楊挺成

(華油惠博普科技股份有限公司，北京 100088)

PV Elite是一款由美國INTERGRAPH公司開發(fā)的工程軟件，基本包含了壓力容器設(shè)計(jì)中的常用計(jì)算，主要用來進(jìn)行按ASME Ⅷ-1規(guī)范設(shè)計(jì)的壓力容器的計(jì)算。其要求輸入的數(shù)據(jù)較多，參數(shù)設(shè)置也比較復(fù)雜，輸入和設(shè)置之間的關(guān)聯(lián)也很多，不同的輸入和設(shè)置往往會(huì)帶來不同甚至錯(cuò)誤的結(jié)果，所以需要設(shè)計(jì)人員在全面、正確理解規(guī)范的基礎(chǔ)上，正確地輸入和設(shè)置。

本文主要結(jié)合PV Elite的輸入和參數(shù)設(shè)置以及項(xiàng)目文件的不同要求，敘述內(nèi)壓容器以水為介質(zhì)進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí)如何確定試驗(yàn)壓力，以便于大家正確理解規(guī)范和使用該軟件。而由外壓確定試驗(yàn)壓力大小的液壓試驗(yàn)和以其他介質(zhì)進(jìn)行的耐壓試驗(yàn)與之基本相同，可參考本文確定試驗(yàn)壓力。

1 術(shù)語和符號

DP——設(shè)計(jì)壓力，design pressure，MPa；

CP——計(jì)算壓力，calculated pressure，MPa；

pt——試驗(yàn)壓力，test pressure，MPa；

MAWP——最大許用工作壓力，maximum allowable working pressure，MPa；

MAP(MAPnc)——最大工作壓力(未腐蝕)，maximum working pressure(uncorroded)，MPa；

LSR——最小應(yīng)力比值，lowest stress ratio；

Head(Ope)——操作時(shí)介質(zhì)的靜壓力，static head acting during the operation，MPa；

Head(Hyd)——試驗(yàn)時(shí)水的靜壓力，static head acting during the test，MPa；

MDMT——最低設(shè)計(jì)金屬溫度，minimum design metal temperature，℃；

St——設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，material allowable stress value at design temperature，MPa；

S——試驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力，material allowable stress value at test temperature，MPa；

SY——試驗(yàn)溫度下材料的最小屈服強(qiáng)度，minimum material yield stress value at test temperature，MPa。

2 ASME Ⅷ-1規(guī)范規(guī)定的水壓試驗(yàn)

按ASME Ⅷ-1規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)的內(nèi)壓容器要求容器制造完成后應(yīng)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，規(guī)范中規(guī)定了3種確定液壓試驗(yàn)壓力值的方法【1】：

1) 按UG-99(b)，以MAWP為基準(zhǔn)，任一點(diǎn)的壓力至少應(yīng)等于最大許用工作壓力的1.3倍再乘以制造容器材料的最小應(yīng)力比值，寫成公式即pt=1.3×MAWP×LSR。

2) 按UG-99(c)，以MAP為基準(zhǔn)，經(jīng)供需雙方協(xié)議，可根據(jù)計(jì)算得到的壓力進(jìn)行液壓試驗(yàn)。在容器頂部的液壓試驗(yàn)壓力應(yīng)是各受壓元件試驗(yàn)壓力中的最低值，各受壓元件的試驗(yàn)壓力等于受壓元件計(jì)算得到的最大工作壓力乘以1.3再減去該元件的靜壓力，寫成公式即pt=1.3×MAP-Head(Hyd)。

3)按UG-99(b) note 36，以設(shè)計(jì)壓力為基準(zhǔn)，當(dāng)計(jì)算不是用來確定最大許用工作壓力時(shí)，最大許用工作壓力可假設(shè)等于設(shè)計(jì)壓力，寫成公式即pt=1.3×DP×LSR；本條區(qū)別于UG-99(b)的關(guān)鍵就是，UG-99(b)要求設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算出容器的MAWP來確定pt，而本條直接假設(shè)MAWP等于DP，以DP來確定pt。

