压力管道设计审核培训讲稿

（依据ASME/ANSI B31.1及B31.3）
⑷应力分析
静力分析 动力分析
A、静力分析包含的内容 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 c)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 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——防止法兰泄漏
⑷ 应力分析
（三、四级）；
动力分析
⑸ 卧式容器固定端确定，立式设备支耳标高确定； 插 图 ⑹ 支管补强计算；
⑺ 动设备许用荷载校核（四级） ⑻ 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） ⑼ 往复式压缩机、往复泵动力分析（四级） ⑽ 安全阀、爆破膜泄放反力计算 ⑾ 结构、建筑荷载条件 ⑿ 设备管口荷载、预焊件条件 ⒀ 编制管架表 ⒁ 绘制非标管架图 ⒂ 编制管架综合材料表 ⒃ 编制弹簧架表 ⒄ 编制柔性件（膨胀节、软管等）技术特性表 ⒅ 管架施工安装说明
二、管道机械专业（应力分析）常用的标准规范 1、GB50316-2000《工业金属管道设计规范》 2、HG/T20645-1998《化工装置管道机械设计规定》 3、SHJ41-91《石油化工企业管道柔性设计规范》 4、GB150-1998《钢制压力容器》 5、HG20695-1987《化工管道设计规范》 6、API610 —— 离心泵 7、NEMA SM23 —— 透平 8、API617 —— 离心压缩机 9、API661 —— 空冷器 10、ANSI/B31.1 、APIRP520 —— 安全阀与爆破片
和设计用 表 格 ⒀、⒁、⒂、⒅略
插图
⒃编制弹簧架表——选型、荷载、位移
串联——按最大荷载选弹簧
位移按最大位移量分配
并联——选同型号弹簧、荷载平均分配
荷载变化率——国标≤25％（可改变）
(17)编制柔性件（膨胀节、软管等）技术特性表
四、管道支架
1、管道支架的形式：
1）固定架——限制三个方向的位移和三个方向的转角；
应力分析 简单手算（公式法、图表法）（F）
管线
目测法（V）
非应力分析
通常，T≥340℃，应做应力分析
D•Y (LU)2
208.3
D——管外径（mm）
Y——总位移（mm） Y=（ΔX2+ΔY2 +ΔZ2）1/2
固定
L——管线总长（m） (AB+BC+CD)
U——管线的直线距离（m）(AD间的直线距离)
a)管道计算
⑻夹套管计算
b)端部强度计算
插图
c)内部导向翼板位置确定
⑼往复式机泵动力分析
⑽安全阀，爆破膜泄放反力计算
插图
ANSI/B 31.1
API RP 520
⑾结构，荷载条件： F≥1000Kgf，M≥750Kgf × Bf
Bf ——梁翼缘宽度。
需提条件给土建 ：沉降量的考虑；储罐抗震措施。
⑿设备管口荷载及预焊件条件——供设备专业校核局部应力
3、各文件应包含的内容： ⑴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、设计温度、压力、安装温度、压力 ； F、设计荷载：—— 10米高度基本风压值 ； —— 地震烈度 —— 雪荷载 —— 土壤的化学、力学性质
⑵壁厚计算
A、当
t
DO 6
（10~20 mm） 2）导向间距：
(38 mm)
a)水平管
b)垂直管
附表2
设备管口承载能力表（仅供参考）
注：①F=N，M=N × M
②该表依据为R=1000mm，t=10mm
若不同，则加修正系数
f t 1.5 R
③若为压力容器，则取表列值的75％。
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L1 L1 L2 L2
△ L 1△ t1 L 1 α 1 △ L 2△ t2 L 2 α 2
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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 d)往复式压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值(δ值) C、动力分析要点
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、
且P
t
0.385时
t
PDo
2 t
P
B、当
tD6 o或 Pt 0.38时 5
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。 C、外压直管的壁厚，应根据GB150规定的方法确定。 D、其它的管件（如Y型三通、孔板等）依据相应的规范中 公式进行计算。
⑶临界管线表
计算机计算（Y）
通 常 W0 应 避 开 0.8W1 ~1.2W1 的区域，在工程中最 好避开 0.5W1 ~1.5W1的范围， 这样振幅较小。
(2)通常W0应在W1(压缩机的吸入或吸出频率)的1.2倍以上， 设计时最好控制W1在1.5倍以上。
振幅
n
(3)激振力频率W1= ×缸数×单(双)作用数(1/秒)
60
n=转/分——压缩机转数
2）导向架——限制二个方向的位移；
3）限位架——限制二个方向的位移； 4）承重架、吊架——限制一个方向的位移。 插 图
（设计吊架时不仅要计算承载力，同时要考虑管道在该处的
位移量。）
形补偿器 插 图
2、管道跨距及导向间距
1）管道跨距——强度及刚度两项控制
强度控制——略
刚度控制——装置内δ≤13mm，装置外25 mm
孔径大小：
d 4 D
U,U
V气体流速 V介质内的声
d 0.3 ~ 0.5 D
孔板厚度=3~5mm
孔板位置—— 在较大缓冲罐的
进出口均可
d)减少激振力——减少弯头、三通、异径管等管件。 改90。为弯头45。弯头。
e)改变（提高）管线的固有频率，使其远离激振力频率。 (1)共振区域
β——放大因子
W0 ——固有频率（角频） W1——激振频率（角频）
压力管道设计审核培训讲稿
一、管机专业的职责 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； 3、对动设备（机泵、空冷器、透平等）管口受力进行校核 计算； 4、管架设计； 5、审核供货商文件； 6、编制、修改规定； 7、编制应力分析及管架设计工程规定； 8、本专业人员培训； 9、进度、质量及人工时控制 ； 10、参加现场技术服务；
三、工程设计阶段管机专业的任务
初步设计、基础设计阶段
⑴ 编制工程设计规定
(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；
详细设计阶段
⑴ 修订工程设计规定（应力分析Fra bibliotek管架设计、管架施工说明）
（四级签署）；
⑵ 重要管线的壁厚计算，特殊管件的应力分析；
⑶ 编制临界管线表（三级签署）
静力分析
孔板等附近产生激振力； 共振——激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
c)减少脉动和气柱共振的方法：
1)加大缓冲罐 —— 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容积之和的三倍。
3)孔板消振——在缓冲罐的出口加一块孔板。
△L1与△L2 尽可能
接近。
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Wg F1P
kT
k1M
273
W— 泄放量 kg / h
g— 重力加速度 k— 热交换比 k=1.4 T— 出口温度（t+273) M— 泄放物的平均分子量
F2 2F1
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F1 导向支架
F2 P
承重支架
min
导向架
限位架 承重架
导向架
24D~6m之间取小值
水平形补偿器两侧的导向架与弯头要有一定的距离。
(4)控制压力脉动
注：此为原苏联标准 (5)卧式容器固定端及立式设备支耳标高确定——提高管道柔性，
减小位移量，防止对设备管口的推力过大。 ⑹支管补强计算——降低局部应力——等面积补强——WRC329
⑺动设备管口许用荷载校核—API 610;API 617;NEMA SM 23; API 661。
《管道支架的设计及计算》TC42B2-94 全国化工工程建设标准编辑中心 联系电话：010-64234437
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承重支架 导向支架
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适用性：同直径，两端固定，无支管，无中间约束。 不适用：
1、剧烈循环条件下工作管道（循环次数大于7000）； 2、大直径的薄壁管（t/D≤0.02); 3、端点位移量占总位移量大部分的管道； 4、L/U ＞2.5的不等腿U形管道或近似锯齿形的管道； 5、约束点的约束力有要求的管道； 6、非钢的管道。