論ＣａｅｓａｒⅡ軟件在高溫高壓管道應力分析中應用

1、論軟件在高溫高壓管道應力闡發(fā)中應用摘要:aesar管道應力闡發(fā)軟件是國際較為盛行的管道應力闡發(fā)軟件之一,具有輸入數(shù)據(jù)簡樸,圖形天生和盤算效果直接明白,輕易被初學者把握的特點。但aesar軟件同時又是工程性很強的應用軟件,在盤算模子的創(chuàng)立時每每必要必然的工程履歷作為根據(jù)。筆者按照五年應力闡發(fā)的履歷,對高溫高壓管道應力闡發(fā)的一些理論舉行了總結(jié)。關(guān)鍵詞:aesar軟件;管道應力;盤算模子;高溫高壓管道比年來,隨著我國百姓經(jīng)濟的快速生長,石油、化工生長迅猛。高溫高壓管道大量鋪設,方案程度成為權(quán)衡一個方案單位可否在猛烈的市場競爭中得勝的關(guān)鍵,這里,焦點技能之一的管道應力闡發(fā)是比力龐大的。為此,方案局部都

2、已經(jīng)用盤算機舉行管道的應力闡發(fā)。aearii管道應力闡發(fā)軟件是由美國ade公司研發(fā)的壓力管道應力闡發(fā)國際權(quán)力巨子的專業(yè)軟件,它既可以舉行盤算靜態(tài)闡發(fā),也可舉舉措態(tài)闡發(fā),aesarii向用戶提供完備的國際上的通用管道方案范例,軟件利用便利快捷。本文將結(jié)合該軟件在現(xiàn)實應用中的上風和題目,舉行探究。一、aesar軟件與管道柔性闡發(fā)我從2022年開始利用由美國adein,公司體例而成的aesar管道應力闡發(fā)軟件。至今已有5年的汗青,如今我所做的高溫高壓管道柔性闡發(fā)都是接納該軟件舉行的。所謂高溫高壓管道的柔性是指反響管道變形難易程度的一個物理觀點,指管道通過自身變形汲取熱脹、冷縮和其他位移變形的本領(lǐng)。指

3、舉行高溫高壓管道方案時,在包管管道具有充足的柔性來汲取位移應變的條件下,使管道的長度盡大概短或投資盡大概少。在管道柔性方案中,除思量管道自身的熱脹冷縮外,還要思量管道端點的附加位移。通過管道的柔性盤算可以到達如下目的:使高溫高壓管道應力在范例的許用范疇內(nèi);使裝備管口載荷切合制造商的要求或公認的尺度;盤算出作用在管道支架上的負荷;幫助設置公正的支吊架;辦理高溫高壓管道動力學題目;幫助配管優(yōu)化。切合以下條件的應做柔性盤算:管道的方案溫度大于即是100;對柔性盤算的公稱直徑范疇應按方案溫度和管道安插的詳細環(huán)境確定;受室外環(huán)境溫度影響的無隔熱層長間隔的管道;管道端點附加位移量大,不克不及用履歷斷定其柔

4、性的管道;小支管與大管毗連,且大管有位移并會影響柔性的斷定,小管應與大管同時盤算。切合以下條件的高溫高壓管道可不做柔性盤算:該管道與同一范例運行環(huán)境精良的管道完全雷同;該管道與已顛末柔性闡發(fā)及格的管道比擬力,險些沒有變革。二、aesar應力闡發(fā)模子的創(chuàng)立及其闡發(fā)歷程高溫高壓管道應力闡發(fā)可分為:靜態(tài)闡發(fā)和動態(tài)闡發(fā),如今我們所舉行管道闡發(fā)都為靜態(tài)闡發(fā)。高溫高壓管道體系靜力闡發(fā)必要將諸如盤算條件(溫度、壓力等)、管子質(zhì)料特性(楊氏彈性模量、線膨脹系數(shù)、根本許用應力等)、管子尺寸(直徑、壁厚、長度)、空間走向、束縛方法等作為根本數(shù)據(jù)輸入盤算機。這些數(shù)據(jù)沿管道有所變革,在產(chǎn)生變革的地方設立節(jié)點。如許,整

5、個管系就被分別為多少個單位,每個單位由兩個節(jié)點構(gòu)成。aesarii接納逐個單位輸入的要領(lǐng),單位的輸入以填表的方法完成。aesar軟件步伐一樣平常按三維思量即x、y、z三個標的目的,步伐一樣平常將第一個節(jié)點坐標定為(0,0,0)。aesar步伐對輸入的管道外形均有圖形表現(xiàn)成效,假設在輸入的數(shù)據(jù)中有錯誤,很快就可以創(chuàng)造。圖形表現(xiàn)一樣平常包羅以下要項:節(jié)點的編號和位置,管道的外徑;管道的壁厚,管道的長度;支吊架對管段的束縛,支吊架的位置;結(jié)實點的位置;保溫質(zhì)料的厚度;管道蒙受的會合載荷和均布荷載(珠光砂載荷);管道質(zhì)料的種類;剛性元件等。初次輸入經(jīng)不對誤查抄后,管模子闡發(fā)的第一步是界說靜態(tài)工況,高溫

