陳立鞍

鞍山市檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證中心 遼寧 鞍山 114004

引言

根據(jù)《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則—工業(yè)管道》2.4.2.7的要求,如壓力管道存在無(wú)強(qiáng)度計(jì)算書,并且管道設(shè)計(jì)壁厚不小于管道設(shè)計(jì)外徑的六分之一或者設(shè)計(jì)壓力大于0.385倍的設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力；有較大變形、撓曲的；由管系應(yīng)力引起密封結(jié)構(gòu)泄露、破壞的；要求設(shè)置而未設(shè)置補(bǔ)償器或者補(bǔ)償器失效的；支吊架異常損壞的；結(jié)構(gòu)不合理,并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重缺陷的；壁厚存在嚴(yán)重全面減薄的均應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力分析。

1 管系輸入

在進(jìn)行應(yīng)力分析前,應(yīng)將壓力管道各相關(guān)節(jié)點(diǎn)與特性輸入AutoPSA軟件中。首先,應(yīng)對(duì)AutoPSA 應(yīng)力分析所需的原始數(shù)據(jù)文件中的一些全局?jǐn)?shù)據(jù)(例如輸入單位、輸出單位等)進(jìn)行設(shè)置。如輸入單位、輸出單位、向上坐標(biāo)軸、環(huán)境溫度、支吊架剛度方式、偶然荷載系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。其次,應(yīng)輸入AutoPSA 單元數(shù)據(jù),如節(jié)點(diǎn)號(hào)、單元長(zhǎng)度、管截面特性、節(jié)點(diǎn)約束、三通點(diǎn)、彈簧、位移、附加力和力矩、附加均布力、風(fēng)、埋地、單元特性、應(yīng)規(guī)總類、材料特性、介質(zhì)特性等數(shù)據(jù)。最終,通過(guò)管系輸入形成AutoPSA單元數(shù)據(jù)分類列表,頁(yè)面以表格的形式集中顯示分類單元數(shù)據(jù),如“所有單元”、“點(diǎn)的坐標(biāo)”、“材料”、“彎頭彎管”、“剛性件”等數(shù)據(jù)。

2 靜態(tài)分析

首先,建立靜態(tài)載荷工況。根據(jù)所分析管道的實(shí)際情況,選擇程序中所推薦的相應(yīng)工況狀態(tài)。如程序中無(wú)合適的工況狀態(tài),可以自定義相應(yīng)的載荷狀態(tài)。其次,定義風(fēng)載荷。根據(jù)管道所在地歷年氣象數(shù)據(jù),輸入自定義風(fēng)載荷所需的風(fēng)壓與高度或風(fēng)速與高度。第三、定義波載荷。可以定義4種不同的波載曲線?？梢远x水流載荷和波載荷,并把它們合并在一起,或者在分析不考慮其中的一個(gè)載荷而將其省略。第四、進(jìn)行錯(cuò)誤檢查。直至成功完成了管系前處理的錯(cuò)誤檢查之后才能進(jìn)行靜態(tài)分析。錯(cuò)誤檢查完成以后,才能生成需要的分析數(shù)據(jù)文件。同樣,在分析中對(duì)輸入模型所作的修改,只有在修改后重新進(jìn)行錯(cuò)誤檢查才影響分析結(jié)果。如果輸入發(fā)生變化和沒(méi)有成功進(jìn)行錯(cuò)誤檢查,AutoPSA 不允許進(jìn)行分析。最后、進(jìn)行靜態(tài)分析,進(jìn)而輸出靜態(tài)分析報(bào)告。

3 動(dòng)態(tài)分析

AutoPSA 的動(dòng)態(tài)功能包括固有頻率的計(jì)算、諧波分析、響應(yīng)頻譜分析和時(shí)程分析。AutoPSA 的動(dòng)態(tài)模塊能生成幾類動(dòng)態(tài)載荷,例如,將隨時(shí)間變化的載荷轉(zhuǎn)化為響應(yīng)頻譜。定義不同類型的動(dòng)態(tài)影響提高了動(dòng)態(tài)模型的正確性,使這種方法能解決更廣泛的動(dòng)態(tài)問(wèn)題。四種動(dòng)態(tài)分析方法中的任一個(gè)——模態(tài)、諧波、譜和時(shí)間歷程都有它們自己生成結(jié)果的程序。然而,所有的這些分析都是以同樣的方式開始。一旦動(dòng)態(tài)輸入被保存并進(jìn)行檢查,AutoPSA 將進(jìn)行一個(gè)類似于靜態(tài)分析的執(zhí)行路徑。形成單元和系統(tǒng)剛度矩陣,在適合的地方建立載荷矢量。對(duì)于動(dòng)態(tài)分析,也生成系統(tǒng)質(zhì)量矩陣。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō),應(yīng)根據(jù)選擇的分析類型來(lái)進(jìn)行操作。

4 仿GLIF算法

AutoPSA 除了提供前面所述的仿CAESARII算法以外,還提供了仿GLIF算法。仿GLIF算法按固定的十個(gè)工況進(jìn)行分析、按不同條件分別計(jì)算組合。下面以實(shí)際案例闡述仿GLIF算法的實(shí)際應(yīng)用情況。

某單位能源管控中心發(fā)電分廠72#蒸汽管道,直徑為273毫米、壁厚為12毫米、材質(zhì)為20G、設(shè)計(jì)壓力4.0兆帕、設(shè)計(jì)溫度400攝氏度,經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)壁厚存在嚴(yán)重全面減薄,按照《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則—工業(yè)管道》2.4.2.7的規(guī)定,應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力分析。管系輸入后,如圖1所示。

圖1

經(jīng)應(yīng)力分析后,報(bào)告結(jié)論如下:

TOTAL MAX STRESS TABLE

No CASE START END IJ i f/k SSST-REC ST-REASS 1 1 10002 1 5 1.000 1.000 19.945 52.271 -ok-2 1 10039 17 5 1.000 1.000 28.400 52.271 -ok-1 3 10011 10012 6 1.200 1.000 71.534 239.252 -ok-2 3 3 100 0 2.097 1.000 118.091 239.252 -ok-

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,基于AutoPSA 軟件進(jìn)行壓力管道定期檢驗(yàn)應(yīng)力分析的方法是可行的,在應(yīng)力分析的諸多方法中又提供一種行之有效的手段,可以肯定在不久的將來(lái)AutoPSA 軟件會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用和更加深入的推廣。