SW6使用方法-寰球

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在GB150的3.5.1节中说明: “由两室或两个以上压力室组成的容器,确定设计压力时, 应考虑各室之间的最大压力差。”
SW6中对于带夹套容器内筒的最低试验压力按如下确定:
注:现程序中仍按“容器顶部的最高压力”定义设计压力
2
压力试验的目的: 1. 检验受压壳体的宏观强度; 2. 检验接头的可靠性: - 焊接接头的致密性 - 法兰接头的密封性
rm t
= 5时,
t
t
t
例:rm = 10 t
, T = 5 ,无法进行插值
t
z 局部应力计算时,当外载荷大小和方向不变的条件下, 管子外径不变:管子厚度↑ :管子上的应力↓,壳体上的应力↑ 管子厚度不变:管子外径↑ :管子上的应力↓,壳体上的应力↓
z 对于椭圆封头和碟形封头上的接管上作用外加机械载荷,程 序在计算壳体上的局部应力时,是以椭圆封头的当量半径和碟 形封头球冠部分的半径按球壳进行计算。在使用其他软件计算 时,要注意,对于椭圆封头和碟形封头,输入的局部应力计算 处的壳体半径并不是筒体半径
压力试验是通过实验的方法来验证容器的宏观强度和密封性, 而不是通过计算来校核容器的强度 GB151中对封头在压力试验工况下的强度校核是不必要的
SW6确定试验压力的方法
在筒体单独计算时,程序仅取筒体材料的许用应力比值; 在设备计算时,程序会比较所有需计算零部件的许用应力 比值,选取最小值用来计算试验压力的最低值。
建议用户自行确定后将试验压力值输入
标准的作用和地位
采用标准的目的是使得产品设计既满足安全要求,又具有较 好的经济性。 所有的标准在被法规引用前都不是强制性的,仅当被法规 引用后,才会成为强制性标准。 国家标准(GB)中规定的往往是为保证安全所需要的最低要 求。
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工程设计方法与结构的安全性
当预紧工况起主要作用时,封头焊入深度对法兰厚度没有影响;
当操作工况起主要作用时:
1. 浮头法兰受内压作用时,封头薄膜力的水平分力对法兰环作 用的扭矩一般不可能大于其它几个力对法兰环所作用的扭矩之 和。因此,封头焊入深度应尽可能取较小的值,以使封头薄膜 力的水平分力对法兰截面形心作用的力臂有较大值; 2. 浮头法兰受外压作用时,一般来说,封头薄膜力的水平分力 对法兰环将起主要作用,封头焊入深度的值不宜取得太小
• 限制局部应力的强度条件可为
局部薄膜应力 ≤ 1.5[σ]t
(1)
局部薄膜应力 + 弯曲应力 ≤ 3.0[σ]t
(2)
在机械外载作用下,壳体上的局部应力将主要由局部薄膜应力
+ 弯曲应力 控制
10
浮头法兰厚度计算
δ f = J a 或 δ f = L + J p + L2
(1)
取上两式中之大值。
z 达到密封效果所需要的最小垫片 反力FR与压力和介质有关, 应由实验 测得, 按EN13445,取为:
FR = π ⋅ DG ⋅ b ⋅ m I ⋅ p
z 为了保证密封应满足:
Fg ≥ FR
z 已知垫片性能、螺栓材料和总截
面积以及设计压力后, 螺栓的予紧力
应满足:
Fb ≥ FP + FR − w
其中:
0.2 0.008
0.3
0.4
0.017 0.045
一般性结论: 1)在小直径接管的情况下( d ≤ 0.25),等面积法的有效
Di
补强范围小于压力面积法的有效补强范围,使得补强
计算结果较为保守;
2)在接管直径较大时,一般总是压力面积法的结果更为保
守,除非压力很高的情况 (当 d = 0.5 时,压力 p 需大于0.09[σ]t 才会使等面积法
凡需输入接管伸出长度时,力和力矩的作用点均为接管法兰
密封面
不需输入接管伸出长度时,力和力矩的作用点为附件与壳体
的连接处,即壳体的外表面
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• 球壳上安放接管或实心附件的局部应力计算时,由于图表的
关系,结构参数会受到限制,见HG2wk.baidu.com582 的图27-3 到图27-22。
如计算径向载荷P通过接管对球壳引起的应力时,当 T = 0.25 ~ 4 ;而当 rm = 15 时,T = 1 ~ 10
操作工况下:
Mo
=
⎧ ⎨ ⎩
FD FD ⋅ (
⋅ LD + FG LD − LG )
⋅ +
LG FT
+ FT ⋅ (LT
⋅ LT − Fr ⋅ Lr − LG ) − Fr ⋅ Lr
Lr
=
δ
' f
2
− δh 2 cos β
−l
结论:
式(1)得到的厚度不
是计算厚度,只能用于检
验假定厚度δf’是否合格。
法兰设计时,选用法兰、垫片、螺柱、螺母的材料,需注意 匹配恰当;实际装配时,应注意螺栓的上紧程度
例:
P = 0.8 MPa;
t=120℃ ;
Di = 1000mm;
选标准乙型法兰;PN=1.0MPa;法兰材料:锻件16Mn
垫片:内有石棉纤维橡胶垫;
螺栓:40Cr;
按GB150第9章计算,该法兰不合格。
点击“出计算书”按钮后,如WORD已打开,但提示“ WORD 无法打开文档…DOC1”,这是WORD本身的问题。 解决办法: 删除文件Normal.dot,打开WORD,然后关闭,使生成一 新的Normal.dot
1
试验压力的取值
试验压力的下限:
液压试验:
PT=1.25
P
[σ ] [σ ]t
3. 大、小端连接处都作为支撑线 以 1000mm 作为锥壳长度, 对锥壳单独 计算其所需要的厚度
• 同一个结构可用不同的模型进行计算,
从而得到不同的结果
关于法兰选用和设计计算
标准容器法兰的最大允许工作压力应按 JB/T 4700 的表6和表7确定
标准容器法兰的公称压力是以板材16MnR在常温下的 强度为依据而制定
( ) σ H ≤ 1.5[σ ]tf 2.5 or 1.5[σ ]tn
σ R ≤ [σ ]tf σ T ≤ [σ ]tf
σH
+σ R 2
≤ [σ ]tf ,
σH +σT 2
≤ [σ ]tf
在进行法兰计算时,SW6认为用户输入的尺寸是已扣除了腐 蚀余量后的尺寸
法兰在设计压力下计算通过,并不能保证在压力试验时不发 生泄漏;同样,法兰在设计压力下计算通过,实际上也不能保 证在操作工况下,介质一定不泄漏
FP
=
π 4
⋅ DG2

