一種自定義PVElite材料的簡單方法

付雙全，馮增輝

（中昊（大連）化工研究設(shè)計院有限公司，遼寧 大連 116023）

1 軟件簡介

PVElite是ASME標準第Ⅷ卷美國壓力容器建造規(guī)則標準中非常重要的計算軟件。該軟件包現(xiàn)行版本（2012版）含的材料庫有ASME材料庫、PD5500材料庫和EN－13445材料庫。之所以該軟件中包含著三個標準的材料庫，是因為美國和歐盟等國家的經(jīng)濟來往密切，標準材料之間相互滲透，交互使用比較頻繁。

2 自定義材料的意義

近些年我國的壓力容器制造業(yè)迅速崛起，國標壓力容器材料更是以物美價廉的特點逐漸進軍國際市場。隨著我國的經(jīng)濟對外開放，壓力容器行業(yè)的對外往來也日益頻繁。國內(nèi)的壓力容器的標準都在更新，新標準都體現(xiàn)國際化的趨勢。越來越多的國內(nèi)壓力容器產(chǎn)品出口到國外，也有國外的企業(yè)在中國投資建廠……這樣，ASME的建造規(guī)則與中國材料的相互融入滲透是必然的趨勢。但是，目前的最新版本的PVElite材料庫中，仍然沒有系統(tǒng)的GB150材料庫。只有GB6554標準中的16MnR幾個厚度規(guī)格的材料，而且應(yīng)力曲線選取很簡單，這個溫度－許用應(yīng)力曲線在現(xiàn)在已經(jīng)無法準確的表現(xiàn)材料的真實應(yīng)力水平。因此，設(shè)計人員在用ASME標準設(shè)計中，若使用的是GB150材料，則需要建立自己的材料應(yīng)力曲線。下面就簡單的介紹一下在PVElite里面自定義材料的方法。

3 方法及步驟

3.1 選擇背景材料庫標準

首先調(diào)出編輯材料對話框（Tools—edited／add Materials）選擇使用的背景材料庫標準，如圖1所示。因為國內(nèi)通常使用的是公制的單位，那么本文就以公制單位設(shè)置為例，英制單位也是一樣的方法。然后在自定義材料界面的Edit the Metric Database選項上打鉤。

圖1 編輯材料對話框

3.2 選擇一個特性相近的ASME標準材料

這里需要說明一下，完整的定義一個材料所有的性能不太現(xiàn)實。因為在GB150的材料標準里面只能直接查到編輯的就是應(yīng)力的數(shù)據(jù)，而實際更多一些詳盡的參數(shù)和性能曲線，比如，材料的外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線、彈性模量和熱膨脹系數(shù)等，有些選項是不能夠在軟件中直接輸入，只能選擇ASME對應(yīng)的標準選項，所以在ASME第Ⅱ卷D篇 選擇相近材料的曲線來作為要定義材料的一些性能指標是比較直接簡單的方法。一般情況下，首先要選擇一個GB150和ASME相當?shù)牟牧献鳛楸尘皝砭庉?。下面舉例說明，例如我們要定義材料Q345R，首先知道在ASME材料標準里面，和它性能接近的材料是SA516－70。那么，我們就先在ASME材料庫里面找到SA516－70。操作如下：雙擊“＋”旁邊的按鈕，或者下拉菜單Materials—edit a PV Materials。

然后會出現(xiàn)圖2的ASME材料庫的列表，選擇SA516－70材料后，雙擊?；蛘哌x擇變綠色的對勾，這樣該材料就會被復(fù)制到要編輯的材料單里面。

圖2 ASME材料庫的列表

3.3 編輯材料

選擇好相近的材料后，我們以此為背景材料開始編輯了。下面就以Q345R材料為例，簡單介紹一下幾個主要的選項編寫方法。如圖3所示。

Material Name：定義為Q345R，就是起個名字。

Listing＃：是灰色的，可以不管它，它表示自定義材料最終是在數(shù)據(jù)庫的哪個材料表中。

Chemical Composition：是碳鋼還是不銹鋼或者非鐵基材料等。

UNS Number：注意，這里面一定要把原編號刪除，否則會跟你借用的材料編號重復(fù)。

P Number，Group Number：是對材料厚度的分組，這個原則是按照ASME規(guī)范來的，就默認可以。

Minimum Tensile Stress，Minimum Yield Stress：按照GB150標準來填寫，是可編輯項目。

External Pressure Curve：外壓曲線，這個曲線我們只能根據(jù)ASME第Ⅱ卷D篇規(guī)定進行選擇，圖4所示。所以這里選擇CS－2，那么這個曲線，我們上面提到過，不是Q345R的真實曲線，只是一個相近的曲線，所以設(shè)計者在進行外壓校核的時候，應(yīng)該充分認識到這一點。

