王麗春

（天津市創(chuàng)舉科技股份有限公司，天津 300392)

化工管道設(shè)計中的自然補償法簡述

王麗春

（天津市創(chuàng)舉科技股份有限公司，天津 300392)

化工管道設(shè)計是確保化工行業(yè)有序運行的重要條件。為了保障化工管道設(shè)計能夠較為可靠協(xié)調(diào)，能夠促使其在后續(xù)運營使用中保證管道的有效運行，管道的柔性設(shè)計是不可或缺的。通常柔性設(shè)計采用管道熱補償?shù)姆椒?，其中采用自然補償法進行處理是較為經(jīng)濟安全的一類。重點圍繞著化工管道設(shè)計中自然補償法的應(yīng)用進行了簡要的分析論述。

化工管道設(shè)計；自然補償法；柔性分析

在化工行業(yè)發(fā)展運行中，化工管道設(shè)計可以說是比較重要的一個方面，這種化工管道設(shè)計需要充分考慮后續(xù)化工工程運行的基本需求，了解后續(xù)化工管道運輸過程中可能存在的各類隱患缺陷，主要是需要了解化工管道在運行中可能出現(xiàn)的熱脹冷縮現(xiàn)象，采取較為理想的補償方式進行調(diào)節(jié)。在化工管道設(shè)計過程中，這種溫度帶來的熱脹冷縮問題采用自然補償法是比較有效的一種方法，能夠表現(xiàn)出理想的經(jīng)濟性和可靠性，值得進行研究探索。

1 自然補償法在化工管道設(shè)計中的應(yīng)用對象

對于化工管道設(shè)計中補償方法的有效應(yīng)用，人工補償和自然補償是兩種基本處理手段，其中自然補償法的應(yīng)用相對于人工補償法具備著更強的實用性，在當前化工行業(yè)的管道設(shè)計處理中，自然補償方法的應(yīng)用一般涉及到了以下幾個方面的內(nèi)容：

1）對于公稱管徑在100mm以上的化工管道，其如果在運輸過程中溫度超過230℃，或者是溫度低于20℃，就需要采取補償方法進行設(shè)置，自然補償法的應(yīng)用必然也就能夠表現(xiàn)出較為理想的作用效果，能夠有效規(guī)避該類管道運行中可能出現(xiàn)的問題。因為該類化工管道在運輸過程中存在的溫度應(yīng)力是比較突出的，進而也就必然容易導致其熱脹冷縮問題的發(fā)生，由此帶來的影響也就需要進行控制。

2）當公稱管徑在150mm以上時，如果其溫度高于120℃，并且在具體運行安裝中和空冷器有連接的現(xiàn)象，同樣也需要采取較為理想的自然補償法進行設(shè)置，并且要確保其設(shè)置強度較為合理，能夠適合于管道的有序運行需求。因為和空冷器相連接的管道材料很容易在后續(xù)長期應(yīng)用過程中出現(xiàn)熱脹冷縮問題，如此也就必然容易導致整體運行安全受損，甚至有可能在連接處出現(xiàn)斷裂缺陷。

3）對于一些化工管道連接到壓力容器的現(xiàn)象，或者是相應(yīng)管廊公稱直徑在150mm以上的管道，同樣也需要借助于自然補償法進行處理。一旦這種壓力容器和管道之間的連接處理不當，出現(xiàn)熱脹冷縮，應(yīng)力集中而致使其產(chǎn)生管口受力過大，法蘭泄露等問題，必然也就需要加強詳細分析和控制，在自然補償法的應(yīng)用中進行合理設(shè)計，降低可能產(chǎn)生的各類危險問題，保證機械、設(shè)備的安全。

4）在化工管道的后續(xù)應(yīng)用過程中，需要進行柔性分析的相關(guān)管道區(qū)域同樣也應(yīng)該結(jié)合其基本狀況構(gòu)建較為理想的自然補償法應(yīng)用。隨著當前化工行業(yè)的不斷發(fā)展，這種柔性分析方面的要求越來越常見，一旦處理不當極有可能會產(chǎn)生較為明顯的威脅，對于整體化工管道運行的安全產(chǎn)生影響，需要引起足夠重視。

2 化工管道設(shè)計中自然補償法的應(yīng)用要點

對于化工管道后續(xù)運行中產(chǎn)生的熱應(yīng)力現(xiàn)象，其如果超出了管道材料的承受極限，很可能會出現(xiàn)較為明顯的管道變形問題，進而也就必然會對于管道的安全性產(chǎn)生威脅，最終帶來較為明顯的損失或者是安全事故損害。自然補償法的應(yīng)用能夠較好借助于管道工程項目中的拐彎處形成Z型或者是L型，進而也就能夠促使其在一定程度上表現(xiàn)為較為理想的彎曲或者是扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，最終確保其能夠在管道后續(xù)熱脹冷縮方面進行有效防控，避免其可能受到的損壞問題，并且對于管道體系的位移形成較為明顯的控制。

