美国规范应力 - CAESAR II - 安装 & 升级

纵向压应力 - Slp

Slp = PDo / 4tn

规范近似值

Slp = PDi2 / (Do2 - Di2)

规范准确公式（CAESAR II 默认值）

操作应力 – 除非另有规定

S = Slp + Fax/Am + Sb

N/A

B31.1 （2018 版）

Sl = Slp + 0.75iMa / Z

< Sh

SUS

Se = iMc / Z

< f[1.25(Sc + Sh) - Sl]

EXP

Slp + 0.75iMa / Z + 0.75iMb / Z

< kSh

OCC

B31.1 （2020 版）（要求 B31J）

Sl = [(|Slp + IaFax / Am| + Sb)2 + 4St2]1/2

式中：
Sb = [(IiMi)2 + (IoMo)2]1/2 / Z
St = ItMt / 2Z
Z 是标称截面模量

≤ Sh

≤ kSh

SUS

OCC

Se = [(|iaFax / Am| + Sb)2 + 4St2 ]1/2

式中：
Sb = [(iiMi)2 + (ioMo)2]1/2 / Z
St = itMt / 2Z
Z 是标称截面模量

≤ f [1.25(Sc + Sh) - Sl]

EXP

B31.3

SL = [(Ia (|Slp + Fax / Ap|) +Sb)2 + 4St2]1/2

式中：
Sb = [(liMi)2 + (loMo)2]1/2 / Z
Z 是腐蚀截面模量

对于异径分支连接，
使用 Ze 替代 Z，如果未指定
弯曲面内/外 SIF 值（ii 和 io） 或
指数（li 和 lo）。使用 Z，如果指定有
弯曲面内/外 SIF 值或指数的话。

St = ltMt / 2Z

< Sh

< 1.33Sh

SUS

OCC

Se = [(|iaFax/Ap| +Sb)2 + 4St2]1/2

式中：

Sb = [(iiMi)2 + (ioMo)2]1/2 / Z

Z 是计算的截面模量
，采用标称尺寸（未腐蚀）。

对于异径分支连接，
使用 Ze 替代 Z，如果未指定
弯曲面内/外 SIF 值（ii 和 io） 或
指数（li 和 lo）。使用 Z，如果指定有
弯曲面内/外 SIF 值或指数的话。

St = itMt / 2Z

< f [1.25(Sc + Sh) - SL]

EXP

B31.3 第九章

SL = [(Ia (|Slp + Fax / Ap|) +Sb)2 + 4St2]1/2

式中：
Sb = [(liMi)2 + (loMo)2]1/2 / Z
Z 是腐蚀截面模量

对于异径分支连接，
使用 Ze 替代 Z，如果未指定
弯曲面内/外 SIF 值（ii 和 io） 或
指数（li 和 lo）。使用 Z，如果指定有
弯曲面内/外 SIF 值或指数的话。

St = ltMt / 2Z

< Sh

< 1.2Sh

SUS

OCC

Se = [(ia (|Slp + Fax / Ap|) +Sb)2 + 4St2]1/2

Sb = [(iiMi)2 + (ioMo)2]1/2 / Z

式中：
Z 是计算的截面模量
，采用标称尺寸（未腐蚀）。

对于异径分支连接，
使用 Ze 替代 Z，如果未指定
弯曲面内/外 SIF 值（ii 和 io） 或
指数（li 和 lo）。使用 Z，如果指定有
弯曲面内/外 SIF 值或指数的话。

St = itMt / 2Z

< 1.25Sc + 0.25 Sh

EXP

B31.4

完全约束管道（B31.4/R）

环向：
S环向 = Pi D/2t (for D/t ³ 20)

或

S环向 = Pi (D-t)/2t (for D/t < 20)

< 0.72 ESy
（其中 E 为焊缝系数）

SUS, OPE, OCC

热胀：Se = Ea(T1 − T2)

< 0.9 Sy

EXP

纵向：
SL = Se + nSH + Sb+ Fa/A
其中
Sb = [(Mi2 + Mo2)1/2]/Z

< 0.9 Sy

SUS, OPE, OCC

等效组合：
Seq = [(SL − SH)2 + 4St2]1/2

或

Seq = (SH2 − SHSL + SL2+ 3St2)1/2
其中
St = Mt/2Z

< 0.9 Sy

SUS, OCC, OPE

完全地上，未约束管道（B31.4/U）

环向：
S环向 = Pi D/2t (当 D/t ³ 20)

或

S环向 = Pi (D-t)/2t (for D/t < 20)

< 0.72 ESy
（其中 E 为焊缝系数）

<0.90Sy 当定义为水试压（HYD）时

SUS, OCC, HYD

热胀：
Se = (Sb2 + 4St2)1/2
其中
Sb = {[(iiMi)2 + (ioMo)2]1/2}/Z
St = Mt/2Z

≤ f[1.25(Sc + Sh) - SL]

Sc 和 Sh 为 2/3Sy.

