管道培训材料3doc-管道应力
CAESARII管道应力分析培训(ppt 66页)
3-D 应力评定
• A loaded, 3-D pipe contains a representative infinitesimal stress cube
• add graphic (Fig 1-13) • This stress cube is in equilibrium and can be rotated in
CAESAR II 管道应力分析培训
2019/8/9
王大辉 北京艾思弗软件公司
Basic Stress Theory &
2019/8/9
Basic Stress Theory &
介绍
• 培训的目的在于让您了解和掌握 – 应力分析的基础概念 – 模型和边界条件的建立 – 结果的分析和评判
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Basic Stress Theory &
轴向应力
• 沿管道轴向Along axis of pipe • 轴向力引起Axial Force
– 轴向力/面积 (F/A)
• 内压引起Pressure
– Pd / 4t ຫໍສະໝຸດ r P*di / ( do2 - di2 )
• 弯矩引起Bending Moment
very important, its just not part of the “code stress” • 环向应力用来确定壁厚：依据直径、许用应力、腐蚀
裕量、加工偏差、压力确定管道壁厚。
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Basic Stress Theory &
压力引发的径向应力
• 沿半径方向向内 • 内壁的径向应力大小是： -P • 外壁的径向应力大小为 0 • 最大弯曲应力发生在管道的外表面，故该项忽略
管道应力及热力管道培训讲义
管道应力及热力管道培训讲义主要讲以下几项主要内容：应力的概念、应力分析的目的、应力分析的方法、柔性设计、热伸长的计算、补偿方法、常用的补偿器、常用支架的种类、常用管托的种类、推力计算一、管道机械（管道应力）1．应力材料单位面积上受到的力。
2．一次应力由于外载（包括内压、管道自重、保温材料、雪荷载）的作用所产生的应力。
特点：随外加荷载的增加而增加，且无自限性，当其值超过材料的屈服极限时，管道将产生塑性变形而破坏，(一般情况下一次应力超标是由于缺少管架或管架布置不当引起)。
3．二次应力（温度应力、热应力）是由于管道温度升高、管道变形受到约束而产生的应力，称为二次应力。
它由管道热胀冷缩、端点位移等引起。
（假如管道一端固定，另一端自由则不产生应力）。
二次应力的特点是：具有自限性，当管道局部变形或产生小量变形时，就能降低下来。
二次应力过大时，将使管道产生疲劳破坏。
二次应力产生的破坏，是管系在冷热状态下的反复交变应力作用下出现反复塑性变形，并因塑性应变的反复累计而引起疲劳破坏。
因此，对二次应力的限定采用许用应力范围植和限定交变循环次数加以控制。
管道应力分析分为静力分析和动力分析静力分析包括：①压力荷载和持续外载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏。
②管道热胀冷缩以及端点附加位移荷载作用下的二次应力计算——防止疲劳破坏。
③管道对设备作用力的计算——防止作用力太大，保证设备正常运行。
④管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据。
⑤管道上法兰的受力计算——防止法兰泄漏。
⑥管道位移计算——防止管道碰撞和支吊点位移过大，或管道掉至支架下面。
动力分析包括：①管道自振频率分析——防止管道系统共振。
②管道强迫振动分析——控制管道振动及应力。
③往复式压缩机气柱频率分析——防止气柱共振。
④往复式压缩机压力脉动分析——控制压力脉动值。
二、应力分析的方法，常用的有三种1、目测法：目测人具有相当的水平和工程经验。
2、公式法：（图表法）常用的手册有“简明动力管道手册”“热力管道”“化工管路设计手册” 等3．计算机计算法：目前国际通用的管道应力分析软件为美国COADE公司编制CAESAII。
01管道应力分析基本理论-孙学军
强度准则：
1 [(s 1 s 2 )2 (s 2 s 3 )2 (s 3 s 1 )2 ] [s ] 2
适用于塑性材料。考虑较全面，更加精确。
基本概念 压力管道应力分类的必要性：
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确定方法: 疲劳试验方法:
按照不同应力幅对直管进行一系列疲劳试验，根据 试验结果，拟合得到直管疲劳曲线表达式: S P N b C 按照不同应力幅对管件进行一系列疲劳试验，根据 试验结果，拟合得到管件疲劳曲线表达式: S F N b C1 应力增大系数: i S P / S F C / C1 30 由以上两式得: i C / S F N b
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ASME B31.1-2012
一次应力：
没有包含持续轴向外载产生的轴向应力Fax/A； 在计算持续外载弯扭合成力矩产生的持续应力时考 虑0.75i（且不小于1）的应力增大系数；
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解释： 管道在内压作用下，管壁将产生内压环向应力SHP、 内压轴向应力SLP和内压径向应力SR。由于内压径向 应力较小，通常忽略不计。 在持续外载作用下，将产生持续外载轴向应力SAX、 弯曲应力和扭转应力。由于外载产生的扭转应力较 小，可以认为外载弯曲应力和扭转应力组合的当量 应力方向基本沿管道轴向。 因此，管道在内压和持续外载作用下，管壁上的三 个主应力仍为环向应力、轴向应力（包括内压轴向 应力SLP 、持续外载轴向应力SAX 、当量应力SC）和 径向应力。
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这是因为依据规范进行柔性分析计算的弯曲载荷引 起的应力范围约是峰值应力范围的一半。对于典型 的对焊管的焊接接头，其应力集中系数为2。由于应 力是与对焊管的疲劳曲线相比较，计算得到的是实 际峰值应力范围的一半。因此，理论应力，例如弯 头中由弯曲载荷产生的应力，是按规范进行管道柔 性分析计算的应力的2倍。
管道材料设计培训资料课件
城市排水系统
管道材料在城市排水系统中用于排 放生活污水、雨水等，维持城市的 环境卫生。
燃气输送系统
管道材料在燃气输送系统中用于输 送天然气、液化石油气等，满足居 民和工业用气的需求。
管道材料在工业生产中的应用
化工行业
管道材料在化工行业中用于输送 各种化学介质，如酸、碱、盐等
，满足化工生产的需求。
石油工业
管道材料在石油工业中用于输送 石油、天然气等，保障能源的开
采和运输。
食品工业
管道材料在食品工业中用于输送 饮料、酒类等，保证产品的质量
和卫生。
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管道材料的发展趋势
高性能管道材料的研发与应用
总结词
随着工业技术的不断进步，高性能管道材料在强度、耐腐蚀、耐高温 等方面具有显著优势，成为管道行业的发展趋势。
环保型管道材料具有可回收利用的特性，废弃后可以经过处理 进行再生利用，减少了资源浪费。
智能化管道材料的研发与应用
总结词
随着科技的不断发展，智能化管道材料通过集成传感器、 执行器等智能元件，实现了管道系统的智能化管理和控制 。
智能化管理
智能化管道材料能够实时监测管道系统的运行状态和参数 ，及时发现和解决潜在问题，提高了管道系统的可靠性和 安全性。
