工艺管道一次应力校核方法分析论文_刘春霞

山东润昌工程设计有限公司山东省济南市 250101

摘要：本文通过解读工艺管道热态一次应力和冷态一次应力的定义，结合ASME B31.3-2014标准相关要求，应用CAESARII软件举例分析了热态一次应力的四种计算方法。

关键词：工艺管道；一次应力；校核方法；分析

1一次应力的计算方法

工艺管道热态一次应力和冷态一次应力校核需考虑载荷如下：重量载荷W，包括管道、保温、介质及刚性元件的重量；压力载荷P；弹簧载荷H；温度载荷T。

管道应力分析工况类型定义如下：SUS为持续工况；Alt-SUS为关联持续工况；OPE为操作工况；EXP为热膨胀工况。

1.1冷态一次应力的计算方法

根据冷态一次应力的定义，冷态一次应力校核工况为W+P+H（SUS）。

1.2热态一次应力的计算方法

1.2.1删除支架法

删除操作状态脱空的支架，重新分析管道模型，计算热态一次应力。

1.2.2工况相减法

操作工况W+T+P+H（OPE）减去温度工况T（EXP）计算热态一次应力。

1.2.3 ASME B31.3附录P法

ASME B31.3附录P提供评价管道系统应力范围的另一种规则。附录P考虑操作条件下的应力，包括位移和持续载荷产生的应力，而不仅是位移应力范围。该方法考虑管道离开支架时的非线性影响。通过激活CAESARII软件配置中附录P选项，即可计算热态一次应力。

1.2.4关联传递法

CAESARII-2016版软件提供Alt-SUS工况类型，每一个操作工况关联一个持续载荷工况，通过将操作工况的刚度矩阵传递到持续载荷工况，计算操作工况对应的热态一次应力。

2一次应力校核案例

下文通过一个案例说明冷态一次应力和热态一次应力的计算方法。如图1所示的某管道系统，使用ASTMA106B级的无缝钢管，公称直径为DN150，公称壁厚为SCH40（7.11mm），腐蚀裕量为3mm，流体密度为1000kg/m3，操作温度T1为5℃，操作温度T2为200℃，安装温度为21℃，设计压力P1为4000kPa。该管道系统的应力模型基本输入信息见表1。