压力管道应力分析报告部分
压力管道应力分析
压力管道应力分析压力管道是工业生产和生活中常见的工程结构，广泛用于输送水、油、气等介质。
管道内部由于介质压力的作用而产生应力，这些应力的分析对于管道的设计和使用安全至关重要。
本文将从压力管道的应力计算方法、应力分布特点以及应力分析的影响因素等方面进行探讨。
压力管道的应力计算方法主要有两种，即薄壁理论和薄壁理论的改进方法。
薄壁理论是指在管道内径与壁厚比较大的情况下，将管道近似看作薄壁圆筒，应力集中在内径和外径处，通过简化计算得出管道内壁和外壁的应力分布。
该方法适用于绝大部分工程中的压力管道计算。
薄壁理论的改进方法包括厚壁筒薄壁环假设、都笑横断面假设等，通过考虑管道截面的几何形状以及内外径比等因素，提高了应力计算的准确性。
压力管道的应力分布特点主要有三个方面，即轴向应力、周向应力和切向应力。
轴向应力指的是管道轴线方向上的应力，主要由管道内压力和温度差引起。
周向应力指的是管道截面圆周方向上的应力，主要由内压力引起。
切向应力指的是管道截面切线方向上的应力，主要由内压力和薄壁理论简化计算引起。
在传统理论中，管道的轴向应力和周向应力一般为正值，而切向应力为零。
压力管道的应力分析受到多个因素的影响。
首先是管道的材料特性，包括材料的弹性模量、屈服强度、塑性延伸率等。
管道的材料特性直接决定了管道的耐压能力和变形能力。
其次是管道的几何形状，包括内径、外径、壁厚等。
几何形状的不同会导致管道内外径比和界面摩擦等因素的改变，进而影响应力分布。
再次是管道的工作条件，包括温度、压力等。
不同工作条件下管道内部介质的物理性质会发生变化，进而影响管道的应力分布。
最后是管道的固定和支撑方式。
固定和支撑方式的不同会引起管道的应力集中，影响管道的安全性。
为了保证压力管道的正常运行和安全性，需要进行应力分析以及补强设计。
应力分析主要通过有限元分析和解析方法进行。
有限元分析是一种常用的计算机辅助工程分析方法，通过将管道模型离散化为有限个单元，计算每个单元的应力和变形，进而得到整个管道应力分布的方法。
管道应力分析资料报告和计算
管道应力分析^计算1概述1.1管道应力计算的主要工作1.2管道应力计算常用的规、标准1.3管道应力分析方法1.4管道荷载1.5变形与应力1.6强度指标与塑性指标1.7强度理论1.8蠕变与应力松弛1.9应力分类1.10应力分析2管道的柔性分析与计算2.1管道的柔性2.2管道的热膨胀补偿2.3管道柔性分析与计算的主要工作2.4管道柔性分析与计算的基本假定2.5补偿值的计算2.6冷紧2.7柔性系数与应力增加系数2.8作用力和力矩计算的基本方法2.9管道对设备的推力和力矩的计算3管道的应力验算3.1管道的设计参数3.2钢材的许用应力3.3管道在压下的应力验算3.4管道在持续荷载下的应力验算3.5管道在有偶然荷载作用时的应力验算3.6管系热胀应力围的验算3.7力矩和截面抗弯矩的计算3.8应力增加系数3.9应力分析和计算软件1概述1.1管道应力计算的主要工作火力发电厂管道(以下简称管道)应力计算的主要工作是验算管道在压、自重和其他外载作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力;判断计算管道的安全性、经济性、合理性，以及管道对设备产生的推力和力矩应在设备所能安全承受的围。
管道的热胀应力应按冷、热态的应力围验算。
管道对设备的推力和力矩应按冷状态下和工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。
1.2管道应力计算常用的规、标准(1) DL/T 5366・2006火力发电厂汽水管道应力计算技术规程(2 ) ASME B 31.1 ・ 2004 动力管道在一般情况下，对国工程采用DL/T 5366进行管道应力验算。
对涉外工程或顾客有要求时，采用B 31.1进行管道应力验算。
13管道应力分析方法管道应力分析方法分为静力分析和动力分析。
对于静荷载，例如：管道压、自重和其他外载以及热胀、冷缩和其他位移荷载作用的应力计算，采用静力分析法。
DL/T 5366和B31.1规定的应力验算属于静力分析法。
同时，它们也用简化方法计及了地震作用的影响，适用于火力发电厂管道和一般动力管道。
关于压力管道的应力分析
关于压力管道的应力分析【摘要】压力管道的应力问题在管道检验过程中都会涉及到的，由于压力管道应力的分析和计算过程都要求相对高的技术，这对于检验技术人员来说是很难完成的。
因此，本文着重对压力管道应力分析的内容、应力特征、应力分类以及校核准则进行了论述，以便于为分析人员提供了有效的理论依据。
【关键词】压力管道应力分析一次应力二次应力压力管道的应力影响着压力管道在安装后的安全使用，所以进行应力分析是很有必要的，压力管道应力分析的内容相对较多，主要体现在以下几个方面。
2 压力管道应力分析的特征压力管道在应力分析过程中还不够严谨，其中还存在着一些缺陷，其主要原因是因为压力管道应力由历史根源所造成的校核准则存在不足，但压力管道应力分析有着自身的特点，主要体现在以下几个方面：（1）在压力管道的应力分析之中，没有考虑管道的薄膜应力和局部弯曲应力，从而导致一次应力中没有对一次总体薄膜应力、一次局部薄膜应力和一次弯曲应力进行细分；在一次应力校核准则中往往忽视了对一次弯曲应力和一次局部薄膜应力进行校核，而只对一次总体薄膜应力进行了校核。