規(guī)范中還表明：上述第1)條為規(guī)范對標(biāo)準(zhǔn)液壓試驗(yàn)壓力要求的最小值，第2)條的要求代表了根據(jù)計(jì)算進(jìn)行的一種特殊試驗(yàn)，通常是計(jì)算上的最大值，而第3) 條是第1)條的簡化情況。當(dāng)項(xiàng)目文件沒有要求時(shí)，以上3個(gè)公式確定的pt是可以任意選擇的，還可以采用任何一個(gè)中間試驗(yàn)壓力值。同時(shí)規(guī)范并不規(guī)定液壓試驗(yàn)壓力的上限，但當(dāng)液壓試驗(yàn)壓力無論有意或無意地超過了由上述第2)條確定的數(shù)值、并使容器出現(xiàn)明顯的塑性變形時(shí)，檢驗(yàn)師有權(quán)拒絕接受該容器。這意味著我們可以采用的符合ASME Ⅷ-1規(guī)范的水壓試驗(yàn)值是一個(gè)范圍，具體水壓試驗(yàn)值的確定還需要結(jié)合項(xiàng)目文件的要求。

3 不同要求的水壓試驗(yàn)

1) 試驗(yàn)地點(diǎn)上，一般要求在制造廠和(或)現(xiàn)場進(jìn)行水壓試驗(yàn)；試驗(yàn)位置上，在制造廠進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，立式容器可以選擇立置水壓(很少采用)或臥置水壓，臥式容器只有臥置水壓一種情況；試驗(yàn)時(shí)機(jī)上，容器在制造廠和(或)現(xiàn)場進(jìn)行初始水壓試驗(yàn)，服役一段時(shí)間后也可能再進(jìn)行水壓試驗(yàn)，此時(shí)容器厚度因?yàn)楦g已經(jīng)有了減薄；此外每種情況的試驗(yàn)壓力值的確定基準(zhǔn)要求也可能不同，這些情況的組合見表1。

表1 不同要求水壓試驗(yàn)的組合

2) 項(xiàng)目文件也可能會(huì)對試驗(yàn)壓力的確定基準(zhǔn)做出規(guī)定，如：是以MAWP、DP還是MAP為基準(zhǔn)，MAWP允許由什么元件控制等等，需要查閱容器數(shù)據(jù)表[datasheet，含注(note)]、規(guī)格書(specification)等才能確定。以下舉出一些例子：

a) 數(shù)據(jù)表中出現(xiàn)：CalculateMAWP(計(jì)算MAWP) □Yes(是) □No(否)

如果選“Yes”，以MAWP為基準(zhǔn)；如果選“No”，則以DP為基準(zhǔn)。

b) 數(shù)據(jù)表中出現(xiàn)：MAWPBasis(MAWP基準(zhǔn)) □Calculated(計(jì)算) □Same as Design Pressure(與設(shè)計(jì)壓力相同)

如果選“Calculated”，以MAWP為基準(zhǔn)；如果選“Same as Design Pressure”，則以DP為基準(zhǔn)。

c) 數(shù)據(jù)表中出現(xiàn)：Hydrostatic Test Pressure:(液壓試驗(yàn)壓力：) as per Code(按規(guī)范) 或 as per ASME Ⅷ-1 UG-99(b) note 36[按ASME Ⅷ-1 UG-99(b) 注36]

前者表示只要符合ASME Ⅷ-1規(guī)范即可，后者則表示以DP為基準(zhǔn)。因?yàn)橥ǔ２幌ＭM(jìn)行大量的計(jì)算來確定MAWP，因此，這兩種情況下，以及項(xiàng)目文件沒有其他要求時(shí)，一般會(huì)以DP為基準(zhǔn)。

d) 規(guī)格書中出現(xiàn)：The maximum allowable working pressure (MAWP) shall be limited by the shell or the head and not by smaller parts[最大許用工作壓力(MAWP)應(yīng)由筒體或封頭來限制，不得由小的部件來限制]。

有這樣的要求時(shí)，以MAWP為基準(zhǔn)，且由筒體或封頭(主要的大的部件)來限制MAWP，小的部件(如接管、管法蘭)不得限制MAWP。

e) 規(guī)格書中出現(xiàn)：Nozzle reinforcement or the flange rating shall not limit the vessel'sMAWP(管口補(bǔ)強(qiáng)或法蘭等級不得限制容器的MAWP)。

有這樣的要求時(shí)，則以MAWP為基準(zhǔn)，而且開孔補(bǔ)強(qiáng)和法蘭壓力等級不得限制MAWP(接管厚度可以限制)。

f) 規(guī)格書中出現(xiàn)：TheMAWPshall be determined from calculations based on the specified nominal component thickness(but reduced corrosion allowance), nozzle reinforcement or nozzle neck thickness shall not limitMAWP[MAWP應(yīng)由基于指定部件的公稱厚度(扣除腐蝕裕量)的計(jì)算來確定，管口補(bǔ)強(qiáng)或接管頸部厚度不得限制MAWP]。

