浅论化工管道设计中的管道应力分析

浅论化工管道设计中的管道应力分析

华腾云,丁柳

武汉天元工程有限责任公司           430200

武汉芳笛环保股份有限公司              430200

摘要：蒸汽管道在生产中应用广泛工业。蒸汽进入管道，这个是膨胀的热的。管道两端膨胀位移受限时产生热膨胀应力，较大的热膨胀应力会损坏管道、支架和设备，严重时甚至会造成人身伤害这会影响生产。因此，蒸汽管道应力分析是保证管道安全运行的有效手段。

关键词：化工设计；管道应力；措施

前言：化工设计中的管道应力分析可以为设计提供有价值的数据化学。数据是设计的基础化学。在此基础上，设计人员设计了一个管道方案。合理的。因此，在进行化学设计之前，管道应力应为根据生产需要和实际环境进行深入细致的分析，使设计更好地满足企业的需要。

1化工管道应力概述

关于化工生产，多方面因素都会影响到管道材料，不仅是管道材料的实际运行，外在载荷的影响，而且还有管道内部的压力，这些都会影响到整体管道材料的良好运行，使其难以发挥出管道的真正作用。由于化工系统在管道运行期间，会受到载荷的不良影响，会产生管道变形，加上管道本身就不具有应对的能力，所以必须要确保管道的稳定。为此，需要具体分析化工管道运行出现的相关应力，尽量避免出现破损现象。通常情况下，产生石油化工管道应力，其应的力强弱同环境有直接性的关系，需要在载荷控制好的基础上，加强对于化工管道材料的重视与应用，这是进行化工管道设计时，最为重要的一项工作，而作为相关的设计工作者，必须要引起高度重视。

2化工设计中管道应力分类

要想做一个好的设计，就必须更好地了解管道的应力。管道中的应力形式不同，有很多的表现形式。它们的分析取决于具体情况。为了准确的符合性分析，必须对具体问题的具体分析采取区别对待的方法。内部力的大小取决于外部载荷，也就是说，外部载荷与重力和外部压力相等。有什么大的外力，内力有多大，管道的电压也有多大。如果外界载荷的负荷增加了，内力必增。这两个数值之间的关系是平衡的，但内部力的极限是材料的流动性的极限。如果外部载荷超过这个值，那么管道就会变形，从而损坏管道。具体的附加载荷包括风，地震和水冲击载荷。

二次电压产生于管道为克服这些限制而进行的热膨胀、冷却和其他位移的作用下，通过自身产生的电压，被称为二次电压，二次电压和一次电压之间有区别，主要区别在于二次应力是有限的，其大小不会与外部加载的大小相同，在增加负荷时，即使额外负荷的大小超过了管道的流动性极限，也会增加负荷。管道不会损坏，管道可以在局部地区让出，或产生小的塑性变形，从而降低电压，使电压能再次下降。分布管道可以继续工作。

峰值电压是以前两种应力为基础的增量，如果管道产生局部断裂结构和局部热应力的效应，在输油管道二次电压的基础上产生了一种新的电压增量，现在是峰值电压。这种电压是不明显的，它的增量也是一样。限制性的，但随着时间的推移，它可能对管道产生不利影响，导致管道的损坏等。

3化工管道应力设计措施

3.1重视柔性设计

进行化工管道应用设计的时候，为了让整体设计的水平得到提高，需要重视柔性设计，这是主要的一项解决方案。所谓的柔性设计，是石油化工管道设计过程中，需要在选择材的时候重视管道材料的自身柔性，从而让实际应用时能够产生适应的良好效果，有效减少管道材料因为应力产生破损的问题。换言之，柔性是与刚性相对的力量，事物总是有两面性，物极必反，过刚缺少柔性，就容易产生问题。所以在石油化工管道的具体设计里，作为设计工作者需要在设计意识上具有柔性的力量，不断了解管道柔性设计的技术，确保能够让管道在运行中更加的具有稳定感。与此同时，还要重视后续的设计与执行，运用较为多样化的方法，充分挥出设计柔性的基本作用。

