NE- 系数 K 的值 (利用最接近的 D/2h 值，不必采用内插法 D/2h K D/2h K 3.0 1.83 1.9 0.93 2.9 1.73 1.8 0.87 2.8 1.64 1.7 0.81 2.7 1.55 1.6 0.76 2.6 1.46 1.5 0.71 2.5 1.37 1.4 0.66 2.4 1.29 1.3 0.61 2.3 1.21 1.2 0.57 2.2 1.14 1.1 0.53 2.1 1.07 1.0 0.50 2.0 1.00 ┅ ┅(a) 椭圆形封头(b) 折边球形封头(碟形封头) 图 NE- 典型封头的主要尺寸(c) 半球形封头(a) 椭 (d) 锥形封头圆 形 封(e) 折边锥形封头 （带转角区的锥形封头）图 NE- 典型封头的主要尺寸NE-3324.3 圆筒形壳体 圆筒形壳体的最小厚度应取下列(a)到(d)确定值中的较大厚度。 (a) 环向应力(纵向接头) 式：73当厚度不超过内半径之半，或 P 不超过 0.385S 时，应采用下列公&&&&t=(b) 纵向应力(环向接头)PR S－0.6P或P=St R + 0.6t当厚度不超过内半径之半， P 不超过 1.25S 时， 或 应采用下列公式： 2St PR 或 P= t= R－0.4t 2S＋0.4P 用外半径表示的下列公式等效于并可用来代替上面(a)给出的公式：t= PR o S＋0.4P(c) 圆筒形壳体的厚度或P=St R o－0.4t(d) 厚壁圆筒形壳体 (1) 环向应力(纵向接头) 当承受内压的圆筒形壳体的厚度超过内半径之半，或 P 超过0.385S 时，应采用下列公式： 当 P 已知，求 t 时：t = R(Z1/2－1) = R o (Z1/2－1) Z1/2式中 当 t 已知，求 P 时：Z=S+ P S－PP = S(Z－1 ) Z +12 2式中? R + t ? ? Ro ? ? Ro ? ? Z=? ? =? ? =? ? R ? ? R ? ? R o－t ? ? ?2(2) 纵向应力(环向接头) 当承受内压的圆筒形壳体的厚度超过内半径之半，或 P 超过1.25S 时，应采用下列公式：当 P 已知，求 t 时：t = R(Z1/2－1) = R o (Z1/2－1) Z1/2式中 当 t 已知，求 P 时：P Z = ( + 1) S P=S(Z－1)式中NE-3324.4 球形壳体? Ro ? ?Ro ? ?R+t? Z=? ? =? ? =? ? ? R －t ? ? R ? ? R ? ? ? o222(a) 当球形容器的壳体厚度不超过 0.356R，或 P 不超过 0.665S 时，应采用下列公式。球形 壳体在球壳段以内厚度的任何减薄应符合 NE-336l 的规定。 PR 2St 或 t= P= 2S－0.2P R + 0.2t (b) 用外半径表示的下列公式等效于并可用来代替上面(a)给出的公式：74&&&&t=PR 2S + 0.8P或P=2St R 0 ? 0.8t(c) 当承受内压的球形容器壳体或半球形封头的厚度超过 0.356R，或 P 超过 0.665S 时，应 采用下列公式： 当已知 P，求 t 时：? Y1/3－1 ? t = R(Y1/3－1) = R 0 ? 1/3 ? ? Y ? ? ?式中 当已知 t，求 P 时：Y=2(S + P) 2S－P? Y－1 ? P = 2S? ? ?Y+ 2?式中 NE-3324.5? R + t ? ? Ro ? ? Y=? ? =? ? R ? ? R o－t ? ? ?33成形封头—通用要求成形封头应满足下列(a)到(f)的各项要求。(a) 厚度大于壳体且凹面受压的对接焊连接的所有成形封头，当需要锥形过渡时，应当有足 够的折边长度，以满足图 NE-3358.1(a)-l 的要求。 (b) 在成形封头中的焊接接头处，任何锥度均应符合 NE-336l 的规定。