EXP

纵向：
SL = PiD/4t + Sb + Fa/A
其中
Sb = {[(iiMi)2 + (ioMo)2]1/2}/Z

< .75Sy

< .80Sy 当定义为偶然（OCC）时

SUS, OCC, HYD

等效组合

未使用

内陆水道的立管和平台（B31.4/W）

环向：
S环向 = Pi D/2t (for D/t ³ 20)

或

S环向 = Pi (D-t)/2t (for D/t < 20)

< 0.6 ESy
（其中 E 为焊缝系数）

<0.90Sy 当定义为水试压（HYD）时

SUS, OCC, HYD

热胀：
Se = (Sb2 + 4St2)1/2
其中
Sb = {[(iiMi)2 + (ioMo)2]1/2}/Z
St = Mt/2Z

< 0.8 Sy

EXP

纵向：
SL = PiD/4t + Sb + Fa/A
其中
Sb = {[(iiMi)2 + (ioMo)2]1/2}/Z

< 0.8 Sy

< 0.90Sy 当定义为偶然（OCC）时

SUS, OCC, HYD

等效组合

未使用

当使用多个应力评估项时，例如同时校核环向应力和纵向应力，CAESAR II 报告产生最大计算应力/许用应力比的应力对。

B31.4 第九章（海上）

环向：

S环向 = (Pi – Pe )D/2t (对 D/t ³ 30)

< F1Sy

OPE, SUS, OCC

或

S环向 = (Pi – Pe )(D-t)/2t (对 D/t < 30)

< 0.9Sy

HYD

纵向：

SL = Slp + Sb +Fa/A

< 0.8Sy

OPE, SUS, OCC

其中
Slp = (PiRi2 - PeRo2)/(Ro2 - Ri2)
Sb = [(iiMi)2 + (ioMo)2]1/2/Z

< 0.9Sy

HYD

等效组合：

Seq = [(SL – SH)2 + 4St2]1/2

或

Seq = (SH2 - SHSL + SL2 + 3St2)1/2
其中
St = Mt/2Z

< 0.9Sy

OPE, SUS, OCC, HYD

当使用多个应力评估项时，例如同时校核环向应力和纵向应力，CAESAR II 报告产生最大计算应力/许用应力比的应力对。

B31.4 第 XI 章（泥浆管）

完全约束管道（B31.4 Ch XI/R）

环向：
S环向 = Pi D/2t (当 D/t ³ 20)

或

S环向 = Pi (D-t)/2t (for D/t < 20)

< 0.80 ESy
（其中 E 为焊缝系数）

SUS, OCC, OPE

热胀：
Se = Ea(T1 − T2)

< 0.9 Sy

EXP

纵向：
SL = Se + nSH + Sb+ Fa/A
其中
Sb = [(Mi2 + Mo2)1/2]/Z

< 0.9 Sy

< 0.88 Sy 当定义为偶然（OCC）时

SUS, OPE, OCC

等效组合：
Seq = [(SL − SH)2 + 4St2]1/2

或

Seq = (SH2 − SHSL + SL2+ 3St2)1/2
其中
St = Mt/2Z

< 0.9 Sy

SUS, OCC, OPE

完全地上，未约束管道（B31.4 Ch XI/U）

环向：
S环向 = Pi D/2t (当 D/t ³ 20)

或

S环向 = Pi (D-t)/2t (for D/t < 20)

< 0.80 ESy
（其中 E 为焊缝系数）

<0.90Sy 当定义为水试压（HYD）时

SUS, OCC, HYD

热胀：
Se = (Sb2 + 4St2)1/2
其中
Sb = {[(iiMi)2 + (ioMo)2]1/2}/Z
St = Mt/2Z

≤ f[1.25(Sc + Sh) - SL]

Sc 和 Sh 为 2/3Sy

EXP

纵向：
SL = PiD/4t + Sb + Fa/A
其中
Sb = {[(iiMi)2 + (ioMo)2]1/2}/Z

< .75Sy

< .88Sy 当定义为偶然（OCC）时

SUS, OCC, HYD

等效组合

未使用

当使用多个应力评估项时，例如同时校核环向应力和纵向应力，CAESAR II 报告产生最大计算应力/许用应力比的应力对。

B31.5

Sl = Slp + Fax/Am +Sb

< Sh

SUS

(Sb2 + 4St2)1/2

< f[1.25(Sc + Sh) – Sl]

