Div. 1 sử dụng cách tiếp cận thiết kế theo quy tắc đơn giản dựa trên các giá trị ứng suất cho phép thận trọng và tính toán đơn giản hơn, làm cho nó phù hợp với các bình áp suất thấp hơn (thường lên đến khoảng 3000 psig). Nó dựa trên lý thuyết ứng suất bình thường và có vỏ tàu dày hơn với biên độ thiết kế cao hơn. Các yêu cầu chế tạo và kiểm tra thường ít nghiêm ngặt hơn và áp suất thử nghiệm thủy lực gấp 1,3 lần áp suất thiết kế.
Div. 2 sử dụng phương pháp tiếp cận thiết kế từng phân tích với các tính toán ứng suất chi tiết hơn bằng cách sử dụng lý thuyết năng lượng biến dạng tối đa (tiêu chí Von Mises). Nó cho phép mức độ ứng suất cao hơn, do đó vỏ mỏng hơn và giảm chi phí vật liệu, đồng thời phục vụ chủ yếu cho các bình chịu áp suất cao hơn, thường vượt quá 600 psig. Nó yêu cầu các bài kiểm tra không phá hủy toàn diện hơn, chứng chỉ kỹ sư chuyên nghiệp và đánh giá độ mỏi, với áp suất hydrotest được đặt ở mức 1,25 lần áp suất thiết kế. Phân khu 2 cũng bao gồm các yêu cầu hàn nghiêm ngặt hơn và phân tích ứng suất nâng cao bao gồm xem xét sự gián đoạn và mỏi.
Sự khác biệt chính bao gồm hệ số thiết kế (3,5 ở Phân khu 1, thường là 3,0 trở xuống ở Phân khu 2), mức độ phân tích chi tiết, kiểm tra vật liệu và kiểm tra nghiêm ngặt. Phân khu 1 phổ biến hơn cho các bình chịu áp lực công nghiệp nói chung, trong khi Phân khu 2 được ưa chuộng hơn cho các ứng dụng quan trọng, áp suất cao hoặc chuyên dụng yêu cầu thiết kế tối ưu.
| Thông số | ASME VIII Div. 1 | ASME VIII Div. 2 |
|---|---|---|
| Phương pháp thiết kế | Thiết kế theo quy tắc | Thiết kế theo phân tích |
| Yếu tố thiết kế | 3.5 | 3.0 (hoặc thấp hơn đối với một số lớp) |
| Phạm vi áp suất | Lên đến ~ 3000 psig | Trên 600 psig, bao gồm cả áp suất cao |
| Phân tích ứng suất | Lý thuyết ứng suất bình thường, đàn hồi | Năng lượng đàn hồi, biến dạng tối đa (Von Mises) |
| Độ dày vỏ | Dày | Mỏng |
| Áp suất kiểm tra thủy tĩnh | 1.3 Áp suất thiết kế × | 1.25 Áp suất thiết kế × |
| Yêu cầu NDE | Ít nghiêm ngặt hơn; Có thể miễn trừ | Nghiêm ngặt hơn; Yêu cầu NDE mở rộng |
| Kiểm tra tác động vật liệu | Thử nghiệm va đập với một số trường hợp miễn trừ | Nhiều hạn chế hơn, xét nghiệm thường được yêu cầu |
| Đánh giá mỏi | Không bắt buộc | Bắt buộc |
| Yêu cầu hàn | Chuẩn | Yêu cầu mối hàn thâm nhập hoàn toàn |
| Chứng nhận kỹ sư chuyên nghiệp | Thường không | Yêu cầu đối với báo cáo thiết kế |
| Các ứng dụng tiêu biểu | Bình áp suất thấp đến trung bình | Áp suất cao, các ứng dụng quan trọng |
Những khác biệt này xác định thời điểm mỗi bộ phận được áp dụng dựa trên các cân nhắc về độ an toàn, kinh tế và độ phức tạp của thiết kế.
