EN13445、ASME、GB150許用應力安全系數

昨天驚聞無(wú)錫高架坍塌事件已致3死2傷，初步分析車(chē)輛超載所致。這是繼北京的彩虹橋、哈爾濱的過(guò)江大橋之后又一橋梁安全事故。

一大清早壓力容器方面的各位專(zhuān)家炸開(kāi)了鍋，從專(zhuān)業(yè)角度展開(kāi)了分析討論。

有評論說(shuō)“大貨車(chē)應載65噸，實(shí)載187噸，車(chē)輛過(guò)橋時(shí)由于超載產(chǎn)生共振，導致橋梁坍塌。”這個(gè)理由也不是不無(wú)依據的。

19世紀初，一隊拿破侖士兵在指揮官的口令下，邁著(zhù)威武雄壯、整齊劃一的步伐，通過(guò)法國昂熱市一座大橋?？熳叩綐蛑虚g時(shí)，橋梁突然發(fā)生強烈的顫動(dòng)并且最終斷裂坍塌，造成許多官兵和市民落入水中喪生。后經(jīng)調查，造成這次慘劇的罪魁禍首，正是共振！因為大隊士兵齊步走時(shí)，產(chǎn)生的一種頻率正好與大橋的固有頻率一致，使橋的振動(dòng)加強，當它的振幅達到最大限度直至超過(guò)橋梁的抗壓力時(shí)，橋就斷裂了。類(lèi)似的事件還發(fā)生在俄國和美國等地。有鑒于此，所以后來(lái)許多國家的軍隊都有這么一條規定：大隊人馬過(guò)橋時(shí)，要改齊走為便步走。

同意有據可依，見(jiàn)北京科技報刊登的一篇文章《哈爾濱大橋引橋坍塌：源自設計不當？》，哈爾濱陽(yáng)明灘大橋在建設當初還曾申報魯班獎，但是8月24 日大橋引橋垮塌造成3 死 5 傷的事故讓相關(guān)建設方的這個(gè)夢(mèng)想已經(jīng)化作了南柯一夢(mèng)。

也有的諷刺道“車(chē)都壓不壞，橋壓壞了，橋梁設計問(wèn)題讓車(chē)背鍋”。

如果是橋梁設計的問(wèn)題，那么首先肯定一點(diǎn)從橋梁設計的安全系數考慮。關(guān)于橋梁設計的安全系數我是外行，交給橋梁相關(guān)專(zhuān)家去討論。我們現在談的是壓力容器設計的安全系數，壓力容器設計安全問(wèn)題同樣不可以小視，2019年發(fā)生的鹽城響水3.21爆炸事故，河南三門(mén)峽7.19重特大事故，安徽蚌埠7.13爆鳴事故等等，給我們引起了警覺(jué)。

本文從ASME Ⅷ-1、EN13445、GB150來(lái)對比討論。

   最近我們設計的一臺按照EN13445規范設計的PED設備，設備選用ASME材料，設備使用VVD軟件進(jìn)行強度計算，在計算過(guò)程中直接選擇ASME材料庫。設備強度計算遭到了三方的否定，理由如下：奧氏體不銹鋼材料有特殊性，大約從設計溫度110℃向上，PED和EN13445規定的許用應力不會(huì )低于A(yíng)SME許用應力，因為ASME II-D卷中對于奧氏體不銹鋼的許用應力有故意提高（安全系數并不是1.5）。采用SA-240 304L時(shí)，不應拿ASME許用應力與1.4306的許用應力進(jìn)行對比，兩種材料雖然相當，但并不對等。ASME材料差不多Rp1.0數據，只能用Rp0.2數據按照EN13445規定的安全系數進(jìn)行計算，這是放棄使用EN材料需要承擔的代價(jià)。

  （注：ASME 奧氏體不銹鋼鋼材料許用應力是Rp0.2的材料屈服強度；EN13445材料許用應力是Rp1.0屈服強度。）

   ASME：按Ⅷ-1卷設計的鐵基和非鐵基材料許用應力

NOTE:(1) Two sets of allowable stress values may be provided for austeniticstainless steels in Table 1A; and nickel alloys, copper alloys, and cobaltalloys in Table 1B; having an SY/ST ratio less than 0.625. The lower values are not specifically identifiedby a footnote. These lower values do not exceed two-thirds Of the yieldstrength at temprature .Thehigher alternativeallowablestresses are identified by a footnote. These higher stresses may exceed two‐thirdsbut do not exceed 90% of the yield strength at temperature. The higher Values should be used only where slightly higherdeformation is not in itself objectionable. These higher stresses are notrecommended for the design of flanges Or for other strain-sensitiveapplications.

ASME：螺栓材料許用應力

EN13445-3：除螺栓以外設計許用應力最大值

6.2 非奧氏體不銹鋼

6.3 按常規設計設備的奧氏體不銹鋼

6.4 按應力分析設計設備的奧氏體不銹鋼（30%≤A＜35%）

6.5 按常規設計設備的奧氏體不銹鋼（A≥35%）

a. 不進(jìn)行RT檢測的取0.9倍許用應力值。

EN13445-3 11.4.3 螺栓許用應力最大值

碳鋼、合金鋼許用應力安全系數比較

奧氏體不銹鋼鋼許用應力安全系數比較