Part PG 是第一卷的核心部分，它包含了适用于所有建造方法（如焊接、铆接等）的通用要求。无论你是设计动力锅炉、高温热水锅炉还是部件，都必须首先满足 PG 篇的要求，然后再结合特定建造方法（如 Part PW 焊接篇）的要求。

为了方便你日后查阅，我将内容按逻辑板块进行了总结：

1. 总则与范围 (General)

  • PG-1 ~ PG-4: 定义了适用范围（动力锅炉、高温热水锅炉等）、服务限制（压力/温度界限）、引用标准以及单位制（美制和国际单位制的使用规则）。

2. 材料要求 (Materials)

  • PG-5 ~ PG-9: 规定了允许使用的材料规格。
    • PG-5: 通用规则及应力限制。
    • PG-6 ~ PG-9: 分别对板材、锻件、铸件、管材（Pipes/Tubes）的具体要求。
  • PG-10: 关于材料认证、重新认证以及未完全标识材料的使用规则。
  • PG-11: 预制承压件（如标准管件、阀门）的验收和使用规则（无需ASME钢印的部件）。
  • PG-12: 水位计及连接件的材料要求。

3. 设计：载荷、许用应力与成型 (Design - General)

  • PG-16: 设计总则（最小壁厚限制、负偏差）。
  • PG-18: 验证性试验（当无法计算时如何通过试验确定压力）。
  • PG-19 & PG-20: 冷成型要求。非常重要，规定了奥氏体钢（PG-19）和碳钢/低合金钢（PG-20）在冷加工后是否需要热处理。
  • PG-21: 最大允许工作压力 (MAWP) 的定义。
  • PG-26: 焊缝强度减弱系数 (Creep range)。在高温蠕变区工作的纵向焊缝需要考虑此系数。
  • PG-27: 圆筒体壁厚计算公式。这是最常查阅的章节，包含管子(Tubing)、管道(Piping)、锅筒(Drums)和集箱(Headers)的内压壁厚计算公式。
  • PG-28: 外压组件设计（如炉胆）。
  • PG-29 ~ PG-31: 封头设计。包含碟形封头(Dished)、平封头(Flat Heads)的壁厚计算公式。

4. 开孔与补强 (Openings and Compensation)

  • PG-32 ~ PG-39: 锅筒、集箱及封头上开孔的规则。
    • PG-32: 开孔形状和尺寸限制。
    • PG-33: 补强计算（面积替换法）。
    • PG-36 ~ PG-38: 补强范围、多孔补强规则。
    • PG-39: 接管与筒体的连接方式（螺纹、胀接、焊接等）。

5. 配管、管件与附件 (Piping, Valves, Fittings)

  • PG-42: 法兰、管件和阀门的通用要求（引用 B16.5, B16.34 等标准）。
  • PG-58: 锅炉外部管道 (BEP) 的界限。包含详细的系统图（Figure PG-58.2系列），界定哪部分属于锅炉本体，哪部分属于 B31.1 动力管道范围。
  • PG-59: 锅炉本体管路系统的具体要求（蒸汽、给水、排污、疏水系统的阀门布置）。
  • PG-60: 仪表与安全附件。包含水位计（数量、位置）、水柱、压力表的设计与安装要求。
  • PG-61: 给水供应要求（如供水泵的数量和压力要求）。

6. 孔桥与支撑 (Ligaments & Supports)

  • PG-52 ~ PG-53: 孔桥效率计算。用于计算管孔排布对筒体强度的削弱（纵向、环向、斜向孔桥）。
  • PG-55 & PG-56: 支吊架、耳板以及管壁上的结构附件载荷计算。

7. 超压保护 (Overpressure Protection - Safety Valves)

  • PG-67: 安全阀配置要求。包括数量、总排放量计算、整定压力公差。
  • PG-68: 过热器和再热器的安全阀要求。
  • PG-69: 安全阀排量的认证试验。
  • PG-71 ~ PG-73: 安全阀的安装位置、操作要求及阀体本身的最小制造要求。

8. 制造与检验 (Fabrication & Inspection)

  • PG-75 ~ PG-81: 制造通用规则。包括材料标记移植(PG-77)、管孔加工(PG-79)、圆度公差(PG-80)。
  • PG-90 ~ PG-91: 检验。规定了授权检验师 (AI) 的职责和资格。
  • PG-99: 水压试验。规定了试验压力（通常为 1.5倍 MAWP）和温度要求。

9. 认证与数据报告 (Certification & Data Reports)

  • PG-101: 受热面计算规则。
  • PG-104 ~ PG-105: 制造商责任及 ASME 钢印（S, M, E, A, PP 等）的授权与使用。
  • PG-106 ~ PG-111: 钢印标记。规定了铭牌上必须包含的内容（MAWP、序列号等）及打刻位置。
  • PG-112 ~ PG-113: 数据报告。介绍了各种表格的用途（如 P-2, P-3, P-4 等）及填写要求。

查阅建议：

  • 算壁厚：直接去 PG-27 (筒体) 和 PG-29/31 (封头)。
  • 查管道界限：直接看 PG-58 的图示。
  • 选安全阀：看 PG-67 和 PG-68。
  • 水压试验压力：看 PG-99。
  • 材料代用/标记：看 PG-10 和 PG-77。

1. 总则与范围 (General)

章节范围：PG-1 ~ PG-4

这一部分主要确定了你正在设计的设备是否归 ASME Section I 管辖，以及基本的设计基准。

  • PG-1 适用范围 (Scope)

    • 明确本卷适用于：动力锅炉、高温热水锅炉、液相导热油加热器及其部件。
    • 关键点：Part PG 是通用规则，必须与特定建造方法的篇章（如 Part PW 焊接篇）结合使用。

  • PG-2 服务限制 (Service Limitations)

