《SW6精华演讲》课件

SW6-1998v4.0使用说明

与工程设计问题的讨论

2007.71精选课件ppt

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2精选课件ppt

SW6v4.0

新增和修改的内容按两个新颁布的材料标准《JB/T4755-2006

铜制压力容器》和《JB/T4756-2006

镍及镍合金制压力容器》,扩充了材料数据库。增加了塔器程序的计算功能:1)允许对多腔塔进行设计计算;2)可以对由两段不同材料制成的裙座进行计算。

增加了按GB150-1998附录B进行超压泄放装置的校核计算内容。在开孔补强计算中，考虑了实际有效补强范围小于允许有效补强范围的情况。3精选课件ppt

软件使用的一些基本技巧每个设备程序保存输入数据的文件名都有固定的后缀。程序与后缀名的对应关系见《用户手册》p.3

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。

(1)

极少数计算机在插上加密块的情况下，程序会提示找不到 加密块。

解决办法：卸去杀毒软件(对单机版)或防火墙(对网络版)；

(2)网络版有时运行感觉很慢。

解决办法：卸去防火墙

新的网络版加密块不能被检测到。

解决办法：在“管理工具-Windows放火墙”中将UDP端口

6001打开4精选课件ppt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用户可自定义封面格式，只需修改dot目录下的文件cover.rtf

即可。但用户增加的内容程序不会自动填写为了使用用户材料数据库管理程序，需在“控制面板-显示”中将字体设置成“小字体”或“正常字体”文件名和每一个目录名都不能超过8个字符，目录的层数不限可在“原始数据输出”菜单中打印全部输入数据，以供校对5精选课件ppt有色金属的B

值曲线和其它性能数据铜、铜合金和镍、镍合金的线胀系数、弹性模量、其它强度数据和B值曲线参照JB4755-2006

和JB4756-2006

白铜B19和白铜合金BFe10-1-1的线胀系数在标准中指定为：

在21℃~288℃范围内，α=1.71×10-5

在SW6中，白铜的线胀系数没有放入数据库，需用户自行填入铜和铜合金管材的许用应力在JB/T4755中分两张表：表5-4和表5-5，表5-4为换热管用管，表5-5为筒体用管。因此，在SW6中，作为筒体用材和作为换热管用材所提供的材料名会有所不同6精选课件ppt

铝和钛的线胀系数、弹性模量、其它强度数据和B值曲线参照JB4734-2002

和JB4745-2002

按照JB/T4734-2002(p.17)和JB/T4755-2006(p.20)的规定和说明，SW6所给出的铝和铝合金、铜和铜合金的许用应力均为退火状态的值(6A02为T4焊状态下的值)7精选课件ppt用户材料数据库的建立

当一种材料需要两种以上的强度数据时，应将同一材料名对应的每一种强度数据当作为一种独立材料名对应的数据

在输入强度数据时，要注意温度范围与最低使用温度和最

高使用温度相对应

在增添了一种新材料数据或修改了某一个材料的数据后，应点击“更新”按钮以使数据存盘8精选课件ppt试验压力的取值试验压力的下限：液压试验：气压试验：试验压力的上限为满足以下公式：9精选课件ppt

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=1.25p

气压试验：pT

=1.15p

带夹套的容器，当夹套内压力为正时，其内筒即为外压容器

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。”10精选课件ppt

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

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11精选课件ppt

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12精选课件ppt工程设计方法与结构的安全性进行承压设备设计需要达到的目的：

1）保证足够的安全性

2）满足设备所需要的运行性能

3）降低设备的造价强度或刚度设计方法的主要步骤：

1）得到结构中的应力分布状态

2）确定合适的强度或刚度条件并进行校核13精选课件ppt14精选课件ppt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：

15精选课件ppt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

ASMEVIII-1采用的是第一强度理论16精选课件ppt总体薄膜应力强度： SI=177.8717精选课件ppt碟形封头的设计计算公式：

有力矩理论的分析结果表明：最大应力在折边区规范采用的经验公式为：18精选课件ppt19精选课件ppt外压壳体计算

GB150中的材料，有一些在标准中没有提供相应的B值曲线，如09MnNiDR、07MnCrMoVR、13MnNiMoNbR，等等

可采用选择替代材料的方法，以利用程序进行计算。选择替代材料的原则：

1）相近的弹性模量；

2）相近的屈服点

在壳体的外压校核计算或塔器的稳定性校核计算时，如已知实际材料的B值可使校核通过，则也可选择B值稍大于实际材料的任何一种替代材料进行校核计算，然后，在计算书中将B值和许用外压力改成实际材料的B值和许用外压力20精选课件ppt

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；

锥壳与筒体连接处是否作为支撑线由设计人员自行确定。21精选课件ppt1.大、小端连接处都不作为支撑线：计算长度L

=900+1000+800=2700mm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 =1900mm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；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22精选课件ppt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0.25MPa

的甲型平焊法兰，则该 法兰的最大许用工作压力为0.17MPa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/T4700