高强度
高性能管道材料具有更高的抗拉强度和抗压性能，能够承受更大的压 力和重量，减少了管道系统的重量和体积，提高了运输效率。
耐腐蚀
高性能管道材料具有良好的耐腐蚀性能，能够抵御各种化学物质的侵 蚀，延长了管道的使用寿命，减少了维护和更换的频率。
耐高温
高性能管道材料能够承受高温环境，不易变形和软化，保证了管道系 统的稳定性和安全性。
非金属管道
如塑料、玻璃钢、陶瓷等 ，具有轻便、耐压、不易 腐蚀等优点，但强度较低 。
应力分析培训讲义
应力、应变、及应力状态
总应力可以分解为垂直 于截面正应力和截面相 切剪应力的和成。
构件中的线应变
构件内各点的应 力不同。三向， 二向，单向应力 状态
基本应力
使用局部坐标系可以将管系应力 (以及产生 这些应力的载荷）the loads that cause them) 分为下面几种：
纵向应力 - SL 环向应力 - SH 径向应力 - SR 剪切应力 -
约束信息
荷载信息
Restraints 约束
Displacements 初始位移
Forces/Moments 集中力／弯矩
Uniform Loads 均 布荷载
Nozzles 柔性管口
Wind/Wave 风载 ／海浪载
介质密度
单元的连续性
数据继承性及共性个性数据
• 点数据仅适用于当前这个单元 （如红色所示个性数据）。
刚性件定义
2
件态在 件属区软 重性定件 量（义辅 ）刚刚助 性性状
方 按法 钮二 添： 加单 刚击 性刚 件性 件
通常管道应力分析 过程中将阀门、法 兰等刚性管件都定 义为刚性单元给出 单元长度和重量 （因为刚性件横向 刚度无穷大且只传 导位移和力）
刚性件的长度（在主输入区输入）
刚性单元特性
• 刚度根据10倍的壁厚来计算。
剪切应力
• 平面内垂直于半径。 • 剪切力
– 这个载荷在外表面最小，因此在管系应力计算中 省略了这一项。 – 在支撑处要求局部考虑。
• 扭矩
– 最大的应力发生在外表面。 – MT/2Z
“综合应力”中的基本应力
• 评价 3-D 应力
• S = F / A + Pd / 4t + Mc / Z
压力管道选材以及应力分析校核培训知识
一、管道设计概况主要内容包括压力管道各级人员基本条件、管道设计所涉及的专业及相关施工图以及专业间条件关系。
㈠压力管道各级人员基本条件1、压力管道设计应遵循的法律法规设计人员应掌握以下相关法律法规，并在设计说明的设计依据里写明：⑴《中华人民共和国特种设备安全法》主席令第四号（这里注意，所有国家法律文件中数字只能用汉字，不允许出现阿拉伯数字）⑵《特种设备安全监察条例》国务院令第549号⑶《特种设备目录》质检总局公告[2014]第114号⑷《特种设备生产和充装单位许可规则》TSG07-2019⑸《特种设备生产单位许可目录》【市场监管总局关于特种设备行政许可有关事项的公告】（2019年第3号）⑹《特种设备行政许可有关事项的公告》（2019年第8号）⑺《市场监管总局办公厅关于特种设备行政许可有关事项的实施意见》市监特设[2019] 32号2、设计人员基本条件2019年新特设规TSG07-2019推出以后，对压力管道设计人员提出了更高的要求。
如：需要有5年以上校核经验才能提升审核人员、需要有8年以上审核经验才能提升审定人员；GC1管道设计单位需要有20人以上、审批人员5人以上；2020年开始将通过考试、答辩的方式对压力管道取证人员进行考核。
㈡管道设计所涉及的专业及必要提供的施工图管道设计可详细划分为管道布置专业、外管专业、材控专业和管机专业，尽管我公司不像设计院做这样的详细专业划分，但日常工作都需按照以上各专业内容和流程来开展的，才能保证设计文件的准确和完善，避免错误发生。
各管道专业所需要提供的设计成品如下所示：1、管道专业⑴除包含我们日常设计提供的图纸目录、设计说明、管道布置图、管道空视图（轴测图）、管段材料表、特殊管架表、管道支架一览表、管道材料汇总表、管道绝热一览表、管道防腐一览表，一些较大的项目（管道布置图较多的）还应有管道布置索引表；⑵涉及伴热管的还需有伴管图、伴热一览表；⑶涉及设备的还需有设备绝热一览表、设备涂漆一览表、设备布置图、设备安装图（或管口方位图）；⑷大型项目还应提供管架材料汇总表、绝热材料汇总表、涂漆材料汇总表、新旧管线接管一览表、甩头一览表等。
管道材料设计培训资料（可编辑）
管道材料设计培训资料十管道施工和检验 6 压力试验试压前准备工作支架焊接热处理临时加固隔离方案 1水压 15P真空02Mpa夹套先内后外T设＞T试 [σ]／[σ]t C1ˉ 25mgL 奥氏体SS 温度非低合金＞5℃合金＞15℃高于材料脆性转变温度十管道施工和检验 2气压代水压安全措施－施工单位技术总负责人批准 DN≤300 P试≤16 DN＞300 P试≤06 不符合上述条件又必须替代试验全部焊缝X对接磁粉角接逐步升压检查 50％ 3min10％3min 3气压 115P 十管道施工和检验 4气密泄漏量试验要求极度高度危害可燃重点阀填料函法兰螺纹排放阀 P试＝P设真空P试＝01 检漏或24h后平均泄漏率03～05％小时 5空度试验联动 24h 增压率≤5％24h 考虑温差十一管道隔热目的降低热损工艺生产要求提高设备生产能力防表面结露防火灾烫伤 1 隔热的设计原则严禁镀锌的隔热辅助材料与不锈钢管接触 2 隔热厚度的计算保温和人身防护采用介质正常操作温度保冷及防结露采用介质正常操作时的最低温度 3 保温厚度的计算当无特殊工艺要求时采用经济厚度法计算人身防护保温厚度按表面温度法计算但保温层外表面的温度不得大于60℃十一管道隔热 4 保冷层厚度的计算原则为减少冷量损失的保冷层应采用经济厚度法计算厚度为防止外表面结露的保冷层应采用表面温度法计算厚度工艺上允许一定量冷损失的保冷层应用热平衡法计算厚度校核外表的温度应高于露点温度1～3℃ 5 隔热的分类 1 保温保温＋保护保温一般应用在操作温度在50℃以上的设备和管道上要求有热损失的地方除外当需要严格限定热损失量时采用充分保温即使操作温度低于50℃也要考虑当设备和管道带有耐火材料或保温材料衬里时不需要外部保温金属温度必须被控制时除外十一管道隔热 2 人身防护 60℃及以上范围－高21m内750mm以内 3 保冷保温＋防潮＋保护保冷应用于操作温度低于常温的设备和管道上需要吸热的设备和管道除外 6 材料要求隔热性能良好有导热系数方程图表硬质保温材料密度不应大于300kgm3半硬质和软质保温材料及其制品的密度不应大于200kgm·保冷材料及其制品的密度不应大于200kgm3 十一管道隔热隔热材料及其制品的pH 值不应小于8 奥氏体不锈钢氯离子浓度不应超过25ppm 阻燃型保冷材料及其制品的氧指数不应小于30 保温结构应用非燃烧材料组成保冷结构可由阻燃材料组成保温材料允许使用温度应高于设备和管道的设计温度保冷材料的允许使用温度应低于设备和管道的设计温度保冷应选用闭孔型材不宜选用纤维材料或其制品不宜选用石棉材料及其制品防潮层材料应具有抗蒸汽渗透防水防潮无毒耐腐蚀保护层防水防潮不燃抗大气腐蚀的性能且化学性能稳定不腐蚀隔热层或防潮层十二管道防腐1 现场安全与防护当表面处理采用喷沙机具或电动工具清洁时要使用适当的防护罩如护目镜等涂漆有机溶剂在几乎密闭环境下完成时要通风及照明工作现场要使用防火监测器移走任何不安全火源2 表面处理所有设备管道和其他部件在涂漆前都必须进行合格的表面处理 St手工和动力工具除绣 Sa喷射或抛射除绣十二管道防腐3 不涂漆范围奥氏体不锈钢已精加工的表面铝黄铜塑料玻璃钢以及镀锌金属预制的所有设备管子管件和其他部件铭牌和标记号机器的精加工部件如阀杆调节阀门的填料部件控制弹簧杆旋转轴或其他滑动装置透平机发动机和电动机的表面罩等不需涂漆如铝皮镀锌铁皮等的保温外表面十二管道防腐 4 涂料的选择 