有這樣的要求時(shí)，以MAWP為基準(zhǔn)，而且開孔補(bǔ)強(qiáng)和接管厚度不得限制MAWP(法蘭壓力等級可以限制)。

g) 規(guī)格書中出現(xiàn)：The maximum allowable working pressure (MAWP) shall be calculated for the "as-built" vessel and shall be limited by the lesser of the shell, head or flange pressure rating. (i.e., the nozzle and manhole reinforcing pads shall be designed so their pressure rating is at least equal to the lesser of the shell, head or flange pressure rating.) [對于“竣工”容器，應(yīng)計(jì)算最大許用工作壓力(MAWP), 并且其應(yīng)由筒體、封頭或法蘭壓力等級的低值控制。(例如，接管和人孔的補(bǔ)強(qiáng)板應(yīng)如此設(shè)計(jì)，以使其壓力等級至少等同于筒體、封頭或法蘭壓力等級的低值。)]

有這樣的要求時(shí)，以MAWP為基準(zhǔn)，筒體、封頭、法蘭壓力等級可以限制MAWP，但接管和開孔補(bǔ)強(qiáng)不得限制MAWP。

h) 規(guī)格書中出現(xiàn)：VENDOR shall calculate actual test pressure for provided thickness based on maximum allowable working pressure new and cold (MAP) at shop and field hydrotest pressure based on maximum allowable working pressure hot and corroded (MAWP).[供應(yīng)商應(yīng)基于最大工作壓力(MAP)以及新的和室溫狀態(tài)，按提供的厚度計(jì)算實(shí)際的在制造廠進(jìn)行的水壓試驗(yàn)壓力；基于最大許用工作壓力(MAWP)以及腐蝕后的和操作狀態(tài)計(jì)算在現(xiàn)場進(jìn)行的水壓試驗(yàn)壓力。]

有這樣的要求時(shí)，以MAP為基準(zhǔn)，在制造廠進(jìn)行水壓試驗(yàn)；同時(shí)要求以MAWP為基準(zhǔn)，在現(xiàn)場進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

無論有什么樣的要求，這些要求怎么進(jìn)行組合，第一步都應(yīng)先確定水壓試驗(yàn)的基準(zhǔn)，第二步確定初步的水壓試驗(yàn)的壓力值，第三步核算水壓試驗(yàn)時(shí)元件的應(yīng)力，計(jì)算通不過時(shí)，可以減小試驗(yàn)壓力，或者調(diào)整元件厚度和結(jié)構(gòu)，第四步確定最終采用的水壓試驗(yàn)壓力值，并與其試驗(yàn)要求一起對應(yīng)體現(xiàn)在設(shè)計(jì)文件上。

4 幾個(gè)定義及其理解

從上面的規(guī)范和項(xiàng)目文件要求來看，只要確定了水壓試驗(yàn)的基準(zhǔn)，即只要能確定DP、MAWP和MAP，確定水壓試驗(yàn)壓力值的問題就迎刃而解了。因此需要清楚以下幾個(gè)定義、限制它們的參數(shù)及它們之間的關(guān)系。

4.1 設(shè)計(jì)壓力DP

在ASME Ⅷ-1規(guī)范中，設(shè)計(jì)壓力指用于設(shè)計(jì)處于金屬設(shè)計(jì)溫度下容器部件的壓力，壓力容器每一元件的設(shè)計(jì)至少應(yīng)以容器在正常操作條件時(shí)預(yù)期的壓力(包括在操作位置處共同作用的靜壓力)來進(jìn)行，其目的是確定容器允許的最小厚度或不同區(qū)域的結(jié)構(gòu)特征。為了便于區(qū)分，本文中的設(shè)計(jì)壓力DP為輸入條件中的設(shè)計(jì)壓力，不包含操作時(shí)介質(zhì)的靜壓力Head(Ope)。

