化工设计中的管道应力探析.pdf

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1、化工设计中的管道应力探析许酷(河北华飞科技咨询有限责任公司，河北石家庄050091)摘要：管道设计是化工设计环节的重要内容，其中，管道应力是管道设计的基础，因此，做好管道应力分析就显得格外重要，在现实情况中，越来越多的化工设计人员开始重视对管道应力的研究，他们也在这项工作的基础上取得了巨大的进步。本文主要分析化工设计中的管道应力，探究管道应力的种类、重要性以及改进管道应力的具体措施，希望本文的研究能够对我国的化工设计有所帮助。关键词：化工设计：管道应力：措施化工设计是化工行业发展的基础，能够有效地促进化工工业的进步，并且，也逐渐受到了社会的广泛关注。化工设计中的管道应力分析能够为化工设

2、计提供非常有价值的数据，这些数据是化工设计的基础，设计人员以此设计出合理的管道方案，因此，在进行化工设计之前，要结合生产需要和实际环境，对管道应力进行深入细致的分析，使得设计更加符合企业的需要。1管道应力分析的重要性管道应力分析主要通过静力分析和动力分析相结合的方式，它对管道系统的构成做了精确的计算，让一次应力、二次应力的安全值处在正常的水平，使得外加载荷与应力不至于产生作用，进而对管道造成破坏，例如，它在避免管道系统的自震和气柱自震方面都具有明显的作用。管道应力分析能够使得化工设计更加的优化，避免设计出现大的纰漏，进而保证化工生产能够顺利的进行，而且，它还能让化工设计的成本降低，体现

3、出了安全、合理、效益等多方面的优越性，因此，管道应力分对化工设计来说是非常重要的⋯。2化工设计中管道应力的分类要想做出好的化工设计，就要对管道应力有一个比较清楚的了解。管道应力的种类并不完全相同，它有许多的表现形式，在进行分析时，要视具体情况而定。管道应力的产生是由外部作用力导致的，由于作用力的不同，应力也就有所不同，要想对应力进行准确的分析，就要先采取具体问题具体分析的方法，进行区别对待。首先介绍的是一次应力，一次应力是由重力和外部压力等外加载荷作用而产生的内力，内力的大小是由外加载荷决定的，也就是说外部的作用力有多大，内力就有多大，管道应力就有多大。如果外加载荷增加，那么内力也就随

4、之增加，两者是等量平衡的关系，但是，内力是有其极限的，极限的数值就是材料的屈服极限，如果外加载荷超过了这个数值，管道就会发生形变，进而出现管道破损的情况。具体的外加载荷形式主要有以下几个方面，分别是风力载荷、地震载荷以及水冲击载荷等。然后介绍的是二次应力，二次应力的产生是由热涨、冷缩以及其他位移的影响导致的，管道为了对抗这些约束，通过自身产生应力的方式来实现，这种应力就叫做二次应力，二次应力与一次应力是存在区别的，主要的区别就是二次应力有自限性，它的大小不会与外加载荷相同，不会随着外加载荷的增加而增加，即使是外加载荷的大小超过了管道的屈服极限，管道也不会出现破损的情况，管道能够在局部地

5、区屈服或者产生较小的塑性变形，这样就降低了应力，使得应力能够再次进行分布，管道可以继续运行21。最后介绍的是峰值应力，峰值应力是在前两种应力基础上的增量，如果管道在出现局部结构不连续、局部热应力效应时，就会在管道两次应力的基础上产生一种新的应力增量，此时的增量就是峰值应力。这种应力并不明显，增量也是有限的，但是，它会随着时间的延长，对管道产生负面影响，导致管道出现破损等。3改善管道应力的具体措施在进行化工设计时，管道应力因素非常的重要，要注意使外加载荷的数值小于一次应力的数值，尽量减少诱导产生二次应力的因素，如果在设计时不考虑这些问题，就会使管道出现峰值应力，这样对管道的危害是相当大的

6、。因此，设计人员在化工设计环节不能凭着自己的主观意愿去设计，而要充分的考虑管道应力，使其能够在最佳状态下长期安全运行。3．1合理设计管道支吊架支吊架的设计是化工设计中的重要内容，因为，支吊架设计不合理，就会降低管道承受外加荷载的能力，致使一次应力超标。同时，合理的支吊架设计还能控制管道的变形，减小管道的二次应力以及管道对设备的作用力，确保管道正常运行。3．2增加管道的柔韧性在化工管道设计中，增加管道的柔韧性是非常有必要的，主要的方法就是：适当的更改管道的走向，以及使用波纹管膨胀节和弹簧支吊架，这样就能有效的增加管道的柔韧性。一般情况下，管道的长度越长，它的柔韧性也越强，但是，不能无限的

7、增加管道的长度，要在合理的范围之内。管道在某一方向太过刚硬时，增加与其垂直方向的管道长度，就能减小管道的刚度，进而增强管道的柔韧性。如果管道德直径较大，场地很难满足它的要求，就可以使用波纹管膨胀节来增加管道的柔韧性，但这种方法也存在一定的弊端，因为波纹管膨胀节的制作复杂、价格高，使得它的性价比不高”1。4结语化工行业的重要性不言而喻，人们的生活、社会的进步都离不开化工，最近几年，我国的化工行业也取得了显著的进步，化工工业的产值逐年增加。其中，管