1涂料的选择应遵守下列原则与被涂物的使用环境相适应与被涂物表面的材质相适应各层涂料正确配套安全可靠经济合理具备施工条件涂装在钢材表面上的底层涂料宜选用GBT 1720中测定附着力为1级的底漆含铅的涂漆和其他涂层材料不能使用 5 管道表面色和标志规定GB SH业主管道标志的设置管道及其分支设备进出口处和跨越装置边界处应刷字样和箭头介质名称和管道代号PID 5 垫片 1 选材 T P强度PT值防火耐蚀密封性能泄漏率 m Y尺寸光洁度要求 2 垫片分类非金属垫片半金属垫金属垫非金属垫片低压橡胶温度压力限制介质石棉橡胶板XB 非石棉有机无机聚四氟乙烯聚四氟乙烯改性聚四氟乙烯包复垫石墨五管道等级元件设计半金属垫中压石墨复合缠绕垫金属包复垫齿形复合垫金属垫高压平垫八角椭园透镜齿形垫五管道等级元件设计五管道等级元件设计 3缠绕式垫片选用光滑面带外定位环凹凸面内定位环外碳钢内定位环设计条件决定耐蚀性相当或优于金属带材质光滑面法兰缠绕式垫片必须带内外定位环的情况如下压力等级≥CL600的法兰聚四氟乙烯缠绕垫压力等级＜CL600且DN＞24"的法兰 4 管道垫片不应选用石棉垫片五管道等级元件设计 6 紧固件材料和性能等级质量等级材料型式试验和组批六角批量螺纹M制UN－C8牙垫片配合螺栓型式六角双头全螺纹螺母高度对边宽螺母与螺栓的匹配长度及数据库露头夹持件美标与欧标法兰五管道等级元件设计 6 紧固件端部计入螺母高度商品级88级与48级和专用级 M36的螺栓螺母宜选用粗牙螺纹M36的螺栓螺母用细牙螺纹 7 管道组成件的连接形式 1 对焊坡口削薄组对 2承插焊SWSO 3管螺纹NPTRRcRp 五管道等级元件设计螺纹用NPT螺纹螺纹标准为GBT12716或ASMEB1201 NPT和R比较NPT 使用压力和温度较高的场合 R只能用与一些对螺纹要求不高管道 P≤10 -29 ～ 186℃无毒无害放空放净孔板法兰取压点和热电偶出口通常螺纹连接下列情况需在螺纹连接处采用密封焊氢烃或有毒介质及超过03MPa蒸汽所有漏入大气中能自燃的介质与压力容器接在第一切断阀上游端的管线包括切断阀保温管线上的水压试验的丝堵试压后压力等级≥CL600的管线下列情况不用密封焊铸铁可锻铸铁及球墨铸铁件调节阀疏水器放空和放净阀上的丝堵活接头的压紧螺母仪表 4 法兰接头 5 扩口卡箍及其他特种管道连接管道的连接形式通常采用上列几种类型所有管道连接优先采用焊接镀锌管道除外五管道等级元件设计 8 阀门 1连接型式法兰对焊承插螺纹－内外 2压力等级及 P／T 表800Lb 3阀型闸阀波纹管密封闸阀全开全闭可双向流动阻力小省力不宜调节开关慢截止阀节流阀取样阀角阀Y型截止阀频繁开关可调节流量和压力阻力大单向流动中小尺寸止回阀升降式旋起式球形双蝶板对夹式升降式水平旋启水平垂直时流体向上五管道等级元件设计球阀三通四通浮动固定开启快阻力小蝶阀对夹式凸耳式尺寸小重量轻开关快可调节压力温度限制密封性柱塞阀旋塞阀三通四通开启快阻力小隔膜阀底阀安全阀减压阀不归管道专业蒸汽疏水阀机械式浮桶式浮球式倒吊桶双金属热动力脉冲式盘式恒温式呼吸阀管道盲板阀五管道等级元件设计 4阀门型号阀型－传动－连接型式－阀门结构－阀座材料－压力等级－阀体材料 5阀门规格书基本参数口径范围阀型压力等级阀体材料阀门设计标准尺寸结构阀杆阀盖等阀门连接标准如165密封面型式光洁度阀门密封件阀座阀瓣阀杆及上密封件材料和结构五管道等级元件设计五管道等级元件设计 5阀门规格书阀门间距标准1610 阀门P／T表1634及其调整限制蝶球旋阀门检验标准598及其他检验用户抽验探伤材质光谱防火防静电设计要求扭矩及驱动装置垫片填料紧固件材料6 阀门选用工艺介质用API阀门制造检验应符合相应的API标准的规定压力温度等级应按ASME B1634的规定球阀的密封件压力温度额定值应按API 608的规定蝶阀的密封件压力温度额定值应按API 609的规定对夹式止回阀不用于往复式设备或其它苛刻条件14"以上的对夹式止回阀考虑阀瓣开启时所需要的足够空间工艺需采用非金属阀座的球阀旋塞阀时阀门应有防火防静电结构且压力温度等级应根据设计条件校核五管道等级元件设计软密封球阀和高性能的蝶阀应进行防火设计设计中应具有二次金属密封并根据BS 5146或API 607进行测试配备手动齿轮操作机构的阀门手轮或手柄开到一半的位置时的操作力不能超过 35Kgf 用于 A B 级管道且启闭频繁的楔式闸阀的密封面材质应选用硬质合金材料低温阀门是否要求加伸长杆低温冲击实验温度氧气阀门必须脱脂处理防止阀杆填料处泄漏的阀门五管道等级元件设计 9 管道特殊件过滤器临时粗滤器YT型粗滤器视镜阻火器取样冷却器消声器 10 管道特殊元件软管接头快速接头补强板漏斗排液环8字盲板限流孔板六一些管道的组成件特殊要求 1 氧气管道的组成件特殊要求 1氧气管道材料按照GB50030及相关标准规范的规定 2无缝钢管 3无缝管件当采用其他管件时应符合GB50030规定 4管子管件焊接应采用氩弧焊打底 5全通径阀不用快开快闭严禁用闸阀垫片及填料不易脱落碎屑纤维材料或可燃材料 6垫片宜选用缠绕式垫片RF带内外定位环缠绕垫片 7氧气管道阀门管件仪表垫片及其他附件必须脱脂处理 8氧气管道用焊接设备阀门连接用法兰或丝扣连接丝扣一氧化铅水玻璃或聚四氟乙烯薄膜填料严禁用涂铅红的麻或棉丝或其他含油脂的材料 1 氧气管道的组成件特殊要求 2 剧毒流体管道的组成件要求 1不应使用任何脆性材料 2无缝管或经100％无损探伤焊管不锈钢管和对焊管件的壁厚不得低于GB50316的最小壁厚 3管件锻件或无缝管件支管连接优先采用无缝三通 4锥管螺纹密封的结构用于DN≤20mm 并密封焊 5不应使用带填料密封的补偿器 6应采用防止阀杆填料处泄漏的阀门包括波纹管密封的截止阀或旋塞型或其他具有可靠的密封结构型式的阀门例如采用两段填料加孔环并带小引出口的填料函的阀门 2 剧毒流体管道的组成件要求 7法兰公称压力的选用至少留25％欲量不20 Mpa 8不应采用平焊平板式法兰 9采用软垫片时应使用榫槽面或凹凸面的法兰 3 剧烈循环条件下的管道组成件的选用 1锻造管件无缝管件 2无缝钢管 3焊接系数≥09 4铸造质量系数≥09 5SS 管件厚度不得低于GB50316 规定 3 剧烈循环条件下的管道组成件的选用 6不应选用大于DN40的承插焊接头 7法兰连接用的螺栓或螺柱应采用合金钢的材料 8螺纹连接仅限用于温度计套管与测温元件连接 9应采用WN法兰 10R≥15DN斜接角≤225 剧烈循环七非金属管道材料介质对管材的影响-腐蚀浓度氧化等条件P T T环产品技术性能参数衬塑钢管PP-14～100℃20 Mpa PE-20～85℃20 Mpa PVC-29～65℃20 Mpa 八管道材料审核审定 1 管道等级说明技术内容是否符合合同要求是否结合本工程项目选取内容是否正确 3-4级所用单位制公英制是否清楚符合合同 3-4级选用材料标准和规范是否正确是否最新版本 3级对极毒强腐蚀危险介质是否满足规定 3-4级阀门有否要求加伸长杆以保护人身安全低温工况介质阀门有否要求加伸长杆低温材料应说明低温冲击实验温度 3级八管道材料审核审定 2 管道等级索引管道等级索引中各个管道等级物料归类材料选用压力级的划分是否正确与合理是否符合标准 3级是否考虑强腐蚀性极毒介质特殊要求 3-4级 3 管道材料等级表流体介质是否正确 3级温度压力额定值是否正确 3级各等级管子管件法兰阀门特殊件型式及标准压力等级材料及标准是否正确之间连接形式是否可行八管道材料审核审定 3 管道材料等级表管子管件制造方式焊接或无缝的选择是否恰当是否与业主要求一致必要的焊后热处理是否交待 3-4级对于极毒强腐蚀氧气等介质等级的特殊要求的必要注释正确否 3-4级 4 管道壁厚表所有等级壁厚是否正确是否进行计算 3级 5 分支表各等级的分支表的划分是否正确与合理是否进行计算有无遗漏 3级八管道材料审核审定 6 阀门规格书阀门的所有部件包括阀体阀芯部件阀盖垫片填料螺栓螺母在阀门数据表中填写是否正确 3级阀门 PT 