4.2 計(jì)算壓力CP

本文中的計(jì)算壓力CP即ASME Ⅷ-1規(guī)范中的設(shè)計(jì)壓力，即CP=DP+Head(Ope)。

4.3 最大許用工作壓力MAWP

在ASME Ⅷ-1規(guī)范中，容器的最大許用工作壓力指在此壓力所標(biāo)明的相應(yīng)溫度下、在正常操作位置時(shí)，成品容器頂部所允許承受的最大表壓力。該壓力是按規(guī)范的規(guī)則對任何受壓范圍的零件確定的內(nèi)壓或外壓的最低值，對各零部件要計(jì)入所考慮的該部件與容器頂部之間的靜壓力。在計(jì)算時(shí)采用不包括腐蝕裕量的公稱厚度，并考慮了在規(guī)定的相應(yīng)溫度下可能產(chǎn)生的列于UG-22中的各種載荷組合的影響。具體說明如下：

1)MAWP是對應(yīng)標(biāo)明溫度的，可以是設(shè)計(jì)工況時(shí)的設(shè)計(jì)溫度，也可以是MDMT；進(jìn)行水壓試驗(yàn)計(jì)算時(shí)的MAWP對應(yīng)的是設(shè)計(jì)溫度，同時(shí)也是標(biāo)志在銘牌上的MAWP。

2)MAWP是正常操作狀態(tài)(考慮放置方式)、內(nèi)部有介質(zhì)[考慮靜壓力Head(Ope)]、腐蝕之后(考慮任何時(shí)候允許承受的)的容器頂部的最大表壓力。這些參數(shù)都會(huì)影響MAWP的確定，且其數(shù)值是可以確定的。

3) 容器的MAWP是所有受壓元件(如殼體、封頭、錐段、接管、管法蘭、容器法蘭等)單獨(dú)計(jì)算的MAWP單中的最小值，這和Head(Hyd)無關(guān)。因?yàn)樵腗AWP取決于元件的有效厚度和與所在殼體的關(guān)系(如開孔補(bǔ)強(qiáng))，實(shí)際取用不同的厚度和與所在殼體的關(guān)系(如不同的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的考慮、不允許開孔補(bǔ)強(qiáng)限制MAWP等)，容器的MAWP的值會(huì)不一樣?？梢酝ㄟ^調(diào)整限制MAWP的元件的裕量來調(diào)整整個(gè)容器的MAWP。比較好的做法是在設(shè)計(jì)文件上注明由哪個(gè)元件所限制。

4)MAWP的確定還需要考慮UG-22中所有可能存在的載荷組合，比如進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)水的靜壓力。也就是說，按UG-99(b)用各元件單獨(dú)計(jì)算確定的MAWP單的最小值計(jì)算得到的水壓試驗(yàn)值pt對于每個(gè)元件都是一樣的，但是水壓試驗(yàn)時(shí)每個(gè)元件的校核壓力[pt+Head(Hyd)]是不一樣的。只有所有元件校核通過的壓力值才能作為最終容器的MAWP。

5) 這個(gè)MAWP的值一旦確定后，由它確定的pt就只有一個(gè)，無論是立試還是臥試【2】。那種立式容器立試和臥試都引用UG-99(b)且壓力值不同的做法是不正確的，正確的做法是兩值不同時(shí)，立試引用UG-99(b)，臥試 “按要求”。

6) 那么確定的MAWP和相應(yīng)的水壓試驗(yàn)值是不是越大越好呢？從水壓試驗(yàn)的目的來看，是為了保證容器在正常操作條件下的安全，只要容器安全，不必過分追求大的MAWP值。比如在“不允許開孔補(bǔ)強(qiáng)限制MAWP”且不允許用補(bǔ)強(qiáng)圈時(shí)，如果筒體或封頭的裕量很大，必然造成開孔補(bǔ)強(qiáng)需要的裕量更大，進(jìn)而造成需要增加筒體或封頭厚度的死循環(huán)。這個(gè)時(shí)候反而可以通過限制元件的厚度(如減小封頭裕量)來使MAWP減小。

4.4 最大工作壓力MAP(MAPnc)

ASME Ⅷ-1規(guī)范中，容器的最大工作壓力指受壓元件的最大許用壓力。具體說明如下：

1)MAP不對應(yīng)設(shè)計(jì)溫度，而是對應(yīng)室溫，因?yàn)樵谑覝叵赂魇軌涸S用應(yīng)力最大。

2)MAP和是否為操作狀態(tài)、內(nèi)部是否有介質(zhì)、是否腐蝕等要求無關(guān)，它是指室溫、空罐、未腐蝕時(shí)計(jì)算得到的值；MAP和MAPnc是一回事。

