CAESAR II與AUTO PIPE計算結果對比

任 偉

(中海油山東化學工程有限責任公司 山東 濟南 250101)

化工設計

CAESAR II與AUTO PIPE計算結果對比

任 偉

(中海油山東化學工程有限責任公司 山東 濟南 250101)

CAESAR II及AUTO PIPE均為管道應力分析常用軟件，兩種軟件的計算原理及方法不盡相同，導致軟件的適用條件及計算結果也有差異。本文結合具體案例對比了兩個軟件計算結果，結果顯示兩種軟件計算結果比較接近，可采用兩種軟件對比計算以保證管道設計安全。

應力分析；CAESAR II；AUTO PIPE

依據ASME B31.3等規范要求，管道應力分析需解決問題有：使管道各處的一次應力、二次應力均在規范允許范圍內；計算出各約束處所受載荷供管道專業提結構條件；確定各工況下管道位移；協助管道專業優化設計管道等。目前應力分析廣泛采用CAESAR II及AUTO PIPE兩種不同軟件，我公司在某LNG接收站設計中采用兩種軟件進行結果對比并指導管道設計，取得了很好的應用效果[1-2]。

1 管系介紹

LNG接收站主要分碼頭、罐區、工藝區、槽車區及公用工程區等。LNG及NG管系基本遍布全廠，由于其介質特殊性(低溫-160℃，易燃易爆)對管道應力分析提出了很高的要求，設計中采用CAESAR II及AUTO PIPE兩種不同軟件對相關管道進行計算分析，并選取最優化計算結果指導管道專業工作。本文選取工藝區部分關鍵管系進行結果闡述。管線信息見表1，相關模型見圖1，2.

為節約建模時間，加快設計進度，先建立CAESAR II模型后，通過CAESAR II Neutral File轉化工具將(*._a)轉化成Auto Pipe能夠識別的(*.CII)格式文件建立Auto Pipe模型，然后用Auto Pipe打開后核查工藝參數，編輯工況并分析模型。

圖1 CAESAR II管機模型

圖2 Auto pipe管機模型

管線材料溫度/℃壓力/MPaG介質及密度/(kg/m3)36寸高壓外輸管API5LX70T1=0T2=38P1=8.89高壓外輸氣20寸NG管A312TP304/304LT1=-160T2=38P1=1.86蒸發氣18寸高壓LNG輸送管A312TP304/304LT1=-160T2=38P1=8.89高壓外輸LNG46010寸高壓LNG回流管A312TP304/304LT1=-160T2=38P1=0.8高壓回流LNG460

說明：模型中選取管線有液相管、氣相管；低溫應力管，大壁厚管線薄壁厚管線，管線選取比較有代表性。環境溫度為21.1℃

2 工況說明

依據ASME B31.3要求，對于LNG行業管道應力分析需考慮冷態荷載(管重+壓力，W1+P1)，操作態(管重+壓力+溫度，W1+P1+T1)，根據工藝參數運用軟件對相關管道進行建模分析，保證管道一次應力、二次應力均滿足規范ASME B31.3要求。具體分析工況詳見表2 應力分析工況。

表2 應力分析工況

3 各管系模型分析結果對比

3.1 應力水平對比

表3 應力水平對比

經分析運用CAESAR II及AUTO PIPE兩種不同軟件管道一次應力、二次應力水平均在規范允許范圍內，且最大應力水平節點位置一致均在相關管道膨脹彎附近，應力水平接近。詳見表3 應力水平對比。

3.2 載荷水平對比

3.2.1 高壓外輸管系

高壓外輸管系載荷水平對比見表4。

表4 高壓外輸管系載荷水平對比

經對比高壓外輸氣管系除固定點110，230豎向載荷相差21%左右(沒有量級變化)，其余節點載荷相差均很小，最大不到10%，一般承重架載荷基本一致。分析原因主要是兩種不同軟件對于溫度應力引起的載荷計算不一致，造成兩端固定架載荷變化。

3.2.2 NG管系

NG管系載荷水平對比見表5。

表5 NG管系載荷水平對比

表5(續)

經對比NG管系兩個軟件計算區別與高壓外輸氣管系類似，除固定點4130，4350豎向載荷相差21%左右(沒有量級變化)，其余節點載荷相差均很小，最大不到10%，一般承重架載荷基本一致。其余兩個管系(18寸高壓LNG輸送管10寸高壓LNG回流管)結果對比情況與高壓外輸管系及NG管系基本一致，在此不在贅述。

4 結論

CAESAR II及AUTO PIPE模型分析對比結果顯示，對于普通承重架兩個軟件計算結果基本一致，對固定架計算結果略有差距，但是沒有數量級的變化。在實際工程應用中采用兩種軟件對比使用，對于優化管線設計，提高設計質量和安全具有積極的意義。

[1] ASME. ASME B31.3-2014 PROCESS PIPING[S]. New York: American Society of Mechanical Engineers, 2014.

[2] 全國石油天然氣標準化技術委員會液化天然氣分技術委員會 .GB 20368-2012 液化天然氣(LNG)生產儲存和裝運[S]. 北京: 中國計劃出版社,2013.

(本文文獻格式：任 偉.CAESAR II與AUTO PIPE計算結果對比[J].山東化工，2016，45(24)：104-108.)

Comparison of Calculation Results of CAESAR II and AUTO PIPE

Ren Wei

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co., Ltd.， SHANDONG JINAN 250101，China)

CAESAR II and AUTO PIPE are also applied to piping stress analysis。Because of theories and methods are different，the conditions and results of two software are also different.In order to make clear the difference of the results，CAESAR II and AUTO PIPE are used in calculating some piping line of actual programme .The results show the similarities of the two software，two software maybe used in pipe design.

stress analysis；CAESAR II；AUTO PIPE

2016-11-02

任 偉(1983—)，山東棗莊人，畢業于華南理工大學化工工藝專業，獲工學碩士學位，中級工程師，從事工程設計。

TQ055.81

A

1008-021X(2016)24-0104-05