第35卷第8期河北化工Vol. 35 ,No.82012年8月HEBEI HUAGONGAug. 2012管道應(yīng)力分析安莉},靳朝輝2(1.河北宏達(dá)綠洲工程設(shè)計(jì)有限公司,河北石家莊050000;2.河北凱米克化工醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)有限公司,河北石家莊050000摘要:闡述了 管道應(yīng)力分析的任務(wù)和方法,介紹了如何建立壓力管道布置三維立體模型,管道上的荷載及其組合工況，以及如何對管系進(jìn)行分析計(jì)算。關(guān)鍵詞:應(yīng)力分析;壓力管道中圖分類號:0 173. 9文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1003-5095<2012)08-0076-02Analysis on Pipe StressAN Li ,JIN Zhao-hui(1. Hebei Hongda Oasis Engineering Co. ,Ltd,Shiiazhuang 0500000 ,China;2. Hebei KMK Chemical and Engi-neering Design Corporation, Shijiazbuang 050000 ,China)sure tube arrangement. To introduce load on conduit and their combination mode, how to analysis of pipe.Key words; stress analysis ; pipeline管道應(yīng)力分析是指對管道進(jìn)行包括應(yīng)力計(jì)算在依據(jù);(5)管道上法蘭的受力計(jì)算用于防止法蘭泄內(nèi)的力學(xué)分析,并使分析結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求,從漏;(6)管系位移計(jì)算用于防止管道碰撞和支吊點(diǎn)位而保證管道自身和與其相連的機(jī)器、設(shè)備以及土建移過大。結(jié)構(gòu)的安全。與國外相比,我國的管道應(yīng)力分析工1.2 動(dòng)力分析作開展得較晚,但受到越來越多的重視。動(dòng)力分析包括:(1)管道自振頻率分析用于防止管道系統(tǒng)共振;(2)管道強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)分析用于控制1任務(wù)管道振動(dòng)及應(yīng)力;(3)往復(fù)壓縮機(jī)氣柱頻率分析用于管道應(yīng)力分析分為靜力分析和動(dòng)力分析2部分。防止氣柱共振;(4)往復(fù)壓縮機(jī)壓力脈動(dòng)分析用于控1.1靜力分析制壓力脈動(dòng)值;(5)管道的地震分析用于防止管道在靜力分析包括:(1)壓力荷載和持續(xù)荷載作用下地震中發(fā)生破壞;(6)水錘、安全閥泄放荷載和兩相的一次應(yīng)力計(jì)算用于防止塑性變形破壞;(2)管道熱流所產(chǎn)生的支架荷載計(jì)算。脹冷縮以及端點(diǎn)附加位移等位移荷載作用下的二次2方法應(yīng)力計(jì)算用于防止疲勞破壞;(3)管道對設(shè)備作用力的計(jì)算用于防止作用力太大，保證設(shè)備正常運(yùn)行;管道應(yīng)力分析的方法有日測法、圖表法、公式法中國煤化工(4)管道支吊架的受力計(jì)算用于為支吊架設(shè)計(jì)提供.和計(jì)算機(jī)法,應(yīng)根據(jù)管道輸IYHCNMHG收藊8期:2012-05-11作者簡介:安莉(1978-),女 ,化工工藝中級工程師，E mail: kimjin@ 163. com.第8期安莉,等:管道應(yīng)力分析送的介質(zhì)、管道操作溫度、操作壓力、公稱直徑和所(1)GC1類管道、介質(zhì)毒性為高度危害的GC2連接的設(shè)備類型等設(shè)計(jì)條件確定。類管道或介質(zhì)為可燃的GC2類管道;(2)地震設(shè)防美國COADE公司的CAESAR II軟件是一個(gè)烈度≥8度,且設(shè)計(jì)基本地震加速度≥0.3 g。常用的計(jì)算機(jī)分析應(yīng)用程序。4.3.2如需考慮風(fēng)荷載,則風(fēng)載和地震荷載無需同時(shí)與其它臨時(shí)性荷載構(gòu)成組合工況。3建立壓力 管道布置三維立體模型4.3.3如需考慮閥門開 、關(guān)產(chǎn)生的荷載，則該荷載與主要是計(jì)算機(jī)程序計(jì)算需要的數(shù)據(jù),包括三維地震荷載無需同時(shí)與其它臨時(shí)性荷載構(gòu)成組合工況。