附錄(lu)A中列有(you)(you)常用(yong)鋼(gang)管、鋼(gang)板、螺栓、鋼(gang)鍛件、鑄鐵和某些有(you)(you)色金屬管材料的機(ji)械性能資(zi)料。表(biao)中還列有(you)(you)某些材料在各種設計溫度下的許(xu)用(yong)應力值(zhi)。上述資(zi)料數(shu)據(ju)主要取自現行的國家(jia)標準，詳見各表(biao)格。下面對編(bian)制依據(ju)作幾點說明。
許(xu)用應力(li)(li)是按材料(liao)的(de)(de)(de)力(li)(li)學性(xing)能(neng)除以相應的(de)(de)(de)安(an)全系數(shu)而得，但安(an)全系數(shu)的(de)(de)(de)取定與(yu)諸(zhu)多因素有(you)關，例如材料(liao)性(xing)能(neng)、荷載、設計方法、質量管(guan)理水平(ping)、操作使用經驗等，是一個比較復雜(za)的(de)(de)(de)課題，很(hen)(hen)難用很(hen)(hen)少的(de)(de)(de)人力(li)(li)，在很(hen)(hen)短的(de)(de)(de)時間(jian)內，制訂一個專(zhuan)用的(de)(de)(de)系列。
近來國內外的(de)標準(zhun)和規(gui)范中(zhong)采用的(de)安全(quan)系數(shu)不盡(jin)相同，而且(qie)隨著時(shi)間的(de)推移(yi)和科學(xue)技術的(de)進步，還在不斷(duan)的(de)修訂。下面(mian)著重(zhong)介紹一些工業(ye)發達國家、國際標準(zhun)組織和我國的(de)有關(guan)標準(zhun)或規(gui)范在安全(quan)系數(shu)取定準(zhun)則方面(mian)的(de)情(qing)況，供使用參考。
根據日本鍋爐協會副會長野原石松先生在第(di)244號(hao)《鍋爐研究(jiu)》中撰寫的(de)(de)“國(guo)外(wai)鍋爐、壓力容器結構規范動向”中提(ti)到(dao)的(de)(de)，某(mou)些國(guo)家和組織在1990年(nian)10月(yue)以前，確定(ding)軋(ya)制(zhi)碳素鋼許用(yong)(yong)應力所采用(yong)(yong)的(de)(de)安全系(xi)數詳(xiang)見本附錄(lu)A說明表1。
根據美(mei)國管道規范 ASME B31.3（原名“Chemical plant and petroleum refinery piping”新版(ban)改名“Process piping”）中提(ti)出的確定(ding)金屬材料許(xu)用(yong)應(ying)力值(zhi)的準則如下∶
1. 在設計(ji)溫度下的螺栓材料設計(ji)應力值不應超過下列(lie)的最小值∶
①. 除了下(xia)列(lie)③的規定外，取(qu)1/4的常(chang)溫(wen)下(xia)規定的最(zui)小抗拉(la)強度(du)（SMTS）和1/4的設計溫(wen)度(du)下(xia)的抗拉(la)強度(du)的較小者；
②. 除了下列③的規定(ding)外，取2/3的常溫下規定(ding)的最(zui)小(xiao)屈服(fu)強度（SMYS）和2/3的設計溫度下的屈服(fu)強度的較小(xiao)者；
③. 在蠕變(bian)(bian)范圍以下的(de)(de)(de)(de)溫度(du)時(shi)，對于(yu)已經(jing)熱處(chu)理或(huo)應變(bian)(bian)硬(ying)化(hua)而(er)使強(qiang)度(du)有所提高的(de)(de)(de)(de)螺栓(shuan)材料(liao)，取(qu)1/5的(de)(de)(de)(de)常溫下規(gui)定的(de)(de)(de)(de)最(zui)小抗拉(la)強(qiang)度(du)（SMTS）和1/4的(de)(de)(de)(de)常溫下規(gui)定的(de)(de)(de)(de)最(zui)小屈服強(qiang)度(du)（SMYS）的(de)(de)(de)(de)較小者（除非這些(xie)數值小于(yu)退火材料(liao)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)應值，則此時(shi)應取(qu)退火的(de)(de)(de)(de)數值）
④. 取在設(she)計溫度(du)下屈服強度(du)的2/3；
