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1、管道应力分析技术主讲：中国寰球工程公司张世忱2011年08月27日年月日E-MAIL: ZHANGSHICHENHQCEC.COM电话：010-58676155话概要管道应力分析专业的职责和应力分析工作概要一、范围二管道应力分析与柔性设计的区别二、三、管道变形的基本形式及失效四规范应力及管道附件应力计算四、五、柔性元件的使用六埋地管道（长输管道）六、（）七、管道应力分析中的特殊问题的处理八管道动力学分析概要八、管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一1管道应力分析专业的职责、1）应力分析（静力分析、动力分析）2）对重要管线的壁厚进行计算包括特殊管件的应力分析）对重要管线的壁厚进行计算，包括特
2、殊管件的应力分析3）对动设备（机泵、空冷器、透平等）管口受力进行校核计算4）管道支吊架标准设计及特殊管架设计5）审核供货商文件6）编制修改相关工程规定）编制、修改相关工程规定7）编制应力分析及管架设计工程规定8）对相关人员进行专业培训）对相关人员进行专业培训9）进度、质量及费用控制10）参加现场技术服务管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一2管道应力分析专业常用的标准规范、GB50316-2000 工业金属管道设计规范GB/T20801 2006压力管道规范工业管道- 压力管道规范工业管道HG/T20645-1998 化工装置管道机械设计规定SH/T3041 2002石油化工企业管道柔性设
3、计规- 石油化工企业管道柔性设计规范GB150钢制压力容器 钢制压力容器JB/T8130.1-1999 恒力弹簧支吊架JB/T8130 2 1999可变弹簧支吊架. - 可变弹簧支吊架GB 50251-2003 输气管道工程设计规范GB 50253 2003输油管道工程设计规范 - 输油管道工程设计规范管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一2管道应力分析专业常用的标准规范、ASME/ANSI B31.1 Power PipingASME/ANSI B31.3 Process PipingpgASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and Distributi
4、on piping systemsASME/ANSI B31.8 Gas Transmission and Distribution Gas piping systemsAPI610 离心泵NEMA SM23透平 透平API617 离心式压缩机API618 往复式压缩机API661空冷器 空冷器ANSI/B31.1、APIRP520 安全阀、爆破膜管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一3工程设计阶段管道应力分析专业的任务、1）初步设计、基础设计阶段（1）编制工程设计规定(应力分析管架设计)（）, （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（）2）详细设计阶段（1）编制工
5、程设计规定（应力分析、管架设计）（）（、）（2）重要管线的壁厚计算，特殊管件的应力分析（包括高压厚壁管道的应力分析）析（）（3）编制临界管线表-应力分析管线表管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一3工程设计阶段管道应力分析专业的任务、静力分析（含疲劳分析及风载荷、地震载荷等动载荷分析）应力分析动力分析卧式容器固定端确定，立式设备支耳标高确定支管补强计算动设备许用荷载校核夹套管（蒸汽、热油、热水）计算（端部强度计算、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）管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一3、工程设计阶段管道应力分析专业的任务、往复式压缩机、往复泵动力分析
6、安全阀、爆破膜泄放反力计算、结构、建筑荷载条件设备管口荷载、预焊件条件、绘制非标管架图编制弹簧架等相关特殊管架采购MR文件及技术数据表编制柔性件(膨胀节、软管等)采购MR文件及技、 术数据表管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4、各文件应包含的内容和工作内容：、：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.设计（计算）温度、压力、环境温度（）、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力学性质G.临界管线表的确定准则（应力分析范围及工作内容）H.计算及安全性评定准则I.应力分析工作流程J.其他管道应力分析专业的职责和应力
7、分析工作范围一4各文件应包含的内容和工作内容、：管道壁厚计算A.当 PDttO385.06tPDotC. 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。D外压直管的壁厚应根据GB150规定的方法确定.，。E.其它的管件（如Y型三通、孔板等）依据相应的规范（GB50316-2000）或公式进行计算。F.高压厚壁管道的应力分析要点高变管道的应力析安全性准G.高温蠕变工况下管道的应力分析及安全性评定准则管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4各文件应包含的内容和工作内容、：临界管线计算机计算（BY COMPUTER）应力分析简单手算（公式法、图表法）（BY FORMULA）管
