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是否应该将管道载荷用当量压力法校核法兰  

2017-05-15 20:01:03|  分类: 压力容器 |  标签: |举报 |字号 订阅

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现在接管载荷的计算成为了压力容器设计必须要考虑的内容,在校核接管和设备本体后,是否还需要将管道载荷F,M折算成当量内压,来校核法兰压力等级是否足够?
先说结论,不需要。
原因:
管道载荷一般由温度引起的,应力专业根据设计条件建模计算各个节点处的载荷,使用的是软件是caesarII,计算的载荷是坐落于设备的壳体上(不是法兰密封面),壳体一般作为刚性的(也可能用柔性管口,见下图)。如果管道载荷过大,应力会调整管线,控制管道的柔性。
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管道计算的是工况是W+T+P,W为自重,T为温度产生的热位移,P是内压的轴向应力。一般P产生的载荷是非常小的。所以实际上可以认为管口载荷的主要部分是自重和温度。
应力专业都每条管线都进行计算,计算多重工况下的载荷值,如下图,14种工况下的载荷值,每种计算完后都与许用的表相比较。如果比许用的大,应力专业会调整,如果比表小,就算合格。
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 上图的载荷中,WIN 是风 ,U 是地震 ,6-9是叠加地震,10-13是风的叠加。属于偶然载荷,对于偶然载荷,管道许用应力会放大1/3(容器是20%),法兰的允许载荷按照NC3658 计算时会放大2倍。
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由于应力专业都计算到根部,所以我们计算载荷的时候,SW6接管伸出长度H都为0。PVElite默认是接管根部。
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 在Caesar II中,有Flange Checks选项,可以计算管线上的所有法兰的泄露。
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 在应力专业的计算中,会自动评估所有管线上的法兰载荷,并生成计算书。管线上的法兰包含了设备所连接的这片法兰。如果计算不通过,应力会调整。
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 有时候即使有先进的软件辅助,计算所有的管口法兰是工作量很大的,所以应力专业也会按照苛刻程度校核管线上的法兰(重要的管线,高温高压,压缩机进出口,介质易燃易爆等)。
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 法兰的计算有两种,一种是当量压力Peq,一种是NC:3658.3法。NC3658的方法计算容易通过,一般采用的是这种方法。
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应力专业校核法兰时,根据是各种工况的实际载荷,以及是否含风和地震来进行相应的计算。相当于14种工况分别单独计算,单独按照1倍或者2倍(风和地震工况)评定。计算的更为细致和准确。
如果法兰校核不通过,那么应力会想办法改善管道的柔性,使得法兰合格。由于一条管线上的法兰特别多,应力专业一般不会让材料专业通过修改法兰压力等级来使得计算通过,这样做会使得工作量增加,成本增加。所以目前极少见由于管道载荷而使法兰压力等级提高的现象。
设备如果用表中的载荷按照当量压力计算有很大的局限性。
一是这片法兰在建模中管道应力已经考虑,管道应力已经计算了一遍,相当于做了重复的工作。从专业划分和实现的方便程度上来说,这项工作应由应力专业来做。
二是使用的全部是最保守的载荷,按照当量压力法。导致80%的法兰都不能用,不符合工程实际。
三是设备专业计算法兰当量压力,结果不可信,工具不专业,用不专业的结果导致法兰压力等级提高,很难说服其他专业去执行,特别是材料专业。
四是即使压力容器范围为法兰密封面,但是对面还有一片法兰属于配管的,即使失效也不是设备的原因。
五是从工程实践来看,没有由设备专业按照当量应力法来这样做的先例。
结论是:建议不要用当量应力法来校核法兰压力等级。

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