立體圖及詳細(xì)的數(shù)據(jù)描述,如介質(zhì)、操作條件,外加5對管系進(jìn)行分析計(jì)算荷載和管道端點(diǎn)位移等數(shù)據(jù),包括:(1)管號、管道材料等級、管道類別、管道材料;(2)管道走向、尺寸、標(biāo)5.1 建立計(jì)算模型(編節(jié)點(diǎn)號)高管內(nèi)介質(zhì)流向;(3)管徑、壁厚、彎頭的曲率半徑;進(jìn)行計(jì)算機(jī)應(yīng)力分析時(shí)，管道軸側(cè)圖上需要提(4)支吊架的位置和形式;(5)閥門、法蘭等剛性元件供給計(jì)算機(jī)軟件數(shù)據(jù)的部位和需要計(jì)算機(jī)軟件輸出的重量保溫層的厚度和密度,以及其它集中或均布數(shù)據(jù)的部位稱作節(jié)點(diǎn):荷載條件;(6)管道計(jì)算溫度、計(jì)算壓力和管內(nèi)介質(zhì)(1)管道端點(diǎn);(2)管道約束點(diǎn)、支吊點(diǎn)、給定位密度;(7)正常操作工況外的特殊工況,如開車、停車移點(diǎn);(3)管道方向改變點(diǎn)分支點(diǎn);(4)管徑、壁厚改等工況;(8)制造商允許的機(jī)器承受力和力矩的能變點(diǎn);(5)存在條件變化點(diǎn)(溫度、壓力變化處);(6)力;(9)往復(fù)壓縮機(jī)和往復(fù)泵的激振頻率;(10)管道定義邊界條件(約束和附加位移);(7)管道材料改變端點(diǎn)約束條件或附加位移、與管道連接的設(shè)備情況。處(包括剛度改變處,如剛性元件);(8)定義節(jié)點(diǎn)的荷載條件(保溫材料重量、附加力、風(fēng)載、雪載等);4管道上的荷載及其組合工況(9)需了解分析結(jié)果處(如跨距較長的跨中心點(diǎn));4.1管道上可能承受的荷載(10)動(dòng)力分析需增設(shè)點(diǎn)。持久性荷載永久作用于管道系統(tǒng)的荷載,如5.2初步計(jì)算壓力和重力荷載,但不包括冰荷載和雪荷載(重力荷利用計(jì)算機(jī)推薦工況(用CAESARII計(jì)算,集.載包括管道自重、保溫重、介質(zhì)重等,壓力荷載包括中荷載、均布荷載特別加人)。內(nèi)壓力和外壓力);(1)彈簧可由程序自動(dòng)選取;(2)計(jì)算結(jié)果分析;臨時(shí)荷載短時(shí)間作用于 管道系統(tǒng)的荷載,如.(3)查看一次應(yīng)力、二次應(yīng)力的核算結(jié)果;(4)查看冷風(fēng)、地震、冰雪、閥門開.關(guān)時(shí)的反沖力和壓力升高等態(tài)、熱態(tài)位移;(5)查看機(jī)器設(shè)備受力;(6)查看支吊荷載;架受力(垂直荷載、水平荷載);(7)查看彈簧表。交變荷載大小和方向隨時(shí)間發(fā)生變化的荷5.3反復(fù)修改直至計(jì)算結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求載,如溫差、風(fēng)力引起的端點(diǎn)位移(如高塔在風(fēng)載作(1)一次應(yīng)力超標(biāo),缺少支架;(2)二次應(yīng)力超用下的擺動(dòng))、摩擦力荷載(如往復(fù)壓縮機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)標(biāo),管道柔性不夠或三通需加強(qiáng);(3)冷態(tài)位移過大，所產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)、回轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng))。缺少支架;(4)熱態(tài)水平位移過大,缺少固定點(diǎn)或I4.2 應(yīng)考慮的荷載組合工況型補(bǔ)償器、管托應(yīng)加長;(5)機(jī)器、設(shè)備受力過大,管(1)壓力.重力(包括隔熱層.管道組成件和管道道柔性不夠、支吊架設(shè)置不合理;(6)固定、限位支架中流體的重量)等持久性荷載同時(shí)作用。(2)以上水平受力過大,固定點(diǎn)、限位點(diǎn)位置選擇不當(dāng)或管道(1)所述持久性荷載與風(fēng)荷載或地震荷載等臨時(shí)性柔性不夠;(7)支吊點(diǎn)垂直力過大,考慮采用彈簧支荷載同時(shí)作用(當(dāng)考慮地震荷載時(shí),僅需考慮地震所吊架;(8)支吊點(diǎn)脫空,考慮采用彈簀支吊架;(9)彈產(chǎn)生的水平力)。必要時(shí),還需考慮冰雪荷載、閥門簧荷載、位移范圍選擇不當(dāng),人為進(jìn)行調(diào)整;(10)計(jì)關(guān)閉引起的壓力短時(shí)升高泄放閥打開時(shí)對管道的算工況組合不當(dāng),人為進(jìn)行調(diào)整。反沖力等荷載的作用。(3)因溫差引起的荷載及其參考資料它交變荷載。(4)必要時(shí),考慮端點(diǎn)或支吊架永久性位移引起的荷載,但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能消除該[1]中國石油化工集中國煤化工。氐監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局鍋爐壓力容MHCNMHG審批人員培訓(xùn)荷載的影響。教材[M].北京:中國石化出版社,2003.4.3應(yīng)考慮臨時(shí)性荷載的條件和要求[2]唐永進(jìn).壓力管道應(yīng)力分析[M].北京:中國石化出版社,2003.■4.3.1考慮地震荷載時(shí)需同時(shí)滿足的條件