钢制压力容器分析设计与其管道应力分析的比较

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1、维普资讯http://www.cqvip.com芬P石油化工设计etrochemicalDesign钢制压力容器分析设计与其管道应力分析的比较胡跃华(北京燕化石油化工设计院，北京102500)摘要：随着各种工艺装置的不断大型化，压力容器和压力管道的压力、温度不断提高，直径和壁厚不断加大，压力容器分析设计和压力管道应力分析受到越来越多地重视和应用。笔者从基本假设、应用、应力分类和应力校核限制条件等几个方面对两者加以分析和比较。关键词：钢制压力容器；钢制压力管道；应力分析；安定性；疲劳很多工程人员对钢制压力容器

2、分析设计和压用。可以说离开它，配管设计将寸步难行。按照力管道应力分析既好奇又感觉神秘，甚至一些文应力的性质分，分为静力分析和动力分析两大献将钢制压力容器与压力管道应力分析的方法等类。同起来。事实上，两者有相似的地方，但更多的是(1)静力分析包括：不同之处。①压力、重力等载荷作用下的管道一次应力计算——防止塑性变形破坏；1压力容器设计与其管道应力分析的比较②热胀冷缩以及端点附加位移等载荷作用下近年来石化装置的大型化，是我国和世界发的二次应力计算——防止疲劳破坏；展的一个重要趋势，由此带来了压力容器和压力③管道

3、对机器、设备作用力的计算——防止管道的高参数化，即向着大尺寸、高温、高压、以及作用力过大，保证机器、设备的正常运行；深冷的方向发展。在我国神华集团煤液化项目④管道支吊架的受力计算——为支吊架设计中，甚至出现了外径达5500ram，壁厚达344mm，提供依据；重约2000t的锻焊加氢反应器，对于这样的钢制⑤管道上法兰的受力计算——防止法兰泄压力容器，采用应力分析设计方法，具有明显的经漏；济效益。例如，一个单重lO00t的加氢反应器按⑥管系位移计算——防止管道碰撞和支吊点分析方法设计比常规方法设计可减轻设备重量

4、约位移过大等。20，节省投资1000~1200万元]。越来越多的(2)动力分析包括：钢制压力容器和压力管道采用应力分析方法设①往复压缩机(泵)管道气(液)柱固有频率分计，压力容器有了JB4732—1995《钢制压力容器析——防止气(液)柱共振；一分析设计标准》，以及ANSYS和VAS等应力②往复压缩机(泵)管道压力脉动分析——控分析软件。相对于压力容器而言，目前我国压力制压力脉动值；管道应力分析还没有统一的标准，国家标准③管道固有频率分析——防止管道系统共GB50316—2000<<工业金属管道设计规范》和

5、有关振；管道应力分析的行业标准基本上是参照ASME收稿日期：2006—10-23。修改稿收到日期：2007—01—12。B31系列，至于钢制压力管道应力分析，则主要是作者简介：胡跃华(1966一)，男，湖北黄冈市人。1988遵循ASMEB31．3的要求，并采用美国COADE年毕业于西北大学化工系化工机械及设备专业，高级工公司的CAESARII应力分析软件。管道应力分程师。一直从事工程设计工作，精通压力容器设计和压力管道应力分析。先后在《石化技术》、《石油化工设计》、析不仅仅局限于局部应力的分析和判别，必须兼

6、《石油化工设备》、《压力容器》、《化工机械》发表论文多顾整个管系，在优化配管的设计中有着广泛的应篇。联系电话：010—69341989维普资讯http://www.cqvip.com石油化工设计第21卷④管道地震分析防止管道地震应力过自身变形连续要求必需的法向应力或剪应力。主大；要包括边缘应力和温度应力等。⑤冲击荷载作用F管道的应力分析——防止(3)峰值应力F：由于局部结构不连续或局部管道振动和力过大等。热应力影响而引起的附加在一次应力加二次应力管道振动是一种机械振动，需要说明的是：机上的应力增量。械振动的

7、问题是一个世界性的难题，还需要不断在压力容器分析设计中将应力细分为5类，地完善和发展。即：一次总体薄膜应力P、一次局部薄膜应力压力管道应力分析的目的：保证管系自身的Ph一次弯曲应力P、二次应力Q、峰值应力F。安全；保证相连设备的安全；保证土建结构的安在压力管道应力分析中，也人为地将应力划分为全。一次应力6、二次应力6¨两大类，其概念与压力压力容器应力分析设计的特点：科学合理，安容器分析设计中的定义基本相同，只是不再细分全可靠，十分经济。但对材料、制造和检验提出较为一次总体薄膜应力、一次局部薄膜应力和一次高的

8、技术要求；通常在高温、高压、有疲劳以及局弯曲应力，也没有峰值应力的概念。这主要是在部结构需要分析的少数场合下采用。有些大型的压力管道应力分析中采用了薄壁假设的缘故。对储存球罐的设计也采用。于弯头、三通等几何不连续处的应力集中，压力管压力容器和压力管道应力分析都采用了固体道应力分析中采用了应力增大系数的方法处理。力学中最常用和最有效的数值分析方法——有限而应力增大系数的数值是由疲劳试验得出来的，元法，而有限元法的发