内压对管道系统柔性分析的影响

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1、万方数据2015年第1期管适技术PipelineTechnique5设备andEquipment2015No．1内压对管道系统柔性分析的影响孙学军，赵树炳，程晖(中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊065000)摘要：针对在进行管道应力分析时忽略内压对管道系统柔性的影响，文中对承受内压的管道的轴向伸长进行了推导分析，并结合ASMEB31规范说明内压对弯管柔性系数和应力增大系数的影响。结果表明：内压对管道轴向伸长的影响较大，对于壁厚一致的弯管，内压使弯管趋于张开；随着管径的增大和采用高强度钢，内压对弯管柔性系数和应力增大系数的影响增强。对于温度

2、变化范围小的大直径、高强度管道(如长输管道)，应考虑内压的影响。对于是否考虑内压对弯管柔性系数和应力增大系数的折减作用，应结合具体的操作工况确定。关键词：内压；伸长；管道；柔性；应力分析中图分类号：TE832文献标识码：A文章编号：1004—9614(2015)0l一0012—03InternalPressureEffects0nPipingFlexibilityAnalysis‘SUNXue-jun，ZHAOShu七ing，CHENGHui(ChjnaPetrole哪PipeHneEngineeringCorporation，Lan雩向ng06

3、5000，China)Abstract：Aimingattheignoranceoftheintemalpressureef论ctsonpipingnexibilitywhendoingpipingstressanalysis，tllispaperanalyzedtheaXialelongationofthepipelineunderintemalpressure，andtheintemalpressureefI-ectsonbendnexibilityfactorandstressintensificationfactorwereiuumina

4、tedcombinedwithASMEB31．Resultsindicatethat，theinnuenceofintemalpressureonpipelineaxialelongationissignificant，fortheconsistentwaUthicknessbend，intemalpressuretendtoopenthebend；withtheincreaseofthediameterandtheuseofhighstIengthsteel，intemalpressureinnuenceonthebendnexibilitya

5、ndstressintensmcationfactorisenhanced．ForthelargediameterandhighstrengthpipewhichtemperaturemngeissmaⅡ(suchaslongdistancepipeline)，theintemalpressureeffectsonpipelineaxialelongationc帅notbeignored；whetherconsideringthein—temalpressurereductione￡l'ectsonbendnexibilityandstressi

6、mensificationfactorshouldbedete瑚inedependingontheopera-tionconditions．Keywords：intemalpressure；elongation；piping；nexibility；stressanalysisO引言内压作用下，管道壁上产生环向应力、轴向应力和径向应力，同时产生轴向和环向伸长。轴向伸长对管道系统的影响与温度膨胀的影响相同，使柔性不足的管系产生较高的弯曲应力。内压也会提高弯管的刚度，减小弯管柔性系数和应力增大系数。然而，大部分管道应力分析专业软件(cAEsARII、A

7、utoPipe等)采用梁单元，不能像三维壳体单元那样直接反映内压的影响，内压对管道的伸长作用和对弯管刚度的影响是通过修改软件的配置文件实现的。在进行管道应力分析时，通常采用软件的默认设置，忽略了内压对管道系统柔性的影响，这种做法可能导致非保守的应力分析结果。因此，有必要就内压对管道系统柔收稿日期：2014—03一08收修改稿日期：2014一08—24性的影响进行讨论。1内压对管道的伸长作用内压作用下，管道整个内壁承受均布的压力荷载，这个压力荷载在管壁上产生三向应力，如图1所示。垂直于管壁的径向应力分量与环向应力和轴向应力相比很小，可以忽略不计⋯。

8、根据广义虎克定律陋]，管道环向和轴向的应变为：盯h盯l，1、占h。百一y百L1J盯】盯h／^、占l2百一y百Lz，式中：叽为环向应力；盯