壓力容器審核人員培訓教材第六部分

1、1壓力容器壓力容器設計審批人培訓設計審批人培訓（六）（六） 濟南石油化工設計院濟南石油化工設計院 黃黃 泓泓 電話二一二年十一月2內(nèi)容簡介一、壓力容器設計計算應用軟件二、CAD畫圖應用軟件 3一、壓力容器設計計算應用軟件計算軟件計算軟件 SW6-2011SW6-2011過程設備強度計算軟件包過程設備強度計算軟件包 LANSYS PV1.2 LANSYS PV1.2壓力容器強度設計系統(tǒng)壓力容器強度設計系統(tǒng) VAS2.0 VAS2.0壓力容器分析設計系統(tǒng)壓力容器分析設計系統(tǒng)41、 SW6過程設備強度計算軟件包 SW6-2011過程設備強度計算

2、軟件包，是以國標GB150.1GB150.4-2011壓力容器；GB151-99鋼制管殼式換熱器；GB12337-98鋼制球形儲罐；JB/T4710-2005鋼制塔式容器；JB/T4731-2005鋼制臥式容器及HG/T20582-2011鋼制化工容器強度計算規(guī)定為編制依據(jù)。它的運行環(huán)境為WINDOWS系統(tǒng)，此軟件在運行過程中直觀、方便、靈活。5 該軟件包含了10個設備計算程序，每個設備計算程序既可進行設備的整體計算，也可進行該設備中某一個零部件的單獨計算。6 零部件計算程序可單獨計算最為常用的受內(nèi)、外壓的圓筒和各種封頭，以及開孔補強、法蘭等受壓元件，也可對HG/T20582-2011鋼制化工

3、容器強度計算規(guī)定中的一些較為特殊的受壓元件進行強度計算。十個設備計算程序則幾乎能對該類設備各種結(jié)構(gòu)組合的受壓元件進行逐個計算或整體計算 7 由于SW6-2011以Windows為操作平臺，不少操作借鑒了類似于Windows的用戶界面，因而允許用戶分多次輸入同一臺設備的原始數(shù)據(jù)、在同一臺設備中對不同零部件原始數(shù)據(jù)的輸入次序不作限制、輸入原始數(shù)據(jù)時還可借助于示意圖或幫助按鈕給出提示等，極大地方便用戶使用。一個設備中各個零部件的計算次序，既可由用戶自行決定，也可由程序來決定，十分靈活。 8 為了便于用戶對圖紙和計算結(jié)果進行校核，并符合壓力容器管理制度原始數(shù)據(jù)存檔的要求，本軟件可以打印用戶輸入的原始數(shù)

4、據(jù)。 計算結(jié)束后，分別以屏幕顯示簡要結(jié)果及直接采用WORD表格形式形成按中、英文編排的設計計算書等多種方式，給出相應的計算結(jié)果，滿足用戶查閱簡要結(jié)論或輸出正式文件存檔的不同需要。9.SW6-2011在使用過程中有以下特點在使用過程中有以下特點: 在數(shù)據(jù)輸入時可隨時退出程序運行，程序運行時數(shù)據(jù)輸入和運算可以任意交替進行，對于結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的輸入在界面上采取了圖形提示，在一個設備計算程序中，各數(shù)據(jù)輸入頁面可方便的隨意切換。 計算結(jié)果可用兩種形式輸出。一種是屏幕顯示，另一種是通過WORD以表格形式打印輸出或作為文件存放。10SW6-2011軟件內(nèi)容軟件內(nèi)容 SW6-2011軟件有10個設備級計算程序，一個

5、零部件計算程序和一個用戶材料數(shù)據(jù)庫管理程序。每個計算程序有對應的一組圖標，只要點擊圖標就能使某個程序運行。SW6-2011對一種設備的輸入數(shù)據(jù)文件都規(guī)定了一個后綴名。 1110個設備計算程序和一個零部件計算程序的后綴名見下表個設備計算程序和一個零部件計算程序的后綴名見下表12131415161718192021222324252627282930313233343536可用于計算超出GB151-1999范圍的固定管板 按JB4732-95所給出的解析方法進行固定管板計算的模塊，并已將其集成到SW6-1998中。該模塊主要針對超出GB151-1999范圍的一些固定管板結(jié)構(gòu)，給出了進行設計計算的補

