管道应力分析及设计

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1、管道应力分析及设计摘要：随着现代工业的发展，大量高温高压管道的应用，使管道的应力分析显得尤为重要。文中阐述了电站主蒸汽管道应力分析的方法，并举例说明，为管道应力分析计算提供了可靠的模型。关键词：管道应力；支吊架；管道设计；主蒸汽Abstract:Withthedevelopmentofmodernindustry,thestessanalysisofpipelineisparticularlyimportantforthelargeapplicationofhighpressurepipeline.Thepaperexplainsthemet

2、hodsofthepowerplantmainsteampipestressanalysis,andgivesillustration,providingareliablemodelforpipestressanalysis・Keywords:pipestress;supportsandhangers;pipelinedesign;mainsteam中图分类号：［TU279.7+6］文献标识码：A目前随着工程建设的日益大型化，所用管道的管径逐渐增大，所以管道应力分析越来越受到设计单位和投资单位的重视，也对从事管道设计的人员提出了更高的要求。要

3、求设计人员必须具备有一定的应力分析能力，才能设计出既满足工艺流程，又保证安全、经济合理、美观的管道设计。1管道应力分析的概念管道的应力，主要是由于管道承受内压力、外部荷载以及热膨胀或冷紧等多种因数引起的。其中热膨胀问题是管道应力分析所要解决的最常见和最主要的问题。对于管道上的应力，一般分为一次应力和二次应力。一次应力是指山管道所受荷载，如所受内压力和持续外载荷等引起应力。它是非自限性的，超过某一限度，将使管道整体变形直至破坏。二次应力是指由热胀冷缩、端点位移以及支吊架设置等位移载荷所产牛的应力，它是为满足位移约束条件或管道自身变形要求所必需的

4、应力。二次应力的特点是具有自限性，它引起的主要是疲劳破坏。2管道应力分析的任务1）为了使管道和管件内的应力不超过许用应力值；2）为了使与管系相连的设备的管日荷载在制造商或国际规范（如NEMASM-23、API-610、API-617等）规定的许用范围内；3）为了使与管系相连的设备管口的局部应力在ASMEV111的允许范围内；4）为了计算管系中支架和约束的设计荷载；5）为了进行操作工况碰撞检查而确定管于的位移；6）为了优化管系设计。3管道应力分析的方法一般来说，下述管系必须利用应力分析软件（如CAESARII）通过计算机进行计算及分析。%1与储

5、罐相连的，公称管径12”及以上且设计温度在100度及以上的管线;%1离心式压缩机(API617)及往复式压缩机(API618)的3”及以上的进、出口管线；%1蒸汽透平(NAMESM23)的入口、出口和抽提管线;%1泵(API610)——公称直径4”及以上且温度100度及以上或温度-20度及以下的吸入、排出管线；%1空冷器(API661)——公称直径6”及以上且温度120度及以上的进、出口管线；%1加热炉(APT560)——与管口相连的6”及以上和温度200度及以上的管线；%1相当长的直管，如界区外的管廊上的管线；%1法兰处的泄漏会造成重大危险

6、的管线，如氧气管线、环氧乙烷管线等；%1公称直径4”及以上且100度及以上或-50度及以下的所有管线。4实例分析以某自备电站为例讨论：该电站安装B4背压汽轮机一台，B25背压汽轮机一台，进汽参数9.8MPa,540°C；安装240t/h循环流化床锅炉2台，蒸汽参数为9.8MPa,540°C；安装减温减压器8台,进汽参数9.8MPa,540°C,根据以上参数对主蒸汽管道进行管道应力计算。1)电算图：1)最大应力表:3）管端推力表:注：以上计算得出的数据，是在设备厂家提供相应管端的初始位移的基础上计算得出。本工程的主蒸汽管道应力分析与计算所得出的

7、管端推力和力矩，经锅炉、汽机和减温减压器厂家核算，满足设备管端耍求。在此次应力计算采用可变弹簧、恒力弹簧、滑动支架、固定支架以及冷紧多手段相结合的方式进行设计，在多次调整后达到满足应力分析的要求。5结论管道应力分析与计算，是研究管道在各种荷载作用下产生的力、力矩和应力，从而判断管道的安全性，同时使管道设计尽可能经济合理。管道应力分析是管道设计的基础，通过应力分析可以优化管道设计，可以使管道设计更加合理化。参考文献：[11陈昊.管道设计屮关于管道应力的分析与考虑.科技信息，2009.[2]宋封Mt工业管道应力分析与丁程应用.中国石化出版社，20

8、11-03-01.[3]姜歲•管道应力分析软件在化工设计中的应用.山西化工,2004.[4]陈俊.管道应力及固定点受力分析.化工设计通讯，2001.注：文章内所冇公