彈性模量和熱膨脹系數(shù)需要根據(jù)ASME第Ⅱ卷D篇 表TM－1和表TE－1查詢。

Minimum（Maximum）Thickness：是根據(jù)材料生產(chǎn)能力的，沒有限制，或者使用不超限的話，就寫“－1”，表示無要求。

Creep Temperature：可以根據(jù)GB150標準查詢該材料的蠕變溫度。

MDMT Exemption Temperature：這一項是根據(jù)材料的產(chǎn)品說明書中是否進行了沖擊試驗，如果做了沖擊試驗，那么就填寫試驗溫度，否則填“1”。

Product Form：鋼板選擇1，鍛件選擇2，無縫鋼管選擇3……

3.4 許用應(yīng)力的定義

在溫度－應(yīng)力表中，對應(yīng)GB150輸入對應(yīng)溫度下的許用應(yīng)力就可以，中間溫度用內(nèi)插法計算，相應(yīng)的程序會生成該材料的溫度－應(yīng)力曲線圖。

上述的過程，就是一個簡單的自定義材料的過程，定義完一個材料后，點擊按鈕Merge，或者下拉菜單Materials—Merge。這樣就把定義的材料加入到圖2的列表的最下面了。

4 其他注意事項

還需要注意的一個問題是，定義完材料以后，需要檢查一下Configuration對話框中，Use Metric ASME Material Database是否選中，需要選中它才能在你使用材料的時候看見自定義的材料。如圖5所示。

圖5 自己定義的材料顯示

按照上述方法定義完材料后，如果你的計算程序發(fā)給另一個人，或者在另一臺電腦上打開的時候，他找不到你自定義的材料。下面再介紹一下如何共享自定義材料，就是將路徑C：＼Program Files＼Intergraph CAS＼PVElite 2011＼System＿backup下的文件MatFile1和MatFile1M拷貝到要使用電腦的同路徑文件中覆蓋，如果定義的是英制單位材料，就拷貝MatFile2和MatFile2M。這樣，在另一臺電腦可以使用該材料庫，也能夠正確的打開原來的計算程序。

5 結(jié) 語

綜上的定義材料過程是一個簡單的、近似的材料定義，有些數(shù)據(jù)是我們借用相近材料的性能數(shù)據(jù)，與真實的材料性能會略有差別，所以設(shè)計者在使用的時候，應(yīng)該注意。該計算結(jié)果也是一個參考的結(jié)果，或者作為校核的數(shù)據(jù)，對于外壓設(shè)備的設(shè)計，可靠性可能還要低一些。

同時，我們相信隨著我國的壓力容器行業(yè)的發(fā)展，國標的完整的材料庫將會編入PVElite的計算程序當中，這是市場需要的必然結(jié)果。那時候，就可以準確的使用國標材料進行壓力容器計算了。但是，總是新材料的發(fā)展在前，軟件更新在后，所以本文的方法在PVElite中一直會有效應(yīng)用。

［1］ 壽比南，李世玉，等.GB150－2011《壓力容器》［S］.北京：中國標準出版社，2012

［2］ ASME鍋爐及壓力容器委員會壓力容器分委會.ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范國際性規(guī)范Ⅷ：第一冊 壓力容器建造規(guī)則［S］.北京：中國石化出版社，2010

［3］ ASME鍋爐及壓力容器委員會壓力容器分委會.ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范國際性規(guī)范Ⅱ材料：A篇鐵基材料［S］.北京：中國石化出版社，2010

［4］ ASME鍋爐及壓力容器委員會壓力容器分委會.ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范國際性規(guī)范Ⅱ材料：D篇性能［S］.北京：中國石化出版社，2010

［5］ 中國石化集團洛陽石油化工工程公司.石油化工設(shè)備設(shè)計便查手冊［M］.北京：中國石化出版社，2002