6、充手段。具體來說，該模塊的計算方法是基于JB4732-95附錄，可用于計算以下結(jié)構(gòu)的固定管板結(jié)構(gòu) 。37 1、b型和e型管板結(jié)構(gòu)中管板周邊不布管區(qū)較寬（k1）的結(jié)構(gòu)； 2、管板與殼程筒體法蘭搭焊連接的結(jié)構(gòu)；3、管板與殼程筒體法蘭平齊焊連接的結(jié)構(gòu)。38 另外，對于k1的b型和e型管板結(jié)構(gòu)，本模塊實際也能計算?？紤]到這兩種結(jié)構(gòu)在GB151-1999計算方法的范圍之內(nèi)，對于同樣的一個結(jié)構(gòu)， ，按GB151-1999的方法和按JB4732-95的方法進行計算所得到的結(jié)果必定有所不同。因此，本模塊在給出計算結(jié)果的同時，將提示用戶，對于這樣的結(jié)構(gòu)，應采用GB151-1999的方法進行計算。本模塊采用的應力

7、評定準則同GB1511999。39SW6-2011 V1.0過程設備強度計算軟件的開發(fā)單位：全國化工設備設計技術中心站、 網(wǎng)址http:/ 402 2、LANSYS PV1.2LANSYS PV1.2壓力容器強度設計系統(tǒng)壓力容器強度設計系統(tǒng)LANSYS PV1.2LANSYS PV1.2計算內(nèi)容計算內(nèi)容a、GB150.1GB150.4-2011b、GB151-1999c、GB19749-1997 壓力容器波形膨脹節(jié)壓力容器波形膨脹節(jié) 41 LANSYS依據(jù)GB150.1GB150.4-2011、GB151-1999、GB16749-1997、GB12337-1998、JB4731-2000、J

8、B4710-2000、HG/T20569-94及有關基礎標準進行編制，在尊重原標準及行業(yè)習慣的原則下作了合理的分類，八十多種零件項(計算項)歸納為殼與封頭、平蓋與法蘭、換熱器零件、非圓形截面容器、筒體端部五類，設備類包括換熱器、臥式容器、直立容器、攪拌器等幾大類。42 LANSYS以用戶為中心運作。用戶選擇需要的設備，并可添加零件，更可以由用戶組合零件建立自己的設備，甚至零件名稱也可由用戶命名。 LANSYS強大的及時計算功能，加上數(shù)據(jù)輸入、圖形提示、計算結(jié)果同頁集成，用戶所見即所得，甚至重要的中間數(shù)據(jù)也能及時看到，直觀高效。43 帶頁標簽的工作簿式設計，使得計算項之間的切換準確快捷，如同翻看

9、設計書一樣，而且計算項計算通過后頁標簽圖標將由紅色變?yōu)榫G色。 輸入數(shù)據(jù)缺省值設置、標準元件數(shù)據(jù)套用功能(如法蘭、型鋼)，不僅降低了用戶工作強度，也為用戶提供了參考數(shù)據(jù)。 LANSYS自動產(chǎn)生規(guī)范化格式、加入封面、目錄及圖形公式甚至表格的設計計算書，方便用戶存檔。44 LANSYS 具有強大的項目文件組織管理功能,諸如多文檔功能、復制粘貼功能、排序刪除功能等。項目文件包括計算內(nèi)容、計算模式、輸入輸出數(shù)據(jù)及報告，這些內(nèi)容均由LANSYS自主管理，無須第三方軟件支持，文件非常小，通常只有10K左右。45 LANSYS合乎標準的專業(yè)糾錯提示，使用戶的疏漏減為最少，如管板管孔數(shù)太多，LANSYS也能提示

10、糾錯。 設備項目中各計算項的設計壓力、設計溫度、公稱直徑、壓力試驗類型四項數(shù)據(jù)相互關聯(lián)，一經(jīng)修改，相關計算項全部動態(tài)產(chǎn)生計算結(jié)果，自動找出計算項中試驗壓力最小值作為設備試驗壓力。46 翔實的LANSYS幫助，盡可能引用標準原文原圖，用戶在得到準確幫助的同時，又能熟悉標準本身。 材料錄入與管理功能，使用戶可以方便地使用標準以外的材料。474849503 3、VAS2.0VAS2.0壓力容器分析設計系統(tǒng)壓力容器分析設計系統(tǒng) VAS 2.0 壓力容器分析設計系統(tǒng)是北京飛箭軟件有限公司（現(xiàn)為北京大通日盛工程軟件開發(fā)有限公司）依據(jù)鋼制壓力容器分析設計標準(JB473295)獨立研制開發(fā)，用于壓力容器有限