    • 界定了 Section I (动力锅炉) 与 Section IV (采暖锅炉) 的分界线。符合以下任一条件即为 Section I：
      • 蒸汽锅炉：压力 > 15 psig (100 kPa)。
      • 高温热水锅炉：压力 > 160 psig (1.1 MPa) 或 温度 > 250°F (120°C)。
    • 豁免条款 (PG-2.3)：针对盘管式热水锅炉（Coil-type），如果满足特定条件（如无锅筒、管径小、容积小、水温低等），可以豁免不执行本卷。

  • PG-3 引用标准 (Referenced Standards)

    • 规定了设计中引用的 ASTM、ANSI 等标准必须符合 Table A-360 中指定的具体版本（年份）。

  • PG-4 计量单位 (Units of Measure)

    • 允许使用美制单位或国际单位制（SI），但在整个设计中应保持一致性。
    • 重点：在使用公式计算时，必须使用 Table PG-4-1 中规定的标准单位代入（例如压力用 psi 或 MPa，尺寸用 in. 或 mm）。

2. 材料要求 (Materials)

章节范围：PG-5 ~ PG-14

这一部分是材料采购和验收的“圣经”，规定了哪些材料能用，以及如何处理材料证书问题。

  • PG-5 通用材料规则

    • 许用应力：必须使用 Section II, Part D 表格中列出的应力值。
    • 温度限制：材料的使用温度不得超过 Part D 表格允许的范围。
    • 奥氏体不锈钢限制 (PG-5.5)：非常重要！ 除非有特殊说明（如过热器），否则禁止将奥氏体不锈钢用于水湿（Water-wetted）的受压部件（主要为了防止应力腐蚀开裂）。
    • P-No. 15E (Grade 91) 材料 (PG-5.6)：针对这类高合金材料有非常严格的热加工和焊后热处理要求，防止材料性能劣化。

  • PG-6 ~ PG-9 具体产品形式的要求

    • PG-6 板材 (Plate)：列出了允许的板材标准（如 SA-516, SA-387 等）。必须是压力容器级质量。
    • PG-7 锻件 (Forgings)：如 SA-105, SA-182 等。
    • PG-8 铸件 (Castings)：
      • 列出了允许的铸造标准。
      • 限制了铸铁 (Cast Iron) 和球墨铸铁 (Nodular Iron) 的使用范围（通常限制压力和温度，且不可用于主要受压元件）。
    • PG-9 管材 (Pipes/Tubes)：
      • 列出了允许的管材标准（如 SA-106, SA-213 等）。
      • PG-9.4：关于双金属管（复合管）的使用规定。
      • PG-9.5：电阻焊（ERW）管材在用于内压时，最大壁厚通常限制为 1/2 英寸 (13mm)。

  • PG-10 材料认证与代用

    • 材料代用：如果你买的材料没有完全符合 ASME 标准（例如只有 ASTM 标示），或者材料标识丢失，这一节规定了如何通过化学成分分析和机械性能测试来重新认证材料。
    • 未完全标识材料：规定了对批次不明材料的抽样检测要求。

  • PG-11 预制承压件 (Prefabricated Pressure Parts)

    • 重点章节。区分了“标准件”和“非标准件”。
    • 标准件 (PG-11.3)：符合 ASME 产品标准（如 B16.9 弯头/三通, B16.34 阀门）的部件。不需要 ASME 钢印，不需要授权检验师（AI）单独检验，不需要部分数据报告（P-4），直接按标准压力-温度额定值使用。
    • 非标准件 (PG-11.4)：由持有 ASME 证书的厂商制造的非标部件，需要打钢印或提供特定文件。
    • 外协焊接 (PG-11.5)：规定了锅炉厂将部件外协给无证单位进行焊接时的质量控制要求。

  • PG-12 水位计及连接件

    • 规定了水位计本体及连接管道的材料要求，允许使用奥氏体不锈钢（此处是 PG-5.5 的例外情况）。

  • PG-13 & PG-14 拉撑与铆钉

    • 规定了拉撑杆（Stays）和铆钉的材料标准（现在铆接已极少使用）。

查阅提示：

  • 设计选材前，先看 PG-5 确认有没有特殊限制（尤其是奥氏体钢和 Grade 91）。
  • 买阀门、法兰、弯头时，直接依据 PG-11 确认是否需要要证书。
  • 如果材料证书丢了或买错了标准，去 PG-10 找补救办法。

3. 设计：载荷、许用应力与成型 (Design - General)

章节范围：PG-16 ~ PG-31

这一部分决定了你的设备“要多厚”才能承受压力，以及在制造过程中如何保证材料性能不下降。

A. 设计基础 (PG-16 ~ PG-25)

  • PG-16 设计总则与最小壁厚

    • 最小壁厚限制：锅炉受压板材最小厚度通常为 1/4 英寸 (6mm)。对于大于 NPS 5 的管子用作筒体时，也有最小壁厚限制。
    • 管材负偏差 (Undertolerance)：非常重要！ 在订购管材（Pipe/Tube）时，必须考虑到制造标准允许的负偏差（通常无缝管是 12.5%）。计算出的理论壁厚必须除以 (1 - 偏差) 才能得到订货公称壁厚。
    • 腐蚀裕量：公式计算出的都是“最小需要壁厚”，设计者需自行添加腐蚀或磨损裕量。

  • PG-19 & PG-20 冷成型 (Cold Forming) —— 重点工艺要求

    • 这两节规定了材料在冷弯、冷卷后，是否需要进行热处理以恢复性能。
    • PG-19 (奥氏体不锈钢)：依据成型应变率 (Strain) 和设计温度来判断。如果应变大且工作温度高，必须进行固溶退火。
    • PG-20 (碳钢、低合金钢、CSEF钢)：
      • 碳钢/低合金钢：如果外径应变超过一定限度（如 >5% 或 >12.5%），且用于某些高温区域，必须进行焊后热处理 (PWHT) 或正火。
      • P-No. 15E (Grade 91 等)：对冷成型极其敏感，有极其严格的热处理要求（通常应变 >5% 就要正火+回火）。

