抉择-分析法还是压力面积法
问题一朋友遇到这么一台设备，ID2000的S31603设备，开了一个DN800的接管。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2nPoDt238x9AX00C0z0cjb3Mf6qlAsQ115jwHUI3FtN8nibpkYIQDFgUBnKPKjvFpXoHQu8WvvCU7w/640?wx_fmt=png
按照SW6计算，优先选用分析法，经过计算，结果不合格。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2nPoDt238x9AX00C0z0cjb3u98sjyAEFOD0RWEmxQJxwsmvCSH0MYkzFadeDJbM5ro4jMYN46wpUQ/640?wx_fmt=png
如果要计算合格，需要将筒体厚度10mm改为14mm，接管厚度由18改为20mm。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2nPoDt238x9AX00C0z0cjb3opKmF5h2vDlVYdiaaiaG9IPPlS5pjeoYLtF07vxJodRy1MH3Ocqav36Q/640?wx_fmt=png
为了计算这个管口，真要整体加厚筒体吗？
分析法还是压力面积法
分析法求解范围广，精度高，无论是规范还是SW6，都推荐优先采用分析法。SW6的特点是，当开孔处于分析法的范围时，是忽略了补强圈的作用的，即使输入了补强的尺寸。只有分析法不能用了，SW6才转而用压力面积法。
而分析法的范围很广，基本能够覆盖到压力面积法。所以我们可以看到目前遇到大开孔，基本上都是用的分析法。由于分析法不能加补强圈，只能整体补强，导致需要调整时，往往只能整体加厚设备。
假设分析法和压力面积法计算合格后都是安全的。当然这方面比较的论文有很多，很多同志认为压力面积法不可靠，当然这点先不考虑。
那么如何避免使用分析法，直接采用压力面积法，并且考虑补强圈的作用呢？
奇技淫巧-如何使SW6用压力面积法
如何让SW6直接采用压力面积法来计算呢？
SW6的程序设计是优先采用分析法的，只有当分析法超界了，才有可能转到压力面积法。
如何让分析法超界呢？
我们复习一下分析法的适用范围，总计有a~g条。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2nPoDt238x9AX00C0z0cjb30nOsokDfdVhRHp9YCpjET7T2VJFrWgiazqkSXm8DWBypHVqu0HM9oKQ/640?wx_fmt=png
从内容容易发现只有第g）条，才有可能超界。也就是让接管和筒体的厚度比不在此比例范围之内。
简单的操作就是接管壁厚减小到筒体壁厚的0.5倍，或者接管壁厚加厚到筒体壁厚的2倍。
超界后，SW6自动转向压力面积法，同时补强圈参加了计算。
所以针对上面的工况，增加一个OD1400*10的补强圈，接管厚度采用20mm，则可计算通过。
查看其计算，裕度有25%。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2nPoDt238x9AX00C0z0cjb3mDkLicPgNIaZicgM38s58l5gZWcPgfZbNCibpo9d7icPyBC7I8mgyj2fvw/640?wx_fmt=png
设备不需要整体加厚4mm，只需要加个补强圈即可。
为什么优先采用补强圈
从工程上来说，上面的设备，这么薄的不锈钢筒体，加补强圈是最优的解决方案。材料不多，但是加强效果很好。
对于适合使用补强圈的设备，遇到大开孔应该优先考虑加补强圈，而不是整体加厚整台设备。
不仅仅是为了降低造价，而是提升整台设备的协调性。
以前有篇文章介绍了这种设计理念：
天之道与MAWP
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2nPoDt238x9AX00C0z0cjb3D0aQ2ga7rIoG7PEB4Tfoh64BkkFxG8JcFicZl6334yqE1c7jCerNsQA/640?wx_fmt=png很多时候，设备整体加厚了，但是设备最薄弱的地方-大开孔其裕量并不多，所以经常会出现有的设计人员设计的设备：