的表6和表7确定23精选课件ppt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：24精选课件ppt

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，介质一定不泄漏减薄高颈法兰颈部大端的厚度g1，可降低小端的轴向弯曲应力

H。

注：系数

f相当于小端处轴向弯曲应力与大端处轴向弯曲应力之比，即

f

>1表示小端处轴向弯曲应力较大。25精选课件ppt

开孔补强的设计方法

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：对筒体上法向接管的结构，WRC335公报发表的实验结果表明，满足等面积法补强要求后，等面积法–是一种经验方法，无法从理论上证明能满足以上条件。一般而言，接管上补强的效果要好于壳体上补强的效果26精选课件ppt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：

0.10.20.30.40.0020.0080.0170.045压力面积法–也是一种经验方法，也无法从理论上证明能满足以上条件

27精选课件ppt一般性结论：

1）在小直径接管的情况下（），等面积法的有效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 （当时，压力p需大于0.09[

]t才会使等面积法的结果更安全）28精选课件ppt开孔处壳体焊缝系数的选取:

1.

开孔不在焊缝上，或壳体本身焊缝系数为1.0，则开孔处壳体焊缝系数取1.0；

2.

开孔在焊缝上，壳体本身焊缝系数为0.85，虽然，开孔处壳体焊缝需100%探伤，但如评片级别为3级，则焊缝系数仍应取0.85。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29精选课件ppt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30精选课件ppt关于联合补强计算

1）两孔联合补强时，程序将按等面积补强法或压力面积法进行计算；

2）进行联合补强计算的两孔的补强结构必须一致，即或者都无补强圈或者都设置补强圈31精选课件ppt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，接管应具有较大的刚度外力作用点的说明如下：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32精选课件ppt

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HG20582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，当时，；而当时，

HG20582和WRC297的计算方法是基于薄壳理论，没有考虑应力集中的影响例：，，无法进行插值33精选课件ppt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

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

34精选课件ppt强度条件中对薄膜加弯曲应力的限制条件在使用时需慎重当应力由持久机械载荷引起时，限制条件应为1.5[]t

例如管道仅受重力作用时，管道对容器作用的力和力矩；容器支座对容器作用的力;

容器上吊耳对容器作用的力。当应力由非持久的机械载荷引起时，限制条件可为1.8[]t

例如管道受重力和地震或风力同时作用时，管道对容器作用的力和力矩；当应力由机械载荷、温差载荷和其它位移载荷叠加引起时，限制条件可为3.0[]t

例如管道受重力、温差引起的端点位移同时作用时，管道对容器作用的力和力矩35精选课件ppt安全泄放装置的计算

设计数据的确定: -绝热指数k必须大于1.0; -介质临界温度的量纲为绝对温度，绝对温度不可能低 于0(K); -凡程序要求输入的所有数据都必须输入.36精选课件ppt

浮头法兰厚度计算

或

(1)

取上两式中之大值。操作工况下：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

f’是否合格。37精选课件ppt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

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；38精选课件ppt

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

f。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

f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

f都不输入，而由程序给出优化计算结果后，再进行调整39精选课件ppt

在换热器上安装标准膨胀节时，该标准膨胀节也需校核，除非能确保该膨胀节的实际膨胀量小于标准中所规定的允许最大膨胀量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程序允许用户直接输入膨胀节的刚度以进行管板计算40精选课件ppt在计算膨胀节的许用平面失稳压力时，要用到的是膨胀节材料加工成形后的实际屈服点，该值与许用平面失稳压力成正比。对于管板兼作法兰的结构，当配对的管箱法兰的法兰连接螺栓强度校核不合格时，将无法进行管板的应力计算，程序在管板应力计算时将提示“法兰力矩系数为0”41精选课件ppt

固定管板换热器设计中，影响管板、管子和壳体应力的因素

1.管、壳程温差大于50℃需考虑安装膨胀节”的原则不一定正确，应通过计算确定。在设置膨胀节以后，有可能使得管板应力或管板法兰部分的应力反而增大(特别在管程压力单独作用的情况下)。2.

在可能的条件下，应尽量通过计算或实测获得壳体和换热管的金属温度，这两个温度值对换热管应力校核有很大影响。

换热器管板计算中，所提及的管板与管子的连接方式都是以强度为准（故强度焊加贴胀等同于焊接）42精选课件ppt对于k>1的情况，新增了按JB4732的解析法进行计算的模块；新增加的固定管板计算模块还可按解析方法对以下结构进行计算：

1)GB151中给出的b、e型结构管板；

2)贴面焊薄管板；

3)平齐焊薄管板

说明：

1)对于k

1的情况，该新增模块也可按JB4732的解析法对b、e型结构管板进行计算，但在屏幕结果显示中将提示用户选GB151的方法进行计算；

2)薄管板结构不能用膨胀节43精选课件ppt

换热器设计标准没有提及的一些问题

标准与规范并不保证解决设计中的所有问题对于带膨胀节的固定管板换热器，在壳程压力较高时（如ps

>5MPa左右），压力对膨胀节的推力将使得壳体的轴向应力为负，为平衡这个推力，管子的应力将进一步增大。由于GB151没有计及膨胀节的这个推力，使得计算结果偏不安全。