压力－温度等级是否符合规范标准 3级对于有热处理要求的阀门是否按相应标准做规定 3级对于低温工况下阀门伸长杆低温冲击实验温度 3级有特殊要求的是否进行了注明 3级螺栓螺母低温的非奥氏体不锈钢螺栓是否要求在设计温度下的低温V型缺口冲击实验 3级不锈钢法兰非金属垫片其氯离子含量不大于25PPM 八管道材料审核审定 7 检验和实验管子及管道元件阀门的尺寸壁厚水压试验要求X射线检验硬度要求等规定是否正确恰当 3级对于一些有特殊检验和试验要求的管子管件阀门如无损检验水压试验等是否另有交待 3级九材料代用国标代美标 P F F不同材料代不同t不同标准有缝t增加太大增加检验拍片标准壁厚计算材料十管道施工和检验 1 常用标准 GB 50235 工业金属管道工程施工及验收规范 GB 50236 现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范 HG 20225 化工金属管道工程施工及验收规范 SH 3501 石油化工有毒可燃介质管道工程施工及验收规范 SHT3517 石油化工钢制管道工程施工工艺标准十管道施工和检验 2 配管材料检验 1 钢管标记质保书外观尺寸抽查数量HG20225SHT3517 极度高度危害钢管超声波检验高压钢管P设≥10 Mpa 无损检验磁粉MT渗透PT逐根合金钢光谱分析标识低温冲击韧性试验值AKV 不锈钢晶蚀 2管件标记质保书高压外观尺寸抽查数量SHT3517 高压钢管无损检验MTPT 合金钢光谱分析 3螺栓≥10 Mpa≥350℃≤－40℃极度高度危害硬度必须满足 4附件视镜阻火器过滤器SHT3517 5焊材SHT3517 十管道施工和检验 6阀门GB50235SHT3517HG20225SH3064 壳体压力试验 15P t≥5min 填料无渗漏密封试验 P 阀瓣密封面不漏夹套15P 对奥氏体不锈钢阀门水中的氯含量不得超过 100ppm 3 弯管施工冷弯热弯最小弯曲半径＜10Mpa 热35 冷40 ≥10Mpa 50 减薄率≤10％外≥t ＋C1 设计椭园度 SHA 5 SHB 8 十管道施工和检验加热及弯制温度热处理 4 焊接 1焊材选用 CS AL SS 2焊接方法气焊薄壁小口经铜铝手工电弧焊金相组织细热影响区小焊接质量好惰性气体保护焊焊缝合金元素没气孔热影响区小变形小埋弧焊焊缝速度快热影响区小残余变形小中厚板的长焊缝十管道施工和检验十管道施工和检验 3坡口设计选用 SHA机械加工乙炔或等离子切割表面清理组对及削薄 4焊工考核基本知识和操作技能 5焊接环境要求 T 非合金≥-20℃ LAL≥-10℃奥SS≥-5℃其他AL0℃防护风速相对湿度＞90下雨或下雪 6予热降低焊后冷却速度利于减少焊接应力防止冷裂纹产生 7焊后热处理十管道施工和检验 5 焊接检验缺陷裂纹气孔夹渣咬边未焊透等无损磁粉CS LAL渗透SS射线超声波外观质量成型几何尺寸焊缝高度宽度和表面缺陷内部质量射线超声波焊接接头射线比例及合格等级GB50235SH3501P269 二管材设计规范标准和规定 4 管道材料设计选用规定 4标记 5试验和检验 6缩写词 7管道等级代号说明三．管道等级1．重要性设计材料汇总采购施工安装生产维修重要依据材料标准尺寸范围压力等级温度与压力规定正确设计－选材合理正常安全加快速度节约投资管道等级所规定的内容是有关各专业都应遵循的准则 2．编制阶段基础设计阶段开始详细设计深入完善 3．编制基础开工报告管道物料特性表工艺流程图工艺管线表三．管道等级 4．管道等级分类管道级别设计温度设计压力腐蚀性特殊性如热处理脱脂等材料加工工艺性能焊接性能和经济性进行分类依据－用户或专利商的合同确定材料的标准介质的温度压力等分成不同类别的等级仪表设备专业所选用的标准及配合条件规定等级所用管道元件规格范围特性材料及标准三．管道等级 5．编制原则管子组成件必须符合国家国际企业标准管道组成件等在同一等级中必须匹配满足工艺条件经济实用当选用较昂贵材料时应做材料的经济比较用户名称设计项目设计阶段工程号等不包括安全阀电动阀减压阀疏水器伴热除外防爆膜阻火器过滤器消音器等特殊管件即SP类应注明该等级号的使用范围温度压力流体四．管道材料的选择 8 根据介质性质和特殊性分类极度危害高度危害光气易燃易爆热处理要求脱脂要求工艺介质公用工程介质蒸汽蒸汽凝液举例等级编制四．管道材料的选择 1．选材标准耐腐蚀性力学性能性能稳定性加工性易得性成本四．管道材料的选择2．石油化工生产过程中常见的腐蚀环境p285 1 金属腐蚀及分类化学电化学作用均匀腐蚀全面局部腐蚀应力腐蚀－湿硫化氢液氨苛性钠碱液缝隙腐蚀晶间腐蚀氢腐蚀Nelsons图四．管道材料的选择 2 根据介质对金属材料的腐蚀速率选用腐蚀裕度＝腐蚀率使用年限耐蚀性能的评价腐蚀率 005毫米优良 00505毫米良好 0515毫米可用但腐蚀较重 15毫米不适用腐蚀严重四．管道材料的选择 3 一般情况下腐蚀裕度可如下取值工艺介质蒸汽凝液和公用空气或水系统中碳钢和铁素体合金钢的允许腐蚀裕度最小为15mm 衬里管奥氏体不锈钢和非铁基材料允许腐蚀裕度最小为0mm 四．管道材料的选择 4．管道常用金属材料p300 1 按冶炼方法分类 671 沸腾钢－脱氧不完全杂质多镇静钢－脱氧完全气泡少质量好四．管道材料的选择 2 按化学成分分类碳钢－纯铁C≤004低碳钢C≤025 中碳钢C 025～06高碳钢C≥06 合金钢－低合金钢合金元素总量≤5％16Mn 中合金钢合金 5～10高合金钢合金＞10％高合金钢－不锈钢－铁素体 13Gr 奥氏体3043161Gr18Ni9 C≤015低碳C≤008 0Gr18Ni9 C≤007超低碳00Gr19Ni10 C≤003P301 低温钢四．管道材料的选择 5．常用管材使用温度范围 1020 -20 ℃ 425℃ 16Mn-40 ℃ 450℃09Mn2V -70 ℃ 100℃ 12CrMo≤ 525℃ 15CrMo≤ 550℃ 12Cr1MoV≤ 575℃1Cr5Mo ≤600℃低碳奥氏体不锈钢-196 ℃ 700℃超低碳奥氏体不锈钢-196 ℃ 450℃四．管道材料的选择 9 确定管道等级的压力级 T-P偶合确定管道使用条件 HG 钢制管法兰压力-温度等级美洲体系公称压力 MPa 法兰材料类别工作温度℃≤38 50 100 150 200 250 300 350 400 20 20 16 154 148 144 138 121 102 084 065 1Cr-05Mo 181 181 177 158 138 121102 084 065 304 19 183 157 142 132 121 102 084 065四．管道材料的选择HG 钢制管法兰压力-温度等级美洲体系公称压力 MPa 法兰材料类别工作温度℃≤38 50 100 150 200 250 300 350 400 50 20 418 41 387 376 364 35 331 312 294 1Cr-05Mo 472 472 472 472 463 448 429 403 365 304 496 478 409 370 345 325 309 296 284 ASME温压等级 Class 公称压力PN Mpa ASME 温压等级Class 公称压力PN Mpa 150 20 900 150 300 50 1500 250260bar 600100110bar 2500 420四．