  • PG-21 最大允许工作压力 (MAWP)

    • 定义了 MAWP 是基于计算出的最薄弱环节的压力。
    • 超压限制：正常泄压时，压力允许超过 MAWP 的幅度不得大于 6%。

  • PG-22 载荷 (Loadings)

    • 除了内压，还必须考虑静液柱压力 (Hydrostatic head)。对于高大的锅炉，底部的静压力不可忽略。
    • 还需考虑附加载荷（如地震、风载、接管载荷等）。

  • PG-25 铸件质量系数 (Quality Factors)

    • 80% 系数：普通铸件设计时，应力只能取 80%。
    • 100% 系数：如果对铸件进行了额外的无损检测（如射线 RT、磁粉 MT/渗透 PT）并满足验收标准，可以使用 100% 的许用应力。

  • PG-26 焊缝强度减弱系数 (WSRF) —— 高温设计关键

    • 针对在蠕变温度范围 (Creep Range) 工作的部件（如高温过热器集箱）。
    • 纵向焊缝的许用应力必须乘以一个小于 1.0 的系数 ($w$)，因为焊缝在高温下的持久强度通常低于母材。

B. 圆筒体设计 (PG-27) —— 最核心的计算章节

这一节给出了所有圆筒形部件（管子、管道、锅筒、集箱）的壁厚计算公式。

  • PG-27.2.1 管子 (Tubing)

    • 适用于外径 ≤ 5英寸的管子（如水冷壁、过热器管）。
    • 注意：公式中包含一个固定附加项 $e$（通常为 0.005英寸或0），用于补偿胀接等工艺。
    • 计算特点：主要基于外径 ($D$) 计算。

  • PG-27.2.2 管道、锅筒与集箱 (Piping, Drums, Headers)

    • 适用于所有大直径部件或作为管道使用的部件。
    • 公式特点：基于拉美公式的变体。
    • 关键参数：
      • $E$ (孔桥效率 Ligament Efficiency)：如果筒体上有排孔，强度会削弱，需根据 PG-52 计算 $E$ 值。
      • $y$ (温度系数)：根据材料和温度查表（铁素体钢低温下通常为 0.4）。

C. 外压设计 (PG-28)

  • 主要针对承受外压的部件（如某些烟管锅炉的炉胆或真空容器）。
  • 计算方法不直接给公式，而是引用 Section II, Part D 中的外压图表 (External Pressure Charts) 进行“试算法”。

D. 封头设计 (PG-29 ~ PG-31)

  • PG-29 碟形封头 (Dished Heads)

    • 包含半球形、椭圆形、托球形（Torispherical）封头的计算。
    • 人孔翻边：如果封头上有内翻边人孔，壁厚通常需要增加 15% 或至少 1/8 英寸。
    • 形状限制：托球形封头的折边半径（Knuckle Radius）不得小于内径的 6% 且不得小于 3倍壁厚。

  • PG-31 平封头 (Flat Heads)

    • 用于集箱端盖、平盖板等。
    • 公式特点：壁厚与直径成正比，且受结构系数 $C$ 的影响很大。
    • 系数 $C$：取决于平盖与筒体的连接方式（如焊接、螺栓连接）。Figure PG-31 给出了各种连接方式对应的 $C$ 值，设计时必须严格对号入座。

设计部分查阅小贴士：

  1. 算管子 (Boiler Tubes)：直接去 PG-27.2.1。
  2. 算集箱/锅筒：去 PG-27.2.2，别忘了算 孔桥效率 (PG-52)。
  3. 高温部件：一定要检查 PG-26 是否需要乘以焊缝减弱系数。
  4. 订材料：算出计算厚度后，一定要加上 PG-16 的负偏差补偿，否则材料到货后实测壁厚可能不合格。
  5. 冷加工：如果弯管弯得很急，一定要查 PG-19/20 看看要不要热处理，这会显著影响制造成本。

4. 开孔与补强 (Openings and Compensation)

章节范围：PG-32 ~ PG-39

当在锅筒、集箱或封头上开孔时，材料的连续性被破坏，局部应力升高。这一部分的规则就是为了计算：你是否需要加厚壳体，或者加装补强圈（Reinforcement Pad）？

A. 开孔规则 (PG-32)

  • PG-32.1 适用范围

    • 适用于所有焊接、铆接或钎焊连接的开孔。
    • 不适用情况：如果开孔足够多且形成了有规律的“排孔”（如水冷壁管排），则应按 孔桥 (Ligament) 规则（PG-52）计算，而不是按单孔补强计算。

  • PG-32.1.2 ~ PG-32.1.4 单孔与多孔

    • 定义了什么叫“单孔”：如果两个孔的间距足够远，互不影响，按单孔算。
    • 免算补强的小孔：这是设计者最喜欢的条款。如果接管尺寸很小（通常 ≤ 2英寸，具体取决于壳体压力和直径），可以免除补强计算。具体查阅 PG-32.1.4 中的限制条件。

  • PG-32.2 形状

    • 开孔最好是圆形、椭圆形或长圆形。如果是其他形状，角部必须要有圆角过渡。

B. 补强计算：面积替换法 (PG-33 ~ PG-37)

这是开孔设计的核心逻辑：“挖掉多少金属，就要补回多少金属。”

  • PG-33 计算逻辑

    • 需要补强的面积 ($A$)：等于开孔直径 $\times$ 壳体理论计算厚度。这是你“欠”结构的强度。
    • 可用的补强面积：你可以从以下几个地方找回强度：
      1. 壳体多余壁厚 ($A_1$)：实际壳体厚度减去理论计算厚度。
      2. 接管多余壁厚 ($A_2$)：接管实际厚度减去接管理论计算厚度。
      3. 焊缝金属 ($A_4$)：连接处的角焊缝截面积。
    • 判断准则：如果 $A_1 + A_2 + A_4 \ge A$，则不需要额外补强。
    • 补强圈：如果上述面积不够，就必须加装补强圈（Pad），提供额外的金属面积 ($A_5$)。

