爪力管逍应力分析部分第一章任务与职责1.管道柔性设计的任务压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用以防止由于管系的温度、自重、压和外载或因管逍支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况：1）因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏：2）管道接头处泄漏：3）管道的推力或力矩过大，而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行：4）管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏：2.压力管道柔性设计常用标准和规1）GB 50316-2000《工业金属管道设计规》2）SH./T 3041-2002《石油化工管道柔性设计规》3）SH 3039-2003《石油化工非埋地管道抗震设计通则》4）SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》5）SH 3073-95《石油化工企业管逍支吊架设计规》6）JB/T 8130. 1-1999《恒力弹簧支吊架》7）JB/T 8130. 2-1999《可变弹簧支吊架》8）GB/T 12777-1999《金属波纹管膨胀宵通用技术条件》9）HG/T 20645-1998《化工装置管道机械设计规定》10）GB 150-1998《钢制压力容器》3.专业职责1）应力分析（静力分析动力分析）2）对重要管线的壁厚进行计算3）对动设备管口受力进行校核讣算4）特殊管架设计4.工作程序1）工程规定2）管逍的基本情况3）用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿4）用目测法判断管逍是否进行柔性设汁5）L型U型管系可采用图表法进行应力分析6）立体管系可采用公式法进行应力分析7）宜采用计算机分析方法进行柔性设计的管道8）采用CAESAR II进行应力分析9）调整设备布置和管道布垃10）设置、调整支吊架11）设置、调整补偿器12）评左管道应力13）评左设备接口受力14）编制设讣文件15）施工现场技术服务5.工程规立1）适用围2）概述3）设计采用的标准、规及版本4）温度、压力等计算条件的确泄5）分析中需要考虑的荷载及计算方法6）应用的计算软件7）需要进行详细应力分析的管道类别8）管道应力的安全评定条件9）机器设备的允许受力条件（或遵循的标准）10）防I上法兰泄漏的条件11）膨胀节、弹簧等特殊元件的选用要求12）业主的特殊要求13）计算中的专门问题（如摩擦力、冷紧等的处理方法）14）不同专业间的接口关系16）其它要求第二章压力管道柔性设计1.管道的基础条件包括：介质温度压力管径壁厚材质荷载端点位移等。
2.管道的计算温度确泄管道的计算温度应根据工艺设计条件及下列要求确定：1）对于无隔热层管适：介质温度低于65°C时，取介质温度为计算温度；介质温度等于或高于65°C时，取介质温度的95%为计算温度；2）对于有外隔热层管道，除另有计算或经验数据外，应取介质温度为计算温度：3）对于夹套管道应取管或套管介质温度的较髙者作为计算温度；4）对于外伴热管道应根据具体条件确定计算温度：5）对于衬里管道应根据计算或经验数据确左计算温度；6）对于安全泄压管道，应取排放时可能出现的最高或最低温度作为计算温度：7）进行管道柔性设计时，不仅应考虑正常操作条件下的温度，还应考虑开车、停车、除焦、再生及蒸汽吹扫等工况。
3.管道安装温度宜取20°C （除另有规龙外）。
4.管道计算压力应取计算温度下对应的操作压力。
5.管道钢材参数按《石汕化工管道柔性设讣规》SH/T3041-2002执行1）钢材平均线膨胀系数可参照附录A选取。
2）钢材弹性模疑可参照附录B选取。
3）计算二次应力国时，管材的禅性模量应取安装温度下钢材的弹性模量。
1)压金属直管的壁厚根据SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》确定:当So< Do /6时，直管的计算壁厚为：So= P Do/(2[o]S+2PY)直管的选用壁厚为：S二s°+c式中So一一直管的计算壁厚，mm：P ----- 设计压力，MPa：Do --- 直管外径，mm；[o]1一一设计温度下直管材料的许用应力，MPa；①一一焊缝系数，对无缝钢管，0)=1：S—一包括附加裕量在的直管壁厚，mm；C一一直管壁厚的附加裕呈:，mm：Y——温度修正系数，按下表选取。
当So^Do/6或P/[or > 0.385时,直管壁厚应根据断裂理论.疲劳、热应力及材料特性等因素综合考虑确左。
应根据GB 150-1998《钢制压力容器》规泄的方法确左。
7.管道上的荷载管道上可能承受的荷载有：1）重力荷载，包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等：2）压力荷载，压力荷载包括压力和外压力：3）位移荷载，位移荷载包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等：4）风荷载：5）地震荷载：6）瞬变流冲击荷载，如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击：7）两相流脉动荷载：8）压力脉动荷载，如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动：9）机器振动荷载，如回转设备的振动。
