2.2 安全系数和材料许用应力的确定
考虑到在设计时所用计算方法、计算公式的准确性和可靠程度，材料质量的稳定性和力学性能指标的变动范围，制造、检验和安装的允许偏差，容器操作条件可能的波动或安全泄放装置的允许误差，以及容器在生产中的重要性和危险性等因素，在强度设计时总是把组件在规范规定的各载荷作用下所引起的最大主应力限于材料相应的力学性能指标，并引入必要的安全系数（ASME规范称为设计系数）以下，以防止规范所计及的各种可能的失效方式［1］。
为防止各种可能的各种失效，ASME Ⅷ-1所涉及材料的力学性能主要有：
Sy——室温下规定的最小屈服强度，其目的是防止组件因应力超标而屈服；
ST——室温下规定的最小抗拉强度，其目的是防止组件因应力超标而破裂；
——工作100000h后，引起断裂的平均应力，其目的是防止组件在长期高温下因应力超标而破裂；
——工作100000h后，引起断裂的最小应力，其目的是防止组件在长期高温下因应力超标而破裂；
SC——引起蠕变速率为0.01%/1000h时的平均应力；
RT——由抗拉强度和温度关系的趋势曲线所得在平均温度时抗拉强度对室温时抗拉强度的比值；
Ry——由屈服强度和温度关系的趋势曲线所得在平均温度时屈服强度对室温时屈服强度的比值；
Favg——施加于平均持久断裂应力上的系数，其值视温度而在0.67及0.67以下，规范有具体规定。
Ⅷ-1对轧（锻）制、铸造、焊制材料以及螺栓材料的各项力学性能分别规定以不同的安全系数，汇总于表2-1和表2-2。其中对铸造材料，除规范在表UCI-23所列的铸铁可以由该表确定许用应力，且许用弯曲应力可取1.5倍许用应力、压缩应力可取2倍许用应力外，在规范C分卷所列其他各铸造材料的许用应力需乘以规范在UG-24节相应规定的铸造系数（UG-7、UCI-23节）；对焊制材料，例如焊制管材，表2-1已引入了0.85的系数；对螺栓，为防止可能因屈服而导致密封力的降低，所以规定以比其他受压件或非受压件都大的安全系数。对铁基材料受压组件的许用应力按ASME Ⅱ D篇的表1A查取，非铁基材料受压组件的许用应力按ASME Ⅱ D篇的表1B查取，此两者确定许用应力时所采用的安全系数见表2-1；螺栓的许用应力按ASME Ⅱ D篇的表3查取，其确定许用应力时所采用的安全系数见表2-2。
表2-1 ASME Ⅷ-1对受压件和非受压件确定许用应力的准则［2，3］（引自ASME Ⅱ D篇强制性附录1的表1-100）
①对奥氏体钢和特定的非铁金属提供了两种许用应力，其中较低的许用应力不得超过设计温度下屈服强度下限值的2/3；较高的许用应力可以超过2/3，但不得超过设计温度下屈服强度下限值的90%。较高的许用应力仅适用于允许有微量永久变形的场合，不适用于法兰以及其他对应变敏感的场合。
表2-2 ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2对螺栓材料确定许用应力的准则［引自ASMEⅡD篇强制性附录2的表2-100（b）］
前已提及，随着技术进步和材料质量、制造水平的逐步提高而安全系数逐步降低，现行规范取以拉伸强度为基准的安全系数3.5是从1999年增补开始的。由于材料许用应力，即相关安全系数的大小和在压力容器建造中所考虑的许多因素有关，所以规范对和安全系数有关的内容制定了相应的协调措施，例如，ASME Ⅷ-1在第二次世界大战时将以拉伸强度为基准的安全系数由5调为4以后对试验压力高于设计压力的倍数由2调为1.5，至1999年又由4调为3.5后对试验压力的倍数又由1.5调为1.3；对低应力水平免做冲击试验温度的可予以降低，1999年以拉伸强度为基准的安全系数由4调为3.5后，低应力水平由0.4降为0.35等。
对于整体复合耐腐蚀层或堆焊耐腐蚀层的复合钢板，在规范的UCL-11和UCL-23节中规定了相应的要求。除衬里结构外，UG-16（b）节中所规定的最小需要厚度是复合钢板的总厚度。在内压元件设计中，除衬里结构的衬里厚度在计算中不应包括外，可由设计人员选定包括或不包括覆层材料在内，如予包括，UCL-23规定了计算复合钢板许用应力的方法，UCL-24规定了确定其最高许用工作温度的方法，由UCL-27的规定，可以按基层材料来确定其最低允许金属温度。据此，可理解为在外压元件设计中，则可采用包括覆层材料在内的总厚度。
规范案例2506和2642接受了我国某持有ASME授权证书厂家的申请，允许在同时满足下列条件时采用我国GB 6654—1996《压力容器用钢板》（GB 713《锅炉和压力容器用钢板》）中的16MnR（Q345R）制造ASME Ⅷ-1的容器［4，5］。
①最高允许设计应力不超过表2-3所列的值，最高允许设计温度不得超过260℃。
表2-3 规范案例2506和2642对16MnR（Q345R）规定的许用应力值（引自Code Case 2642） 单位：MPa
②用于外压设计时，应采用No.CS-2材料的线算图。
③在由第Ⅱ卷D篇查找物理性能时，此材料应看作普通碳钢。
④应按照第Ⅸ卷规定进行单独的焊接工艺和焊工技能评定。
⑤考虑焊后热处理时，应作为P-No.1的材料。
⑥考虑冲击试验要求时，应作为曲线A的材料。
⑦当SA-20中表1更带有限制性时，材料应符合SA-20中表1的要求。
⑧板厚在40mm及以下时，通常以轧制状态供货，板材也可以正火或消除应力（或两者）状态供货。
⑨板厚超过40mm时，应做正火处理。
⑩应满足UCS篇的其他一切要求。
本案例号应示于材料的文件和标记上，且列在制造厂数据报告上。
由上述规定可见，这些条件十分苛刻，相当于把我国极为常用、成熟的优质钢材作为普通钢材，甚至低级钢材使用。
相应地，在ASME Ⅷ-1的表UCS-23中已经列入了SA/GB 6654和16MnR，并在2013年版起改为SA/GB 713和Q345R。