8、线目测法（BY VISAL）非应力分析实际上，管道是否做详细的应力分析，并无严格的界限，主要是依据项目的重要性及物料的危害性及业主和专利商的要求来确定式法表法使的式表公、图要使用公认的公式和图表管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4、各文件应包含的内容和工作内容：各件应含内容作内容静力分析(含疲劳分析，风载荷及地震载荷分析)应力分析动力分析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)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c（），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
9、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管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4、各文件应包含的内容和工作内容：各件应含内容作内容B 动力分析包含的内容a)管道固有频率分析防止共振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（泵）气（液）d)往复式压缩机（泵）压力脉动分析控制压力脉动值（值）值（值）管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4、各文件应包含的内容和工作内容：各件应含内容作内容C 动力分析要点（概要）机器动平衡差基础设计不当气流脉动气柱共振a)振源阻力流速流向变化异径管弯头阀门孔板等附近产生激振力、共振激
10、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管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4、各文件应包含的内容和工作内容：各件应含内容作内容C 动力分析要点（概要）c)减少脉动和气柱共振的方法：1）加大缓冲罐依据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;但不能的 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的三倍）。3）孔板消振在缓冲罐的出口加一块孔板。（计算方法如下）管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4、各文件应包含的内容和工作内容：各件应含内容作内容C 动力分析要点（概要）c)减少脉动和气柱共振的方法：孔径大小d)减
11、少激振力减少弯头、三通、异径管等管件。改90为弯头45弯头。改。管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4、各文件应包含的内容和工作内容：C 动力分析要点（概要）e)改变（提高）管线的固有频率使其各件应含内容作内容（），远离激振力频率。1) 共振区域 放大因子W1固有频率（角频）W0激振频率（角频）激振频率（角频）通常W1应避开0.8W01.2W0的区域，在工程中最好避开的区域在程中最好避开0.5W01.5W0的范围，这样振幅较小。管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4、各文件应包含的内容和工作内容：各件应含内容作内容C 动力分析要点（概要）2通常W1应在W0（压缩机的吸入或吸出频率）
12、的12倍以上。设（）的1.2。设计时最好控制在1.5倍以上。3）激振力频率n=转/分压缩机转数管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4各文件应包含的内容和工作内容、：C动力分析要点（概要） （）4) 控制压力脉动为缩机并联数注：N为压缩机并联数管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4各文件应包含的内容和工作内容、：卧式容器固定端及立式设备支耳标高确定提高管道柔性，减式式小位移差值，防止对设备管口的推力过大。支管补强计算降低局部应力等面积补强WRC329动设备管口许用荷载校核API 610，API 617，NEMA SM23，API 661, API 618。 ， 。a) 管道计算夹套管
13、计算b)端部强度计算端面焊接 c) 内部导向翼板位置确定管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4各文件应包含的内容和工作内容、：往复式机泵动力分析（见）式安全阀，爆破膜泄放反力计算(见标准计算程序)ANSI/B31.1 API RP520 RP520结构，荷载条件强度和刚度两项控制储罐抗震措施。设备管口荷载及预焊件条件供设备专业校核局部应力和设计用管道应力分析专业的职责和应力分析工作范围一4各文件应包含的内容和工作内容、：绘制非标管架图-满足应力分析的特殊要求编制弹簧架等相关特殊管架采购MR文件及技术数据表提出技术要求材料选择性能指标等-，编制柔性件(膨胀节、软管等) 采购MR文件及技术数
14、据表提出技术要求材料选择性能指标等-，二管道应力分析与柔性设计的区别二A 柔性设计B 应力分析三管道变形的基本形式及失效三1，管道变形的基本形式2，管道失效的形式1) 静态应力断裂失效2) 疲劳失效3) 高温蠕变失效位移累计4)失稳（非安定）失效外压长的管道缺乏约束 （）、，弯曲5) 组合载荷引起的复杂失效四规范应力及管道附件应力计算四1.规范应力的特点2管道附件的强度分析和安全性评定.3.管架与管道连接处（管部）的应力分析及评定4.局部应力(包括结构的不连续)五柔性元件的使用五1.膨胀节的类型2膨胀节的使用技巧.3.金属软管的特点及使用六埋地管道（长输管道）六（）1.适用标准2.盲板力对轴向位移的影响3.锚固墩4.穿跨越需注意的问题5.土壤的力学特性6.应力评定七管道应力分析中的特殊问题的处理七1.冷紧2特殊载荷.3.柔性过大的问题4高温管道.5.大直径薄壁管道6高压厚壁管道.7.管顶管底存在温差的管道8加强环.八管道动力学分析概要八1.动力分析的必要性2动力分析方法简介.3.多质点系统震动4工程中解决震动问题的几种方法.附表1管线应力分析分类表（仅供参考）结束结束谢谢谢谢E-MAIL: ZHANGSHICHENHQCEC.COM电话：010-58676155夹套管端部焊接示意图返回
