START-PROF在含缺陷管道评定中的应用 – 北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司

START-PROF在含缺陷管道评定中的应用

与压力容器不同，压力管道设计是系统的设计。除了考虑压力对管道壁厚的影响之外，更加关注重量和热胀带来的系统问题。这两种载荷在管道元件两端产生弯矩，所引发的弯曲变形是管道的主要变形特征。管道应力的主要组成部分，即是弯曲变形产生的弯曲应力。含缺陷管道的评定中，除了需要考虑压力的作用之外，还需要关注轴向力和弯矩等外载荷对含缺陷元件的影响。

图1 管道系统分析

基于管道的特性，使用通用有限元软件分析含缺陷管道的安全性，需要将整个管道系统纳入分析。这将导致分析模型十分庞大，计算周期很长。然而，对于含有缺陷的管道，人们需要的是快速评定其安全性。当评定结果不满足继续使用的条件时，会直接更换此管段。因此，含缺陷管道不适合做详细的有限元分析。

国家“九五”重点科技攻关专题，提出了直管道平面型缺陷，以及体积型缺陷的安全评定方法。国家“十五”重点科技攻关专题，提出了管件体积型缺陷的安全评定方法。这些方法将复杂的断裂理论归纳为简单的计算公式。可以根据公式快速地评定管道安全性。GB/T19624-2019《在用含缺陷压力容器安全评定》附录G、H、I分别采用了这三个研究成果，用简单的公式来评定含有平面型缺陷或体积型缺陷的直管道，以及含有体积型缺陷的三通、弯头在压力和弯矩作用下的安全性。

图2《在用含缺陷压力容器安全评定》

图3直管段平面型缺陷

图4直管段体积型缺陷

图5弯头体积型缺陷

图6三通体积型缺陷

规范中的评定公式如下：

a、直管道平面型缺陷校核

b、直管道体积型缺陷校核

c、弯头三通体积型缺陷校核

从公式很中可以看出，有一个待解决的问题：含缺陷管道（管件）的轴向力和弯矩，如何计算？

START-PROF是中俄联合开发的管道柔性与应力分析软件。最初版本发布于1965年。START-PROF集成了高效的有限元求解器，提供了全面的管道应力、柔性、稳定性和疲劳强度分析。经过几代管道设计专家的不断研发和发展，软件功能十分完善。START-PROF现以成功应用于电力、核电、区域供热、石油、天然气、化工、冶金、特种检验、市政等诸多行业。