EXP

Fax/Am + Sb + Slp

< kSh

OCC

Sb = {[(iiMi)2 + (ioMo)2]1/2} / Z

B31.8 （2018 和 2020 年版）

约束管道

纵向：

SL = Slp + Sb + Sa

< 0.9TSy

SUS, OPE, OCC

CAESAR II 包括 Sa 中的热效应

等效组合：

Seq = max[ |S环向 - SL| , |S环向| , |SL| ]

< 0.9TSy

SUS, OPE

< kTSy

OCC

或

Seq = (SL2 - SLS环向 + S环向2)1/2

< 0.9TSy

SUS, OPE

< kTSy

OCC

等效组合应力仅适用于直管段。

未约束管道

纵向：

SL = Slp + Sb + Sa

< 0.75TSy

SUS, OCC

< 0.75Sy

HYD

热胀：

Se = ME/Z

< f[1.25(Sc + Sh) - SL]

其中
Sc = 0.33SU
Sh = 0.33TSU

EXP

式中：

S环向 = PDo/2t

Slp = 0.3S环向

Slp = 0.5S环向

约束管道

未约束管道

Sa = Fax/Am

Mb = [(0.75iiMi)2+(0.75ioMo)2]1/2

MR = [(0.75iiMi)2+(0.75ioMo)2 + Mt2]1/2

Sb = Mb/Z

Sb = MR/Z

直管

配件和组件

ME = [(iiMi)2+(ioMo)2 + Mt2]1/2

B31.8 第八章（海上）（2018 和 2020 年版）

环向应力：

Sh = (Pi – Pe)D/2t，当 D/t ³ 30

Sh = (Pi – Pe)(D – t)/2t，当 D/t < 30

< F1SyT

OPE, SUS, OCC

纵向应力：|SL|

SL = Slp + Fax/Am± Sb

式中：

Slp = (Pi * Ri2 - Pe * Ro2) / (Ro2 - Ri2)

Sb = {[(iiMi)2 + (ioMo)2]1/2}/Z

< 0.8Sy

OPE, SUS, OCC

等效组合应力（Tresca）（2018 年版）：

Seq = 2{[(SL – Sh)/2]2 + St2}1/2

< 0.9Sy

OPE, SUS, OCC

等效组合（Tresca）（2020 年版）：

Seq = 绝对值的最大值：

2{[(SL - Sh)/2]2 + St2}1/2
(SL + Sh)/2 - {[(SL - Sh)/2]2 + St2}1/2
(SL + Sh)/2 + {[(SL - Sh)/2]2 + St2}1/2

< 0.9Sy

OPE, SUS, OCC

替代组合应力（Von Mises）
（2018 和 2020 年版）：

Seq = (Sh2 – SLSh + SL2 + 3St2)1/2

< 0.9Sy

式中：

F1 = 环向应力设计系数（表 A842.2.2-1）
T = 温度降额系数（表 841.1.8-1）
Sy = 指定的最小屈服强度

• 有关 F1、T 和 Sy 的信息，请参阅 B31.8 第八章（海上）技术讨论中的操作、持续和偶然荷载工况。

• 对于平台管道和立管上的等效组合应力，B31.8 第八章根据最小腐蚀壁厚计算应力分量。管道采用公称壁厚。

B31.9

第 919.4.1.b 段规定，分析使用 B31.1 的方程式。

ASME SECT III CLASS 2 & 3

Sl =[B1PmaxDo / 2tn] + B2Ma / Z

< 1.5Sh

SUS

Se =iMc/Z

< f(1.25Sc + 0.25Sh) + (Sh - Sl)

EXP

B1Slpmax + B2(Ma + Mb) / Z

< 1.8Sh 和 < 1.5Sy

OCC

B31.1（1967）和海军第 505 节

Sl = Slp + (Sb2 + 4St2)1/2

< Sh

SUS

Se = (Sb2 + 4St2)1/2

< f[1.25Sc + 0.25Sh +(Sh – Sl)]

EXP

Slp + (Sb2 + 4St2)1/2

< kSh

OCC

GPTC

Slp + 0.75iMa / Z

< Sy

OPE

Slp + Sb

< 0.75SyFt

SUS

(Sb2 + 4St2)1/2

< 0.72Sy

EXP