CAESAR II与AUTO PIPE计算结果对比

任 伟

(中海油山东化学工程有限责任公司 山东 济南 250101)

化工设计

CAESAR II与AUTO PIPE计算结果对比

任 伟

(中海油山东化学工程有限责任公司 山东 济南 250101)

CAESAR II及AUTO PIPE均为管道应力分析常用软件，两种软件的计算原理及方法不尽相同，导致软件的适用条件及计算结果也有差异。本文结合具体案例对比了两个软件计算结果，结果显示两种软件计算结果比较接近，可采用两种软件对比计算以保证管道设计安全。

应力分析；CAESAR II；AUTO PIPE

依据ASME B31.3等规范要求，管道应力分析需解决问题有：使管道各处的一次应力、二次应力均在规范允许范围内；计算出各约束处所受载荷供管道专业提结构条件；确定各工况下管道位移；协助管道专业优化设计管道等。目前应力分析广泛采用CAESAR II及AUTO PIPE两种不同软件，我公司在某LNG接收站设计中采用两种软件进行结果对比并指导管道设计，取得了很好的应用效果[1-2]。

1 管系介绍

LNG接收站主要分码头、罐区、工艺区、槽车区及公用工程区等。LNG及NG管系基本遍布全厂，由于其介质特殊性(低温-160℃，易燃易爆)对管道应力分析提出了很高的要求，设计中采用CAESAR II及AUTO PIPE两种不同软件对相关管道进行计算分析，并选取最优化计算结果指导管道专业工作。本文选取工艺区部分关键管系进行结果阐述。管线信息见表1，相关模型见图1，2.

为节约建模时间，加快设计进度，先建立CAESAR II模型后，通过CAESAR II Neutral File转化工具将(*._a)转化成Auto Pipe能够识别的(*.CII)格式文件建立Auto Pipe模型，然后用Auto Pipe打开后核查工艺参数，编辑工况并分析模型。

图1 CAESAR II管机模型

图2 Auto pipe管机模型

管线材料温度/℃压力/MPaG介质及密度/(kg/m3)36寸高压外输管API5LX70T1=0T2=38P1=8.89高压外输气20寸NG管A312TP304/304LT1=-160T2=38P1=1.86蒸发气18寸高压LNG输送管A312TP304/304LT1=-160T2=38P1=8.89高压外输LNG46010寸高压LNG回流管A312TP304/304LT1=-160T2=38P1=0.8高压回流LNG460

说明：模型中选取管线有液相管、气相管；低温应力管，大壁厚管线薄壁厚管线，管线选取比较有代表性。环境温度为21.1℃

2 工况说明

依据ASME B31.3要求，对于LNG行业管道应力分析需考虑冷态荷载(管重+压力，W1+P1)，操作态(管重+压力+温度，W1+P1+T1)，根据工艺参数运用软件对相关管道进行建模分析，保证管道一次应力、二次应力均满足规范ASME B31.3要求。具体分析工况详见表2 应力分析工况。

表2 应力分析工况

3 各管系模型分析结果对比

3.1 应力水平对比

表3 应力水平对比

经分析运用CAESAR II及AUTO PIPE两种不同软件管道一次应力、二次应力水平均在规范允许范围内，且最大应力水平节点位置一致均在相关管道膨胀弯附近，应力水平接近。详见表3 应力水平对比。

3.2 载荷水平对比

3.2.1 高压外输管系

高压外输管系载荷水平对比见表4。

表4 高压外输管系载荷水平对比

经对比高压外输气管系除固定点110，230竖向载荷相差21%左右(没有量级变化)，其余节点载荷相差均很小，最大不到10%，一般承重架载荷基本一致。分析原因主要是两种不同软件对于温度应力引起的载荷计算不一致，造成两端固定架载荷变化。

3.2.2 NG管系

NG管系载荷水平对比见表5。

表5 NG管系载荷水平对比

表5(续)

经对比NG管系两个软件计算区别与高压外输气管系类似，除固定点4130，4350竖向载荷相差21%左右(没有量级变化)，其余节点载荷相差均很小，最大不到10%，一般承重架载荷基本一致。其余两个管系(18寸高压LNG输送管10寸高压LNG回流管)结果对比情况与高压外输管系及NG管系基本一致，在此不在赘述。

4 结论

CAESAR II及AUTO PIPE模型分析对比结果显示，对于普通承重架两个软件计算结果基本一致，对固定架计算结果略有差距，但是没有数量级的变化。在实际工程应用中采用两种软件对比使用，对于优化管线设计，提高设计质量和安全具有积极的意义。

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

[2] 全国石油天然气标准化技术委员会液化天然气分技术委员会 .GB 20368-2012 液化天然气(LNG)生产储存和装运[S]. 北京: 中国计划出版社,2013.

(本文文献格式：任 伟.CAESAR II与AUTO PIPE计算结果对比[J].山东化工，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 伟(1983—)，山东枣庄人，毕业于华南理工大学化工工艺专业，获工学硕士学位，中级工程师，从事工程设计。

TQ055.81

A

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