（2）计算一次应力主要是为了避免管道在安装的时候承受不住压力而塌下来。
计算二次应力是为了防止管道在发生热变形之后是否会出现问题，通过二次应力计算管道是否发生偏移、移位，并防止并排管道所产生的相互影响。
（3）二次应力校核具有着自身的操作方式，最主要是针对其结构的安定性，只需满足结构安定性条件，就可以避免压力管道产生低周疲劳。
（4）一次应力校核主要是校核压力管道的纵向应力，其最主要的特点是不遵循剪应力理论，二次应力校核虽然遵循的是最大剪应力，但其计算应力过程中不会计算管道轴向立，只考虑管道弯矩和扭矩的作用。
3 压力管道的应力分类及校核准则压力管道与压力容器有所不同，对于不同的管道根据管道自身的特点都有着不同的校核准则，由于压力管道的应力分析主要侧重于对管系整体的分析，而压力容器的应力分析主要是对局部进行详细的分析，两者在应力分类的方法和校核准则上都存在着较大的差异。
浅谈压力管道应力分析及计算
浅谈压力管道应力分析及计算摘要：压力管道在工业生产或社会建设中被越来越广泛的使用，以其自身的特殊性和有针对性的特点，成为工业社会的一个重要课题。
管道质量及应力的大小直接影响到工程的质量及安全事故的发生率，应力的分析与计算也显得十分重要。
压力管道应力可分为一次应力、二次应力及峰值应力，三种类型，各种类型应力的特点各有不同，可以通过科学的方法如CAESAR II分析系统及复杂的公式多次计算，得出准确数值。
关键词：压力管道应力分析计算随着我国现代化技术的革新，工业蓬勃发展，国家大力支持公共设施建设项目，油田建设、大兴水利、天然气工程、南水北调工程等，压力管道成为最常见设备之一，其承担着输送易燃易爆能源、放射性及高腐蚀性物资的重大任务。
压力管道的安全与质量问题也成为从设计、安装、维护到使用等各个环所有相关部门都关注的重点防范问题，但其生产和使用过受到各种荷载因素的影响，加之自身应力的原因，使得压力管道事故频频发生，成为重大公共安全隐患，其也是国家相关安全监督管理项目之一[1]。
压力管道的应力分析与计算成为各种建设项的必要课题。
现对当前常用的压力管道应力进行分析及计算，相关报告如下：一、压力管道的特点压力管道在工作过程中所承担的重任和性质的特殊性，使其呈现出与一般管道与压力容器完全不同的特性，按照使用领域来划分，压力管道了分为一般工业压力管道和大跨度的公用管道，具体分以下几点：①工业压力管道构建出现代工业化生产体系，其特点是连接点多，管道的弯曲较多，分布密度大。
各个车间职能不同，使用的压力管道材料、规格要求各不一样，降低了整个系统的均衡质量。
生产过程中影响荷载的因素众多，如温度、运送物资质量、密度、化学性质等[2]。
②大跨度公用管道该类工程均跨越地理、气候各不一样的省市，有以下几个特点即长度极大，压力荷载复杂，性质不稳定，且受自然条件影响较多，如地质压力、风雪天气、地震塌陷等。
各项安全指标的测量准确度不高，维护难度大。
压力管道应力分析的内容及特点
压力管道应力分析的内容及特点关键词：压力管道；应力分析；内容特点引言：如今工业中对于压力管道的需求量在不断增加，并且如今大量的工业运输以及承载都需要用到工业管道来作为支撑。
这类管道的应用同样能够为整体工业作业提供重要的保障和保护，同时还能够提升整体工程的有效性和安全性。
但是压力管道想要良好进行工作就必须对其进行外界温度、压力以及湿度等一系列因素的考验，只有通过这些考验以及能够承受住足够压力的管道才能够投入到实际使用中。
一、管道应力分析（一）一次应力在管道应力进行分析的过程中，一次应力通常指的是一些外界因素所带来的负荷以及负载，其中包括了管道所承受的重力、内压以及风载等一系列因素产生的剪应力以及正应力。
这两种应力通常会因为其自身的特点以及特性导致了容易与外加负载形成平衡关系，但是达成了平衡关系之后外加应力并不会取消或者停止，反而还会继续增加，若是外加应力逐渐增加并且达到了一个很大的值之后就会超过材料自身所拥有的屈服极限，管道就容易受到影响从而造成了破坏，管道总体也就随之出现了破坏。
相关工作人员应当能够对一次应力进行良好的控制，在进行管道设计时就应当提前给应力留出足够的预留空间，通过这样的方式来帮助整体管道不会出现过度塑性而造成的破坏或者失效。
同时，一次应力的校核也应当结合具体的弹性分析以及极限分析等一系列要求进行处理，通过处理之后才能够准确地对一次应力进行计算，从而将其进行控制。
如图1所示。
图1一次应力受力变形曲线（二）二次应力二次应力相比较于一次应力来说会更加直接，这类应力通常都是来自于对应的热胀冷缩或者其他位移受到约束而造成的剪应力和正应力，其自身具备一个无法和外力之间构成平衡关系的特点，因此其自身也就具备了非常明显的自限性特征[1]。
基本来说材料自身会因为材料以及质量从而具备对应的屈服值，若是二次应力导致了管道的荷载超过了这种屈服极限值之后就容易对管道局部造成变形一类的影响。
这时候相关人员应当对应力重新进行分布和规划，让材料应变能够达到自均衡的要求。
压力管道局部应力分析
I.
