高温高压工艺管道应力分析及计算.pdf

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1、2012年7月睫阿目黄晦工艺与设备古0日吉自～口口同皿同压工艺管道应力分析及计算吴峰(陕西化建工程有限责任公司第二公司)摘要：介绍了高温高压工艺管道应力的分类，确定载荷的分类，应力分析的软件、管道单元的建模，并对结果进行了分析。关键词：应力管道：分类；建模随着社会的发展，化学工业、石油工业、天然气工业等都有了很大的发展，但是发展这些行业就需要去注意原料、成品油的输送问题。管道输送认为是一种很方便，很便利的，相当节省成本的方式，但是管道输送原料也有很多的缺陷，就要去考虑管道应力的存在，并分析应力对管道的影响，去研究管道在不同载荷下产生的力的大小，力矩的影响，应力的强弱等问题，否则就会导致管

2、道的破裂，影响着企业的效益，同时也存在着一定危险性，发生事故会影响人身财产安全。输送的原料好多是对环境有危害的，对人体有毒的气体或液体，一旦管道破裂，会破坏环境植被的生长，腐蚀了植物的生长，同时人一旦吸入污染的空气或液体，会对身体产生很大影响，造成一定的疾病，对人民的财产是很大的损失。由于泄漏的气体或液体扩散性很强，极易在空气河流中扩散，再加上气流的运动，控制起来有很大的难度，气体或液体化学稳定性很强，更是增加了处理的复杂性，有些液体经过上百年才能被分解。因此研究管道的应力并给与一定的计算很重要的，可以优化设计管道，节省材料，节约成本，也可以提高安全性和可靠性，在安装管道中会起很大的作用

3、的，在石油、化工、电力等行业中管道的应用占据着十分重要的位置。l应力分类应力是指在一定的载荷下，单位面积所受力的大小。管道的载荷一般包括：管道的内压、持续的外部压力、受热膨胀所产生的压力、温度降低受冷收缩的压力等等，一旦最大应力超过管道材料的屈服应力，管道就会发生变形。同时管道受到高压后，会由于蠕变和应力松弛也会使管道发生变化。不同的材料产生的应力变化是不同的，可能产生不同的效应和破坏力。一般管道应力分为三类：1．1一次应力一次应力是指由于外部载荷造成的，比如压力、重力引起的应力变化。一次应力可以满足外加载荷的平衡关系，符合胡克定律，是一种非自限的状态，应力随所加载荷的变化而成线性变化，

4、但是超过屈服应力时，管道就会发生塑性变形，发生变形，甚至被破坏。管道有时候要埋到地下，必须去考虑应力的大小，从而考虑埋的深度，从而提高管道的使用寿命。1．2二次应力二次应力是指管道由于受到热膨胀、冷收缩和其他的移位而产生的应力。二次应力不适合载荷平衡的，不符合胡克定律，是一种自限性的状态，具有周期性。当所作用的载荷超过材料的屈服应力极限时，材料会发生一定的变形，通过变形会使管道的应力会急剧的下降，应力会发生重新的分布，最终应变会达到一种平衡的状态。1．3峰值应力峰值应力也叫应力集中，是管道由于局部的缺陷，结构的不连续性或局部热作用的应力效应，而使得应力集聚的一种现象。应力集中不会引起显著

5、地变形，作用的距离很短，但是一旦应力集中会影响管道的使用，会产生管道裂纹和脆性破坏，会降低管道的强度，影响原料输送。’-4--“—。卜”—’卜”+。+”—。卜”+。+”+”+。+”+。+．--4-。+。+-+-+一+-+-+-+-+-+-+-+一十一+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+一+-+-+一+-+-+-+一+-+·合，施工起来难度大；改造成本高，单位人工劳耗比新安装的高，另需增加破路面恢复金。改造随意性大(改造置换区域不是全面推进，而是检好干的先干，形成东一块西一块，显得凌乱；不够全面，不够彻底，个别区域仍存在供气不足、气小、冻表等问题。3对下一步继续实施老城网改造工作

6、的建议、看法(1)参照《焦作市城市燃气管网改造工程可行性研究报告》，结合三年集中改造后老管网实际状况，进一步客观全面认识、分析，制定后三年乃至更长时间总体改造实施规划、方案，优化老城区管网整体布局，达到消除安全隐患，确保正常供气，合理控制改造投资费用的实际效果。(2)及早重点解决因主管网局部严重堵塞，造成供气瓶颈的影响。改造实施过程中已经查实部分供气主管线存在严重堵塞(最大达到管段截面积213)，使该沿线区域压降过大，调压效果差，是造成该区域常年气小的根本原因。解决这部分主管段堵塞问题，将能彻底缓解该管线覆盖区域的老城区约60％以上混合气用户的用气状况，带来很大的社会效益。(3)针对老城

7、网改造混合气用户采用户外集中挂表形式出现的冬季冻表问题，建议公司应该客观综合看待。采用此安装形式，根本解决了这部分用户老管道户内锈蚀漏气的安全隐患，消除了用户用气安全顾虑，它所产生的实际安全效益更是我公司不应忽视的。故建议在进一步客观分析论证的前提下推广使用。(4)对规划改造区域内原铸铁管网使用方面，结合燃气行业铸铁管道使用经验，考虑城市规划、现场实际安装位置条件、社区用户及改造投资成本等诸多因素，建议在通过现场认真勘察、判断，先行