  • PG-36 补强范围 (Limits of Reinforcement)

    • 并非所有多余的金属都有效。只有在开孔附近一定范围内的金属才能起到补强作用。
    • 有效宽度：通常是开孔直径的范围。
    • 有效高度：接管伸出壳体表面的一定高度（通常是 $2.5 \times$ 壳体厚度 或 $2.5 \times$ 接管厚度）。超出这个范围的加厚管壁是无效的。

  • PG-37 强度的校验

    • 如果补强材料（如接管或补强圈）的强度低于壳体材料强度，计算有效面积时必须打折。
    • 还需校验焊缝强度：确保焊缝能承受补强件传递的载荷（详见 PW-15）。

C. 特殊开孔 (PG-34, PG-35, PG-38)

  • PG-34 封头上的翻边开孔

    • 如果是碟形封头向内翻边做人孔，翻边的深度有最小要求（通常 $\ge 3 \times$ 厚度）。

  • PG-35 平封头开孔

    • 平封头上的开孔补强计算有特殊系数（因为平盖受力状态不同），通常要求总补强面积只需达到所需面积的 50%。

  • PG-38 多孔补强

    • 如果两个孔靠得很近，它们的“补强范围”重叠了，怎么算？
    • 规则：两个孔作为一个整体考虑，重叠区域的补强面积不能重复计算。

D. 接管连接方式 (PG-39)

  • PG-39.2 焊接连接

    • 引用 Part PW 的焊接要求（全焊透或角焊缝尺寸）。

  • PG-39.4 螺柱连接 (Studded Connections)

    • 如果接管是通过螺柱固定在壳体平面上的，螺孔深度不能穿透壳体，且要留有足够的剩余壁厚。

  • PG-39.5 螺纹连接 (Threaded Connections)

    • 直接在壳体上攻丝接管。
    • Table PG-39：规定了不同管径和压力下，壳体必须具备的最小啮合螺纹数（也就是最小板厚）。如果壳体太薄，必须加焊凸台（Boss）来增加厚度。
    • 最大限制：螺纹连接通常最大只允许到 NPS 3 (DN 80)，且压力越高，允许尺寸越小。

  • PG-39.6 胀接连接 (Expanded Connections)

    • 规定了管子胀接时的最大外径限制（通常不超过 6英寸）。

开孔补强查阅小贴士：

  1. 先看能不能免算：遇到小接管（如仪表接管），先查 PG-32.1.4，如果能豁免，能省去大量计算工作。
  2. 补强圈是最后的手段：现在的设计倾向于使用厚壁接管 (Heavy Wall Nozzle) 或 整体锻件 (Self-reinforced Forging) 来自身补强，尽量避免使用补强圈（容易产生焊接裂纹且难以检测）。
  3. 注意焊缝强度：算完面积补强后，别忘了按 PG-37 和 PW-15 简单校验一下焊缝够不够强，虽然一般全焊透都够，但这是必查项。
  4. 螺纹接口陷阱：在薄壁集箱上设计螺纹座时，一定要查 Table PG-39，往往你会发现壁厚不够攻丝，需要加 Boss。

5. 配管、管件与附件 (Piping, Valves, Fittings)

章节范围：PG-42 ~ PG-61

这一部分是锅炉系统连接的规定。它明确了锅炉本体内部和与外部连接的管道、阀门、法兰等如何设计、安装，并特别强调了 锅炉外部管道 (Boiler External Piping, BEP) 的界定，这对工程划分责任至关重要。

A. 标准管件、法兰与阀门 (PG-42)

  • PG-42.1 ~ PG-42.3 引用标准

    • 明确了锅炉中使用的法兰、管件和阀门应遵循哪些 ASME 标准（如 B16.1 铸铁法兰、B16.5 钢制法兰、B16.9 对焊管件、B16.11 承插焊/螺纹管件、B16.34 阀门等）。
    • 压力-温度额定值：这些标准件的压力-温度额定值必须符合对应的 ASME 标准。
    • 材料：使用的材料也必须符合 Section I 许用的材料列表，或标准中明确指定的材料。
    • 限制：铸铁、球墨铸铁、青铜材料制成的阀门和管件，有严格的压力和温度使用限制。例如，铸铁通常不超过 250 psi (1.7 MPa) 和 450°F (230°C)，且不能用于锅筒或法兰。

  • PG-42.4 其他要求

    • 焊接口过渡 (PG-42.4.2)：焊接端部的厚度应平稳过渡，避免尖锐的夹角。
    • 滑套法兰 (Slip-on Flanges) (PG-42.4.7)：尺寸限制在 NPS 4 (DN 100) 及以下，且必须用双角焊缝连接。
    • 承插焊法兰 (Socket Welded Flanges) (PG-42.4.8)：尺寸限制在 NPS 3 (DN 80) 及以下，且有压力等级限制。

B. 接管本体壁厚与检查孔 (PG-43 ~ PG-44)

  • PG-43 接管颈厚度 (Nozzle Neck Thickness)

    • 接管颈的最小厚度应满足内压、外压要求，并计入腐蚀/磨损裕量。
    • 通用标准：接管颈厚度通常不小于与其连接的锅筒或封头的最小要求厚度，或标准壁厚管道的最小厚度。

  • PG-44 检查孔 (Inspection Openings)

    • 强制要求：所有锅炉都必须提供足够数量的检查孔（人孔、手孔），以便进行内部检查和清洁。特殊锅炉类型可能豁免。
    • 尺寸要求 (PG-44.1)：
      • 椭圆形人孔：不小于 12 x 16 英寸 (300 x 400 mm)。
      • 圆形人孔：不小于 15 英寸 (380 mm) 直径。
      • 手孔：不小于 2 3/4 x 3 1/2 英寸 (70 x 89 mm)。
    • 设计：人孔、手孔的设计应符合 PG-32 到 PG-42 的补强和强度规则。
    • 螺纹检查孔 (PG-44.1.5)：如果使用螺纹孔作为检查或冲洗孔，尺寸不得小于 NPS 1 (DN 25)。堵塞物必须使用有色金属（非铁），除非压力超过 250 psi (1.7 MPa)。