管道材料的选择常用管法兰ASME温压等级与公称压力等级对应关系如下五管道等级元件设计1 管道材料的分类 1管子 2管件弯头4590 分支半管接头三通四通支管台接头管接头短管异经管管帽五管道等级元件设计3法兰连接件法兰垫片紧固件 4阀门闸阀截止阀止回阀球阀蝶阀旋塞阀5管道特殊件过滤器视镜阻火器取样冷却器消声器疏水器 6管道特殊元件软管接头快速接头补强板漏斗排液环8字盲板五管道等级元件设计 2 钢管 1 钢管分类 Pipe 作为输送用的管道用公称直径命名 tube 作为传热用的管用外径×壁厚表示 tubing 作为仪表伴热油路管路外径×壁厚 2 制管工艺无缝热轧热扩挤压热锻离心铸造冷拔冷轧冷扩焊接炉焊ERWEFW－填充不填充直缝双缝螺旋缝带或卷板板 3 外径系列通用系列英制大外径≥14〃外径管螺纹美国ANSI B36103619 欧洲DINISO4200GB17395HG20553 IaIbSH 国内沿用系列公制小外径≥14〃外径 HG20553 Ⅱ 4 钢管的壁厚计算内压国内材料的管子壁厚应按照GB50316SH3059计算 ASTM材料的管子壁厚应按照ASME B313计算五管道等级元件设计壁厚计算应以设计压力温度条件最小壁厚应包括腐蚀浸蚀磨损负偏差及螺纹或开槽深度裕量按管道的标准厚度进行调整后的用于工程用的壁厚表 S0 D06 S S0C S0 ≥D06 或 PS ≥0385 外压 GB150 五管道等级元件设计 5焊缝系数使用限制剧烈循环剧毒低温高压Φ≥090 公用工程≤10MPa Φ无限制 6 公称壁厚 Sch 五管道等级元件设计五管道等级元件设计 Sch系列美国日本欧洲化中国重量 STDXSXXS 壁厚系列GB17395ISO4200 5S10S的压力温度限制 MSS SP43 7 管端短管平端焊接坡口螺纹带箍短管两端法兰端 8 管材定义公称直径x壁厚标准制造工艺材质端部表面处理检验要求 9钢管标准及选用剧毒可燃或压力温度较高或振动压力脉动及温度剧烈变化的管道宜选用无缝管有缝钢管100射线锻焊炉焊直缝钢管用于水空气系统设计温度为 0 ～ 100 ℃电阻焊碳钢直缝压力等级≥CL600无缝钢管·所有焊接管应有与无缝管相同的机械性能剧毒及液化石油气体应采用优质钢制造输送可燃介质的管道不得采用沸腾钢制造含碳量大于 024 ％的材料不得用于焊制钢管五管道等级元件设计五管道等级元件设计 11 一般情况下钢管NPS112以下的最小壁厚如下碳钢和低合金钢管不小于SCH80 奥氏体不锈钢管不小于SCH40S NPS等于或小于2的镀锌钢管可以选GBT 3091加厚型3 管件 1 管件分类对焊承插螺纹法兰其他卡箍螺纹卡套 2 管件型式标准弯头90°45°180°三四通等径异径Y径管和异径接头同心偏心管端突缘管帽和管塞管接头半全活接头非标准支管台短管异径接头快速接头肓板夹套管排污环雨帽漏斗非标弯头斜接弯头 3管件强度和型式试验强度计算盲板封头斜接弯头等强度型式试验与管焊接的管件 P／T表法兰承插五管道等级元件设计 4支管连接表焊接支管连接的补强应按照GB50316SH3059或ASME B313设计当主管尺寸≤DN40时支管连接全部使用三通管件 5异经管表 6管件选用对焊管件的厚度≥相接管子专用管件应按照制造厂标准管道应采用长半径弯头必须用短半径弯头最高工作压力不超过长半径弯头的08倍并配管图中注明五管道等级元件设计斜接弯头P≤25MPa R≥15DN斜接角＞45 无毒不可燃P ≤10MPaT-20～186℃ R≥15DN斜接角≤225 剧烈循环≤DN50的仪表空气生活用水管道选用镀锌螺纹管件螺纹连接设计温度不超过150℃设计压力不大于05Mpa且不得用于极度高度危害介质或可燃介质管道≤DN40 承插焊管件壁厚≥Sch160有缝隙腐蚀的介质润滑油管道不用五管道等级元件设计五管道等级元件设计活接头不应用于氢和液态乙烯丙烯及危险介质管线以及温度260 ℃以上或压力等级高于CL300的物料管线选用钢制对焊无缝管件时应注意ASTM标准有专门的对焊管件材料标准如ASTM A234《中高温用锻制碳钢和合金钢管道配件》我国的钢制对焊无缝管件是用不同标准的无缝钢管制造的所以在采用《钢制对焊无缝管件》SH 3408《钢制对焊无缝管件》GBT12459《碳钢低合金钢对焊无缝管件》HGT21635或《钢制对焊管件》SYT0510等标准时五管道等级元件设计除注明标准号外还应注明选用的无缝钢管标准和材质如20钢或其他钢号无缝管件应注明是采用GB6479《高压化肥设备用无缝钢管》还是GB9948《石油裂化用无缝钢管》或是GBT8163《输送流体用无缝钢管》制造的管件因为GB6479 GB9948GBT8163同样是无缝钢管无论钢管性能还是允许使用的设计压力范围适用的介质都有较大的不同为了避免设计采用高性能钢管而采购成低性能钢管制造的管件造成使用中的安全隐患或是设计采用低性能钢管而采购成高性能钢管制造的管件造成经济上的不合理五管道等级元件设计 4 法兰接头 1 整体性配合性法兰连接刚度强度密封面垫片密封件压紧要求工况紧固件施。
管道应力和热力管道培训讲义全
管道应力及热力管道培训讲义主要讲以下几项主要内容：应力的概念、应力分析的目的、应力分析的方法、柔性设计、热伸长的计算、补偿方法、常用的补偿器、常用支架的种类、常用管托的种类、推力计算一、管道机械（管道应力）1．应力材料单位面积上受到的力。
2．一次应力由于外载（包括内压、管道自重、保温材料、雪荷载）的作用所产生的应力。
特点：随外加荷载的增加而增加.且无自限性.当其值超过材料的屈服极限时.管道将产生塑性变形而破坏.(一般情况下一次应力超标是由于缺少管架或管架布置不当引起)。
3．二次应力（温度应力、热应力）是由于管道温度升高、管道变形受到约束而产生的应力.称为二次应力。
它由管道热胀冷缩、端点位移等引起。
（假如管道一端固定.另一端自由则不产生应力）。
二次应力的特点是：具有自限性.当管道局部变形或产生小量变形时.就能降低下来。
二次应力过大时.将使管道产生疲劳破坏。
二次应力产生的破坏.是管系在冷热状态下的反复交变应力作用下出现反复塑性变形.并因塑性应变的反复累计而引起疲劳破坏。
因此.对二次应力的限定采用许用应力范围植和限定交变循环次数加以控制。
管道应力分析分为静力分析和动力分析静力分析包括：①压力荷载和持续外载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏。
②管道热胀冷缩以及端点附加位移荷载作用下的二次应力计算——防止疲劳破坏。
③管道对设备作用力的计算——防止作用力太大.保证设备正常运行。
④管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据。
⑤管道上法兰的受力计算——防止法兰泄漏。
⑥管道位移计算——防止管道碰撞和支吊点位移过大.或管道掉至支架下面。
动力分析包括：①管道自振频率分析——防止管道系统共振。
②管道强迫振动分析——控制管道振动及应力。
③往复式压缩机气柱频率分析——防止气柱共振。
④往复式压缩机压力脉动分析——控制压力脉动值。
二、应力分析的方法.常用的有三种1、目测法：目测人具有相当的水平和工程经验。
2、公式法：（图表法）常用的手册有“简明动力管道手册”“热力管道”“化工管路设计手册” 等3．计算机计算法：目前国际通用的管道应力分析软件为美国COADE公司编制CAESAII。
压力管道应力培训教材
