《管道应力分析设计技术规定》由会员分享，可在线阅读，更多相关《管道应力分析设计技术规定（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、管道应力分析设计技术规定1. 总则1.1概述管道应力计算主要验算管道在内压、持续外载作用下的一次应 力和由于热胀、冷缩及其它位移受约束产生的二次应力，以判明所计算 的管道是否安全、经济、合理；计算管道由于热胀、冷缩及其它位移受 约束和持续外载作用产生的对设备的推力和力矩，以判明是否在设备所 能安全承受的范围之内。1.2范围下列范围的管道必须通过计算机计算：(1) 管径大于等于DN150且设计温度大于等于230C或低于 -20 C的所有管线。(2) 设计温度大于等于340C的所有管线。(3) 管径大于等于DN100且操作温度大于等于230C或低于 -20 C的所有泵的进出口管线。(4) 汽轮机进
2、、进口连接的管道。(5) 离心压缩机进、出口连接的管道。(6) 往复压缩机进、出口连接的管道。(7) 有关规范中规定要进行应力计算的管道。1.2.2 下列范围内(除条规定之外)的管道一般应通过目测、 手工简易计算进行应力分析，在判断困难时，仍应通过计算机计算：（1）管径大于、等于DN400勺管道。（2）连接到压力容器的重要管道。（3）所有由工艺专业提出的重要管道和内部绝热管道。（4）所有铝及铝合金的管道。（5）管道支撑点或与管道相连的设备、建构筑物基础可能过度下沉的管道。（6）夹套管。（7）管道应力分析人员选定的管线。（8）安全阀放散管。1.2.3 下F列管道可不再进行应力计算（1）与运行良好
3、的管道柔性相同或基本相当的管道。和已分析的管道比较，确认有足够柔性的管道。2. 设计条件和设计标准2.1设计条件 管道应力计算空视草图由配管人员绘制后提交给管道应力计算人员。格式见附件5.1。管道应力计算必须具备的基础数据（1）管道计算压力（a）条管道的计算压力不应小于在操作中可能遇到内压或外压与温度相偶合时的最严格情况下的压力（即确定的设计压力）（b）如果管系与其压力泄放装置之间的通路可能被堵塞或隔离，则此管系应按不低于在上述情况下可能产生的最大压力计算。(c) 管道计算压力不应小于选定的事故压力或最大操作压力。 所谓事故压力是指在操作中可能遇到的压力与温度相偶合时的最 严格情况下的压力。而
4、操作压力则为系统处在正常操作情况下的压力。(2) 管道计算温度设计温度应不低于操作过程中压力和温度相偶合时的最严格情况 下的材料温度。不同金属管道计算温度取法如下：(a) 不绝热的金属管道流体温度在38C以下时，取流体温度；流体温度在38C或以上时，取试验或传热计算确定的平均壁温。(b) 外部绝热的金属管道取计算、预先试验或根据测量所得的操作经验证明可以使用的 温度。取流体温度。凡是采用伴管、夹套加热，在确定计算温度时应把这种加热影 响考虑在内。(c) 内部绝热衬里的金属管道，取传热计算或试验所得的金属 温度。(d) 在确定计算温度时，应同时考虑使用柔性温度。(e) 管道设计安装温度，当工艺系
5、统专业未特别提出数据时， 均采用20C。2.2设计标准221国外材料采用美国国家化工厂和炼油厂管道（ASME B31）标准。2.2.2 国内材料采用GB50312000工业金属管道设计规范3. 管道应力分析程序及其方法3.1管道应力分析程序目前，我院的管道应力计算程序主要有两种，一种是从美国COADE 公司引进的CAESARI程序，另一种是我院自行开发的等值刚度法计算 程序。这里主要介绍CAESARt道应力分析程序。该程序是进行管道静力分析和动力分析的专有程序，功能相当齐 全，可在微机上运算。该程序不仅可计算管道由内压、自重、热膨胀和 端点位移等荷载所产生的应力和各点位移，还可考虑管道的非线性
6、约 束，例如管道与支架之间的摩擦力，限位支架的间隙等。可计算有波形 补偿器的管道，计算管道与设备连接的管嘴柔性和设备管嘴处的局部应 力。可把管架与管道作为一个整体进行应力分析和对法兰连接进行泄漏 的分析验算等。该程序还具有灵活的荷载组合和图形显示功能。程序还 可按指定的各种国际通用规范进行计算。CAESARH程序虽然可考虑摩擦力，但计算时要经过多次循环，有时 形成死循环计算不出结果，此时需要人工考虑。在转动设备附近有时设置限位支架或固定支架以阻止管道传来的 推力作用在转动设备上。在程序中往往假设此支架的刚度非常大。如果 支架的实际刚度小，受力后有较大的变形，转动设备仍可能受力很大。CAESAR
7、H程序为线弹性分析程序，程序中往往未考虑应力松弛和应力自平衡，因此程序给出的固定点推力可能比实际的推力大。3.2管道应力分析方法管道应力分析一般采用计算机程序进行分析,对于一些简单的管线 可采用手工计算的方法，这里主要介绍CAESAR程序的操作方法。321 使用CAESAR前的准备工作(1) 准备尺寸齐全的管网计算模型简图。(2) 进行节点NOD和单元Element编号。(3) 准备各管道，管件的有关尺寸和材质特性参数。(4) 确定边界条件：各部件的约束条件。3.2.2 上机使用CAESAR软件(1) 主菜单CAESAffl Versio n 3.191.1 nput数据输入A. Struct