C. 锅炉外部管道 (Boiler External Piping, BEP) —— 重点划分责任

  • PG-58.1 ~ PG-58.2 界限划分

    • 最核心内容！ 定义了哪些管道属于 ASME Section I 的管辖范围（需要钢印、AI 检验），哪些属于 ASME B31.1 的管辖范围。
    • Figure PG-58.2-1 ~ PG-58.2-6：提供了详细的示意图，明确了蒸汽、给水、排污、安全阀连接等在不同锅炉类型上的 BEP 界限。这是划分责任和工作范围的重要依据。
    • 出口管道：通常到锅炉出口的第一道截止阀为止。
    • 给水管道：通常到锅炉入口的第一道止回阀为止。
    • 其他杂项管道：通常到第一道截止阀或仪表连接处。
    • 责任：BEP 部分由 B31.1 委员会负责技术标准，但 Section I 委员会负责行政管辖（强制认证、钢印、AI 检验）。

  • PG-58.3 出口 BEP

    • 单台锅炉：出口管道到第一道截止阀。
    • 多台锅炉并联：到第二道截止阀，且两道截止阀之间必须有疏水阀。

  • PG-58.4 入口 BEP (给水)

    • 给水管道到止回阀。
    • 给水加热器：如果给水加热器在 BEP 范围内，必须有隔离阀和旁通阀，并确保不会超压。

  • PG-58.5 杂项 BEP

    • 包括疏水、放空、水柱、液位计等管道。
    • 排污管道：压力高于 100 psi (700 kPa) 的锅炉排污管通常需要两道阀门。

D. 锅炉本体内部连接与附件 (PG-59 ~ PG-61)

  • PG-59.1 ~ PG-59.3 锅炉本体连接要求

    • 连接方式：锅炉本体的出口连接（与 BEP 连接）可以是螺纹、法兰或焊接。
    • 疏水阀与排污阀：规定了疏水阀和排污阀的尺寸、位置和数量。
    • 最小排污口尺寸：根据锅炉受热面大小，排污口的最小尺寸不同。

  • PG-60 水位计 (Water Level Indicators) —— 重点附件

    • 数量：
      • MAWP ≤ 400 psi (3 MPa) 的锅炉：至少一个水位计。
      • MAWP > 400 psi (3 MPa) 的锅炉：至少两个水位计。
      • 远程水位指示器：允许用两个独立的远程水位指示器替代一个实体水位计。
    • 可见范围：水位计必须覆盖整个正常运行水位范围。最低可见水位不应低于锅炉制造商规定的最低允许水位以下 2~3 英寸。
    • 连接方式 (PG-60.3)：
      • 必须连接到锅筒或水柱上，无障碍直通。
      • 水位计与锅筒或水柱之间的管道上禁止安装任何与液位无关的装置。
      • 截止阀：水位计的蒸汽和水侧必须安装截止阀，并确保在操作时阀门位置可见。
      • Y型截止阀 (PG-60.3.7)：Y型截止阀必须设计成最低阀座边缘不低于阀门中心线以下直径的 25%。
      • 锁定：这些截止阀通常要求在打开位置锁定或密封，防止误操作。
    • 水柱 (Water Columns) (PG-60.2)：水柱应正确安装，并有独立的疏水。

  • PG-60.6 压力表 (Pressure Gages)

    • 安装：必须有压力表，并连接到蒸汽空间或水柱的蒸汽连接上。
    • 截止阀：压力表连接处必须有截止阀。

  • PG-61 给水供应 (Feedwater Supply)

    • 给水方式：通常要求至少两种独立的给水方式（如两个水泵），每种方式都应能以高于安全阀整定压力 3% 的压力供水。
    • 特殊情况：某些炉型（如燃烧燃气、燃油）在满足一定条件（如自动停炉）时，可允许单台给水泵。

配管、管件与附件查阅小贴士：

  1. 界限图是核心：在项目启动时，务必对照 Figure PG-58.2 系列图，与客户、检验师明确 BEP 的界限，这是划分设计、制造、检验责任的关键。
  2. 水位计配置：根据锅炉压力确认水位计数量，注意连接管道上禁止的附件，以及截止阀的锁定要求。
  3. 螺纹连接限制：别忘了 PG-39 螺纹连接的尺寸和压力限制，以及可能需要加焊 Boss 的情况。

6. 孔桥与支撑 (Ligaments & Supports)

章节范围：PG-52 ~ PG-56

这部分内容是为了解决这样一个问题：当你在筒体上打了一排又一排的孔（如水冷壁管进入锅筒），筒体的有效承载截面减少了，强度削弱了多少？这就需要计算孔桥效率 (Ligament Efficiency)。

A. 孔桥效率计算 (PG-52) —— 核心计算

孔桥效率 $E$ 是衡量打孔后剩余强度的指标，用于 PG-27 的壁厚计算公式中。

  • PG-52.1 适用范围

    • 适用于在受压部件上形成的有规律的孔阵 (Definite Pattern)。如果孔阵不规律，见 PG-53。
    • 关键参数：
      • $p$：孔的中心距（节距）。
      • $d$：孔的直径。
      • $n$：一段长度内的孔数。

  • PG-52.2 平行于筒体轴线的孔桥（纵向孔桥）

    • PG-52.2.1 等节距孔阵：
      • 这是最简单的情况，所有孔的间距相等。
      • 公式：$E = \frac{p - d}{p}$
      • 意义：剩余的金属宽度除以总宽度。
    • PG-52.2.2 不等节距孔阵：
      • 如果孔的间距有规律地变化（例如：宽-窄-宽-窄…），则按一个重复周期内的平均效率计算。
      • 公式：$E = \frac{p_1 - n \cdot d}{p_1}$
      • 其中 $p_1$ 是重复周期的长度，$n$ 是该周期内的孔数。

