1.8　内容不断增加、更新，安全（设计）系数不断降低，不断引入新的设计理念

近几十年来，由最初的一册ASME Ⅷ逐步增加到三册：ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2、Ⅷ-3；由一卷增加到共计十二卷。就以Ⅷ-1册而言，其强制性附录由十几个逐步增加到四十一个，并完善了包括U形管式、固定管板式、浮动管板式换热器在内的全套管壳式换热器的规则；非强制性附录也有所增加。

在内容上，如以低温操作容器的防脆断措施为例，则由原规定在-30℃以下操作的容器意指低温容器，必须对其材料另由容器制造厂进行V形缺口夏比冲击试验，并规定以合格冲击功值的做法，更新为以断裂力学理论为基础，由容器操作温度、材料类别和厚度、组件所承受的应力水平等因素综合评定是否要对该组件的材料另由容器制造厂进行V形缺口夏比冲击试验，并定出合格指标。

由于原ASME Ⅷ-2关于应力分类及其评定总体上以板壳理论的应力分析方法为基础，而许多需要按“另一规则”设计的组件往往难以用板壳理论方法进行应力计算，需要采用有限元等数值计算方法，故存在一个应力分类及其评定的应力计算基础和实际计算方法的不相匹配问题，这一问题长期以来一直困扰着压力容器行业，各国都一直在进行研究。欧盟首先在2002年公布了EN 13445——非直接火压力容器［9］，提出了结构应力的概念，将可能存在沿壁厚均匀、线性和非线性分布的峰值应力先由总应力中扣除，使由有限元所得总应力的分解成为可能，并规定取结构应力法、应力积分法对结构应力做均布和线性化处理，使应力分类成为可能［10］。鉴于这些情况，且为了在欧洲市场具有竞争力，必须符合欧共体的承压设备指令（Pressure Equipment Directive），ASME标准委员会从1998年起制订了重写ASME Ⅷ-2的计划，重写的ASME Ⅷ-2已于2007年2月经规范标准委员会批准，于2007年7月公布，并于2008年1月成为强制性的；与此同时，规范案例2575表示，从新规范公布起的18个月过渡期内，允许采用新规范或2004年版（包括2006年增补）旧规范［11］。

改写的ASME Ⅷ-2和原Ⅷ-2相比，可以说是完全不同，在很多方面按照97/23/EC承压设备指令（PED），和它的协调标准EN 13445相一致。

对安全系数（ASME称为设计系数），则是随着技术进步、材料质量、制造水平的逐步提高而逐步降低，以除螺栓以外常用的碳钢和低合金钢抗拉强度为基准的安全系数nT为例，由规范制定初期的5，至第二次世界大战结束时降到4（Ⅷ-2开始时就取3），至1999年又降到3.5。2007年新公布的Ⅷ-2已将原规定取3.0降为2.4。虽然在1997年才公布Ⅷ-3，当时对圆筒、球壳取以全屈服压力为基准的安全系数为2，但到2001年版就降到1.732。

也许是上面所述原ASME Ⅷ-2存在着应力分类及其评定的应力计算基础和实际计算方法的不相匹配这一长期困扰着压力容器行业的问题，且欧洲的相应容器标准（如EN 13445、PD 5500、CODAP等）都不划分为两个标准，把应力分类及其评定的主要思想融合在一个标准内，所以在原ASME Ⅷ-2从公布至2007年无大改动的同时，ASME Ⅷ-1从2001年版开始，陆续引入了不少原属于应力分类及其评定的理念，如应力分类中常采用的一次应力、二次应力等，在管壳式换热器规则中则基本上都采用了这些思路进行设计。此外，还根据应力分类及其评定的思想，规定了在圆筒和球壳（包括凸形封头的球形部分）可以存在满足一定条件的局部减薄区，按照“常规设计”的思想，是无法解释并接受这些相关规定的。笔者认为：自原ASME Ⅷ-2公布以来的近50年间，国内外压力容器行业对ASME Ⅷ-2所提出应力分类及其评定的总体理念，都一致表示是压力容器设计中的一大进步，各国压力容器标准也都接受了这一思想而纷纷仿效。但是，由于最初提出应力分类及其评定的主体思想是以板壳理论的应力分析为基础的，对于无法用板壳理论简单分析的复杂结构或复杂载荷组件，只能借助有限元等数值解进行分析，但由于两者之间的不匹配而引起了一系列问题。对此，国内外都在进行研究，以期找到既能采用应力分类及其评定的主要思想，又不使应力分析的方法过于复杂，或能使数值解结果直接用于应力分析设计。除2007年公布了新的ASME Ⅷ-2并在随后各版并无原则性的修改外，ASME Ⅷ-1在近几年的一系列补充，也就是在按规则设计的规范中引入应力分类及其评定的主要思想，对某些常用组件，由规范的制定者按应力分类及其评定的理念，虽然不是十分严密，但却可以得到比较简单的结果而直接给出计算公式和应力限制条件，不需要由设计人员严格地针对不同应力对不同失效模式的作用，给出不同的限制条件。

至于ASME Ⅷ-3，根据高压容器的厚壁、往往采用高强度钢建造的特点，更直接引入了先漏后爆（Leak before burst）失效准则和断裂力学分析方法。

尽管ASME Ⅷ包括Ⅷ-1、Ⅷ-2、Ⅷ-3共三册，但主流的还是Ⅷ-1压力容器建造规则。

笔者在学习有关的标准、规范中，多次表示GB 150在总体上参照了ASME Ⅷ-1的体系，但是或由于技术政策不同，或由于其他种种原因，导致在技术上引起两者之间有很大区别。例如，对试验压力值中的温度调整系数的表示值究竟应取哪个温度时的值以及是否应包括螺栓在内的规定；对低温操作条件下碳钢和低合金钢的防脆断措施，是从经验出发还是由断裂力学原理分析出发，甚至是规定凡碳钢和低合金钢，一律不能用于低温操作的规定；对内压、外压锥壳和圆筒连接处的加强设计，则更是部分参照原ASME Ⅷ-2，部分参照ASME Ⅷ-1，并发现因两者各属不同体系而存在不协调，为此而对该两标准的规定进行调整，导致无法讲清设计原理；对某些尺寸较小接管不另行做补强的规定，是从在所限定条件下总能满足补强面积计算出发，还是从这种小尺寸接管且控制接管和所连接元件间两者厚度不同所引起的应力集中系数总是在某一范围以下，不会对受压组件引起损伤出发。这些不仅和ASME Ⅷ-1完全不同，而且也无法从设计原理上找到解释［12，13］。