p
金属垫片
FR = π ⋅ DG ⋅ b ⋅ m I ⋅ p
Fg ≥ FR
Fb ≥ FP + FR − w
其中:
FP
=
π 4
⋅ DG2

p
或求:得Δ~螺g +栓Δ~予b =紧Δ力g +FΔbb可按方程:
( ) ( ) Δ~g − Δg + Δ~b − Δb = 0
非金属垫片
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开孔补强的设计方法
z 开孔补强的目的:减小壳体与接管连接处的应力水平, 避免由于该处的高应力水平而引起的开裂
z 考察设计方法是否合用的准则为,当按该方法设计后,应满 足: pb ≈ 1
pbv
z 对筒体上法向接管的结构,WRC 335公报发表的实验结果 表明,满足等面积法补强要求后, pb ≈ 0.88 ~ 1.0 pbv
标准容器法兰选用举例: 法兰材料:锻件20钢; 设计温度:250 如选用压力等级为 0.25 MPa 的甲型平焊法兰,则该 法兰的最大许用工作压力为 0.17 MPa
5
法兰设计的 Waters 法
Waters法是一个强度计算方法,而法兰的失效主要是刚度不 够而引起的泄漏。故法兰计算的强度条件为:
原因:预紧力矩过大,使得法兰颈部弯曲应力不合格。
螺栓材料调整为35钢,该法兰校核合格。
6
法兰密封设计的基本步骤
z 按介质的性质和压力选择合 适的垫片(材质和形状)
z 确定合适的螺栓予紧力(螺栓 个数、直径和每个螺栓的予紧 力矩)
z 法兰的强度和刚度校核 (保 证有一定的密封宽度以及垫片 不至于被压坏)
关于壳体上安放的接管上受到机械外载时的 局部应力计算
• 对于筒体上接管受到机械外载时,如按HG20582 (即WRC107)
计算,将只计算筒体的强度;如按WRC297 计算,则还计算和校 核接管根部的强度。理论上要求按HG20582 计算时,接管应具有 足够的强度和较大的刚度
• 外力作用点的说明如下:
• 锥壳与筒体连接处是否作为
支撑线由设计人员自行确定。
1. 大、小端连接处都不作为支撑线: 计算长度 L = 900+1000+800 = 2700 mm 分别计算大端筒体、锥壳、小端筒体的厚度。锥壳的最终厚度 取三者中大值;
2. 小端连接处作为支撑线: 计算长度 L = 900+1000 = 1900 mm 分别计算大端筒体、锥壳的厚度。锥壳 的最终厚度取两者中大值;
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关于受外压筒体和变径段的壁厚计算
• 锥壳与筒体连接处不作为支撑线时(见图b) ,按 L 和各自的
直径、壁厚进行校核,且锥壳厚度应不小于与之连接的筒体
厚度;
(a)
(b)
• 锥壳与筒体连接处作为支撑
线时(见图a) ,按GB150 中 7.2.5.2节计算锥壳厚度,并校 核与大、小端筒体连接处的 刚度是否足够;
Di
的结果更安全)
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开孔补强计算时所用的有效厚度没有考虑制造减薄量 切向接管补强计算的限制
对于长圆形开孔,GB150 规定长、短轴之比不得大于2.0。 在HG20582 中有同样的规定