  • PG-52.3 垂直于筒体轴线的孔桥（环向孔桥）

    • 环向应力通常只有纵向应力的一半，因此环向孔桥效率即使较低也不太影响总体强度。
    • 转换公式：在 PG-27 公式中使用的“等效纵向效率”为：$E = \frac{2(p_c - d)}{p_c}$
      • 这里 $p_c$ 是环向节距。
      • 如果计算结果大于 1.0，则取 1.0。

  • PG-52.4 斜向孔桥 (Diagonal Ligaments)

    • 当孔呈对角线排列（如错排管束）时，受力情况复杂。
    • 查图法：不再使用简单公式，而是依据 Figure PG-52.1。
    • 步骤：
      1. 计算纵向节距 $p$ 和对角线节距 $p’$。
      2. 计算横坐标 $(p - d) / p$。
      3. 计算比值 $p’ / p$。
      4. 在图中找到交点，读出纵坐标的效率值。
    • Figure PG-52.6：另一种基于对角线角度 $\theta$ 的查图法，也提供了等效公式。

  • PG-52.5 综合判断

    • 对于任何孔阵，必须分别计算纵向效率、环向等效效率和斜向等效效率。
    • 取最小值：最终代入壁厚公式的 $E$，必须是上述计算结果中的最小值。

B. 不规则孔桥 (PG-53)

  • PG-53 适用范围
    • 当孔的排列没有固定规律时使用。
  • PG-53.2 计算规则
    • 等效平均效率：在这种情况下，通常取一定长度（如锅筒内径或 60英寸）范围内的平均效率作为设计依据。
    • 如果长度较短，还有针对局部区域的最小效率要求（不低于 80% 的平均效率）。

C. 支撑与附件 (PG-55 & PG-56)

  • PG-55 支撑件 (Supports) 与吊耳 (Lugs)

    • 安装要求：吊耳、支架必须与被支撑表面贴合良好。
    • 焊接要求：允许通过全焊透或角焊缝连接。
    • 载荷限制：角焊缝的许用载荷需考虑折减系数（通常为 0.55）。
    • 材料：必须是可焊性良好的材料。

  • PG-56 结构附件对管壁的载荷 (Loading on Structural Attachments)

    • 应用场景：当你在管子上焊接吊耳、鳍片或其他附件，并施加外力（如重力、热膨胀力）时，管壁会产生局部弯曲应力。
    • 计算要求：这些弯曲应力必须与内压产生的应力叠加，总应力不能超过许用值。
    • 计算方法：
      • PG-56.1.1 & PG-56.1.2：给出了简化的计算公式，评估单位长度上的载荷。
      • 查图法 (PG-56.2)：利用 Table PG-56.2 和 Figure PG-56.2 查取系数 $K$ 和 $L_f$，计算最大许用单位载荷 $L_a$。
    • 管弯头上的附件：如果是弯头上的附件，许用载荷通常可以增加（因为弯头刚性大）。
    • 替代方法：允许使用 WRC 107/537 或 WRC 198 等公认的应力分析方法进行更精确的计算。

孔桥与支撑查阅小贴士：

  1. 孔桥效率是锅筒壁厚的关键：设计锅筒时，先排好管孔，算出纵向、环向、斜向效率的最小值，这个值直接决定了锅筒钢板要多厚，影响成本巨大。
  2. 错排管束：遇到错排管束，直接去查 Figure PG-52.1 或 PG-52.6，不要试图自己推导公式。
  3. 管壁附件：别小看管子上的小吊耳，如果载荷大或者管壁薄，局部的弯曲应力很容易导致管壁撕裂。必须按 PG-56 校验。

7. 超压保护 (Overpressure Protection)

章节范围：PG-67 ~ PG-73

这一部分规定了锅炉必须装多少个安全阀，每个要多大，装在哪里，以及阀门本身的性能要求。

A. 安全阀的配置 (PG-67) —— 数量与容量

  • PG-67.1 最小数量要求

    • 通用规则：每台锅炉至少要有 1 个安全阀。
    • 受热面 > 500 ft² (47 m²)：必须有 2 个或更多安全阀。
    • 特殊情况：如果是余热锅炉且输入功率 > 4000 lb/hr，或电锅炉功率 > 1100 kW，也需要至少 2 个。

  • PG-67.2 总排量要求 (Required Relieving Capacity)

    • 基本原则：所有安全阀全开时，锅炉压力不能超过 MAWP 的 6%。
    • 最小排量计算：必须能够排放锅炉的最大设计蒸发量 (Maximum Designed Steaming Capacity)。对于余热锅炉或有辅助燃烧的锅炉，需综合计算最大产汽量。

  • PG-67.3 整定压力 (Set Pressure)

    • 至少有一个阀门设定在 MAWP 或以下。
    • 如果有多个阀门，最高设定值不得超过 MAWP 的 3%。
    • 所有阀门的设定范围不得超过最高设定值的 10%。

  • PG-67.4 强制流动蒸汽发生器 (Forced-Flow Steam Generators)

    • 针对直流锅炉这类没有固定水位的设备，有特殊的保护逻辑。
    • 通常允许使用动力驱动泄压阀 (Power-Actuated PRV) 配合自动控制系统（如切断燃料、给水）来防止超压。

B. 过热器与再热器安全阀 (PG-68)

  • PG-68.1 过热器安全阀

    • 必须安装：每台连接过热器的锅炉，必须在过热器出口和第一道截止阀之间安装至少一个安全阀。
    • 保护过热器：过热器安全阀的主要目的是在锅炉超压排放时，保证蒸汽流过过热器，对其进行冷却，防止过热器管烧坏。
    • 整定压力：过热器安全阀通常设定得比锅筒安全阀低，以确保它先开启，维持蒸汽流动。

