石化管道应力计算中应注意问题

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1、石化管道应力计算中应注意问题摘要：随着化工装置的日益大型化，化工管道的应力计算也成为化工设计中必不可少的一环。由于化工装置高温高压的特性，对管道要求十分严格，缺少必要的应力计算就会造成跑冒滴漏，支架破坏，甚至设备局部破坏。因此研究石化管道应力分析及计算具有重要的意义。本文就石化管道应力分析及计算中的相关问题作了深入探讨。关键词：石化管道；应力分析；应力计算；CAESARII；弯头Abstract：withtheincreasinglylarge-scalechemicalplant,chemicalpipelinestresscalcula.tionhasbecomeanece

2、ssarypartofthechemicalengineeringdesign.Duetothecharacteristicsofhightemperatureandhighpressurechemicalunit,isverystricttothepipeline,lackthenecessarystresscalculationcancausePaoMaoDiLou,stents,evenlocalfailureequipment.Sothepetrochemicalpipestressanalysisandcalculationisofgreatimportance.In

3、thispaper,therelatedproblemsinpetrochemicalpipestressanalysisandcalculationforin-depthdiscussion.Keywords：petrochemicalpipeline；Stressanalysis；Stresscalculation；CAESARII；elbow中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）TU81一、石化管道应力的分类管道在内压、持续外载以及热胀、冷缩和其它位移等载荷作用下，其最大应力往往超过材料的屈服极限，使材料在工作状态下发生塑性变形，另外高温管道的

4、蠕变和应力松弛，也将使管系上的应力状态发生变化。对于不同种类的应力应当区别对待，根据它可能产生的效应和对于破坏所起的作用不同，给予不同的限定。管道上的应力，一般分为一次应力、二次应力和峰值应力三类。（一）一次应力一次应力是指由于外加荷载，如压力和重力等作用而产生的应力。一次应力的基本特征是非自限性的，它满足与外加荷载的平衡关系，始终随所加荷载的增加而增加，当其值超过材料的屈服极限时，管道就发生塑性变形而破坏。管道承受风载荷、地震载荷、水冲击和安全阀动作冲击等荷载而产生的应力均属一次应力。（二）二次应力二次应力是指由于热胀、冷缩和其它位移受到约束而产生的应力。二次应力的特征是有自

5、限性的，它不直接与外力平衡，当载荷超过材料的屈服极限时，由于管道局部的屈服和产生少量塑性变形就能使应力降低下来，这时应力重新分布，使材料的应变达到自均衡。（三）峰值应力峰值应力是管道或附件由于局部结构不连续或局部热应力效应（包括局部应力集中）附加到一次应力或二次应力的增量。它的特点是不引起显著的变形，而且在短距离内从它的根源衰减，它是一种导致疲劳裂纹或脆性破坏的可能原因。管道附件上小半径圆角处、焊缝未焊透处的应力，均属于峰值应力。管道应力分析的主要内容管道应力分析分为静力分析和动力分析。一个管系对动态载荷和对一同等大小的静态载荷的响应完全不同，静态载荷是载荷被缓慢地施加使管道系

6、统有足够的时间来响应并在系统内部分配，同时使系统保持平衡状态，在平衡状态，所有的力和力矩都被消除，并且管子不运动。动态载荷是载荷随时间快速变化，管系没有时间在内部分配载荷，于是力和力矩不能消除，导致产生了不平衡载荷，因此管子发生运动，由于力和力矩的总和并非一定等于零，其内部产生的载荷与施加载荷不相等。（一）管道载荷的确定1、载荷分类（1）压力载荷可能在几种不同压力、温度组合条件下运行的管道，应根据最不利的压力温度组合确定管道的计算压力。（2）持续外载包括管道基本载荷（管道本身及其附件的重量、管内介质重量、管外保温的重量等）、以及其它集中和均布的持续外载。（3）热胀和端点位移管道

7、由安装状态过渡到运行状态，由于管内介质的温度变化，管道产生热胀冷缩使之变形；与设备相连接的管道，由于设备的温度变化而出现端点位移，端点位移也使管道变形。（4）偶然性载荷包括风雪载荷、地震载荷、流体冲击以及安全阀动作而产生的冲击载荷。这些载荷都是偶然发生的临时性载荷，而且不会同时发生，在一般静力分析中，不考虑这些载荷。2、载荷工况管道应力计算主要考虑操作工况。计算中初始温度取为20°C,内压取各管道的最高工作压力，计算温度取各条管道的最高工作温度，单元体积按实际尺寸自动计算，重力载荷为单元体积