管道設計和工程在各個行業中發揮著至關重要的作用，確保流體的安全高效運輸。 為了保持高標準的安全性和可靠性，行業規范和標準會定期更新，以反映最新進展并應對新出現的挑戰。 在這篇博文中，我們的專家總結了 2020 年和 2022 年ASME B31.1管道規范更新，這些更新影響管道工程師和應力分析師及其確定多向應力分量合成當量應力方程的過程。

 ASME 2020 管道規范更新

2020 版 ASME B31.1 在持續、偶然和二次應力的規范方程中包含多方向持續應力指數 (SSI) 和二次應力應力強化因子 (SIF)。 這些如 2022 ASME B31.1 第 104.8.3 段中的方程 15-17 所示，并如方程 1 至 3 所示。

S_L = [ [ I_a | PD_o/4t_n + F_a/A_p | + [ (I_iM_iA)² + (I_oM_oA)² ]^0.5/ Z ]² + (I_tM_tA/Z)² ]^0.5 <= S_h                      Equation 1

S_O = [ [ I_a | P_oD_o/4t_n + F_b/A_p | + [ (I_iM_iB)² + (I_oM_oB)² ]^0.5 / Z ]² + (I_tM_tB/Z)² ]^0.5 <= kS_h Equation 2

S_E = [ [ | i_aF_c/A_p | + [ (i_iM_iC)² + (i_oM_oC)² ]^0.5 / Z ]² + (i_tM_tC/Z)² ]^0.5 <= S_A                                           Equation 3

 這些方程取代了 2018 B31.1 版中的單向應力合成當量應力方程，新規范在計算當量應力時候，要求計算這些因子，并應使用這些方程。

 ASME B31.1-2022 管道規范版本更新

2022 年規范版本的附錄 D 包含一個 SIF，并且不區分平面內、平面外或扭轉方向。 一個 SIF 旨在成為最大 SIF，因此使用更新的方程可能會導致應力減少，理論上減少 25% 或更多。 2022 年之前版本的 B31.1 中的三通 SSI 遵循公式 4，這可能會導致強度系數SSI略低。

I = MAX(0.75i, 1.0)                                            Equation 4

I = MAX(i^0.5,1) (for branch connections)        Equation 5

 2022 年規范版本中的附錄 D 在一般注釋 (b) 部分中包含一項有趣的規定，允許使用 ASME B31J-2017。 此特定規范是根據 ASME B31J-20171 研究論文（部分由 Paulin 研究小組撰寫）中提出的富有洞察力的發現而開發的。 該研究涉及在德克薩斯州休斯頓 Paulin 研究小組實驗室進行的一系列廣泛分析。 這些分析使用有限元軟件進行數值驗算，重點是確定數千種直徑和厚度比。 值得注意的是，使用 ASME B31J-2017 計算的三通點 SSI 遵循分支連接的 SIF 的平方根，如公式 5 所示。

 此外，規范中的一個潛在混淆來源是由軸向內壓引起的壓應力和軸向力引起壓應力的軸向應力組合。 如果軸向力為負（壓縮載荷），則總軸向應力將會減小。START管道應力分析軟件允許用戶獲得力 (F/A_p) 產生的軸向應力的絕對值，然后將其添加到壓應力 (PD_o/4t_n) 以產生保守的結果。 START 還允許用戶輸入不同的壓力和軸向載荷應力強化系數值。 當疲勞損傷控制管道系統的壽命時，區分不同方向SIF 的方法可能會對計算結果產生顯著差異。 在這種情況下，用戶應參考 WRC 335 并在具有各種 d/D 比率的小型系統上進行一些手動計算，以確保出現預期結果。 隨著載荷交變數逐漸超過 40,000，這一點將變得越來越重要。 如果 D/T 比小于 100，則可以使用 ASME B31J-2017 和 ASME B31.1 附錄 D 中的值。盡管如此，通過測試，從 D/T 比等于 50 時開始，傳統得SIF 可能會由于過低由于擔心屈曲或局部損壞而不夠保守。 在這種情況下，我們建議對這些三通點或詳圖使用有限元分析 (FEA)，以確保在支撐位置處平面截面保持平面狀態。

 START管道應力分析軟件和Nozzle FEM局部應力分析軟件可輕松實現 B31 合規性

當前 (2022) ASME B31.1 規范中的方程更類似于 ASME B31.3 中的方程。

通過使用 ASME B31J-2017 推薦的剛度修正來開發一組更準確的位移、力和力矩以及 SSI 和 SIF，計算出的當量應力更加準確。

Nozzle FEM 軟件中的自動化 FEA 功能在計算 SSI 時不包括非彈性行為，但它確實創建了可用于解決非彈性行為的有限元模型 (FEM)。 如果大型 D/T 管道負載較重，我們建議采用這些生成的 FEM 并執行屈曲和非線性 SSI 計算來驗證您的結果。

當 D/T 比率較高時，這特別有用。 此外，系統可以通過由于屈曲或由于彎曲或長垂直立管而導致的大壓縮狀態引起的不穩定性來控制。

 其他 ASCE 7 注意事項

盡管每個人在使用 ASCE 7 中的載荷時往往都有自己的風和地震方法，但我們認為重要的是要注意 2022 B31 及更早版本被視為 ASD（允許應力設計）解決方案。 ASCE 7 中的負載可用于 ASD 和 LRFD（負載和阻力系數設計）解決方案。 LRFD 求解載荷比 ASD 載荷高 1.4 倍，因此，在用于 LRFD 求解之前，應將管道應力程序中通過 LRFD 方法處理的壓力容器管口計算的風載荷增加 1.4 倍。

 掌握最新動態，維護安全

2020 年和 2022 年 ASME B31.1 管道規范的更新給用于確定管道系統多向應力的方程帶來了重大變化。 這些更新反映了行業的進步，旨在提高安全性和可靠性。 在規范規定的當量應力方程中包含持續應力指數 (SSI) 和應力強化因子 (SIF) 可以實現更準確的計算。 此外，附錄 D 中關于利用 ASME B31J-2017 的規定提供了對三通點直徑和厚度比的進一步了解。 對于管道工程師和應力分析師來說，及時了解這些更新至關重要，以確保符合行業標準并保持管道系統的安全性和效率。 這些更新不僅確保符合行業標準，而且有助于管道系統的不斷改進，使其更安全、更高效，更好地滿足各行業不斷變化的需求。

隨著技術的進步和新挑戰的出現，B31 管道規范將不斷發展，塑造管道設計的未來并確保關鍵基礎設施的可靠性。 要了解有關 START和NozzeFEM 軟件中可用的最新規范變化及功能的更多信息，請立即單擊此處與專家聯系。