压力管道应力分析技术

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1、管道应力分析技术主讲：中国寰球工程公司主办：中国石油和化学工业协会培训中心2011年03月张世忱电话：010-58676155一、管道应力分析专业的职责及任务A职责应力分析（静力分析、动力分析）对重要管线的壁厚进行计算，包括特殊管件的应力分析对动设备（机泵、空冷器、透平等）管口受力进行校核计算管架标准的制定及非标管架设计审核供货商文件编制、修改相关工程规定编制应力分析及管架设计工程规定对相关设计人员进行专业培训进度、质量及人工时控制参加现场技术服务一、管道应力分析专业的职责及任务B工作任务初步设计、基础

2、设计阶段(1)编制工程设计规定(应力分析,管架设计)（四级签署）(2)参加设备布置工作(3)对主要管线的走向进行应力分析和评定详细设计阶段⑴编制工程设计规定（应力分析、管架设计）（四级签署）⑵重要管线的壁厚计算，特殊管件的应力分析，高压管，大口径薄壁管⑶编制临界管线表（三级签署）------应力分析管线表一、管道应力分析专业的职责及任务静力分析⑷应力分析（三、四级）动力分析⑸卧式容器固定端确定，立式设备支耳标高确定⑹支管补强计算⑺动设备许用荷载校核（4级）⑻夹套管（蒸汽、热油、热水）计算（端部强度计算、

3、内部导向翼板位置确定、同时包括任何应力分析管道的所有内容）⑼往复式压缩机、往复泵动力分析（4级）⑽安全阀、爆破膜泄放反力计算⑾结构、建筑荷载条件一、管道应力分析专业的职责及任务⑿设备管口荷载、预焊件条件⒀编制管架表*⒁绘制非标管架图*⒂编制管架综合材料表*⒃编制弹簧架采购MR文件及弹簧架技术数据表⒄编制柔性件(膨胀节、软管等)采购MR文件及技术数据表⒅管架施工安装说明*一、管道应力分析专业的职责及任务各文件应包含的内容和工作内容：⑴工程规定内容A适用范围B概述C设计中采用的标准规范D计算程序（软件）E设

4、计温度、压力、安装温度(环境温度)、压力F设计荷载风载荷(风压值),形状系数地震烈度,水平加速度因子雪荷载土壤的化学、力学性质水（汽）锤荷载一、管道应力分析专业的职责及任务G临界管线表的确定准则（哪些管线该做哪类的应力分析）H计算及安全性评定准则I应力分析工作流程J其他⑵壁厚计算A当一、管道应力分析专业的职责及任务B当t的确定应根据断裂理论、疲劳、热应力及材料特性等因素综合考虑确定。（高压管道的计算）C外压直管的壁厚，应根据GB150规定的方法确定。D其它的管件（如Y型三通、孔板等）依据相应的规范（GB

5、50316-2000）或公式进行计算。E高压管的应力分析F大口径薄壁管的应力分析一、管道应力分析专业的职责及任务⑶临界管线表管线应力分析非应力分析计算机计算（BYCOMPUTER）简单手算（公式法、图表法）（BYFORMULA）目测法（BYVISAL）一、管道应力分析专业的职责及任务公式法:D管外径（mm）Y总位移（mm）Y=（ΔX2+ΔY2+ΔZ2）1/2L管线总长（mm）U管线的直线距离（mm）（依据ASME/ANSIB31.1及B31.3）一、管道应力分析专业的职责及任务一、管道应力分析专业的职责

6、及任务⑷应力分析分为静力分析(含疲劳分析，风载荷及地震载荷分析)和动力分析。A.静力分析包含的内容(何为应力,强度理论)a)一次应力计算及评定---防止管道塑性变形破坏b)二次应力计算及评定---防止疲劳破坏c)设备管口受力计算（及评定）---防止作用力太大，保证设备正常运行d)支承点受力计算---为支吊架设计提供依据e)管道上法兰受力计算---防止法兰泄漏f)两相流及液击冲击载荷计算---为支吊架和结构设计提供依据一、管道应力分析专业的职责及任务B.动力分析包含的内容a)管道固有频率分析---防止共振

7、b)管道强迫振动响应分析---控制管道振动及应力c)往复式压缩机（泵）气（液）柱频率分析---防止气柱共振d)往复式压缩机（泵）压力脉动分析---控制压力脉动值（δ值）一、管道应力分析专业的职责及任务C.动力分析要点:a).振源①机器动平衡差---基础设计不当②气流脉动---气柱共振③阻力、流速、流向变化异径管、弯头、阀门、孔板等附近产生激力④共振---激振力频率等于或接近管线固有频率b).机器动平衡差---修改基础设计一、管道应力分析专业的职责及任务c).减少脉动和气柱共振的方法：1）加大缓冲罐---

8、依据API618计算缓冲罐的体积,一般为气缸容积的10倍以上;使缓冲罐尽量靠近进出口;但不能放在共振管长位置2）两台或三台压缩机的汇集总管为进口管面积之和的三倍。3）孔板消振---在缓冲罐的出口加一块孔板。.孔径大小：孔板厚度=3-5mm孔板位置――在较大缓冲罐的进出口均可一、管道应力分析专业的职责及任务d).减少激振力减少弯头、三通、异径管等管件改90。为弯头45。弯头。e).改变（提高）管线的固有频率，使其远离激振力频率。⑴共振区域W1