11、元分析的專用軟件。它集合理的力學模型、優(yōu)化的網(wǎng)格剖分和巧妙的內(nèi)存管理于一體，同時輔以Windows風格的用戶界面和強大的可視化功能，并采用工程化的數(shù)據(jù)輸入方式。在壓力容器分析設計領域，該軟件與國外通用有限元軟件相比，易學易用，便捷高效。在多方聽取了壓力容器行業(yè)專家的建議后，經(jīng)過專業(yè)開發(fā)人員的開發(fā)的專用于壓力容器分析設計的最新版本。51 它采用面向?qū)ο蟮能浖O計技術，運行于 Windows 中文環(huán)境下，將數(shù)據(jù)輸入、網(wǎng)格生成、有限元計算、后處理、圖形顯示等功能集成為一體。具有操作簡便、實用性好、可靠性高、圖形功能強大等特點的基礎上，同時汲取了國外軟件的許多優(yōu)點，在功能上和適用范圍上有較大的拓展；在

12、設計流程、用戶界面、可視化處理等方面都做了重大改進；算法更為高效合理，精度大為提高，某些方面已達到或超過國外同類軟件的水平。這些主要具體體現(xiàn)在：52 具有法蘭類、夾套類、管板換熱器類、球型儲罐類和多層膨脹節(jié)等部件，并且全部開孔接管增加了整體補強形式和內(nèi)插形式，使本軟件可處理的部件類型多達二十六種，幾乎涵蓋了JB 4732-95標準中列出的所有部件類型；計算流程更貼近容器設計過程；自動生成分析報告；按照國家行業(yè)標準JB 4732-95計算容器壁厚；網(wǎng)格剖分更加優(yōu)化合理；增加材料庫，大大簡化材料參數(shù)輸入；交互式后處理功能；功能更加強大的圖形顯示；有限元分析改為雙精度計算，精度大為提高；53 其中V

13、AS 2.0最突出的特點是：它能自動將用戶輸入的原始數(shù)據(jù)、部件解析厚度計算結(jié)果、位移及應力分析結(jié)果、疲勞分析、強度校核結(jié)果等匯總起來生成完整的應力分析報告，完成這些工作您只需用鼠標點擊一個菜單項而已（就這么簡單!），這就極大地方便了用戶，最大限度地減輕了工程設計人員的工作量，目前即使國外同類軟件也尚無這些功能。54 該軟件包將各種壓力容器部件歸結(jié)為幾種典型模型，用戶只需選擇模型，并按界面顯示的對話框填入幾何尺寸參數(shù)、網(wǎng)格剖分控制參數(shù)、材料參數(shù)和邊界條件，系統(tǒng)的前處理模塊便會自動生成有限元網(wǎng)格，然后用戶可在系統(tǒng)集成環(huán)境控制下交互執(zhí)行“網(wǎng)格生成圖形顯示有限元計算”，直到對結(jié)果滿意為止。55典型部件

14、典型部件橢圓封頭碟型封頭球冠封頭柱殼錐殼接管球殼接管橢圓封頭補強圈補強柱殼補強圈補強錐殼補強圈補強三通四通5657使用ans_vas接口計算的大開孔部件：偏錐 補強大開孔 大開孔 58三通 雙側(cè)大開孔 四通 59實用的計算模型實用的計算模型線彈性靜力計算溫度場、熱應力疲勞計算應力分類JB4732理論壁厚部分模型負壓穩(wěn)定性計算極限載荷計算6061新加管板部件介紹621 無內(nèi)筒三維管板 結(jié)構(gòu)形式：是否管板兼作法蘭；是否有膨脹節(jié)63筒體及法蘭的主要幾何參數(shù)： h分析高度 ； d1法蘭外邊緣直徑 ；d2螺栓孔中心圓直徑 ；d3螺栓孔直徑 ； d4筒體內(nèi)直徑 ；t1筒體壁厚 ； t2筒體與管板的焊縫寬度