连接成形封头与主壳 体的环向焊接接头处的锥度，应当满足 NE-3358 所示的各个接头型式的要求。 (c) 当封头的厚度等于或小于壳体厚度时，凹面受压且对接焊连接的所有成形封头，不 必有一整体的折边，若有折边时，其厚度至少应等于相同直径无缝壳体所要求的厚度。 (d) 凸形封头球面内半径应不大于封头折边的外径。蝶形封头转角内半径应不小于封头折边 外径的 6％，但决不可小于 3 倍的封头厚度。 (e) 如果蝶形、椭圆形或半球形封头成形后带有扁平区或扁平表面，则扁平面直径应不超过 按 NE-3325.2 的公式(1)或(2)采用 C=0.25 算出的平封头所允许的直径。 (f) 承受内压的成形封头的开孔应符合 NE-3330 的要求。NE-3324.6椭圆形封头 短轴的一半(封头内部高度减去折边)等于封头折边内径的四分之一的半椭PD 2S－0.2P(a) 椭圆形封头圆形的凸形封头，其所需的厚度应按下式确定：t=或P=2St D + 0.2t(b) 其它比例的椭圆形封头除 2:l 比例以外的椭圆形封头所需的最小厚度应按下式确定： 2St PDK 或 P= t= KD + 0.2t 2S－0.2P PD o K 2St 或 P= t= 2S + 2P(K－0.1) KD o－2t(K－0.1)式中D 1 K = [2 + ( ) 2 ] 2h 675&&&&系数 K 的数值列于表 NE- 中。NE-3324.7半球形封头(a) 当半球形封头的厚度不超过 0.356L，或 P 不超过 0.665S 时，应采用下列公式： PL 2St 或 t= P= 2S－0.2P L + 0.2t (b) 当承受内压的半球形封头的厚度超过 0.356L，或 P 超过 0.665S 时，应采用下列公式：? Y1/3－1 ? t = L(Y1/3－1) = L 0 ? 1/3 ? ? ? Y ? ?式中：或? Y－1 ? P = 2S? ? ?Y + 2?Y=2(S + P) 2S－P式中：NE-3324.8? L + t ? ? Lo ? ? Y=? ? =? ? L ? ? L o－t ? ? ?蝶形封头33(a) 具有 6％转角半径的蝶形封头转角半径是冠顶球内半径 6％的冠顶球封头， 其所需厚度应按下式确定：t=0.885PL S－0.1P或P=St 0.885L + 0.1t(b) 其它比例的蝶形封头转角半径不是蝶形内半径 6％的冠顶球封头的所需厚度应按下式确定：PLM 2S－0.2P PL 0 M t= 2S＋P(M－0.2) t=式中：或 或2St LM + 0.2t 2St P= ML 0－t(M－0.2) P=M=系数 M 的数值列于表 NE-3324.8(b)-l 中。1? L? ? ?3 + ? 4? r ? ?(c) 用 规 定 的 最 小 抗 拉 强 度 超 过 80ksi(550MPa) 的 材 料 制 成 的 蝶 形 封 头 ， 应 取 室 温 下 22ksi(150MPa)的 S 值进行设计，并应按第Ⅱ卷 D 篇第 1 分册表 1A 和 lB 所列材料从室温到设计 温度的最大许用应力值中所减小的比例来换算。NE-3324.9 不带过渡转角的锥形封头所需厚度应按下式确定：半锥顶角 α 不大于 30°的锥形封头或圆锥壳体段的2Stcosα PD 或 P= D + 1.2tcosα 2cosα (S - 0.6P) 如 α 大于 30°，见 NE-3324.11(b)(5)，当需要时，应按 NE-3324.11(b)的规则设置压缩环。t=76&&&&表 NE-3324.8(b)-1 系数 M 的值 （利用最接近的 L/r 值，不必采用内插法）L/r M L/r M L/r M L/r M 1.00 1.00 3.25 1.20 7.5 1.44 12.0 1.62 1.25 1.03 3.50 1.22 8.0 1.46 13.0 1.65 1.50 1.06 4.00