3) 容器的MAP同樣是所有受壓元件單獨(dú)計(jì)算的MAP單中的最小值。

4) 用MAP確定的pt和Head(Hyd)有關(guān)，水壓試驗(yàn)時(shí)每個(gè)元件的校核壓力為[pt+Head(Hyd)]。只有校核通過的壓力值才能作為最終容器的MAP。

4.5 最小應(yīng)力比值LSR

該應(yīng)力比值為制造容器的每種材料在試驗(yàn)溫度下的應(yīng)力值S與設(shè)計(jì)溫度下的應(yīng)力值St之比。螺栓不參與LSR的確定，但是當(dāng)1.3倍的應(yīng)力比值LSR乘以螺栓在其設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力超過了在試驗(yàn)溫度下螺栓材料規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度的90%時(shí)應(yīng)予考慮。

1)LSR=S/St，這是所有受壓元件的LSR的最小值，即殼體、封頭、錐段、接管、管法蘭、容器法蘭等元件材料的LSR的最小值，可記為LSR初；

2) 當(dāng)螺栓的1.3×LSR初×St>SY×90%時(shí)，由螺栓確定的LSR需要和上述LSR初進(jìn)行比較，取二者中的小值作為整個(gè)容器的LSR。

4.6 操作時(shí)介質(zhì)的靜壓力Head(Ope)

與操作時(shí)的介質(zhì)密度、介質(zhì)頂部到計(jì)算元件的高度有關(guān)，高度不同則該值不同，進(jìn)而CP不同。立式容器無論立試還是臥試，該值都相同。

4.7 試驗(yàn)時(shí)水的靜壓力Head(Hyd)

在確定由MAP計(jì)算的水壓試驗(yàn)壓力值時(shí)，需要減去該值。無論是以DP、MAWP為基準(zhǔn)，還是以MAP為基準(zhǔn)進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)的校核壓力都應(yīng)加上該值，并且立試和臥試時(shí)該值不同。

5 PV Elite中關(guān)于水壓試驗(yàn)的輸入和設(shè)置

理解了上面的定義，就可以對PV Elite中的相關(guān)輸入和設(shè)置逐一進(jìn)行整理、分析，看看怎么正確輸入和設(shè)置。

在設(shè)計(jì)約束條件Design Constraints中有以下內(nèi)容(見圖1和圖2)：

圖1 Design Constraints內(nèi)容1

圖2 Design Constraints內(nèi)容2

5.1 Hydrotest Type(液壓類型)

選項(xiàng)有UG-99(b)、UG-99(c)、UG-99(b) Note 36、用戶輸入的壓力(User Entered Pressure)等。這是最重要的選項(xiàng)，按照項(xiàng)目文件的要求進(jìn)行選擇，計(jì)算軟件會(huì)以此處選擇作為確定試驗(yàn)壓力的基準(zhǔn)。

5.2 Hydrotest Position(試壓位置)

該項(xiàng)有Vertical和Horizontal兩個(gè)選項(xiàng)。立式容器二者都可以選擇；臥式容器選擇Horizontal。此輸入是必需的，以便水壓試驗(yàn)類型選擇UG-99(c)時(shí)，可以確定和減去總Head(Hyd)；在所有水壓試驗(yàn)類型確定校核壓力時(shí)，可以加上Head(Hyd)。

5.3 Projection from top(mm)和Projection from bottom(mm)[伸出頂部(mm)和伸出底部(mm)]

結(jié)合試驗(yàn)位置輸入最高點(diǎn)或最低點(diǎn)的部件(如法蘭密封面)距容器外壁的距離，這個(gè)值會(huì)加到容器高度(立式容器立試水壓)或最大直徑(臥試水壓)上去，從而影響到用UG-99(c)計(jì)算確定的水壓試驗(yàn)壓力值。

立式容器進(jìn)行立式水壓試驗(yàn)時(shí)，Head(Hyd)=元件到容器頂部的距離+Projection from top；進(jìn)行臥式水壓試驗(yàn)時(shí)，Head(Hyd)=容器最大直徑+Projection from top+Projection from bottom。

5.4 Projection from bottom Ope(mm)[操作狀態(tài)伸出底部(mm)]

輸入操作狀態(tài)最低點(diǎn)的部件(如法蘭密封面)距容器外壁的距離，這個(gè)值影響MAWP的確定，進(jìn)而影響到用UG-99(b)或UG-99(b) note 36計(jì)算確定的水壓試驗(yàn)壓力值；當(dāng)法蘭控制MAWP時(shí)，該距離用于計(jì)算ANSI法蘭的最大允許工作壓力。如果使用ANSI法蘭，則應(yīng)從法蘭的基本額定值中減去Head(Ope)。