3.2注意管材物理特性

为让化工管道应力设计方案能够具有实用性质，在进行设计时要有效减少管道材料的问题，选择适合的材料，积极关注管道材料的基本特性，尤其是要重视物理方面的特性。由于在管道材料方面，其物理特性不一样，所以管道材料因特性的不同，产生的效果自然也会不同，而且应力作用也有所差异，必须围绕着石油化工系统，根据每一个区域的情况，合理选择管道的应用。

管道材料的膨胀系统，在设计的过程中要重点加以关注，以保证管道材料能够适合长期性运行的需要，规避由于管道材料性能，使管道材料的使用受到不良性的影响。除此之外，还要根据材料的柔性系数，弹性模量等，具体分析系统的强化，这也是管道材料选择的重中之重，对管道材料的使用性能有着直接的关联性，无论是在哪一个环节，如没有落实好都会让运行的稳定性受到不良性的影响，从而产生化工管道运行中的基本问题。

关于化工管道的整体运行，在设计的时候也要充分考虑到温度的情况。管道温度不能高于零下50℃的范围，也可以采取不低于100℃的温度值。进行管道温度设计的整个过程中，需要有效结合管道取值的具体范围，当外力位移，管道的柔性就会有所增加，基于此，必须要重视管道的连接处，还有相关的管道设计，并在设计的时候采取科学化，合理化的管道连接设计方式。

3.3合理应用支吊架

设计的整个过程中，关于化工管道应力的设计，需要重视支吊架的合理化应用，进而达到良好的调节性效果，保证管道材料能够稳定的实施运行，有效减少管道材料被其他因素威胁或者是干扰。为此，化工管道系统在实际应用时，要做好支吊架的全面计算，以及力学计算的详细分析，保证支吊架能够合理化的加以应用，促使力学的平衡与稳定。应用化管道支吊架的时候，要具体化去分析限位的吊架，同时也要分析刚性的吊架，保证不一样的吊架在应用的过程中，都能够在合理的位置上体现出自身的价值，发挥出最大化的作用。通常情况下，常用的是较为刚性的吊架，其能够支撑管道的材料，有效预防振动方面的问题，但要保证支吊架的位置在最佳的地方，有利于化工管道系统的全面稳定，进而避免由于位置不当，无法发挥良好的作用。

3.4增加管线灵活性

在设计管线时，可以增加管线的灵活性：改变管线的方向（包括安装锯齿形管道）。选择波纹管补偿器和弹簧悬挂。在条件允许的情况下，首先应该考虑改变输油管道的方向和选择弹簧吊架以提高输油管道的灵活性。如果两个固定点位于某一地点，延长管线长度可提高管线的灵活性；如果某一方向管道太硬，选择弹簧吊架可以导致吊架的垂直位移，在管子直径大的情况下，管子的面积是有限的，需要大量的补偿。在设计管线时，应在使用的早期阶段采取冷张力措施，这一措施可使热膨胀条件下产生的电压得以应用于管道内。除此之外，它还减少了热膨胀对管道港的影响。冷却措施对输油管道连接所产生的电压有一定的缓冲作用，并能减轻外部压力对输油管道的影响，有效保证管道安全。可以考虑使用波纹管补偿来提高管道的灵活性。但波纹管组件更复杂，更昂贵，更适合波纹管补偿器是管道中的一个薄弱环节，应避免施工时采用冷硬方法。为了减少原管道夹紧的推力和力矩。冷封可使管道的一部分热应力集中在冷态上，即降低管道热膨胀的电压，以及在端点的推力和力矩，也可以防止法兰连接弯头和漏泄的太大力矩，但冷应力并不能改变热应力的极限。

结束语：

管道设计水平逐渐成为评估化工企业竞争力的重要因素。化工厂场地的选择各不相同，生产设备各不相同，管道设计在任何时候都要改变，管道设计的意义就变了。在管道设计中，研究管道应力的主要因素是安全生产、优化措施、选配材料。成本分析等管道电压分析数据复杂、劳动密集、劳动密集、劳动密集和劳动密集。化工管道的设计是一个非常重要和细致的工作，对设备的使用率和安全性具有决定性的影响，要求有关工作人员采取大胆的做法和大胆的研究，在这一基础上不断发展，以促进化学工业的发展。

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