⑤. 取每1000h具有0.01%蠕變率(lv)的(de)平均應(ying)(ying)力的(de)100%；⑥取10000h終了的(de)平均斷裂應(ying)(ying)力的(de)67%；⑦取100000h終了的(de)最(zui)小斷裂應(ying)(ying)力的(de)80%；
2. 鑄鐵∶在設計溫(wen)度(du)下(xia)的(de)鑄鐵的(de)基本許用(yong)應力(li)不(bu)應超過下(xia)列的(de)較小者∶
①. 常溫下規(gui)定的最(zui)小抗拉(la)強(qiang)度(du)（SMTS）的1/10；
②. 在(zai)設計(ji)溫度(du)下抗拉強(qiang)度(du)的1/10。
3. 可(ke)鍛鑄鐵(tie)∶其基本許用應力在設計溫度下(xia)不(bu)應超過(guo)下(xia)列的較小值∶
①. 常溫下規定(ding)的(de)最小(xiao)抗拉強度的(de)1/5；
②. 在設計溫度下抗拉強度的(de)1/5。
4. 其他材(cai)料(liao)∶上(shang)述以外的(de)(de)材(cai)料(liao)的(de)(de)許用(yong)應力不(bu)應超過下列的(de)(de)最小者
①. 1/3的(de)常溫(wen)下(xia)規定的(de)最小抗(kang)拉強度(du)（SMTS）和1/3的(de)設計溫(wen)度(du)下(xia)的(de)抗(kang)拉強度(du)中的(de)較(jiao)小者；
②. 除了下(xia)列③的(de)規(gui)定外，取2/3的(de)常(chang)溫(wen)下(xia)規(gui)定的(de)最(zui)小屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)（SMYS）和2/3的(de)設計(ji)溫(wen)度(du)(du)下(xia)的(de)屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)中的(de)較小者；
③. 對(dui)于奧氏體(ti)不銹鋼和鎳合金鋼具(ju)有相似的(de)應(ying)力一應(ying)變情(qing)況(kuang)者(zhe)，取2/3的(de)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)規定的(de)最小(xiao)屈服強度(du)（SMYS）和90%的(de)設計溫(wen)度(du)下(xia)(xia)的(de)屈服強度(du)中(zhong)的(de)較小(xiao)者(zhe)；
④. 對于蠕(ru)變(bian)率為每1000h0.01%者，取100%的平均(jun)應力值；
⑤. 對于在10000h終了斷裂者(zhe)，取其67%的(de)平均應力值；
⑥. 對于在10000h終了斷裂者(zhe)，取其最小應(ying)力的80%；
⑦. 對于構造等級(ji)的(de)材料，其基本(ben)許用應力(li)應為0.92倍(bei)的(de)按上述的(de)①至(zhi)⑥確(que)定的(de)最(zui)小值。
5. 應(ying)用(yong)限制
按照(zhao)上述4）③確定(ding)的(de)應力值不(bu)推薦用于法(fa)蘭接點和(he)(he)其他組(zu)成件，因在這(zhe)些(xie)部位只要有少許(xu)變形就會導致漏泄和(he)(he)失效(xiao)，見本規范附(fu)錄A表(biao)A.0.2及表(biao)A.0.4的(de)注中所(suo)解釋的(de)。
上述 ASME B31.3中(zhong)(zhong)(zhong)確定的金屬材料設計應力的準則(ze)和本(ben)(ben)附錄A說明(ming)表3中(zhong)(zhong)(zhong)的規(gui)定相同，而且(qie)在大多(duo)數情況下，在本(ben)(ben)規(gui)范(fan)附錄A中(zhong)(zhong)(zhong)列出的蠕變范(fan)圍以下的應力值是和該規(gui)范(fan)中(zhong)(zhong)(zhong)所公布(bu)的相應值相同的。
根(gen)據ASMEB31.1中(zhong)提出的管(guan)道用(yong)的鐵基和非鐵基材(cai)料許用(yong)應力值的準則是與本附錄(lu)A說明表2相同。其中(zhong)抗(kang)拉強度的安全系數為4。
除(chu)此之外，鑄鐵的(de)(de)許用(yong)應力是(shi)根據《ASME 鍋爐(lu)及壓力容(rong)器規范第八(ba)卷第1冊壓力容(rong)器》中的(de)(de)表UCI-23中的(de)(de)規則(ze)所確定的(de)(de)安全系(xi)數10求定的(de)(de)。
