崔厚超 殷文杰 齊彬(杰瑞（天津）石油工程技術(shù)有限公司,天津 300040)

配管設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單應(yīng)力管線的柔性分析

崔厚超 殷文杰 齊彬(杰瑞（天津）石油工程技術(shù)有限公司,天津 300040)

在當(dāng)今社會(huì)中，進(jìn)行化工裝置壓力管道工程施工建設(shè)的過(guò)程中，管道機(jī)械設(shè)計(jì)一直都是非常關(guān)鍵的部分，并且管道機(jī)械設(shè)計(jì)也是確保整個(gè)工程能夠順利完成的前提條件。在進(jìn)行配管設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)確保管道材料具有非常好的柔性，這樣才能夠提高管道的適用性，按照實(shí)際需求對(duì)管道的位置進(jìn)行改變，進(jìn)而提高管道的設(shè)計(jì)質(zhì)量和安裝效率，而且還能夠在很大程度上節(jié)省資金的投入。在配管設(shè)計(jì)的時(shí)候，能夠?qū)艿辣旧淼膹澢匦詫?duì)熱脹冷縮進(jìn)行自補(bǔ)償，提高管道柔性。本篇文章主要針對(duì)配管設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單應(yīng)力管線的柔性進(jìn)行分析，并加以闡述。

配管設(shè)計(jì)；簡(jiǎn)單應(yīng)力管線；柔性；分析

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人們對(duì)于壓力管道的安全性也逐漸引起重視，在進(jìn)行管道工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，包括管線的分布設(shè)計(jì)、管道材料選用和管道機(jī)械設(shè)計(jì)。在管道機(jī)械設(shè)計(jì)中又包括對(duì)管道進(jìn)行柔性、應(yīng)力分析等等。在配管設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單應(yīng)力管線進(jìn)行應(yīng)力分析的時(shí)候，大多數(shù)都是使用CAESER軟件進(jìn)行的，這樣就能夠有效預(yù)防管線因?yàn)樵庥鰺崦浝淇s或發(fā)生位移等情況導(dǎo)致管線損壞或者管線不能夠配合相關(guān)設(shè)備的良好使用。針對(duì)配管設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單應(yīng)力管線的柔性進(jìn)行選擇的時(shí)候，可以再最開(kāi)始對(duì)管道的柔性進(jìn)行提升，這樣就能夠提高管道在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中具有更好的柔性。

1 簡(jiǎn)單配管的應(yīng)力分析及優(yōu)化

1.1 簡(jiǎn)單管系的受力情況

圖1位碳鋼蒸汽管道示意圖，其直徑為DN200mm，壁厚為SCH40（219mm×8mm），管道的材料為碳鋼，其主要是通過(guò)表壓2.0MPa、300℃的過(guò)熱蒸汽管道。

將B端的固定拆除，膨脹量ΔX=ΔX＝α（T-T0）L，通過(guò)對(duì)相關(guān)資料的查閱可知，碳鋼材料管道的膨脹系數(shù)α=12.9×10-6/℃，T是熱態(tài)下的溫度，T0是常溫，其值取20℃，L是30米，則為30000毫米，由此得到ΔX等于108毫米。這就說(shuō)明，在將B端的固定拆除的話，管道就會(huì)伸長(zhǎng)108毫米，這個(gè)值是比較大的。之后將伸長(zhǎng)量帶入管道受力計(jì)算的公式之中能夠得到管道對(duì)B端的推力大約為350t，這個(gè)值也非常大。這兩個(gè)數(shù)據(jù)能夠?yàn)楣芫€設(shè)計(jì)提供重要的參考，進(jìn)而對(duì)管道設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

1.2 簡(jiǎn)單管系的分析

對(duì)于能夠使用ANSI簡(jiǎn)單判斷法的管道來(lái)說(shuō)，其計(jì)算非常方便，但這個(gè)方法不能夠?qū)芫€的應(yīng)力、邊界反作用力以及位移進(jìn)行推算。一般情況下，想要良好的解決管道熱應(yīng)力，就應(yīng)該加設(shè)π型彎進(jìn)行優(yōu)化處理，就是說(shuō)提高L-U的數(shù)值。圖2就是針對(duì)圖1加設(shè)的π型彎，其全部數(shù)據(jù)與圖1相同。

1.3 簡(jiǎn)單管系的優(yōu)化

圖3中為碳鋼蒸汽管道的示意圖，其直徑為DN200mm，壁厚為SCH40（219mm×8mm），材質(zhì)為20G碳鋼，通過(guò)表壓2.0MPa、300℃的過(guò)熱蒸汽管道。

管道的總膨脹量ΔX等于α（T-T0）LX=86.7mm；ΔY等于α（TT0）LX＝21.7mm；通過(guò)這兩個(gè)數(shù)據(jù)就能夠?qū)艿赖目偽灰屏窟M(jìn)行計(jì)算，Y等于=89.4mm；管道的總長(zhǎng)度L為30米，U等于=24.7米。則DY（/L-U）2＝697，這個(gè)數(shù)值遠(yuǎn)大于208.3。所以，這個(gè)管道必須要進(jìn)行更加深入的應(yīng)力分析，并應(yīng)在配管設(shè)計(jì)中對(duì)管道的走線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而提升管道的整體柔性。按照ANSI簡(jiǎn)單判斷法中的內(nèi)容，能夠利用提高計(jì)算公式中的分母對(duì)比值進(jìn)行減小，就是說(shuō)兩點(diǎn)之間的間距保持不變，提高管道展開(kāi)長(zhǎng)度，就是提高L的數(shù)值。

2 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們能夠了解到，在進(jìn)行配管設(shè)計(jì)的過(guò)程中，能夠使用ANSI簡(jiǎn)單判斷方法對(duì)管道的應(yīng)力進(jìn)行分析，并根據(jù)得到的結(jié)果制定優(yōu)化措施。針對(duì)符合應(yīng)用條件的管線來(lái)說(shuō)，使用這個(gè)方法能夠提高管道柔性分析的效率和質(zhì)量。但是，在具體施工時(shí)對(duì)管道柔性進(jìn)行分析必須要將全部管線作為一個(gè)整體分析，對(duì)其中存在的全部應(yīng)力進(jìn)行思考，進(jìn)而對(duì)配管設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化，這樣才能夠有效提高壓力管道的整體安全性和質(zhì)量，進(jìn)而確保不會(huì)應(yīng)為壓力管道的問(wèn)題影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步。