平盖的补强计算 1)平盖上开孔可用两种方法进行计算:整体补强法和等 面积法; 2)标准法兰盖上开孔后,需进行法兰盖厚度校核和开孔 补强计算 关于不需另行补强的开孔 凡不符合GB150-1998 中8.3节条件的都需考虑补强及进 行补强计算(特别需注意表8-1的条件) 外压壳体上的大开孔补强尚没有标准所提供的常规计算 方法
11
固定管板换热器的计算 用SW6-98计算时,建议先计算管板,再计算膨胀节,以
利用程序所算出的膨胀节所受的轴向力 ( 膨胀节校核计算时需要输入轴向力和轴向位移, 这两个值 必须通过管板计算才能得到) 当程序设计管板厚度时,如出现管子或壳体轴向力不合格, 程序会自动选用合适的标准膨胀节;不锈钢膨胀节的材料按 GB16749 为0Cr19Ni9 ,需用户在计算膨胀节前自行修改 程序允许用户直接输入膨胀节的刚度以进行管板计算
• SW6 中关于浮头法兰的设计计算方法
输入封头焊入深度 l和浮头法兰厚度,程序进行强度校核 由程序用优化计算的方法设计封头焊入深度l 和浮头法兰
厚度δf 。设计人员还应进行圆整后再次校核
当仅输入封头焊入深度l ,则程序所算出的浮头法兰厚度
δf 并不能保证满足强度要求。建议封头焊入深度l 和浮 头法兰厚度 δf 都不输入,而由程序给出优化计算结果后, 再进行调整
工程规范中一些计算方法的说明
椭圆封头的设计计算公式:
δ
=
KpDi
2[σ ]tφ − 0.5 p
适用范围
1 ≤ Di ≤ 2.6 2h
ASME VIII-1采用的是第一强度理论 该公式考虑了椭圆封头与筒体连接处产生的边缘应力与压 力产生的薄膜应力叠加后的总应力,最大应力出现在封头与筒 体连接处。但该公式并没有采用应力分类的概念
压力面积法与等面积法都是基于局部区域的内、外力平衡, 区别仅为补强有效范围的大小
在假定接管厚度与壳体厚度相等的条件下,要使得压力面积
法的有效补强范围大于等面积法的有效补强范围的条件是:
⎜⎛
d
δ Di
>
⎜ 0.25⎜
Di
⎜⎜⎝ 1 + 0.25
⎟⎞2

d
⎟ ⎟
Di ⎟⎠
d= Di δ≥ Di
0.1 0.002
Web Site:www.tced.com
SW6v4.0 的升级内容 SW6 的基本使用方法和技巧 在使用SW6进行承压元件设计时,如何 正确理解和使用标准中的条款 塔器、换热器、卧式容器、立式容器计算 方法的说明
软件使用的一些基本技巧
在WORD中形成计算书时,有时会出现字体很小的情况。应 在“工具-选项”对话框中点击“Web选项”按钮,然后在打开 的对话框中,将“取消下述软件不支持的功能”选择框的钩 去掉。
气压试验:
PT=1.15
P
[σ ] [σ ]t
试验压力的上限为满足以下公式:
σT
=
pT
(Di

+
e
δ
e
)

⎧0.9Φσ ⎩⎨0.8Φσ
s s
(水压试验 ) (气压试验 )
在标准GB150-1998中对外压容器的试验压力有如下的 规定: 液压试验: pT = 1.25 p 气压试验: pT = 1.15 p 带夹套的容器,当夹套内压力为正时,其内筒即为外压容器
SW6-1998v4.0使用说明 与工程设计问题的讨论
2008. 11
秦叔经 全国化工设备设计技术中心站
上海延安西路376弄22号10楼 Tel:021-32140342-820 Fax:021-62489867
Email:tcedmci@public.sta.net.cn sw6@tced.com
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