8.管道端点的附加位移在管道柔性设il•中，除考虑管道本身的热胀冷缩外，还应考虑下列管道端点的附加位移: 1）静设备热胀冷缩时对连接管道施加的附加位移：2）转动设备热胀冷缩在连接管口处产生的附加位移：3）加热炉管对加热炉进岀口管道施加的附加位移：4）储罐等设备基础沉降在连接管口处产生的附加位移：5）不和主管一起分析的支管，应将分支点处主管的位移作为支管端点的附加位移。
9.管道布置管道的布置尽量利用自然补偿能力：2）利用弹簧支吊架放松约朿:3）改变设备布置。
4）对于复杂管道可用固定点将其划分成几个形状较为简单的管段，如L形、口形、Z形等管段。
确定管道固泄点位置时，宜使两固定点间的管段能够自然补偿。
10.宜采用汁算机分析方法进行详细柔性设计的管道1）操作温度大于400 C或小于一50 °C的管道；2）进岀加热炉及蒸汽发生器的髙温管道；3）进出反应器的高温管道；4）进岀汽轮机的蒸汽管逍；5）进岀离心压缩机、往复式压缩机的工艺管道；6）与离心泵连接的管道，可根据设计要求或按图1-1确定柔性设计方法；图1-1与离心泵连接管道柔性设il•方法的选择7）设备管口有特殊受力要求的其他管道：8）利用简化分析方法分析后，表明需进一步详细分析的管道。
11.不需要进行计算机应力分析的管道1）与运行良好的管道柔性相同或基本相当的管道：2）和已分析管道相比较，确认有足够柔性的管道：3）对具有同一直径、同一壁厚、无支管、两端固泄、无中间约朿并能满足式（1）和式（2）要求的非极度危害或非高度危害介质管道。
Do-Y/（L-U）=<208.3 一一（1）Y = （d^+JY^JZ5）15一一（2）式中：Do ---- 管道外径，mm：Y一一管道总线位移全补偿值，mm；△ x、Ay、4z分别为管道沿坐标轴x、y、z方向的线位移全补偿值，mm；L一一管系在两固左点之间的展开长度，m；U一一管系在两固左点之间的直线距离，m a式(1)不适用于下列管道：(1)在剧烈循环条件下运行，有疲劳危险的管逍：(2)大直径薄壁管道(管件应力增强系数i>5)：(3)不在这接固左点方向的端点附加位移量占总位移量大部分的管道：(4)L/U>2. 5的不等腿"U"形弯管，或近似直线的锯齿状管道。
12.管逍端点无附加角位移时管道线位移全补偿值计算当管道端点无附加角位務时，管逍线位移全补偿值应按下列公式计算：NX 二JX'-ZlXSXf/1丫二岔-肝-/1丫严ZlZ=ZIZ B-ZlZ A-ZlZ t ABZlV =a1(X B - X A) (T -T O)21^ = 0 t(Y B - Y A) (T -T O)"Zj =a x(Z B - Z A) (T -To)式中：/X、NY、zJZ 一一分别为管道沿坐标轴X、Y、Z方向的线位移全补偿值，mm：JZ A分别为管逍的始端A沿坐标轴X、Y、Z方向的附加线位移，mm：Z1X\ Z1Z D分别为管道的末端B沿坐标轴X、Y、Z方向的附加线位移，mm：加严、4丫严、分别为管道AB沿坐标轴X、Y、Z方向的热伸长值，mm；« t一一管道材料在安装温度与计算温度间的平均线膨胀系数，nun/mm・°C；X A、Y A、Z A—一管道始端A的坐标值,mm：百、Y B、Z B一一管逍末端B的坐标值，mm：T一一管道计算温度，°C；To一一管道安装温度，13.例题利用判别式解题有两种方法：第一种方法注意如下四点和上而“ + ”、"一”号的取值。
1）假泄一个始端，一个终端2）始端固定，终端放开3）热膨胀方向由始端向终端4）热伸长量取正直第二种方法注意如下四点。
和SH/T 3041-2002中的公式一致1）假宦一个始端，一个终端2）始端固泄，终端放开3）热膨胀方向由始端向终端4）建立坐标系，端点附加位移和热伸长量与坐标轴同向取“ + ”，与坐标轴反向取“ —99~~ O上题讣算如下：0-4-12 = -16 mm4-(-5)-(-20) = 29 nunJZ=ZIZ8-Z1Z A-Z]Z^= 2-0-(-24) = 26 mmY=(ZIY3+Z1Y5+Ziz5)13= [(-16)3+293+ 263]1/== 42. 1 mmDo. Y/(L~U)S= 159*42. 1/(14-8.4)== 6693. 9/31. 36 = 213. 45 > 208.3所以需要进行详细分析，与上而的计算结果不同。
这里需要说明的是，不是计算过程错误, 而是新旧标准管径取的不一致，新标准为外径。
第三章补偿器的选用首先应利用改变管道走向获得必要的柔性，但由于布置空间的限制或其他原因也可采用补偿器获得柔性。
1.补偿器的形式压力管道设汁中常用的补偿器有三种：n型补偿器、波形补偿器、套管式或球形补偿器2.n型补偿器n型补偿器结构简单、运行可靠、投资少，在石汕化工管道设汁中广泛采用。
采用n形管段补偿时，宜将英设宜在两固肚点中部，为防止管道横向位移过大，应在n型补偿器两侧设置导向架。
3.波形补偿器波形补偿器，补偿能力大、占地小，但制造较为复杂，价格髙，适用于低压大直径管道。
1)波形补偿器条件(1)比用弯管形式补偿器更为经济时或安装位置不够时。
(2)连接两个间距小的设备的管道。
其补偿能力不够时。
(3)为了减少压降，推力或振动，在工艺过程上可行而且在经济上合理时。
(4)为了保护有严格受力要求的设备嘴子。
2)波形补偿器的形式及适用条件(1)直管段使用轴向位移型：(2)两个方向位移的L形，Z形管段使用角型；(3)三个方向位移的Z形管段使用万向角型：(4)吸收平行位移的使用横向型。
3)选用无约束金属波纹管膨胀节时应注意的问题(1)两个固泄支座之间的管道中仅能布垃一个波纹管膨胀右：(2)固左支座必须具有足够的强度，以承受压推力的作用：(3)对管道必须进行严格地保护，尤英是靠近波纹管膨胀节的部位应设宜导向架，第一个导向支架与膨胀节的距离应小于或等于4DN,第二个导向支架与第一个导向支架的距离应小于或等于14DN,以防止管道有弯曲和径向偏移造成膨胀节的破坏；4)带约束的金属波纹管膨胀节的类型带约束的金属波纹管膨胀节的共同特点是管道的压推力(俗称盲板力)没有作用于固定点或限位点处，而是由约朿波纹管膨胀节用的金属部件承受。