资源描述：
《管道应力分析-蒸汽透平压缩机进出口管线设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、化 工 设 计 241998年第1期管道应力分析——蒸汽透平压缩机进出口管线设计苑 野 吉林化学工业公司设计院 吉林 132021摘要 提出管道应力分析的目的与要求;介绍管道应力分析的基础条件,材料的特性数据及选用的标准规范;并采用CAESARII应力分析软件对蒸汽透平压缩机进出口管线设计进行应力分析,及用NEMA标准校核管端荷载。关键词 管道应力分析 应力分析软件 蒸汽透平压缩机 在化工装置管道布置中,对管系进行柔性分较小的配管(如与主管相连或由主管引出的短的析和应力分析
2、是不可缺少的环节。管道应力解析偏心弯管)来吸收所产生的较大位移。应禁止在两可解决诸多管道布置问题。固定点(约束)之间配成直线的管系。随着计算机的应用,人们开发了完善的计算另外,在管道设计中,经常用改变管道走向的软件,我们可以准确地、迅速地进行管道应力分方法使管道具有内在柔性,这样可把位移转化为析,这使对较大的管系进行应力分析得以实现。目弯曲和扭转应变,并使其不超过规定的极限范围。前,国内外大部分工程公司均采用CAESARÊ应保证管系具有足够的柔性,使其吸收过量的位移力分析软件进行管道应力分析。应变
3、,达到弹性状态(平衡系统)。但设计人员应注意另一面,即防止管道产生过量变形(柔性裕度很1 管道应力分析的目的和要求大)而给管系带来不利的影响。操作运行中的管系可能处于弹性状态(平衡2 管道应力分析的基础条件系统)或过量应变状态(不平衡系统),弹性状态是我们所追求的。2.1 计算温度弹性状态(平衡系统)是指管系中应变分布均2.1.1 环境温度匀,且在任何一点都无过量应变。此时,可认为系当工艺系统专业未提出数据时,均采用统中的应力与总位移应变成正比。20℃。过量应变状态(不平衡系统)是指管系中的应2.
4、1.2 计算温度变分布不均匀,且在某些局部区段可能产生过量计算温度即取设计温度。确定计算温度时,不应变。此时,应力不能被认为在全系统内与位移应仅要考虑正常操作条件下的温度,还应考虑吹扫、变成正比。当不平衡系统处于蠕变范围内运行时,开工、停车、除焦、再生等情况下最不利的温度。由于在系统的最敏感区段会产生蠕变应力积累,2.2 计算压力这将可能造成较大的有害影响。计算压力应取不小于在操作中可能遇到的内在管系布置中,应尽量避免或减少不平衡系压或外压与温度相偶合时的最严格情况下的压力统。形成管系不平衡系统的
5、原因如下:(即确定的设计压力)。(1)小管径、高应力的直管与大管径或较硬2.3 持续外荷载(刚性较大)的管道相连接。持续外荷载包括管道的基本荷载(管子及其(2)管径或壁厚的局部减少(材料出现薄弱环附件的重量,管内介质的重量和管外保温的重节),或局部使用了低屈服强度的材料(如环形焊量),支、吊架的反作用力,以及其它集中和均布荷缝的材料强度比母体材料强度低得多)。载。(3)在一个管径均匀管系中,企图用一段柔性持续外荷载可使管道产生弯曲应力、扭转应www.bzfxw.com©1995-2006Tsing
6、huaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.1998年第1期 化 工 设 计 25力、纵向应力和剪应力,此属一次应力。其特征是多数均为长期运行的管道,冷热总循环次数不超非自限性。即应力随荷载增加而增加。当管道产过7000次(ANSIB31.3标准中规定)。因此,一生塑性变形时,荷载并不减少。般情况下取f=1.0。2.4 热胀和端点位移3.2 线胀系数管道由安装状态过度到运行状态,由于管内计算
7、管系的热位移值需用线胀系数(A),可根介质的温度变化,管道产生热胀或冷缩使之变形。据给定的温度及材料确定线胀系数。与设备相连接的管道,由于设备的温度变化而出3.3 弹性模量现端点位移,端点位移也使管道变形,这些变形使安装状态和设计温度下的弹性模数Ea和Em管道承受弯曲、扭转、拉伸和剪应力等。这种应力应分别按相应的温度来确定。属二次应力,其特征是自限的。当局部超过屈服强3.4 泊松比度极限而产生少量塑性变形时,可使应力不再成所有金属材料的泊松比,在任何温度下均可比例增加,而限定在某个范围内。当温度恢
8、复到原取0.3。如有可能,也可取来源可靠的更精确的数始状态时,则产生反方向的应力。据。2.5 偶然荷载4 标准规范偶然荷载包括风雪荷载、地震荷载、水冲击以及安全阀动作而产生的冲击荷载。这些荷载都是设计采用国外材料时,与材料有关的数据按偶然发生的临时荷载,而不致同时发生。一般在静ANSIB31.3标准或其它有关标准;或者按用户力分析中,不考虑这些荷载。对于大直径、高温、高所提出的标准中的规定选取。设计采用国内材料压、剧毒、易燃易爆介质的管道应加以核算。时,与材料有关的数据按“钢制石油