根據美國《冷凍管道規(gui)范ASME B31.5》中提出的(de)求定(ding)鐵基和非(fei)鐵基材料許用(yong)應力的(de)準則如下∶
1. 鐵基材(cai)料
在(zai)100F（37.8℃）及以下(xia)，許用(yong)應力(li)是取用(yong)25%的常溫下(xia)規定的最(zui)小抗(kang)拉強度(du)（SMTS）和62.5%常溫下(xia)規定的最(zui)小屈服強度(du)（SMYS）或(huo)0.2變形時的較小值。
在100F（37.8℃）以上，但低于400F（204℃）時，許用應力不(bu)超過在設(she)計(ji)溫度(du)(du)下，變(bian)形0.2%時的(de)預(yu)期(qi)平均屈服(fu)強度(du)(du)的(de)62.5%，或者不(bu)超過設(she)計(ji)溫度(du)(du)下的(de)預(yu)期(qi)平均抗拉(la)強度(du)(du)的(de)25%。
對于構造(zao)用(yong)材，應采用(yong)0.92的質量系數。
2. 非(fei)鐵基材料
在溫度(du)(du)超過100°F（37.8℃）時，材料的(de)基本許(xu)用應力值取決于下(xia)列(lie)的(de)最小值，而且(qie)還要在抗(kang)拉強度(du)(du)和屈服強度(du)(du)都是取自設計溫度(du)(du)下(xia)的(de)標(biao)準短時試(shi)驗時∶
①. 最小的抗拉強度(du)的1/4；
②. 最小的(de)屈服(fu)強度(du)的(de)2/3；
③. 在1000h末產生0.01%蠕(ru)變率(lv)的應力(li)值；
④. 在10000h產生斷裂的應力值。
在100F（37.8℃）及以下(xia)時，許(xu)用(yong)應力取用(yong)下(xia)列的(de)(de)最(zui)(zui)小(xiao)值，即取1/4的(de)(de)常(chang)溫(wen)下(xia)規(gui)定(ding)(ding)的(de)(de)最(zui)(zui)小(xiao)抗拉(la)強(qiang)(qiang)度（SMTS）或2/3的(de)(de)常(chang)溫(wen)下(xia)規(gui)定(ding)(ding)的(de)(de)最(zui)(zui)小(xiao)屈服強(qiang)(qiang)度（SMYS）中的(de)(de)最(zui)(zui)小(xiao)值。
抗拉強(qiang)度(du)和屈(qu)(qu)服強(qiang)度(du)是通(tong)過取用試驗結果，乘以(yi)最(zui)(zui)小指定的(de)(de)或預期(qi)的(de)(de)抗拉強(qiang)度(du)或屈(qu)(qu)服強(qiang)度(du)和實際的(de)(de)常(chang)溫下(xia)的(de)(de)抗拉或屈(qu)(qu)服強(qiang)度(du)的(de)(de)比值，來把它(ta)們(men)調整(zheng)到最(zui)(zui)小值的(de)(de)。
蠕變(bian)(bian)和(he)斷(duan)(duan)裂應(ying)力(li)強度(du)是按 Francis B.Foley 在 Metal Pro-gress，June 1947，P.P.951-958所指(zhi)出的(de)(de)“蠕變(bian)(bian)和(he)斷(duan)(duan)裂應(ying)力(li)數(shu)據的(de)(de)說(shuo)明"中所描述的(de)(de)方法(fa)畫出的(de)(de)蠕變(bian)(bian)和(he)斷(duan)(duan)裂應(ying)力(li)曲線來(lai)加以確定(ding)的(de)(de)。
求定剪切(qie)應(ying)力(li)(li)和支(zhi)承的(de)(de)許用應(ying)力(li)(li)時，亦應(ying)在(zai)抗拉許用應(ying)力(li)(li)的(de)(de)基(ji)礎上分(fen)別順次乘以(yi)0.8和1.6的(de)(de)系數。
現行國家標準《鋼制壓力容(rong)器(qi)》GB150與本規范(fan)中所規定的鋼材(cai)安全系(xi)數相同，詳見本規范(fan)第3章表3.2.3-1 及表3.2.3-2.
國家現行(xing)標準(zhun)《火(huo)力發電(dian)廠汽水管道應力計(ji)算技術規(gui)定(ding)》SDGJ6中規(gui)定(ding)，鋼材的許用應力，應根據鋼材的有關(guan)強(qiang)度(du)特性(xing)取下(xia)列(lie)三(san)項中的最小(xiao)值∶q30/3，q/1.5或qq.2%/1.5，c6/1.5.