8、ural In put 结构输入2. Statics静力分析B. Buried Pipe In put埋地管输入3. Dyn amics动力分析C. WRC297,SIFS,Fla nge应力加强，法兰4. Output 输入D. WRC1075. Files/Job nane 文件 /E. Rotating Equipment 转动设备工作名6. Job name工作名F. 2-D Plotti ng 2D 绘图7. Utilities工具G. AISC Unity Checks AISC 检查8. Exit DOS 退至U DOSH.Cha nge Un its 改变单位9. Config
9、ure-Setup 配置I. ASCII Editor 文本编辑-设置J.System Check系统检查Option6(2) 数据输入通过选项5或选项6选择工作名和建立工作名，再选择选项1即进入数据输入屏。FROM NODERESTRAINTS (Y/N)TO NODEDISPLACEMENTS (Y/N)DXFORCES/MOMENTS( Y/N)DYUNIFORM LOADS (Y /N)DZWIND LOADS (Y /N)OFFSETS(Y /N)DIAMETERALLOW.STRESS (Y /N)WT/SCHSIFs & TEEs (Y/N)INSUL THKTEMP#1CORR
10、OSIONTEMP#2BEND(B/Y/N)TEMP#3RIGID( Y/N)RPESSURE#1EXP JT(Y/N)PRESSURE#2MATERIAL#ELASTIC MODPOIS. RATIOPIPE wgtINSUL wgtFLUID wgtMoVC ontFn di ns Del BreakTitle Plot Lst Hgr Valve EXPJkaux ?helpUpdate Quit输入屏中各单元含义如下：FROM NODE单元始节点TO NODE单元终节点DX DY DZ单元在X Y, Z坐标轴上的投影长度DIAMETER管子外径WT/SCH保温（或保冷）厚度CORROS
11、ION管子腐蚀裕量BENDTO NOD处是否有弯管RIGID当前单元是否是刚性元件EXP JT当前单元是否是波形膨胀节MATERIAL单元材质ELASTIC MOD杨氏弹性模量POIS. RATIO泊松比PIPE wgt管材密度INSUL wgt保温材质密度FLUID wgt流体密度RESTRAINTS有无约束DISPLACEMENTS有无附加位移FORCES/MOMENTS有无集中力和力距UNIFORM LOADS有无均布荷载WIND LONADS有无风何载OFFSETS有无偏离值ALLOW. STRESS是否要输入许用应力SIFs & TEEs是否要输入多路管线交叉点TEMP #温度PRE
12、SSURE#压力Move快速翻页Co nt往下翻一页Fnd查找某页Ins插入一页Del删除一页Plot呈图Lst列出输入数据? help帮助Quit退出kaux用于检查程序生成的应力加强系数和弯 管、三通的柔度，或设置程序运行的控制 参数。Hgr输入弹簧支吊架数据Update将输入数据存盘（3）计算数据输入完成后即可进行静力计算，如有必要还可进行动力计算。 323阅读计算结果计算完成后可直接进入计算输出，也可通过选项4进入。计算结果 包括以下内容：（1）位移报表（DISPLACEMENT REPORT包括冷态管道各点位移（SUS工况）和热态管道各点位移（OPEX 况）。（2）约束点受力报表（R
13、ESTRAINT REPORT包括设备管口、支吊架、弹簧支吊架等约束点受力情况。对于约束 所受力矩，按右手螺旋定则，大拇指指向，沿坐标轴正方向为正，沿坐 标轴负方向为负。常见的约束类型如下：Rigid ANG刚性固定（或设备管口）Rigid GUI刚性导向Rigid +Y活动支架Rigid +Y /Rigid GUI导向支架Rigid XX方向双向限位Rigid +X+X方向限位Displ. REACTION设备管口附加位移VSH Redesign可变弹簧支吊架Prog Desig n CSH恒力弹簧支吊架(3) 应力报表(STRESS SUMMAR Y一次应力校核（SUSC况）和二次应力校核
14、（EXP工况）：应力报表的首页列出管线的最 大计算应力点，如 果许用应力 （ALLOWABL大于或等于计算应力（CODSTRESS则应力校核通过， 否则需调整管线重新计算。（4）弹簧支吊架报表（HANGER REPORT该报表包括弹簧号、弹簧个数、位移方向和位移量、热荷载、安装 荷载、弹簧刚度、水平位移等数据。由于弹簧标准采用国外标准，故弹 簧号、安装荷载、弹簧刚度须根据国内标准作相应调整。报表中含有各种荷载工况（LOAD CASES ANALYZED型工况组合 有以下三种：（OPE W+DIS+T+P+FOR通常指热态，含管系操作条件下的全部荷载。（SUS W+P+FOR通常指承载状态，不含热膨胀和附加位移（注：计算应力与热态许 用应力相比较）（EXP D3=D1 -D2指纯温度状态，即只含温度荷载和附加位移荷载（注：计算应力与 许用应力相比较）工况组合中荷载表示如下：W自重DIS附加位移T温度P压力FOR集中力4管道应力计算结果4.1管道应力计算数据表管道应力计算结束后，管道应力计算人员应将计算结果摘抄到管道 应力计算数据表后提交给有关专业（配管、设备
