張婭

摘 要：進(jìn)行管道設(shè)計(jì)，不僅要滿足P&ID的要求，還要使管道設(shè)計(jì)既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理。筆者在管道應(yīng)力分析方面做了一些工作，結(jié)合工程實(shí)際舉例。

主題詞：管道 CAESARⅡ應(yīng)力分析程序; 一次應(yīng)力; 二次應(yīng)力; 推力

1 ?系統(tǒng)管道應(yīng)力分析的主要內(nèi)容

進(jìn)行管道設(shè)計(jì)，不僅要滿足P&ID的要求，還要使管道設(shè)計(jì)既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理，管道應(yīng)力分析是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的手段和方法。

那么，什么樣的管系應(yīng)采用計(jì)算機(jī)分析程序來進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力分析呢？

a.DN80及以上的管道，設(shè)計(jì)溫度高于450℃時(shí);

b.DN150及以上的管道，設(shè)計(jì)溫度250℃以上時(shí);

c.DN650以上的大口徑管道;

d.與旋轉(zhuǎn)設(shè)備（泵、壓縮機(jī)、透平等）相連接管道;

e.兩相流管道;

f.脈動流管道。

2 ? 蒸汽管道應(yīng)力分析舉例

某廠系統(tǒng)管廊上公用工程蒸汽線大都是采用兩端為固定中間管段設(shè)置Π形彎利用自然彎曲和扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生變形來吸收管道的熱伸長。

此種情況DN350～DN400的管子二次應(yīng)力校核通不過，對比以上兩種臂長（h）不同時(shí)應(yīng)力分析結(jié)果，建議在設(shè)置DN350～DN400管子自然補(bǔ)償時(shí)Π形彎臂長選取大于等于4.5m來考慮是可行的。

結(jié)論1：通過計(jì)算機(jī)分析程序得到以上一種配管單元在兩種不同工況下各管徑固定點(diǎn)處的水平推力，同一種工況，同一種配管模型下，管子直徑越大，管系熱應(yīng)力越大，管系對固定點(diǎn)的水平推力也越大，以下列出幾種改善管道熱應(yīng)力過大的措施：

（1）改變管道的走向，以增加管道的柔性;

（2）將剛件支架改為彈簧吊架，增加彈簧吊架的柔性;

（3）改變支架結(jié)構(gòu)，減少活動支架的摩擦力，或?qū)⒅Ъ芨臑榈跫?

（4）提高法蘭的等級，或?qū)⒎ㄌm連接改為焊接以減少泄漏;

（5）設(shè)置波形補(bǔ)償器等元件以解決管道熱膨脹問題等。

（6）在支吊架有上下位移處，應(yīng)設(shè)置彈簧吊架或彈簧支架。

結(jié)論2：以上兩種工況下滿足應(yīng)力校核公式的各管徑管系熱脹量均在標(biāo)準(zhǔn)管托允許的位移量下，徑向位移量也不大，這樣的管系是比較可靠的。

因此設(shè)計(jì)中對成排敷設(shè)的管道在補(bǔ)償器處和管道拐彎處要適當(dāng)加大管間距，或者增設(shè)限位支座，以避免多根管道擁擠在一起，甚至管道脫落管架、管墩。

但是實(shí)際配管形式多樣，特別是復(fù)雜管系，需設(shè)計(jì)人員結(jié)合相應(yīng)的應(yīng)力分析方法具體問題具體分析，是優(yōu)化設(shè)計(jì)的有力保證。

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