筒体400%裕量，开孔10%的裕量。
俗话说的好：大力出奇迹，板砖飞上天！
直接加料能解决，为什么还要追求计算精度？加个补强圈，看上去就结实，花费少，效果大，工人放心，老板省钱，何乐不为？
必须承认，分析法属于解析解，精度比压力面积法高。但是计算精度高，不代表设计合理。
不能因为手里有把锤子，就把所有的东西都看成钉子。
精度高，对某特定结构，能精确知道应力分布。
设计合理，是在某工况下，选择最合适的结构。
在分析法下，加厚筒体4mm，获得8%的裕量。
让分析法超界，采用压力面积法，加个补强圈，获得25%的裕量。
选哪种？
一个“精致穷”，一个“粗糙富”，你选哪个？
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yuun 发表于 2020-1-17 14:58
抉择-分析法还是压力面积法问题
一朋友遇到这么一台设备，ID2000的S31603设备，开了一个DN800的接管。
老伙计，你朋友遇到的这个事儿，在咱们化工设备设计圈子里太典型了，简直就是新手村必经的关卡，咱们先别急着钻软件的空子，得先弄明白这两个计算方法到底是啥意思。你就把分析法想象成裁缝给你量身定制西装，每一针每一线都按照你的身材来，精准是精准，但要是身材太特殊或者布料不够好，裁缝可能会说做不了，或者得让你换更厚的布料，而压力面积法就像是去买成衣，尺码是固定的，虽然没那么贴合，但只要你在尺码范围内，穿起来也没问题，而且便宜快当，软件优先推荐分析法，是因为对于大开孔这种应力集中的地方，量身定制肯定比买成衣更安全，这是基于力学原理的严谨性决定的。
但是这里有个坑你得注意，软件是死的，规范是活的，你朋友提到的这个奇技淫巧，通过调整厚度比例让软件被迫切换到压力面积法，这在操作上是可行，但在合规性上得打个大问号，咱们国家的压力容器标准 GB/T 150 是有明确规定的，什么样的开孔能用压力面积法，什么样的必须用分析法，这不是软件说了算，是标准说了算，如果这个 DN800 的口子在标准里已经超出了压力面积法的适用范围，那你就算把软件骗过去算合格了，将来特检院审查或者出了事故，责任可是设计人员自己扛，这就好比限速路段，你不能因为把车速表的线拔了，就觉得自己没超速，所以第一步必须是拿着标准条文去核对，确认这个开孔直径和容器直径的比例是否在压力面积法的合法范围内，而不是先看软件能不能算过。
再说说材料这块，你朋友用的是 S31603，也就是 304L 不锈钢，这种材料最怕什么，最怕缝隙腐蚀，加补强圈意味着筒体和圈之间多了一道缝隙，物料要是有点腐蚀性，时间长了这里就是隐患，甚至可能引发应力腐蚀开裂，整体加厚筒体虽然看着笨重，造价也高，但对于不锈钢设备来说，结构越简单越安全，没有缝隙就没有腐蚀死角，后期维护也省心，所以别光盯着那几毫米的钢板钱，得算算设备全生命周期的账，有时候为了省一点初期投资，后期停车检修的损失够买好几台设备了，尤其是化工生产连续性强，停车一次的损失往往远超设备本身的差价。
当然，我也不是说不让优化，如果标准允许使用压力面积法，那加补强圈确实是个好主意，既经济又合理，但前提是你得确认标准许可，如果标准说这情况必须用分析法，那你老老实实加厚筒体，或者考虑用锻件补强，别想着走捷径，作为工程师，咱们的底线是安全，软件只是个工具，它不能替你做责任判断，你得学会透过计算结果看本质，明白为什么这里应力大，是因为结构突变还是材料不够，而不是单纯为了凑个合格数据，工程上的合理不仅仅是计算合格，还要考虑制造难度、腐蚀余量、检修便利性，这才是老工程师和新手的区别。
最后给你个建议，让你朋友先把 GB/T 150.3 里关于开孔补强的适用范围章节吃透，看看这个工况到底允不允许用压力面积法，如果允许，那加补强圈没问题，如果不允许，加厚筒体是必须的，或者考虑改变结构形式，比如把大管口改成两个小管口分散应力，工程的核心不是算出合格的数据，而是设计出既安全又经济还能长期稳定运行的设备，别被软件牵着鼻子走，要做软件的主人，真正的设计能力体现在对规范的深刻理解和对实际工况的把握上，而不是 tweaking 参数骗过计算书。
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