第一章 任务与职责1.管道柔性设计的任务压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用以防止由于管系的温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况；1)因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏；2)管道接头处泄漏；3)管道的推力或力矩过大，而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行；4)管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏；2.压力管道柔性设计常用标准和规范1)GB 50316-2000《工业金属管道设计规范》2)SH/T 3041-2002《石油化工管道柔性设计规范》3)SH 3039-2003《石油化工非埋地管道抗震设计通则》4)SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》5)SH 3073-95《石油化工企业管道支吊架设计规范》6)JB/T 8130.1-1999《恒力弹簧支吊架》7)JB/T 8130.2-1999《可变弹簧支吊架》8)GB/T 12777-1999《金属波纹管膨胀节通用技术条件》9)HG/T 20645-1998《化工装置管道机械设计规定》10)GB 150-1998《钢制压力容器》3.专业职责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3)对动设备管口受力进行校核计算4)特殊管架设计4.工作程序1)工程规定2)管道的基本情况3)用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿4)用目测法判断管道是否进行柔性设计5)L型U型管系可采用图表法进行应力分析6)立体管系可采用公式法进行应力分析7)宜采用计算机分析方法进行柔性设计的管道8)采用CAESAR II 进行应力分析9)调整设备布置和管道布置10)设置、调整支吊架11)设置、调整补偿器12)评定管道应力13)评定设备接口受力14)编制设计文件15)施工现场技术服务5.工程规定1)适用范围2)概述3)设计采用的标准、规范及版本4)温度、压力等计算条件的确定5)分析中需要考虑的荷载及计算方法6)应用的计算软件7)需要进行详细应力分析的管道类别8)管道应力的安全评定条件9)机器设备的允许受力条件（或遵循的标准）10)防止法兰泄漏的条件11)膨胀节、弹簧等特殊元件的选用要求12)业主的特殊要求13)计算中的专门问题（如摩擦力、冷紧等的处理方法）14)不同专业间的接口关系15)环境设计荷载16)其它要求第二章压力管道柔性设计1.管道的基础条件包括：介质温度压力管径壁厚材质荷载端点位移等。
培训体系管道培训材料管道应力
（培训体系）管道培训材料管道应力3管道应力3.1石油化工管道应力分析常用规范、标准有哪些？答：石油化工管道应力分析常用规范、标准有：(1)《工业金属管道设计规范》（国标报批稿）；(2)《石油化工企业管道柔性设计规范》（SHJ41-91）；(3)《石油化工企业非埋地管道抗震设计通则》（SHJ39-91）；(4)《石油化工企业管道设计器材选用通则》（SH3059-94）；(5)《石油化工企业管道支吊架设计规范》（SH3073-95）；(6)化工管道设计规范（HG20695-1987）；(7)化工部设计标准《管架标准图》（HG/T21629-1991）。
3.2管道应力分析主要包括哪些内容？各种分析的目的是什么？答：管道应力分析分为静力分析和动力分析。
静力分析包括：(1)压力荷载和持续荷载作用下的壹次应力计算—防止塑性变形破坏；(2)管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算—防止疲劳破坏；(3)管道对设备作用力的计算—防止作用力太大，保证设备正常运行；(4)管道支吊架的受力计算—为支吊架设计提供依据；(5)管道上法兰的受力计算—防止法兰泄漏。
动力分析包括：(1)管道自振频率分析—防止管道系统共振；(2)管道强迫振动响应分析—控制管道振动及应力；(3)往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析—防止气柱共振；(4)往复压缩机（泵）压力脉动分析—控制压力脉动值。
3.3管道上可能承受的荷载有哪些？答：管道上可能承受的荷载有：(1)重力荷载，包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等；(2)压力荷载，压力荷载包括内压力和外压力；(3)位移荷载，位移荷载包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等；(4)风荷载；(5)地震荷载；(6)瞬变流冲击荷载，如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击；(7)俩相流脉动荷载；(8)压力脉动荷载，如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动；(9)机械振动荷载，如回转设备的振动。
管道应力基础知识课件
静力分析：
压力、重力等载荷作用下的管道一次应力 计算——防止塑性变形的破坏；
热胀冷缩以及端点附加位移等位移载荷作 用下的管道二次应力计算——防止疲劳破 坏；
管道对机器、设备作用力的计算——防止 作用力过大，保证机器、设备正常运行；
管道支吊架的受力计算——为支吊架设计 提供依据；
以及其他集中或均布荷载条件 管道计算温度、计算压力和管内介质密度 正常操作条件外的特殊工况，如开车、停车、除焦、再
生、吹扫等工况 机器制造商的允许受力要求 往复泵的激振频率 管道端点约束条件或附加位移、管道所连接的设备
应力专业向管道专业返条件的内容：
管道端点和各约束点、与机器设备的连接点、 固定点、支吊点、止推点和导向点以及位移给 定点处的安装状态和操作状态的受力
荷载特点
荷载来源
注
在管道上产生交变应力，每运 应管道热胀或冷缩，管道变
行周期变化一次
形而产生的交变应力
用计算机程序或有关图表计算
安装时冷紧 管道端点位移
冷紧可减少管道对设备和固定 施工过程中产生 支架的力
在管道上产生交变应力
与管道连接的设备膨胀
对二次应力无影响 用计算机程序或有关图表计算
管道振动
长期振动荷载
冲击载荷作用下管道应力分析——防止管 道振动和应力过大；
管道地震分析——防止管道地震应力过大
什么叫一次应力、二次应力
一次应力是由于压力、重力与其它外力荷 载的作用所产生的应力。它是平衡外力荷 载所需的应力，随外力荷载的增加而增加。 一次应力的特点是没有自限性，即当管道 内的塑性区扩展达到极限状态，使之变成 几何可变的机构时，即使外力荷载不再增 加，管道仍将产生不可限制的塑性流动， 直至破坏。
管道培训材料3doc-管道应力.doc
3 管道应力3.1 石油化工管道应力分析常用规范、标准有哪些？答：石油化工管道应力分析常用规范、标准有：(1)《工业金属管道设计规范》（国标报批稿）；(2)《石油化工企业管道柔性设计规范》（SHJ41-91）；(3)《石油化工企业非埋地管道抗震设计通则》（SHJ39-91）；(4)《石油化工企业管道设计器材选用通则》（SH3059-94）；(5)《石油化工企业管道支吊架设计规范》（SH3073-95）；(6) 化工管道设计规范（HG20695-1987）；(7) 化工部设计标准《管架标准图》（HG/T21629-1991）。
3.2 管道应力分析主要包括哪些内容？各种分析的目的是什么？答：管道应力分析分为静力分析和动力分析。
静力分析包括：(1) 压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算—防止塑性变形破坏；(2) 管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算—防止疲劳破坏；(3) 管道对设备作用力的计算—防止作用力太大，保证设备正常运行；(4) 管道支吊架的受力计算—为支吊架设计提供依据；(5) 管道上法兰的受力计算—防止法兰泄漏。
动力分析包括：(1) 管道自振频率分析—防止管道系统共振；(2) 管道强迫振动响应分析—控制管道振动及应力；(3) 往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析—防止气柱共振；(4) 往复压缩机（泵）压力脉动分析—控制压力脉动值。