44精选课件ppt固定管板换热器，在壳程压力较高或温差较大时，管板与壳体连接处的薄膜应力加边缘弯曲应力的值有可能过大而导致在该处开裂，特别在水压试验工况，但在现行规范中均没有给出该处应力的计算式和强度条件。

在k>1的计算模块中给出了管板与壳体连接处的薄膜应力加边缘弯曲应力计算值，并进行了校核。如校核不通过时，应根据应力不合格的工况而采取不同的结构尺寸修正方案：有温差工况：减小筒体厚度或增加管板厚度；无温差工况：增加筒体厚度或减小管板厚度45精选课件ppt

GB151对管板作了满布管的假定，但实际上周边不布管区的存在将有助于降低换热管中的最大应力。GB151简化算法的后果是对换热管应力校核的结果在某些情况下会过于保守，特别是对浮头式换热器，有可能使保守程度大于100%以上。

GB151

的简化方法只计算布管区最外圈的管子应力，将有可能忽略掉管子应力的最大值。另外，该简化方法肯定忽略掉了正、负两个不同符号最大值中的一个。

46精选课件ppt标准没有要求对膨胀节在压力试验工况下进行应力校核，当介质存在腐蚀的条件下，设计人员需考虑在正常大修以后在膨胀节被腐蚀条件下进行压力试验的工况。

47精选课件ppt塔式容器的设计计算

地震力的计算按GB50011-2001“建筑抗震设计规范”中的反应谱法：地震影响系数

与设防烈度、场地类别、设计地震分组、阻尼比和结构自振周期有关。取消近震、远震概念，而以设计地震分组代替，共分成三组。设防烈度和设计地震分组按GB50011-2001附录A查取48精选课件ppt地震影响系数曲线中的指数与阻尼比有关(原标准中该指数取0.9,相当于阻尼比取0.05)，阻尼比可取0.01~0.03，SW6

默认取0.01(参照JB4710-2005

的编制说明)现程序要求对每一段筒体和变径段输入设计压力，如不输入则作为该段压力为0进行计算多腔塔两腔之间的分隔封头在塔器程序中不能计算，可利用零部件程序进行计算49精选课件ppt塔设备各段筒体用法兰连接时，该连接法兰的计算压力将由程序自动计算得到，该计算压力可能远高于塔设备的设计压力，在选用标准法兰时必须注意这一点考虑水压试验工况下，塔设备筒体应力校核时的试验压力取值：周向应力校核：计算压力值=卧试水压试验压力+液柱压力轴向应力校核：计算压力值=卧试水压试验压力液柱压力的计算：单腔塔：液柱压力=(筒体总高+上封头高度)(m)9.81/1000

多腔塔：液柱压力=

每腔筒体高度(m)

9.81/100050精选课件ppt各危险截面最大组合应力的计算51精选课件ppt按裙座与塔体不同的连接方式而决定筒体和下封头上需校核的危险截面为:1.裙座与塔体对接，校核筒体最低截面及下封头的直边部分

2.裙座与下封头搭接，同上

3.裙座与筒体搭接，只校核筒体与裙座搭接的那个截面程序仍将按JB4710-92中表5-6给出裙座结构尺寸，但这些尺寸只是参考性的，用户可以进行修改52精选课件ppt卧式容器的设计计算计算中考虑了地震载荷对容器的作用。但将卧式容器简化为质点考虑，即有：且取阻尼比为0.05，得到

2

=1，因此设备所受的地震力为

53精选课件ppt

JB4731-2005中，比原GB150-89增加的计算内容：无集中载荷作用的情况：

1）校核鞍座在温差载荷作用下的强度54精选课件ppt无集中载荷作用的情况（续）：

2）校核鞍座在地震载荷作用下的强度55精选课件ppt无集中载荷作用的情况（续）：

3）校核地脚螺栓在地震载荷作用下的强度56精选课件ppt有集中载荷作用的情况：

1）筒体上需进行轴向应力校核的危险截面：

a）鞍座截面；

b）集中载荷作用的截面；

c）轴向弯矩导数为0的截面57精选课件ppt有集中载荷作用的情况（续）：

2）校核鞍座在温差载荷作用下的强度：同无集中载荷作用工况，但鞍座反力取两个反力中的大值3）校核地震载荷作用下的各个应力：a）鞍座截面上筒体的压应力σ5

~σ8；b）鞍座腹板压应力σ9；c）鞍座筋板和腹板组合截面的弯曲应力σsa；d）地脚螺栓的拉应力和剪应力

注：1）鞍座反力取两个反力中的大值; 2）要计及附加设备在地震作用下产生的弯矩; 3）考虑地震载荷作用，只计算操作工况下的应力; 4）许用应力乘以系数Ko=1.258精选课件ppt

腹板长边中心线与筋板短边距离 结构1:

结构2:59精选课件ppt当鞍座边角