外压弯头计算
内压弯头的计算是很常见的,可以按照HG/T20582第21节来计算。计算方法已经编入了SW6的软件。
外压弯头应该如何计算呢?
话说,当我还是小孩子,门前有许多的茉莉花,NONONO,是当我还在制造单位做设计,老板对设计抓的很严,总是问:有没有更经济的方法,有没有办法算出来更薄点。在老板的紧逼下,每次设计,稍微有点超支,都要找到理由,要么说服自己,要么说服老板。各种计算也要仔细琢磨一下,比如平盖厚度需不需要去掉密封面高度之类的,大锥体如何节省材料,夹套筒体螺旋板能不能做加强圈,三米五的管板手算是不是比程序算更省之类。老板总是说,小伙子,有钻研精神,不错。就是现在的我为你亮灯,为你转身,为大call,为你写诗,为你矜持之类的意思。
有一次来了一个设计项目,类似于管道的设备,有一段是直径800/600的带夹套的304弯头。营销部报价按照6mm报的。当时弯头按照内压计算,的确取6mm即可,但是外压计算却找不到依据。
老板经验丰富,说外压弯头不会失稳的,可以把90°弯头当成支撑线。
我问:那依据呢?
老板:既然你找不到计算方法,就按照我说的办吧。
一时我也没辙了,突然我想到了管道,弯头在管道里不是一个常用的部件么,管道的标准里肯定有弯头的计算啊。于是我百度了一下管道的规范,找到了压力管道标准GB/T 20801.3-2006《压力管道规范 工业管道 第3部分 设计和计算》。其中中6.2条的c)中规定:
弯管或弯头的外压(或真空)设计应按6.1 c)规定进行;其中外压计算长度L按6.1 a)一节的2)条规定:当直管带有焊接相连的(即相接处不作为支撑线)弯头或弯管、斜接弯头时,取直管包括弯头、弯管或斜接弯头的轴线在内的两相邻支撑线之间的距离,作为外压(或真空)管道的计算长度。

那么6.1c)什么内容呢?

即,外压弯头的校核计算,可先转化为等效的直管段(中心线长度),得出L/D、D/Te等特征参数后,再按照直管段的模型根据GB/T150计算许用的外压。
依据找到了,做起来就有信心了。将夹套内筒的弯头折算长度L计算后,代入SW6计算,算出来厚度需要10mm厚。由于报价是6mm,取10mm意味着亏本,所以我又重新手动核算了一下,没错真需要10mm。
原因是夹套的压力加上内筒本身FV作为内筒计算负压,然而夹套内没办法加加强圈。导致只能按照最长的长度来计算外压。结果外压计算厚度就厚了很多。
老板非常关心此事:说你取的多少?
我答到:10mm
老板问:为什么这么厚,能不能取6mm?你看弯头不可能失稳,而且你觉得弯头和筒体的连接焊缝能不能作为加强圈?
我打开标准,给老板看计算出处,说真的需要这么厚,非常诚恳。
老板悻悻地说:这标准太不科学了,怎么弯头要那么厚,谁见过弯头失稳的。
我总算舒了口气,老板,真不是我的错。
最近遇到有设计人员,需要计算外压弯头的时候,直接把设计压力输为 -0.1MPa,然后再用弯头模块算。
输入数据:

的确能够计算,而且生成了合格的计算书。校核结果:合格。

但是这计算书看的太不对劲了,怎么弯头设计厚度δc为-0.13mm?

看了计算结果,原来还是用的内压公式,只是将压力用-0.1代替了正压。所以算出来需要壁厚为负值。
这个计算方法是计算内压的,不适用于外压。设计人员不明就里,看到合格就打出来计算书。
幸亏当时老板不知道这个方法,不然掩耳盗铃的事还真干的出来的。
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