Nader Masmoudi
🔧 ASME VIII Div. 1 so với Div. 2 – Phân tích những điểm khác biệt chính
Việc lựa chọn đúng Div. VIII của ASME là rất quan trọng để thiết kế bình chịu áp lực an toàn và hiệu quả. Trong khi Div. 1 tuân theo phương pháp Thiết kế theo Quy tắc truyền thống, Phân khu 2 tích hợp Thiết kế theo Phân tích nâng cao, đánh giá ứng suất với độ chính xác cao hơn và các yêu cầu chế tạo nghiêm ngặt hơn.
Việc hiểu rõ sự khác biệt giữa Div. 1 và Div. 2 của ASME VIII là điều cần thiết khi lựa chọn phương pháp thiết kế phù hợp cho bình chịu áp lực. Div. 1 tuân theo phương pháp Thiết kế theo Quy tắc truyền thống, dựa trên các công thức quy định và tính toán ứng suất đơn giản hóa. Phương pháp tiếp cận thận trọng này cung cấp hệ số an toàn cao hơn, thường dẫn đến thành dày hơn và khiến Div. 1 trở nên lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp tiêu chuẩn. Tuy nhiên, Div. 2 cung cấp khuôn khổ Thiết kế theo Phân tích và Quy tắc nâng cao hơn. Nó cho phép phân tích đàn hồi và đàn hồi-dẻo, đánh giá độ mỏi, đánh giá độ võng và phân loại ứng suất thông qua Phân tích Phần tử Hữu hạn (FEA), dẫn đến thiết kế được tối ưu hóa hơn khi được chứng minh bằng phân tích kỹ thuật.
Sự khác biệt về ứng suất cho phép phản ánh triết lý này. Phân khu 1 thường sử dụng ứng suất cho phép dựa trên ~1/3,5 độ bền kéo hoặc ~2/3 độ bền chảy, trong khi Phân khu 2 áp dụng các hệ số thiết kế nhỏ hơn (ví dụ: ~1/2,4 độ bền kéo). Mặc dù Div. 2 cho phép thành bình mỏng hơn, nhưng nó bù lại bằng các yêu cầu phân tích nghiêm ngặt hơn và các biện pháp kiểm soát chế tạo chặt chẽ hơn. Trên thực tế, Phân khu 2 yêu cầu phân tích độ mỏi toàn diện hơn, đánh giá chi tiết ứng suất chính và ứng suất phụ, và đánh giá kỹ lưỡng độ võng và độ võng dẻo—các yếu tố không bắt buộc trong Phân khu 1.
Các yêu cầu về chế tạo và kiểm tra cũng khác biệt đáng kể. Phân khu 1 cho phép linh hoạt hơn trong quy trình hàn và kiểm tra chụp X-quang, với hiệu suất mối nối thúc đẩy các nghĩa vụ NDE. Div. 2 yêu cầu các tiêu chuẩn WPS/PQR chặt chẽ hơn, thực hành hàn chất lượng cao hơn và NDE thể tích thường xuyên hơn, dẫn đến các bình có tính toàn vẹn được cải thiện. Về mặt chứng nhận, các bình Div.1 được đóng dấu U, trong khi các thiết kế Div.2 yêu cầu đóng dấu U2 và tài liệu chi tiết hơn, bao gồm báo cáo phân tích ứng suất và đánh giá thiết kế chính thức.
Về ứng dụng, Div.1 vẫn là lựa chọn ưu tiên cho các bình xử lý thông thường hoạt động ở áp suất trung bình, nơi tối ưu hóa trọng lượng không phải là ưu tiên hàng đầu. Mặt khác, Div.2 phù hợp với các thiết kế áp suất cao, dịch vụ quan trọng, hydro, nhiệt độ cao, ngoài khơi và nhạy cảm với trọng lượng, nơi độ dày được tối ưu hóa và phân tích nâng cao mang lại những lợi thế đáng kể.
Lưu ý kỹ thuật: bài viết này tóm tắt những khác biệt điển hình giữa ASME Mục VIII Div.1 và Div.2 — hãy luôn xác minh các yêu cầu đối với vật liệu, dịch vụ cụ thể của bạn và phiên bản ASME BPVC mới nhất (và các quy định địa phương) trước khi thiết kế hoặc chế tạo.
(St.)
Ý kiến bạn đọc (0)