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ASME规范VIII—1卷中低温冲击试验要求的评定原则
【摘要】本文主要介绍了ASME规范第Ⅷ-1卷中对碳钢低合金钢材料的冲击要求进行了详细讲解，便于实际设计生产中借鉴。
【关键词】ASME；控制厚度；最低设计金属温度
前言
ASME规范第VIII-1卷对不同材料其低温使用限制是不同的，我们主要对碳钢及低合金钢制造的压力容器的低温使用限制进行讲解，同时对高合金钢及有色金属的低温使用限制也进行简单介绍。
对于碳钢及低合金钢材料来说，主要按照UCS-66节的规定执行。同种材料的最低设计金属温度主要取决于控制厚度，不同材料的最低设计金属温度是不同的，一台压力容器需要很多独立部件构成，每个部件的材料也不完全相同，所以相应的最低设计金属温度也不同。
根据容器上不同的元件材料类别、控制厚度、应力状态等特性，应用冲击试验免除曲线计算确定容器允许的最低设计金属温度（MDMT），取各元件中的最高MDMT与容器的最低使用温度进行比较。当最高MDMT低于使用温度时，设备属于低温操作，相应元件需要做冲击试验。在MDMT的确定过程中，可以通过改变材料热处理状态，增加未要求的焊后热处理工序等方法来降低MDMT温度来豁免冲击试验。
单独元件控制厚度与焊接组合件的控制厚度是不同的，单独元件分板材，锻件，铸件，管材等，不同类别材料的最低设计金属温度按相应章节要求进行评定。焊接组合件的控制厚度按组合件规定选取并评定其组合件的最低实际金属温度。
压力容器、管道、设备及其构件在低温下操作容易发生脆性断裂，因此设计人员在容器设计时需要对材料在低温状况下使用时的强韧性提出高的要求。在GB150中规定，容器设计温度低于-20℃则属于低温容器，其受压元件用钢必须做夏比（V型缺口）试验。
在ASME Ⅷ-1中则是通过确定容器允许的最低设计金属温度MDMT，与容
器的最低使用温度进行比较，若使用温度低于MDMT，则属于低温容器。反之，则不属于。ASME Ⅷ-1对其所用的材料是否做低温冲击给出了免除冲击试验的条件和确定冲击试验温度的方法。
1.冲击试验评定原则
首先要界定容器上哪些零件需要做冲击试验的判定。在ASME Ⅷ-1 UCS-66（a）中指出：所谓的部件不外乎壳体、封头、接管、人孔、补强圈、法兰、管板、平盖、衬环（焊后不去除）及对容器整体结构必需的且与承压件相焊件。每个部件都应按其相应的材料类别、控制厚度及最低设计金属温度对其冲击实验要求进行评定，按标准所定义的厚度和最低设计金属温度来判定冲击试验的要求。其中对“对容器整体结构必需的且与承压件相焊件”的理解，笔者认为其意指容器上的支座，吊耳等，因此也应进行冲击试验的判定。
UCS-66中对冲击试验评定是使用一组冲击试验免除曲线，该组曲线是按材料的最低设计金属温度及材料的控制厚度将常用的钢材分成了A， B， C， D四组。冲击免除曲线是依据钢材的韧性在一定的温度区域内呈现急剧变化这一特性建立的。除非另有条款给予免除，对于最低设计金属温度和控制厚度进行查图，反之对该元件可不必做冲击试验。
在评定冲击试验要求时确定元件的控制厚度非常重要，ASME Ⅷ-1中给出了一些典型容器控制厚度的定义。
2.进一步降低温度的方法
规范中进一步规定：当受压元件与承载元件在操作条件下的实际应力值与材料的最大许用应力值的比值小于1时，最低设计金属温度可进一步降低。
ASME规范中还规定，对于P-No.1材料，当进行了焊后热处理，而此焊后热处理又不是规范要求的，此时UCS-68允许将MDMT降低300F（170C）。
3.可以免除的条件
在ASME Ⅷ-1中制定了一些可以免做冲击试验的条件。
a.在UG-20（f）规定，满足以下所有条件时，材料可以免做冲击试验：
1）P值为1，组别为1或2的材料；
2）曲线A适用的材料，但厚度不超过1/2in；
3）曲线B，C和D适用的材料，但厚度不超过1in；
4）按UG-99（b），（c）或27-3的方法对容器进行液压试验；
5）设计温度在-20～6500（-290C～3450C）之间；
6）容器使用过程中不受到热冲击载荷、机械冲击载荷或交变载荷的作用。
在应用上述条件时，要求薄壁容器既不在过低温度下工作也不受交变温度和压力的作用。低合金钢容器，超过UG-20（f）规定范围工作的碳素钢容器，需要根据UCS-66确定是否可免除冲击试验。
b.UCS-66（c）规定，ASME/ANSI B16.5和B16.47铁素体钢法兰、以及SA-216 GR WCB制成的对开式活套法兰用于设计金属温度等于或高于-200F（-290C）时，
c.当MDMT低于-550F（-480C），但不低于-1550F（-1040C），图UCS-66.1所定义的相应比值不大于0.35，则无须做冲击试验。
4. 不可获免的条件
同样在ASME Ⅷ-1中也制定了一些不可免做冲击试验的条件。
a.不管什么材料，对于以下情况，必须进行冲击试验：
1）如果焊接接头处的控制厚度大于4 in且最低设计金属温度低于1200F（480C），必须进行冲击试验；
2）对于非焊接件其控制厚度超6in.（150mm），且最低设计金属温度低于1200F（500C）必须进行冲击试验。
b.除非图UCS-66中指定豁免外，规定最小屈服强度大于65ksi（448MPa）的材料必须做冲击试验。
5.高合金及有色金属材料的低温冲击试验要求
ASME规范第VIII-1卷C分篇中对不同类别材料的冲击要求有具体规定，高合金钢的冲击要求见UHA，有色金属材料的冲击要求见UNF等。
6、结束语
通过以上简述，可以看出ASMEⅧ-Ⅰ中对常温和低温的区分不是人为的简单的用某一温度来划分，而是根据材料类别、材料热处理状态、材料的控制厚度和应力状态来确定容器是否处于低温操作工况，过程严密、科学合理，为避免设备在低温下脆性破坏、安全运行提供了可靠的依据。以上是笔者的工作见解，有不到之处敬请指教。