是否應(yīng)該將管道載荷用當(dāng)量壓力法校核法蘭
現(xiàn)在接管載荷的計(jì)算成為了壓力容器設(shè)計(jì)必須要考慮的內(nèi)容,在校核接管和設(shè)備本體后,是否還需要將管道載荷F,M折算成當(dāng)量?jī)?nèi)壓,來(lái)校核法蘭壓力等級(jí)是否足夠?
先說(shuō)結(jié)論,不需要。
原因:
管道載荷一般由溫度引起的,應(yīng)力專業(yè)根據(jù)設(shè)計(jì)條件建模計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的載荷,一般使用的是軟件是caesarII,計(jì)算的載荷一般是坐落于設(shè)備的殼體上(軟件也可以設(shè)置在法蘭密封面,但是很少,因?yàn)閼?yīng)力專業(yè)的接管外伸高度的值可能不準(zhǔn)確),殼體一般作為剛性的(也可能用柔性管口,見(jiàn)下圖)。如果管道載荷過(guò)大,應(yīng)力會(huì)調(diào)整管線,控制管道的柔性。

管道計(jì)算的是工況是W+T+P,W為自重,T為溫度產(chǎn)生的熱位移,P是內(nèi)壓的軸向應(yīng)力。一般P產(chǎn)生的載荷是非常小的。所以實(shí)際上可以認(rèn)為管口載荷的主要部分是自重和溫度。
應(yīng)力專業(yè)都每條管線都進(jìn)行計(jì)算,計(jì)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(jì)算完后都與許用的表相比較。如果比許用的大,應(yīng)力專業(yè)會(huì)調(diào)整,如果比表小,就算合格。

上圖的載荷中,WIN 是風(fēng) ,U 是地震 ,6-9是疊加地震,10-13是風(fēng)的疊加。屬于偶然載荷,對(duì)于偶然載荷,管道許用應(yīng)力會(huì)放大1/3(容器是20%),法蘭的允許載荷按照NC3658 計(jì)算時(shí)會(huì)放大2倍。


由于應(yīng)力專業(yè)都計(jì)算到根部,所以我們計(jì)算載荷的時(shí)候,SW6接管伸出長(zhǎng)度H都為0。PVElite默認(rèn)是接管根部。

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



在應(yīng)力專業(yè)的計(jì)算中,會(huì)自動(dòng)評(píng)估所有管線上的法蘭載荷,并生成計(jì)算書(shū)。管線上的法蘭包含了設(shè)備所連接的這片法蘭。如果計(jì)算不通過(guò),應(yīng)力會(huì)調(diào)整。

有時(shí)候即使有先進(jìn)的軟件輔助,計(jì)算所有的管口法蘭是工作量很大的,所以應(yīng)力專業(yè)也會(huì)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(jī)進(jìn)出口,介質(zhì)易燃易爆等)。

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

應(yīng)力專業(yè)校核法蘭時(shí),根據(jù)是各種工況的實(shí)際載荷,以及是否含風(fēng)和地震來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。相當(dāng)于14種工況分別單獨(dú)計(jì)算,單獨(dú)按照1倍或者2倍(風(fēng)和地震工況)評(píng)定。計(jì)算的更為細(xì)致和準(zhǔn)確。
如果法蘭校核不通過(guò),那么應(yīng)力會(huì)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(yīng)力專業(yè)一般不會(huì)讓材料專業(yè)通過(guò)修改法蘭壓力等級(jí)來(lái)使得計(jì)算通過(guò),這樣做會(huì)使得工作量增加,成本增加。所以目前極少見(jiàn)由于管道載荷而使法蘭壓力等級(jí)提高的現(xiàn)象。
設(shè)備如果用表中的載荷按照當(dāng)量壓力計(jì)算有很大的局限性。
一是這片法蘭在建模中管道應(yīng)力已經(jīng)考慮,管道應(yīng)力已經(jīng)計(jì)算了一遍,相當(dāng)于做了重復(fù)的工作。從專業(yè)劃分和實(shí)現(xiàn)的方便程度上來(lái)說(shuō),這項(xiàng)工作應(yīng)由應(yīng)力專業(yè)來(lái)做。
二是使用的全部是最保守的載荷,按照當(dāng)量壓力法。導(dǎo)致80%的法蘭都不能用,不符合工程實(shí)際。
三是設(shè)備專業(yè)計(jì)算法蘭當(dāng)量壓力,結(jié)果不可信,工具不專業(yè),用不專業(yè)的結(jié)果導(dǎo)致法蘭壓力等級(jí)提高,很難說(shuō)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(duì)面還有一片法蘭屬于配管的,即使失效也不是設(shè)備的原因。
五是從工程實(shí)踐來(lái)看,沒(méi)有由設(shè)備專業(yè)按照當(dāng)量應(yīng)力法來(lái)這樣做的先例。
結(jié)論是:建議不要用當(dāng)量應(yīng)力法來(lái)校核法蘭壓力等級(jí)。
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