在當前化工管道設(shè)計中自然補償法的應(yīng)用過程中，為了提升其最終落實效果，重點采用加設(shè)彎頭或者是改變管道走向的方式進行處理是比較重要的手段和方法，在當前應(yīng)用最為廣泛。此外，在一些特殊化工管道設(shè)計對象中，還可以通過改變設(shè)備布置或者是有效設(shè)置相關(guān)約束條件來提升其補償效果，為化工管道體系的有效運行服務(wù)。

結(jié)合現(xiàn)階段化工管道設(shè)計中自然補償法的實際應(yīng)用，其需要重點圍繞著相應(yīng)化工管道的具體分布狀況以及運行特點進行詳細分析，了解具體化工管道設(shè)計的自然補償法應(yīng)用需求和強度，進而也就能夠保障相應(yīng)化工管道設(shè)計中自然補償法的運行較為可靠。當前自然補償法在化工管道設(shè)計中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在L形直角彎自然補償以及Z形折角彎自然補償、π形彎自然補償三個方面：

1）L形直角彎自然補償設(shè)計。對于L形直角彎自然補償法的應(yīng)用，其在現(xiàn)階段化工管道設(shè)計中較為常見，也是相對而言比較簡單的一種方式，其能夠較好利用彎頭進行有效補償，促使其能夠?qū)τ谠摻Y(jié)構(gòu)周圍的管道體系形成理想的保護效果，有效控制和規(guī)避可能出現(xiàn)的各類熱脹冷縮損壞。在此過程中，詳細計算L形自然補償短臂的長度可以說是比較重要的一個方面，分析了解熱伸長量等方面的變化，進而也就能夠促使其相關(guān)作用能夠發(fā)揮到最大。在相關(guān)計算分析過程中，需要結(jié)合相關(guān)設(shè)計簡化示意圖進行處理，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。在具體計算分析過程中，需要考慮到整個L形直角彎的長臂可能出現(xiàn)的熱伸長量，進而也就能夠結(jié)合管道外徑的大小來計算得出短臂的長度，確保其相應(yīng)設(shè)計結(jié)果能夠滿足于熱脹冷縮控制需求。

圖1 L形直角彎自然補償設(shè)計示意圖

2）Z形折角彎自然補償設(shè)計。在Z形折角彎的設(shè)計應(yīng)用中，其同樣也比較常見，該設(shè)計模式中涉及到了兩個彎頭的應(yīng)用，其補償效果同樣也是比較突出的。在具體補償分析處理中，同樣也需要詳細分析熱伸長量，并且結(jié)合管道材料以及外徑大小進行計算，促使其Z形折角彎的相關(guān)短臂長度得到較好設(shè)定，能夠發(fā)揮出應(yīng)有補償價值。這種Z形折角彎自然補償設(shè)計和上述L形存在著一定的相似之處，也需要進行全方位的計算分析，并且因為其涉及到了兩個彎折，相關(guān)計算相對更為復(fù)雜，其具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)建示意圖如圖2所示。

圖2 Z形折角彎自然補償設(shè)計示意圖

3）π形彎自然補償設(shè)計。對于一些需要補償強度較大的化工管道區(qū)域，采用π形彎進行補償可以說是比較重要的一各方面，這種π形彎自然補償?shù)膽?yīng)用涉及到了4個或者是6個彎頭，如此也就能夠體現(xiàn)出更強的自然補償效果，相關(guān)計算分析同樣也需要較為精確可靠。其中4個彎頭的自然補償示意圖如圖3所示，而6個彎頭的自然補償設(shè)計示意圖如圖4所示。在具體計算分析中，其更是應(yīng)該全方位思考和探索，在滿足應(yīng)力要求的前提下，還要考慮管道布置的空間和現(xiàn)場實際情況，確保其計算結(jié)果能夠滿足化工管道在該類型方面的基本要求，對于補償量的明確需要較為精確可靠，能夠較好降低可能出現(xiàn)的隱患缺陷。

圖3 π形彎4個彎頭自然補償設(shè)計示意圖

圖4 π形彎6個彎頭自然補償設(shè)計示意圖

3 結(jié)束語

綜上所述，對于化工管道設(shè)計工作的有效落實，考慮其后續(xù)應(yīng)用過程中存在的熱脹冷縮問題是比較重要的一個方面，這種熱脹冷縮問題需要加強對于補償方面的關(guān)注，借助于自然補償法進行處理可以說既安全有效，又理想經(jīng)濟。

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A Brief Introduction to the Natural Compensation Method in Chemical Pipeline Design

Wang Li-chun

The design of chemical pipeline is an important condition to ensure the orderly operation of chemical industry.In order to ensure the reliable coordination of chemical pipeline design，it can promote the effective operation of pipeline in the follow-up operation.The flexible design of pipeline is indispensable，Usually flexible design using the pipeline heat compensation method，which uses the natural compensation method is more economical and safe to deal with a class.This paper focuses on the application of natural compensation method in chemical pipeline design.

chemical pipeline design；natural compensation method；flexible analysis

TE65；TE973.1

B

1003–6490（2017）11–0137–02

2017–08–30

王麗春（1984—），女，河北興隆人，工程師，主要從事管道設(shè)計工作。