是否應該將管道載荷用當量壓力法校核法蘭
現(xiàn)在接管載荷的計算成為了壓力容器設計必須要考慮的內容,在校核接管和設備本體后,是否還需要將管道載荷F,M折算成當量內壓,來校核法蘭壓力等級是否足夠?
先說結論,不需要。
原因:
管道載荷一般由溫度引起的,應力專業(yè)根據設計條件建模計算各個節(jié)點處的載荷,一般使用的是軟件是caesarII,計算的載荷一般是坐落于設備的殼體上(軟件也可以設置在法蘭密封面,但是很少,因為應力專業(yè)的接管外伸高度的值可能不準確),殼體一般作為剛性的(也可能用柔性管口,見下圖)。如果管道載荷過大,應力會調整管線,控制管道的柔性。

管道計算的是工況是W+T+P,W為自重,T為溫度產生的熱位移,P是內壓的軸向應力。一般P產生的載荷是非常小的。所以實際上可以認為管口載荷的主要部分是自重和溫度。
應力專業(yè)都每條管線都進行計算,計算多重工況下的載荷值,如下圖,14種工況下的載荷值,每種計算完后都與許用的表相比較。如果比許用的大,應力專業(yè)會調整,如果比表小,就算合格。

上圖的載荷中,WIN 是風 ,U 是地震 ,6-9是疊加地震,10-13是風的疊加。屬于偶然載荷,對于偶然載荷,管道許用應力會放大1/3(容器是20%),法蘭的允許載荷按照NC3658 計算時會放大2倍。


由于應力專業(yè)都計算到根部,所以我們計算載荷的時候,SW6接管伸出長度H都為0。PVElite默認是接管根部。

在Caesar II中,有Flange Checks選項,可以計算管線上的所有法蘭的泄露。



在應力專業(yè)的計算中,會自動評估所有管線上的法蘭載荷,并生成計算書。管線上的法蘭包含了設備所連接的這片法蘭。如果計算不通過,應力會調整。

有時候即使有先進的軟件輔助,計算所有的管口法蘭是工作量很大的,所以應力專業(yè)也會按照苛刻程度校核管線上的法蘭(重要的管線,高溫高壓,壓縮機進出口,介質易燃易爆等)。

法蘭的計算有兩種,一種是當量壓力Peq,一種是NC:3658.3法。NC3658的方法計算容易通過,一般采用的是這種方法。

應力專業(yè)校核法蘭時,根據是各種工況的實際載荷,以及是否含風和地震來進行相應的計算。相當于14種工況分別單獨計算,單獨按照1倍或者2倍(風和地震工況)評定。計算的更為細致和準確。
如果法蘭校核不通過,那么應力會想辦法改善管道的柔性,使得法蘭合格。由于一條管線上的法蘭特別多,應力專業(yè)一般不會讓材料專業(yè)通過修改法蘭壓力等級來使得計算通過,這樣做會使得工作量增加,成本增加。所以目前極少見由于管道載荷而使法蘭壓力等級提高的現(xiàn)象。
設備如果用表中的載荷按照當量壓力計算有很大的局限性。
一是這片法蘭在建模中管道應力已經考慮,管道應力已經計算了一遍,相當于做了重復的工作。從專業(yè)劃分和實現(xiàn)的方便程度上來說,這項工作應由應力專業(yè)來做。
二是使用的全部是最保守的載荷,按照當量壓力法。導致80%的法蘭都不能用,不符合工程實際。
三是設備專業(yè)計算法蘭當量壓力,結果不可信,工具不專業(yè),用不專業(yè)的結果導致法蘭壓力等級提高,很難說服其他專業(yè)去執(zhí)行,特別是材料專業(yè)。
四是即使壓力容器范圍為法蘭密封面,但是對面還有一片法蘭屬于配管的,即使失效也不是設備的原因。
五是從工程實踐來看,沒有由設備專業(yè)按照當量應力法來這樣做的先例。
結論是:建議不要用當量應力法來校核法蘭壓力等級。
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