3.3 管道上可能承受的荷载有哪些？答：管道上可能承受的荷载有：(1) 重力荷载，包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等；(2) 压力荷载，压力荷载包括内压力和外压力；(3) 位移荷载，位移荷载包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等；(4) 风荷载；(5) 地震荷载；(6) 瞬变流冲击荷载，如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击；(7) 两相流脉动荷载；(8) 压力脉动荷载，如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动；(9) 机械振动荷载，如回转设备的振动。
管道培训材料管道应力
管道培训材料管道应力管道应力是在管道设计和安装过程中十分重要的一部分，因为它会直接影响到管道的功能、寿命和安全性。
在管道安装和维护过程中，许多因素都会对管道应力产生影响，需要进行专门的管道培训材料来指导工程师和技术人员如何正确地处理这些因素。
一、管道应力的类型在管道系统中，常见的管道应力类型包括拉伸应力、压缩应力、弯曲应力、剪切应力和扭曲应力。
不同类型的管道应力都会对管道的安全和性能产生影响，并可能导致管道破裂或泄漏等问题，因此必须在管道设计和安装过程中充分考虑这些应力类型。
拉伸应力通常由于管道系统中的正向力或压力造成，这些力会拉伸管道并产生应力。
压缩应力则是由反向力或压力造成的，这些力会挤压管道并产生应力。
弯曲应力是由于管道的曲率或弯曲角度造成的，而剪切应力和扭曲应力则是由于管道的平移运动或旋转运动产生的。
二、主要影响管道应力的因素在管道安装和维护过程中，存在许多因素会对管道应力产生影响，包括管道材料的特性、设计和安装过程中的误差、环境温度和压力、内、外压差等等。
以下是一些主要的影响管道应力的因素：1.管道壁厚度。
管道壁厚度越大，则承受应力的能力越强，所以管道安装和维护时必须考虑和确定管道的壁厚。
2.管道材料的特性。
不同的管道材料具有不同的强度、硬度和弹性等特性，这些特性也会影响到管道的应力承受能力和安全性能。
3.设计误差。
在管道设计和安装中，一些误差和不当的设计决策也会导致管道应力不均，或应力过大，进而导致管道失效。
4.环境因素。
高温、低温、湿度、大气压力等环境因素都会影响到管道应力，因此也需要在设计和安装过程中考虑。
三、如何减少管道应力为了减少管道应力的影响，管道的设计和安装要考虑到多个因素。
以下是几种减少管道应力的方法：1.合理设计管道系统。
通过合理的设计来减少应力集中，避免弯曲区域太小，造成应力过大。
2.正确安装。
安装过程中要遵循操作规程，保持管道处于正常状态，并结合管道尺寸和管道支撑来避免产生过多的应力。
管道应力
2、管道上常见的载荷: ⑴ 压力载荷； ⑵ 重力载荷； ⑶ 位移载荷； ⑷ 风载荷； ⑸ 地震载荷； ⑹ 瞬变流冲击载荷； ⑺ 机器振动载荷； ⑻ 压力脉动载荷； ⑼ 两相流脉动载荷；
► 安全系数与许多因素有关，一般而言，影响
安全系数的因素大致有： ① 材料性能的稳定性及可能存在的偏差； ② 估算载荷状态及数值的偏差； ③ 计算方法的精确程度； ④ 制造工艺及其允许偏差； ⑤ 检验手段及其要求严格程度； ⑥ 使用操作经验； 此外，还有一些尚未被人们认识的因素。
（2） 二次应力的评定： ► 安定性时指结构在载荷（包括热负荷）反复 变化的过程中，不发生塑性变形的连续循环； 反之，如果一个结构在反复加载和卸载时 （例如随着管道的启、停而产生多次的冷热 交变），不断出现新的塑性变形，即该结构 的变形趋于不稳定，则认为它是不安定的。
Ls
2
2Ysis 1 is2 1
⑶ 对有应力脉动的管道，决定支架间距时，应 核算管道固有频率，防止管道产生共振。
连续敷设的水平直管允许跨距的确定 一般连续敷设的管道允许跨距L应按三跨连续梁承受 均布载荷时的刚度条件计算 （1）刚度条件
E t （装置内） L 0.048 4 E t I（装置外） L1 0.039 4 1 q q
S iz PD w 2[ ]t P
上式适用于Dw≤660mm，支管内径与主管内 径之比dn/Dn≥0.5，主管外径与内径之比 β=DW／DN的取值范围在1.05≤β≤1.5的焊 制三通。焊制三通所用管子为无缝钢管 （否则应考虑焊缝系数）。
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3 管道应力3.1 石油化工管道应力分析常用规范、标准有哪些？答：石油化工管道应力分析常用规范、标准有：(1)《工业金属管道设计规范》（国标报批稿）；(2)《石油化工企业管道柔性设计规范》（SHJ41-91）；(3)《石油化工企业非埋地管道抗震设计通则》（SHJ39-91）；(4)《石油化工企业管道设计器材选用通则》（SH3059-94）；(5)《石油化工企业管道支吊架设计规范》（SH3073-95）；(6) 化工管道设计规范（HG20695-1987）；(7) 化工部设计标准《管架标准图》（HG/T21629-1991）。
3.2 管道应力分析主要包括哪些内容？各种分析的目的是什么？答：管道应力分析分为静力分析和动力分析。
静力分析包括：(1) 压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算—防止塑性变形破坏；(2) 管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算—防止疲劳破坏；(3) 管道对设备作用力的计算—防止作用力太大，保证设备正常运行；(4) 管道支吊架的受力计算—为支吊架设计提供依据；(5) 管道上法兰的受力计算—防止法兰泄漏。
动力分析包括：(1) 管道自振频率分析—防止管道系统共振；(2) 管道强迫振动响应分析—控制管道振动及应力；(3) 往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析—防止气柱共振；(4) 往复压缩机（泵）压力脉动分析—控制压力脉动值。
3.3 管道上可能承受的荷载有哪些？答：管道上可能承受的荷载有：(1) 重力荷载，包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等；(2) 压力荷载，压力荷载包括内压力和外压力；(3) 位移荷载，位移荷载包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等；(4) 风荷载；(5) 地震荷载；(6) 瞬变流冲击荷载，如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击；(7) 两相流脉动荷载；(8) 压力脉动荷载，如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动；(9) 机械振动荷载，如回转设备的振动。
3.4 何谓一次应力，何谓二次应力？分别由哪些荷载产生？这两种应力各有何特点？答：一次应力是指由于外加荷载，如压力或重力等的作用而产生的应力。
一次应力的特点是：它满足与外加荷载的平衡关系，随外加荷载的增加而增加，且无自限性，当其值超过材料的屈服极限时，管道将产生塑性变形而破坏。
二次应力是由于管道变形受到约束而产生的应力，它不直接与外力平衡，二次应力的特点是具有自限制性，当管道局部屈服和产生小量变形时应力就能降低下来。
3.5 什么是蠕变，什么是应力松驰？二者有何异同？答：蠕变是指金属在高温和应力同时作用下，应力保持不变，其非弹性变形随时间的延长而缓慢增加的现象。
高温、应力和时间是蠕变发生的三要素。
应力越大、温度越高，且在高温下停留时间越长，则蠕变越甚。