  • PG-68.2 容量分担

    • 过热器安全阀的排量可以计入锅炉总排量，但锅筒上的安全阀排量至少要占总需求的 75%（除非有过热器隔离阀）。

  • PG-68.4 再热器安全阀

    • 再热器必须有自己的超压保护。
    • 排量：必须等于或大于再热器的最大设计蒸汽流量。
    • 位置：至少 15% 的排量必须安装在再热器出口。

C. 安全阀认证与测试 (PG-69 ~ PG-70)

  • PG-69 认证 (Certification)

    • 所有用于 Section I 的安全阀必须经过 ASME 认证（带有 “V” 钢印）。
    • 容量认证：必须通过实际测试确定排量系数，并由 NB (National Board) 认可。
    • 蒸汽测试：必须使用干饱和蒸汽进行测试。

  • PG-70 排量计算

    • 锅炉制造商负责计算所需的总排量。
    • 阀门制造商负责在铭牌上标注重定压力下的额定排量。

D. 安装要求 (PG-71)

  • PG-71.1 安装方式

    • 直立安装：阀杆必须垂直向上。
    • 连接：每个安全阀应有独立的接口，且尽量靠近锅炉本体。
    • 中间无阀门：安全阀和锅炉之间绝对禁止安装任何形式的截止阀（除特殊规定的转换阀外）。

  • PG-71.2 排放管道

    • 排放管截面积不得小于阀门出口截面积。
    • 支撑：排放管必须独立支撑，不能把重量压在安全阀上，避免产生附加应力。
    • 疏水：排放管最低点必须有自流疏水孔，防止积水（可能造成水锤或腐蚀）。

  • PG-71.3 转换阀 (Changeover Valves)

    • 允许使用转换阀来实现两个安全阀之间的切换（便于在线维修），但必须保证在任何时刻都至少有一路是畅通的，且满足排量要求。

E. 阀门构造与操作 (PG-72 ~ PG-73)

  • PG-72 操作性能

    • 启闭压差 (Blowdown)：蒸汽用安全阀的启闭压差通常不小于 2 psi 或整定压力的 2%。
    • 全开启：必须在不超过整定压力的 3% 时达到全升程。

  • PG-73 构造要求

    • 禁止铸铁：阀座和阀瓣禁止使用铸铁材料。
    • 提升装置：必须配备提升手柄（Lifting Lever），以便在 75% 压力下人工开启测试。
    • 铅封：外部调节机构必须打上铅封，防止擅自调节。

超压保护查阅小贴士：

  1. 算数量：先看受热面有没有超过 500 ft²，这决定了你需要买 1 个还是 2 个阀。
  2. 定压力：过热器出口阀先开，锅筒阀后开。记得考虑管道阻力，确保过热器阀真的先动作。
  3. 排量分配：锅筒阀至少承担 75% 的排量任务，别把压力都压在过热器阀上。
  4. 安装检查：现场检查时，重点看排放管有没有独立支撑，疏水孔有没有堵死，手柄是不是自由的。

8. 制造与检验 (Fabrication & Inspection)

章节范围：PG-75 ~ PG-99

这一部分是连接设计与成品的桥梁，确保制造出的锅炉符合设计意图，并且经过了严格的质量把控。

A. 通用制造规则 (PG-75 ~ PG-81)

  • PG-75 制造总则

    • 外观检查：在焊接或连接前，必须对坡口、对口错边量等进行目视检查。
    • 照明：检查区域必须有足够的光照。

  • PG-76 切割

    • 允许使用机械加工、剪切、等离子切割、激光切割等方法。
    • 表面处理：切割后的边缘必须打磨光滑，去除熔渣、氧化皮和缺口，以满足后续焊接或无损检测要求。

  • PG-77 材料标识 (Material Identification) —— 重点质控环节

    • 可追溯性：这是 ASME 质控体系的核心。从原材料入库到最终产品，必须能追踪到每一块板材、每一根管子的材质证书 (MTR)。
    • 标记移植：如果一块大板被切成几块小板，必须在切割前将原始标记（如炉批号、钢号）移植到每一块小板上。
    • 编码系统：允许使用经过 AI 批准的编码系统（如颜色代码、唯一序列号）代替全标记移植。

  • PG-78 材料缺陷修复

    • 如果发现材料有缺陷（如夹层、裂纹），可以在征得 AI 同意后进行修复（通常是打磨或补焊），但必须符合验收标准。

  • PG-79 管孔加工

    • 管孔可以钻、冲或热切割。
    • 冲孔限制：如果用冲孔，孔径必须比最终尺寸小至少 1/8 英寸 (有的是 1/2 英寸，具体看板厚)，然后扩孔到最终尺寸，以去除冷作硬化层。
    • 锐边倒角：管孔边缘必须倒角，防止划伤管子或引起应力集中。

  • PG-80 圆度公差 (Out-of-Roundness)

    • 内压筒体：同一截面的最大直径与最小直径之差，不得超过平均直径的 1%。
    • 外压筒体：对外压极其敏感，有更严格的偏差曲线 (Figure PG-80)。

  • PG-81 封头公差

    • 成型后的封头内表面形状偏差，不得超过内径的 1.25%。

B. 检验 (Inspection) (PG-90 ~ PG-91)

  • PG-90 检验总则

    • AI 的职责：明确了授权检验师 (Authorized Inspector) 在制造过程中的监管角色，包括：
      • 审查质量手册。
      • 核查材料证书。
      • 确认焊接工艺和焊工资格。
      • 见证关键节点（如水压试验）。
      • 签署数据报告。
    • 制造商的职责：必须配合 AI 的工作，提供所有必要的文件和通道。

