关于计算最高允许工作压力时的计算温度

GB150第3.1.6关于最高允许工作压力(MAWP)定义中说，“在指定的相应温度下，......”
GB150标准释义对最高允许工作压力(MAWP)有如下解释：


计算MAWP需要用到材料的许用应力，那么这个许用应力按什么温度取呢？
“释义”说一般是指设计温度，也可以是最低设计金属温度。

假设一台设备的设计温度为350℃，并且规定了最低设计金属温度为0℃，两个温度下的许用应力会有较大差异。那么是否需要计算两个MAWP？
一般情况下，较低工作温度下工作压力相应会低一些，而计算得到的MAWP却比较高。这个最低设计金属温度下的MAWP有什么用呢？

个人认为，MAWP是设计工况下的最高允许工作压力，应该按设计温度下的许用应力进行计算。即使是低温设备，也是按20℃的许用应力进行计算，与最低设计金属温度没什么关系吧。

此外，“释义”的下面一段文字，“当设计文件给出了MAWP，同时控制该MAWP的受压元件......”是什么意思？

请各位“海友”释疑。

1. 计算MAWP需要用到材料的许用应力，许用应力应按相应设计温度下的许用应力。
    对于低温设备，按照20℃时的许用应力。
2. 对于“当设计文件给出了MAWP，同时控制该MAWP的受压元件......”，
   主要针对封头一类零件，需控制封头成形后的最小厚度，确保封头的最小厚度大于有效厚度。

ztr1118 发表于 2012-7-1 08:39

                               
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1. 计算MAWP需要用到材料的许用应力，许用应力应按相应设计温度下的许用应力。
    对于低温设备，按照20℃ ...

关于第2个问题，我是想知道MAWP和有效厚度的关系。
以椭圆封头为例，假设：
p=2.0MPa，[σ]t=150MPa，Di=2000mm，Φ=1.0，K=1.0，C=1mm
δ= 1.0*2.0*2000 / (2*150*1.0-0.5*2.0) = 13.4mm
如果不考虑成形减薄量，取δn=16mm，封头制造厂使用18mm钢板制作封头。(这里存在许用应力取值的问题)
封头上有d=200mm的开孔，此时δe=16-1=15mm，K1=0.9，δ=12.04， A=12.04*200=2408mm2， A1=592mm2。
假设最终的总补强面积为3000mm2，满足补强要求。

此时来计算封头的MAWP，如何计算呢？
GB150式5-3没有考虑开孔补强的问题，是否MAWP的计算不需要考虑开孔补强，直接按有效厚度计算？
假设封头成形后实测厚度大于17mm，多出的1mm余量是否可用于MAWP的计算呢？

个人认为：如封头已经使用有效厚度进行开孔补强的情况下，不应该再按照封头原来的有效厚度进行MAWP的计算。否则会造成封头实际开孔补强强度不足。

计算是设计阶段进行的，封头成型实测厚度是制造阶段进行的。多出的余量肯定不可以用于MAWP计算。

就你举例继续讨论一下：

1、假设 C1=0.3，C2=2，此数值方便讨论。
   根据数据，封头计算厚度为13.4，设计厚度为15.4，名义厚度取18（圆整量取大些，方便考虑减薄量和跳档问题，跳档重新计算结果假设同13.4），
a) 最小成型厚度取设计厚度15.4.图样标注18（15.4），技术要求注明：名义厚度已含成型减薄量2.3mm（至于够不够封头厂去考虑）。计算书中名义厚度输18，腐蚀余量C2输4.3，注明包含成型减薄量2.3mm。此时有效厚度为13.4。最小成型厚度=设计厚度>有效厚度
b)最小成型厚度按减薄率计算 18*0.87-0.3=15.4。…………

2、假设C1=0.2，C2=0
根据数据，封头计算厚度为13.4，设计厚度为13.4，名义厚度取16，
a) 最小成型厚度取设计厚度13.4.图样标注16（13.4），技术要求注明：名义厚度已含成型减薄量2.3mm（至于够不够封头厂去考虑）。计算书中名义厚度输16，腐蚀余量C2输2.3，注明包含成型减薄量2.3mm。此时有效厚度为13.4。最小成型厚度=设计厚度=有效厚度
b)最小成型厚度按减薄率计算 16*0.87-0.3=13.7。图样标注16（13.7），技术要求注明：名义厚度已含成型减薄量2mm（至于够不够封头厂去考虑）。计算书中名义厚度输16，腐蚀余量C2输2.0，注明包含成型减薄量2.0mm。此时有效厚度为13.7。最小成型厚度=有效厚度>设计厚度

总结：封头最小成型厚度应不小于有效厚度和设计厚度

至于开孔情况下是否可以用有效厚度计算MAWP，要看A-A2-A3-A4与0的关系。

如大于0，说明壳体部分厚度用于开孔补强，此时最小成型厚度应大于设计厚度，如上2-b，有效厚度大于设计厚度，自身强度有余，多余部分可以用于开孔补强，此时最好用设计厚度代替有效厚度，用于计算WAMP。

如小于0，说明补强有余，此时最小成型厚度可以等于设计厚度，有效厚度可以用于计算MAWP。

个人观点。

A2设计制造 发表于 2012-7-1 12:02

                               
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至于开孔情况下是否可以用有效厚度计算MAWP，要看A-A2-A3-A4与0的关系。

如大于0，说明壳体部分厚度用于 ...

楼上分析得很透彻，可惜我的评分权限已归零了，以后再打分了，抱歉。

1. 首先您认为设计确定壳体厚度时，应考虑成形减薄量，我也一直这么认为。减薄量按GB/T 25198-2010附录J确定，应该是没有问题的，况且实际的板厚总是比名义厚度-负偏差要大一些，对封头制造厂来说实际还有一点额外的裕量可以使用。

2. 关于开孔补强情况下MAWP的计算
对于中低压容器，A1值在补强面积中占的比例通常是较大的。我觉得补强面积不宜过多，大于A并且接近A才比较合理。补强面积大到A1不需要程度，既不经济，也可能使结构的拘束度过大，使变形协调更困难，增加应力集中的程度。所以，正常设计情况下，壳体多余面积A1总是有效的补强面积。
按您的观点，此时的MAWP按设计厚度(腐蚀余量及成形减薄量不应用于MAWP的计算，是否指计算厚度？)来计算，那么计算结果就是设计压力了，是否就失去计算MAWP的意义了？

如您所说，用设计厚度代替有效厚度，得到的结果是设计压力，的确不妥！应该更正。

开孔补强条件下，用哪个厚度计算MAWP，是否需要精确到计算多少厚度用于补强，求出差值来？迷茫了。是否因为安全系数的原因，此处计算无需精确到这个地步？

讨论才能提高，谢谢指点