应力松驰是指在高温下工作的金属构件，在总变形量不变的条件下，其弹性变形随时间的延长不断转变成塑性变形，从而引起金属中应力逐步下降并趋于一个稳定值的现象。
蠕变和应力松驰两种现象的实质是相同的，都是高温下随时间发生的塑性变形的积累过程。
所不同的是应力松驰是在总变形量一定的特定条件下一部分弹性变形转化为塑性变形；而蠕变则是在恒定应力长期作用下直接产生塑性变形。
3.6 材料的强度理论有几种？在管道强度设计中主要采用第几强度理论？答：材料的强度理论有四种，分别是：(1) 第一强度理论—最大主应力理论，其当量应力强度S=δ1。
它认为引起材料断裂破坏的主要因素是最大主应力。
亦即不论材料处于何种应力状态，只要最大主应力达到材料单向拉伸断裂时的最大应力值，材料即发生断裂破坏。
(2) 第二强度理论—最大主应变理论，其当量应力强度S=δ1－μ(δ2+δ3)。
它认为引起材料断裂破坏的主要因素是最大主应变。
亦即不论材料处于何种应力状态，只要最大主应变达到材料单向拉伸断裂时的最大应变值，材料即发生断裂破坏。
(3) 第三强度理论—最大剪应力理论，其当量应力强度S=δ1-δ3。
它认为引起材料屈服破坏的主要因素是最大剪应力。
亦即不论材料处于何种应力状态，只要最大剪应力达到材料屈服时的最大剪应力值，材料即发生屈服破坏。
(4) 第四强度理论—变形能理论，其当量应力强度为：√（δ1-δ2）2+（δ2-δ3）2+（δ3-δ1）2它认为引起材料屈服破坏的主要因素是材料内的变形能。
亦即不论材料处于何种应力状态，只要其内部积累的变形能达到材料单向拉伸屈服时的变形能值，材料即发生屈服破坏。
在管道强度设计中主要采用最大剪应力强度理论。
3.7 如何确定金属直管的壁厚？答：金属直管的壁厚确定方法如下：(1) 对于内压直管，根据SH3059-94《石油化工企业管道设计器材选用通则》确定其壁厚：1）当S0<D0/6时，直管理论壁厚为：直管的选用壁厚为：S=S0+C式中：S0——直管理论壁厚，mm；P——设计压力，MPa；D0——直管外径，mm；[δ]t——设计温度下直管材料的许用应力，MPa；φ——焊缝系数。
对无缝钢管，φ=1；S——包括附加裕量在内的直管壁厚，mm；C——直管壁厚的附加裕量，mm。
2）当S0≥D0/6或P/[δ]t>0.385时，直管壁厚应根据断裂理论、疲劳、热应力及材料特性等因素综合考虑确定。
（2）对于外压直管的壁厚，应根据GB150-1998《钢制压力容器》规定的方法确定。
3.8 SH3059-94《石油化工企业管道设计器材选用通则》都对哪些压力管道元件的强度计算做出了规定？答：SH3059-94《石油化工企业管道设计器材选用通则》对以下压力管道元件的强度计算做出了规定：(1) 金属直管；(2) 弯管、弯头及斜接弯头；(3) 三通；(4) 盲板与平板封头；(5) 开孔补强。
3.9 管道开孔补强有哪些方法？答：管道开孔补强有两种方法：(1) 补强圈补强—以全熔透焊缝将内部或外部补强圈与支管、主管相焊。
(2) 整体补强—增加主管厚度，或以全熔透焊缝将厚壁支管或整体补强锻件与主管相焊。
3.10 采用补强圈补强时应遵守哪些规定？答：应遵守下列规定(1) 采用的钢材标准抗拉强度δb≤540MPa；(2) 管壁名义厚度δn≤38mm；(3) 补强圈厚度应不大于1.5δn。
3.11 压力管道钢材的许用应力应如何选取？答：根据GB150-1998《钢制压力容器》，压力管道钢材许用应力应按下表规定选取：3.12 法兰用螺栓的强度安全系数为什么比其它受压元件的安全系数大？答：为了满足法兰静密封的要求，结合螺栓承载的特点，考虑了下列因素：(1) 在旋紧螺栓时，初始应力可能大于设计值；(2) 法兰与螺栓的温度差以及两者线膨胀系数的不同会引起热应力。
3.13 低温压力管道材料的许用应力应如何选取？答：低温压力管道材料的许用应力取20℃时材料的许用应力。
目前国内外的压力管道设计规范，对低温压力管道的设计都是采用常温（20℃）抗拉强度或屈服强度所确定的许用应力来进行设计。
但是在低温下，为了防止发生低应力脆断，就必须要求钢材具有一定的韧性，而且对结构设计、制造检验都应提出必要的要求，低温压力管道的设计制造标准、规范和规定给出了这些方面的具体要求。
3.14 何谓管道柔性？如何进行管道柔性设计？答：管道柔性是反映管道变形难易程度的一个物理概念，表示管道通过自身变形吸收热胀、冷缩和其它位移变形的能力。
进行管道设计时，应在保证管道具有足够的柔性来吸收位移应变的前提下，使管道的长度尽可能短或投资尽可能少。
在管道柔性设计中，除考虑管道本身的热胀冷缩外，还应考虑管道端点的附加位移。
设计时，一般采用下列一种或几种措施来增加管道的柔性：(1) 改变管道的走向；(2) 选用波形补偿器、套管式补偿器或球形补偿器；(3) 选用弹性支吊架。
3.15 管道柔性设计的目的是什么？答：管道柔性设计的目的是保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、端点附加位移、管道支承设置不当等原因造成下列问题：(1) 管道应力过大引起金属疲劳和（或）管道推力过大造成支架破坏；(2) 管道连接处产生泄漏；(3) 管道推力或力矩过大，使与其相连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行。
3.16 哪些管道应进行详细柔性设计？答：下列管道应进行详细柔性设计：(1) 进出加热炉及蒸汽发生器的高温管道；(2) 进出汽轮机的蒸汽管道；(3) 进出离心压缩机、透平鼓风机的工艺管道；(4) 进出离心分离机的工艺管道；(5) 进出高温反应器的管道；(6) 温度超过400℃的管道；(7) 利用图表或其他简化法初步分析后，表明需要进一步详细分析的管道。
(8) 与有受力要求的其他设备相连的管道。
3.17 哪些管道可以不进行详细柔性设计？答：下列管道可以不进行详细柔性设计：(1) 与运行良好的管道柔性相同或基本相当的管道；(2) 和已分析的管道比较，确认有足够柔性的管道；(3) 对具有同一直径、同一壁厚、无支管、两端固定、无中间约束并能满足下式要求的非剧毒介质管道：式中：D 0——管子外径，mm ；Y ——管段总位移，mm ；Y=√ΔX 2+ΔY 2+ΔZ 2U ——管段两固定点间的直线距离，m ； L ——管段在两固定点间的展开长度，m ； ΔX 、ΔY 、ΔZ ——分别为管段在X 、Y 、Z 轴方向的位移，mm 。
式（17-1）不适用于下列管道：(17-1) (17-2)(1) 在剧烈循环条件下运行，有疲劳危险的管道；(2) 大直径薄壁管道（管件应力增强系数i≥5）；(3) 端点附加位移量占总位移量大部分的管道；(4) L/D>2.5的不等腿U形弯管管道，或近似直线的锯齿状管道。
3.18 管道柔性设计计算结果应包括哪些内容，其合格标准是什么？答：管道柔性计算结果一般应包括下列内容：(1) 输入数据；(2) 各节点的位移和转角；(3) 各约束点的力和力矩；(4) 各节点的应力；(5) 二次应力最大值的节点号、应力值和许用应力范围值；(6) 弹簧参数表。
管道柔性设计的合格标准为：(1) 管道上各点的二次应力值应小于许用应力范围；(2) 管道对设备管口的推力和力矩应在允许的范围内；(3) 管道的最大位移量应能满足管道布置的要求。
3.19 何谓管件的柔性系数和应力增强系数，它们在管道柔性设计中有何用途？答：柔性系数：弯管（或弯头）在承受弯矩后，管子的截面会发生椭圆化，即扁平化。
这样，在应力计算中犹如弯管截面惯性矩减少了K倍，刚度下降。
若以同一弯矩值作用在弯管上比作用在直管上其位移量会大K倍。
此K值称为弯管的柔性系数。
应力增强系数：以同一弯矩值作用在管件和直管后，所产生的最大应力值之比称为应力增强系数。
柔性系数和应力增强系数是在进行管道柔性设计中考虑弯管、三通等管件柔性和应力的影响所采用的系数。