  • PG-91 检验师资格

    • 检验师必须受雇于经 ASME 认可的授权检验机构 (AIA)，并通过了相关资格考试（如 NB 考试）。

C. 角接接头检查 (PG-93)

  • PG-93 平板角接检查
    • 当平板（厚度 > 1/2 英寸）与其他部件焊接成角接接头时（如集箱端盖），必须对平板的周边及焊缝坡口进行 磁粉 (MT) 或 渗透 (PT) 检查，防止层状撕裂。

D. 水压试验 (Hydrostatic Test) (PG-99) —— 最终验收

  • PG-99.1 试验压力

    • 标准压力：1.5 倍 MAWP。
    • 操作：压力应缓慢升至试验压力，此时不做详细检查，主要是为了让材料适应应力分布。
    • 应力限制：试验期间，任何部位的薄膜应力不得超过屈服强度的 90%。

  • PG-99.2 检查压力

    • 升压到 1.5 倍后，将压力降至 MAWP。
    • 在此压力下进行详细的目视检查，查看有无泄漏或变形。

  • PG-99.3 直流锅炉

    • 由于没有固定 MAWP，试验压力通常基于过热器出口的 MAWP。

  • PG-99.4 试验温度

    • 下限：水温不得低于 70°F (20°C)（防止冷脆）。
    • 上限：检验期间金属温度建议不超过 120°F (50°C)（防止烫伤检验人员，也防止水蒸气干扰泄漏观察）。

制造与检验查阅小贴士：

  1. 材料追踪：这是车间最容易出错的地方。切板前一定要确认有没有做标记移植，否则这块板就废了（或者得花大价钱重新化验）。
  2. 水压试验：一定要注意水温。冬天做试验如果水太冷，必须加热，否则不仅违规，还真可能把锅炉压裂（冷脆）。
  3. 圆度检查：卷板机卷出来的筒体，焊完纵缝后一定要测圆度。如果超标（超过 1%），必须在热处理前校圆。

9. 认证与数据报告 (Certification & Data Reports)

章节范围：PG-101 ~ PG-113

这部分规定了如何计算受热面、如何打钢印（Stamp）、如何填写数据报告（Data Report），以及制造商的最终责任。这是获得 ASME 证书和顺利交货的关键。

A. 受热面计算 (PG-101)

  • PG-101 计算规则
    • 原则：受热面应按接触热源烟气侧的表面积计算。
    • 水管锅炉：按管子外径计算。
    • 烟管锅炉：按管子内径计算。
    • 鳍片管：不仅算光管面积，还要加上鳍片的有效投影面积。
    • 用途：受热面数据用于确定安全阀的最小排放量要求（PG-67），并必须记录在数据报告上。

B. 制造商责任与钢印授权 (PG-104 ~ PG-105)

  • PG-104 总责

    • 谁盖章谁负责：在数据报告上签字并打上主钢印的制造商，对整个锅炉单元的合规性负全责，包括分包商的工作。
    • 外购件：如果使用了其他持证厂商制造的部件（如带钢印的过热器集箱），主制造商需收集这些部件的 P-4 表格作为支撑文件。

  • PG-105 钢印类型 (Designators)

    • S：动力锅炉 (Power Boiler) —— 最常见的钢印。
    • M：微型锅炉 (Miniature Boiler)。
    • E：电锅炉 (Electric Boiler)。
    • A：锅炉组装 (Assembly) —— 仅负责现场组装。
    • PP：压力管道 (Pressure Piping) —— 仅负责锅炉外部管道 (BEP)。
    • V：安全阀 (Safety Valve)。
    • PRT：零部件 (Parts) —— 用于非完整锅炉的承压件。

C. 钢印标记 (Stamping) (PG-106 ~ PG-111)

  • PG-106 标记内容

    • 必须包含：ASME 标志 + Designator（如 S）、制造商名称、MAWP、受热面、制造年份、序列号。
    • 主钢印 (Master Stamping)：对于整台锅炉，必须有一个主铭牌，汇总所有信息。

  • PG-111 标记位置

    • 水管锅炉：通常在锅筒人孔附近的封头上。
    • 烟管锅炉：在烟箱附近的管板或前封头上。
    • 小部件：实在没地方打钢印的小部件，可以打在永久附着的铭牌上。

D. 数据报告 (Data Reports) (PG-112 ~ PG-113)

数据报告是锅炉的“出生证明”，也是未来运行、维修、保险的法律依据。

  • PG-112 表格类型

    • P-2：除水管和电锅炉以外的所有锅炉（主要是烟管锅炉）。
    • P-3：水管锅炉、过热器、省煤器。这也是最常用的主数据报告。
    • P-3A：工程承包商用的数据报告（用于工程总包模式）。
    • P-4：部分数据报告 (Partial Data Report)。用于部件制造商（如只做了一个集箱或弯了一组管子），作为 P-3 的附件。
    • P-4A：用于锅炉外部管道 (BEP) 的证明。
    • P-5：用于余热锅炉的汇总表。
    • P-6：补充页（当一张纸写不下时用）。
    • P-7：安全阀数据表。
    • P-8：安全阀变更证明。

  • PG-113 主数据报告

    • 整台锅炉必须有一份主报告（通常是 P-3 或 P-2），上面要列出所有附属部件的 P-4 表格编号。
    • 签字：必须由制造商代表和授权检验师 (AI) 共同签字才生效。

认证与数据报告查阅小贴士：

  1. 分包管理：如果你把集箱分包给别人做，一定要求他们提供 P-4 表格，并且必须有他们的 AI 签字。没有这张纸，你的整台锅炉就没法交货。
  2. BEP 管道：锅炉外部管道（如主蒸汽管、给水管）虽然按 B31.1 设计，但必须出具 P-4A 表格，并接受 Section I 的 AI 检验。
  3. 铭牌位置：发货前检查铭牌是不是钉在 PG-111 规定的位置，而且要保证保温层装好后还能看见（或者在保温层外再钉一个复制铭牌）。