從上述(shu)提供的國內(nei)外有(you)關的標(biao)準和(he)規(gui)范(fan)看，美國的ASME規(gui)范(fan)是(shi)(shi)目前國際上公認的先進(jin)壓力(li)(li)容(rong)器中最廣泛使用的規(gui)范(fan)。管道的性能和(he)工(gong)作情(qing)況(kuang)雖不完全(quan)(quan)等(deng)同于壓力(li)(li)容(rong)器，但有(you)許多相(xiang)似(si)之處，因此在(zai)確定(ding)材料的安全(quan)(quan)系(xi)數方面所(suo)采(cai)取的準則基本上也是(shi)(shi)一(yi)致的。我國的現(xian)行國家標(biao)準《鋼制壓力(li)(li)容(rong)器》GB150所(suo)取用的金(jin)屬(shu)安全(quan)(quan)系(xi)數，除了熱處理的螺栓(shuan)外，與(yu)本附錄A說明表3和(he)ASME B31.3的主(zhu)要規(gui)定(ding)也基本上是(shi)(shi)一(yi)致的。
再(zai)則，我國(guo)現行(xing)國(guo)家(jia)標(biao)(biao)準(zhun)《鋼制壓力容器》GB150是在原石油、化(hua)工(gong)和(he)機械三部標(biao)(biao)準(zhun)實(shi)施20多年的基(ji)礎上，總結大量的工(gong)程實(shi)踐(jian)經驗，以理(li)論(lun)和(he)實(shi)驗研(yan)究為指導(dao)，并吸(xi)收了國(guo)外同類先進標(biao)(biao)準(zhun)的有關(guan)內容編制而成的。應該說是切(qie)合我國(guo)實(shi)際的。因此，本規(gui)范基(ji)本上用現行(xing)國(guo)家(jia)標(biao)(biao)準(zhun)《鋼制壓力容器》GB150的數據。
1. 關于經熱(re)處理的(de)螺(luo)栓的(de)許用應力問題，在本附錄A說明表(biao)(biao)2及表(biao)(biao)3中以(yi)及ASME B31.3中有以(yi)下規定∶“按常溫下抗拉(la)強度(du)的(de)安全系(xi)數為(wei)5，按常溫下屈服點的(de)安全系(xi)數為(wei)4”。
2. ASME B31.3中(zhong)是考慮(lv)經(jing)熱(re)處理的(de)(de)(de)(de)螺(luo)栓(shuan)其力(li)學性能(neng)(neng)在使(shi)用(yong)中(zhong)有(you)(you)可能(neng)(neng)降低(di)，故(gu)采(cai)用(yong)較高的(de)(de)(de)(de)安全系(xi)數。這對于(yu)(yu)避免法(fa)蘭泄漏應(ying)是有(you)(you)利的(de)(de)(de)(de)。但由于(yu)(yu)現行法(fa)蘭標(biao)準大多(duo)參(can)照歐(ou)美法(fa)蘭體系(xi)編(bian)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)，法(fa)蘭設計計算還有(you)(you)基準溫度不(bu)同的(de)(de)(de)(de)問題(ti)，條(tiao)件比較復(fu)雜，今后有(you)(you)必要(yao)進(jin)一步研究，合(he)理解決(jue)調質螺(luo)栓(shuan)的(de)(de)(de)(de)許用(yong)應(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)問題(ti)。目前，仍(reng)按現行國家標(biao)準《鋼制(zhi)(zhi)壓力(li)容器(qi)》GB150規定的(de)(de)(de)(de)許用(yong)應(ying)力(li)。
3. 關(guan)于鑄鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)學性能。本規范附錄A中(zhong)表A.0.6、A.0.7 系按國家(jia)標(biao)準(zhun)列(lie)出了灰鑄鐵(tie)(tie)、可(ke)鍛(duan)鑄鐵(tie)(tie)和球墨鑄鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)常溫力(li)(li)學性能及(ji)許用應(ying)力(li)(li)，已計入鑄件的(de)(de)(de)(de)質量系數0.8。在表 A.0.6 及(ji)A.0.7中(zhong)暫缺提高(gao)溫度(du)下的(de)(de)(de)(de)許用應(ying)力(li)(li)。選用閥門時(shi)，可(ke)按本規范條文說明第5.6.1條中(zhong)所列(lie)的(de)(de)(de)(de)標(biao)準(zhun)，按公稱(cheng)壓力(li)(li)及(ji)溫度(du)決(jue)定最大工(gong)作壓力(li)(li)。
4. 關于有色金屬材(cai)料的(de)(de)力學性(xing)能。考慮到鋁(lv)(lv)是工(gong)業管道工(gong)程中可能使(shi)用(yong)的(de)(de)材(cai)料，目前鋁(lv)(lv)材(cai)標準(zhun)(zhun)正處于修訂階(jie)段，本規范僅編(bian)了附錄A的(de)(de)表A.0.8“鋁(lv)(lv)和鋁(lv)(lv)合金管的(de)(de)許用(yong)應力”。其它鋁(lv)(lv)材(cai)的(de)(de)許用(yong)應力數(shu)據，可按(an)《鋁(lv)(lv)制焊接容器》標準(zhun)(zhun)的(de)(de)規定。
5. 在現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150的許用應力表中鋼管的標準還不全，故本規范補充了碳鋼、不銹鋼焊管及鍋爐用鋼管等的許用應力。
至德鋼(gang)業，我們(men)根據(ju)您(nin)的實際需求，給出參考建議，為(wei)您(nin)提(ti)供高性價比的不銹鋼(gang)管(guan)道及配(pei)件。