5.5 Flange Distance to Top(mm)[法蘭距頂部的距離(mm)]

輸入從法蘭中心線/密封面到容器頂部的距離。當(dāng)法蘭控制容器MAP時(shí)，使用該值。如果容器處于豎直位置，并且水壓試驗(yàn)類型選擇了UG-99(c)，則該值與Projection from top一起使用，以確定水壓試驗(yàn)要減去的Head(Hyd)。

5.6 User defined MAWP(MPa)，User defined MAPnc(MPa)，User defined Hydro. Press(MPa)[用戶自定義MAWP(MPa)，用戶自定義MAPnc(MPa)，用戶自定義液壓試驗(yàn)壓力(MPa)]

這是由用戶自定義MAWP、MAPnc和水壓試驗(yàn)壓力值，如果輸入，軟件會(huì)以這些輸入值來進(jìn)行計(jì)算和核算，而不管按其他選項(xiàng)實(shí)際計(jì)算的MAWP、MAPnc和水壓試驗(yàn)壓力值的大小。

5.7 Additional Ope. Static Press(MPa)[操作狀態(tài)時(shí)附加的液柱靜壓力(MPa)]

輸入操作狀態(tài)時(shí)附加的液柱靜壓力值，比如臥式容器上面有一個(gè)立式容器與之相連，那么立式容器中液柱靜壓力會(huì)作用到臥式容器的元件上；該值會(huì)影響到MAWP和元件的CP。

5.8 Corroded Hydrotest(腐蝕狀態(tài)液壓試驗(yàn))

勾選后進(jìn)行腐蝕狀態(tài)下水壓試驗(yàn)時(shí)各受壓元件應(yīng)力的校核。通常都要勾選，除非是按UG-99(c)計(jì)算水壓試驗(yàn)壓力。

5.9 Hyd. Allowable is 90% Yield(液壓試驗(yàn)時(shí)許用應(yīng)力值為材料屈服強(qiáng)度的90%)

由于ASME Ⅷ-1規(guī)范未給出水壓試驗(yàn)時(shí)材料的許用應(yīng)力值，所以勾選時(shí)以常溫下材料屈服強(qiáng)度的90%、不勾選時(shí)以1.3倍常溫下材料許用應(yīng)力值來進(jìn)行校核，元件計(jì)算應(yīng)力值不得超過這個(gè)值。通常勾選此項(xiàng)，但當(dāng)容器水壓試驗(yàn)過程中出現(xiàn)明顯的塑性變形時(shí)，檢驗(yàn)師有權(quán)拒絕接受該容器。

5.10 Nozzle/Clip Design Pressure Options(管口設(shè)計(jì)壓力選項(xiàng))

在Loadcases/Nozzle Design Options(載荷工況/管口設(shè)計(jì)選項(xiàng))有以下選項(xiàng)(見圖3)：

圖3 Load cases/Nozzle Design Options選項(xiàng)

其中Nozzle/Clip Design Pressure Options(管口設(shè)計(jì)壓力選項(xiàng))的選項(xiàng)包括“1.MAWP+Static Head to Element Bottom(MAWP+到元件底部的靜壓力)”、“2.DesignP+Static Head(DP+靜壓力)”、“3.OverallMAWP+Static Head(governing Element)[總體MAWP+靜壓力(控制元件)]”、“4.MAWP+Static Head to Nozzle(MAWP+到管口的靜壓力)”。這些選項(xiàng)都用于確定管口開孔補(bǔ)強(qiáng)時(shí)的CP。

1)MAWP+Static Head to Element Bottom：CP取容器的MAWP與該管口所在元件(如筒節(jié))底部的靜壓力的和，與管口在本元件上的高度無關(guān)。

2) DesignP+Static Head：CP取容器的DP與該管口處靜壓力的和，與管口的高度有關(guān)。

3) OverallMAWP+Static Head(governing Element)：CP取容器的MAWP與控制MAWP的元件底部的靜壓力的和，與管口的高度無關(guān)。