15、 ；t3管板厚度 ；t4殼程側(cè)管板開槽寬度；h3i管板上表面到焊縫頂點的距離 ；h3o法蘭上表面到焊縫頂點的距離 。64管板不兼作法蘭且無膨脹節(jié)時的模型：65約束條件：66管板不兼作法蘭但有膨脹節(jié)時的模型：67邊界條件：68邊界條件：692 帶圓角且不兼作法蘭的管板 對于無內(nèi)筒三維管板，當管板不兼作法蘭時，殼程筒體和管程筒體的厚度必須相同，而且管板與兩程筒體連接時對接焊。為了彌補這一缺陷，加入此部件。70主要幾何參數(shù)： d1筒體內(nèi)直徑 ； c1 筒體長度； c2 筒體側(cè)短節(jié)長度 ；t1 筒體厚度 ； r1 筒體側(cè)圓弧半徑 ； r2 箱體側(cè)圓弧半徑 ；d8 外限定圓直徑 ； t5 管板厚度 ；

16、d6 管箱內(nèi)直徑 ； c8 管箱長度 ； c9 管箱側(cè)短節(jié)長度 ；t4 管箱厚度 。71模型圖：72約束條件：732 有內(nèi)筒三維管板結(jié)構(gòu)形式：74主要幾何參數(shù)與無內(nèi)筒三維管板相同。約束條件（對法蘭上載荷的處理）：75邊界條件：76邊界條件：773 再沸器結(jié)構(gòu)形式：是否管板兼作法蘭；是否有膨脹節(jié)78主要幾何參數(shù)： d1 管箱內(nèi)直徑；d2小端筒體內(nèi)直徑 ； d3 大端筒體內(nèi)直徑；h1 管箱側(cè)短節(jié)長度；h2 管箱長度 ； h3 膨脹節(jié)與偏錐間的小端筒體長度 ； h4 偏錐小端直邊長度 ；h5 偏錐大端直邊長度 ； h6 大端筒體的長度 ；h7 筒體側(cè)短節(jié)長度 ； h8 管板與膨脹節(jié)間的小端筒體長度；

17、 a1 偏錐的最大偏角 ；t1 管箱厚度；t2 小端筒體厚度 ； t3 偏錐壁厚；t4 大端筒體壁厚； t5 管板厚度 ；r1 筒體側(cè)圓弧半徑 ；r2 箱體側(cè)圓弧半徑 ； r3 偏錐小端撾邊半徑 ；r4 偏錐大端撾邊半徑 。79不帶膨脹節(jié)時的模型：80約束條件：81 邊界條件與無內(nèi)筒三唯管板完全相同。 另外，再沸器還做了有兩端管板的整體模型。比前者的優(yōu)點是可以體現(xiàn)溫度載荷沿著軸向的變化，三維模型，其約束條件和載荷條件如下所述。82模型圖：83約束條件：84邊界條件：854 浮頭式管板主要幾何參數(shù)： h換熱管長度 ；d1下管板外直徑 ；d2上管板外直徑 ；d3 外限定圓直徑 d4下管板墊片反力作

18、用中心圓直徑 ；d5上管板墊片反力作用中心圓直徑 ；d6螺栓孔中心圓直徑 ；t1下管板厚度 ； t2上管板厚度 。86模型圖：87約束條件：88約束條件：89邊界條件：90管板分析注意事項沿軸線取二分之一建模的模型，分析高度是兩管板之間距離的一半。筒體或換熱管的軸向剖分加密因子越接近于1軸向網(wǎng)格越接近均分，越接近0網(wǎng)格軸向長度疏密程度相差越大?？傮w網(wǎng)格疏密系數(shù)取默認值1就可以。管板兼作法蘭時，螺栓孔加密倍數(shù)是螺栓的網(wǎng)格加密參數(shù)，最小可以給2。其值越大螺栓孔周圍網(wǎng)格越密。9192二、CAD畫圖應用軟件1 1、PVCAD V3.5PVCAD V3.5化工設備化工設備CADCAD施工圖軟件包施工圖軟