6、高壓管道上大概蒙受的荷載有:重力荷載,包羅保溫質(zhì)料重、管道的自重、介質(zhì)重等;壓力荷載,位移荷載,包羅管道熱脹冷縮位移、支持沉落、端點附加位移等;地動荷載;風荷載;瞬變流打擊荷載,如寧靜閥起跳或閥門的快速啟閉時的壓力打擊;壓力脈動荷載;兩相流脈動荷載;呆板振動荷載,如回轉(zhuǎn)裝備的振動。冷箱內(nèi)管道應力盤算重要是思量前四種荷載。確定了荷載后,按照差異的要求,對種種荷載舉行組合,用以對管道的寧靜舉行斷定。斷定管道的寧靜可靠性和通例的壓力容器方案要領(lǐng)差異,高溫高壓管道在初期運行時,容許管道局部屈服,或接納冷緊的要領(lǐng)預加反標的目的的應力。高溫高壓管道應力按照性子大抵分為一次應力、二次應力和峰值應力三類。一次

7、應力指的是由管道的內(nèi)壓、自重和其他外載產(chǎn)生的應力,具有自限性;二次應力指的是由管道變形受阻而引起的正應力和剪應力;峰值應力是管件的局部布局不一連,有應力會合或有局部熱應力,附加到一次應力或二次應力上的總和。高溫高壓管道的靜力盤算效果一樣平常包羅:管道各點的應力、管道上各束縛的受力、管道上各點位移等。三、aesar利用歷程中留意的題目aesar利用歷程中留意的題目存在多少要留意的題目,現(xiàn)就重要題目予以說明。初次輸入完成后,aesar步伐必需舉行數(shù)據(jù)查抄前方可舉行靜力盤算,對付查抄歷程中出現(xiàn)的致命性錯誤,工程師必需返回到pipingspreadsheet狀態(tài)下舉行修正,如許才氣包管數(shù)據(jù)的可靠性。常

8、用的工況組合有三種:一是事情狀態(tài)(pe):一樣平常由重力、壓力、均布荷載、端點位移、會合荷載和溫度構(gòu)成的組合;二是安裝狀態(tài)(sus):一樣平常由重力和壓力構(gòu)成組合,另還包羅會合荷載和均布荷載;三是純冷態(tài)(exp):為上述事情狀態(tài)和承載狀態(tài)的差值。工況組合的方案必然要科學。管道應力校核一樣平常包羅一次應力校核和二次應力校核。一次應力校核工況組合為:(sus)+p1+f1。假設許用值大于大概即是節(jié)點應力,表現(xiàn)一次應力校核通過。不然,不通過。按照屏幕最大應力所對應的節(jié)點號可知道最大應力點地點位置。高溫高壓管道的一次應力假設超出許用應力的范疇,一樣平?？梢酝ㄟ^公正的設置支架加以辦理,常用的有導向支架、

9、管架等。為了制止因設置了管架而影響到管道的自伸縮本領(lǐng),最幸虧容器管口處增設貼板,管架支持在容器上,到達管道跟容器同步伸縮的目的。二次應力校核工況組合為:(exp)ds3=dsl一ds2。假設許用值大于大概即是節(jié)點應力,表現(xiàn)二次應力校核通過。假設許用值小于節(jié)點應力,但一次應力校核通過,可按合成應力舉行校核,假設合成應力小于合成應力的許用應力范疇,表現(xiàn)二次應力校核通過。假設二次應力凌駕許用應力范疇,可以接納如下的要領(lǐng)改變管道的柔性:改變管道的走向、選用賠償器或選用彈性支吊架。在高溫高壓管道運行時,一樣平常荷載產(chǎn)生的應力寧靜運行斷定一樣平常接納ansi/aseb31.31996的范例:(1)內(nèi)壓產(chǎn)生

10、的一次應力中的環(huán)向應力sp,不凌駕管道運行時質(zhì)料的許用應力sh,即:spsh。(2)內(nèi)壓、自重和外載產(chǎn)生的一次應力中的軸向應力之和sl,不凌駕管道運行時質(zhì)料的許用應力sh,即:slsh。(3)溫度、管道端點位移等產(chǎn)生的軸向應力和剪應力的合成二次應力se,不凌駕管道的許用應力范疇sa。sesa=f(1.25s+1.25shs),此中f為許用范疇低落系數(shù),溫度循環(huán)次數(shù)在7000以下,系數(shù)f取1;sh為管道在利用溫度時(冷態(tài))的許用應力值,pa;s為管道在安裝溫度時(熱態(tài))的許用應力,pa。參考文獻:1宋岢岢.壓力管道方案及工程實例.北京:化學產(chǎn)業(yè)出書社2022.2方立.用aesar軟件舉行管道應力盤算的幾個題目探究.化工裝備與管道j2022.12(6).3王軍平.aesar軟件在油田工藝方案中的應用.石油方案