4)MAWP+Static Head to Nozzle：CP取容器的MAWP與該管口處靜壓力的和，與管口的高度有關(guān)。

上述1)、3)、4)條都是用于要求開孔補(bǔ)強(qiáng)不限制MAWP的情況，第4)條與實(shí)際最一致，小于第1)條；第3)條有時(shí)候最大(當(dāng)最底部元件控制MAWP時(shí))，此時(shí)計(jì)算最保守，有時(shí)候最小(當(dāng)最頂部元件控制MAWP時(shí))；而第2)條就是應(yīng)用DP的情況。

5.11 Tools/Set Configuration Parameters(工具/設(shè)置配置參數(shù))

在“Tools/Set Configuration Parameters”有以下選項(xiàng)(見圖4)：

圖4 Tools/Set Configuration Parameters選項(xiàng)

5.11.1 NoMAWPCalculation(不計(jì)算MAWP)

勾選此項(xiàng)表示不計(jì)算MAWP。通常不勾選，即需要計(jì)算MAWP。當(dāng)勾選時(shí)，軟件在計(jì)算換熱器時(shí)，不計(jì)算殼體的MAWP，而以管板、換熱管、管板與換熱管的接頭確定的MAWP作為換熱器管、殼程的MAWP。

5.11.2 Nozzle OpeningMAWPis not Restricted by the Shell(ASME)(管口開孔的MAWP不由殼體限制)

當(dāng)使用ASMEⅧ-1 UG-37進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算時(shí)，是根據(jù)幾個(gè)項(xiàng)目(包括UG-45、UG-37和其他考慮因素)迭代計(jì)算管口的MAWP。管口的MAWP是整個(gè)UG-37計(jì)算的最小值，也是連接管口所在殼體的MAWP。在某些情況下，可能希望了解開孔補(bǔ)強(qiáng)的MAWP，而不考慮所在殼體的MAWP。如果是這種情況，勾選此項(xiàng)。

5.11.3 Use theMAWPto Compute theMDMT(用MAWP計(jì)算MDMT)

勾選此項(xiàng)表示計(jì)算MDMT時(shí)用MAWP代入公式，不勾選表示用DP代入公式。如果想得到更低的MDMT，則不需要勾選此項(xiàng)。同時(shí)這也與銘牌上的數(shù)值相對應(yīng)。

5.12 Liquid Dialog(液體對話框)

在“Liquid Dialog”中有以下選項(xiàng)(見圖5)：

圖5 Liquid Dialog內(nèi)容

需要填寫Specific Gravity/Liquid Density(比重/液體密度)、Height in this Element/Height from Datum(在本元件中的高度/從基準(zhǔn)線開始的高度)，用于計(jì)算Head(Ope)，這會(huì)影響到CP和MAWP的計(jì)算結(jié)果。

6 示例

某簡化的立式容器見圖6，其設(shè)計(jì)參數(shù)為：DN2 000 mm×20 000 mm(T/T)，設(shè)計(jì)壓力0.6 MPa，設(shè)計(jì)溫度300 ℃，腐蝕裕量3 mm，焊接接頭系數(shù)0.85。操作介質(zhì)密度1 000 kg/m3，液位高度15 550 mm。其主要受壓元件參數(shù)見表2。

表2 主要受壓元件參數(shù)

圖6 立式容器計(jì)算示例條件

在四種不同的試壓選擇要求下，水壓試驗(yàn)的壓力值計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 立式容器計(jì)算示例結(jié)果

7 結(jié)語

通過以上整理、分析和舉例，得出如下結(jié)論：

1) 按ASME Ⅷ-1規(guī)范設(shè)計(jì)的壓力容器確定水壓試驗(yàn)壓力值時(shí)，不僅要考慮規(guī)范的要求，還需要考慮項(xiàng)目文件的要求。

2) 只要把握好設(shè)計(jì)是以DP、MAWP還是MAP為基準(zhǔn)，就可以準(zhǔn)確地確定水壓試驗(yàn)壓力值。

3) 確定MAWP時(shí)需要考慮Head(Ope)，而確定MAP時(shí)不需要考慮；以MAWP為基準(zhǔn)計(jì)算的pt和Head(Hyd)無關(guān)，而以MAP為基準(zhǔn)計(jì)算的pt需要減去Head(Hyd)；無論是以DP、MAWP為基準(zhǔn)，還是以MAP為基準(zhǔn)確定pt的校核壓力，都需要加上Head(Hyd)。

4) 根據(jù)以上原則可在PV Elite的相應(yīng)選項(xiàng)中進(jìn)行正確的輸入和設(shè)置。