19、件包、PVCAD所用的繪圖圖素，如點、線、面、塊等內(nèi)容以DXB文件形式與AutoCAD接口，運行速度快（形成一張總圖只需約1分鐘），形成文件小，兼容性強，也為用戶輸出圖形、增加非標零部件及圖面修改提供了必要手段。 93、PVCAD V3.5將現(xiàn)行化工設備設計行業(yè)標準中GB、JB、HG、等標準編制在本軟件包內(nèi)，同時將一些常用的非標零部件也收集在內(nèi)，結(jié)合行業(yè)制圖標準，形成一套能滿足工程實際的臥式容器、立式容器、填料塔、板式塔（浮閥塔、篩板塔）、固定管板兼作法蘭換熱器（立式、臥式）、固定管板不兼作法蘭換熱器（立式、臥式）、U形管換熱器（立式、臥式）、浮頭式換熱器、帶夾套攪拌反應器和球罐等十大類設備繪

20、圖軟件包。PVCAD V3.5可繪制的工程設備設計圖紙達8090，約85以上直接滿足施工圖要求。94、PVCAD V3.5采用程控方式，用戶一次輸入數(shù)據(jù)，程序可自動繪制出整套施工圖(總裝圖和零、部件圖)，幾乎無需用戶中間輸入數(shù)據(jù)和中間干預。在形成施工圖時，程序由符合工程實際的專家系統(tǒng)幫助判斷零部件在施工圖上的位置、施工圖比例、布圖、尺寸標注、自動排列、拉件號、列出材料明細表及管口表等。 95、在在PVCAD V3.5和過程設備強度計算軟件包和過程設備強度計算軟件包（SW6）之間提供了數(shù)據(jù)接口，使得）之間提供了數(shù)據(jù)接口，使得PVCAD V3.5可可直接打開直接打開SW6的數(shù)據(jù)文件，設計人員不再需

21、要重復的數(shù)據(jù)文件，設計人員不再需要重復輸入那些運行輸入那些運行SW6已輸入或計算得到的數(shù)據(jù)。已輸入或計算得到的數(shù)據(jù)。 、PVCAD V3.5能根據(jù)用戶提供的圖簽（能根據(jù)用戶提供的圖簽（DWG文文件）和設計數(shù)據(jù)表或技術特性表（件）和設計數(shù)據(jù)表或技術特性表（DWG文件）繪制文件）繪制出基本符合用戶單位圖簽和設計數(shù)據(jù)表或技術特性表出基本符合用戶單位圖簽和設計數(shù)據(jù)表或技術特性表要求的施工圖。要求的施工圖。96 、PVCAD V3.5在程控基礎上保留了供用戶靈活設計的接口，如空件號輸入、特殊要求加入及顯示圖形后標注焊縫符號等，還增加了在設備總圖形成還增加了在設備總圖形成以后，在不退出以后，在不退出Aut

22、oCAD的情況下，直接在圖紙的情況下，直接在圖紙上添加某些零部件的功能。如可在塔器底部添上上添加某些零部件的功能。如可在塔器底部添上U形管束作為再沸器、在容器中添上蛇形加熱管等。形管束作為再沸器、在容器中添上蛇形加熱管等。 97、由于由于PVCAD V3.5以以Windows為操作平臺，不為操作平臺，不少操作借鑒了類似于少操作借鑒了類似于Windows的用戶界面，因而允的用戶界面，因而允許用戶在同一臺設備中對不同零部件原始數(shù)據(jù)的輸入許用戶在同一臺設備中對不同零部件原始數(shù)據(jù)的輸入次序不作限制，用戶在進行結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入時，屏幕上次序不作限制，用戶在進行結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入時，屏幕上除了文字說明外，還有了圖形提示，這將進一步幫助除了文字說明外，還有了圖形提示，這將進一步幫助用戶理解結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的含義，大大方便用戶的操作。另用戶理解結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的含義，大大方便用戶的操作。另外，屏幕上出現(xiàn)的對輸入數(shù)據(jù)的進一步提示說明和程外，屏幕上出現(xiàn)的對輸入數(shù)據(jù)的進一步提示說明和程序的在線幫助系統(tǒng)，也能避免用戶可能出現(xiàn)的對數(shù)據(jù)序的在線幫助系統(tǒng)，也能避免用戶可能出現(xiàn)的對數(shù)據(jù)含義的誤解。含義的誤解。98991002 2、 EPDRAWEPDRAW過程設備過程設備CADCAD繪圖軟件包繪圖軟件包 EPDRAW EPDRAW 可用于