采用有限元法对特殊管件进行分析，得到应力集中系数；
II. 应力增大系数等于应力集中系数的一半。
应力增大系数应用的注意事项！
根据GB 50316、ASME B31.1和ASME B31.3的规定，计算二次应力时应 采用应力增大系数。这是由于采用应力增大系数的目的，是考虑局部应力 集中的影响，而局部应力集中主要对管件的疲劳破坏产生作用。因为局部 的高应力循环，将使材料产生裂纹并不断扩展，最终导致破坏。校核二次 应力的目的正是为了防止疲劳破坏，因此在计算二次应力时必须考虑应力 集中的影响，应该采用应力增大系数。另外，根据ASME B31.3的标准释 义，计算一次应力可不考虑应力增大系数。这主要是因为校核一次应力是 为了控制管道的整体破坏，局部的应力集中对管道的整体破坏影响不大。 另外一次应力采用弹性分析方法，认为某一点达到屈服管道失效，已经非 常保守，如果在考虑应力集中的影响将导致过分保守。
l 为了能够表示出WRC107、297计算的误差，使用有 限元分析软件(NozzlePro/FEpipe)来进行对比计算。
l 有限元法严格按照理论分析方法，结合ASME Ⅷ-2 中的应力分类来对特定结构进行应力计算，当满足 理想化假设条件时，其结果与真实应力十分接近， 并且有限元分析法不受任何几何条件的限制，计算 精度与网格划分的疏密程度相关。
可以提高至0.6
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压力管道局部应力分析
WRC107应用范围及限制条件
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压力管道局部应力分析
WRC107应用范围及限制条件
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压力管道局部应力分析
WRC297应用范围及限制条件
l WRC297继承了WRC107的一些限制条件，另外，当连接区 域的接管壁厚小于补强壁厚时，其局部应力计算值可能过于 保守
压力管道应力分析
压力管道应力分析引言压力管道作为输送流体的重要管线，承受的压力和温度都是极高的。
这样就会导致管道中的应力和变形问题，从而产生一定的安全隐患。
因此，对于压力管道的应力分析就显得尤为重要。
压力管道的应力压力管道在运行过程中，会受到各种力的作用，如内压、重力、支架反力、温度等，这些力作用在管道上，就会造成管道内部的应力，如轴向应力、周向应力、径向应力等。
•轴向应力轴向应力是指管道轴向方向的应力，通常是指由流体作用产生的内压力和拉力两部分的影响。
在管道内部，如果内压力太大，轴向应力就会增大，会导致管道的卡铁暴力现象。
•周向应力周向应力是指管道周向方向的应力，主要受到流体和温度两个因素的影响。
当管道内部温度升高，周向应力也会随之升高，如果超过极限值，就可能导致管道的破裂。
•径向应力径向应力是指与管道中心轴线垂直方向的应力，通常是由于弯曲、扭转等变形所引起的。
如果弯曲半径过小或者存在缺陷，就会导致径向应力过大，从而容易引起管道的破裂。
压力管道应力分析压力管道应力分析是针对管道内各种应力进行综合分析的过程。
在分析的过程中，通常需要采用有限元分析等方法，通过建立合适的数学模型和计算，得出管道内部的应力情况和强度，并评估管道是否存在危险的可能性。
在进行应力分析时，一般需要考虑以下几个方面。
1. 材料力学性能材料力学性能直接影响管道的使用寿命和安全性。
因此，对于材料的强度、韧性、塑性等性能参数，都需要进行准确的测定和分析。
常见的材料包括石墨、钢铁、铝合金等。
2. 工况分析针对不同的工况，管道所受的力也会不同。
因此，在进行应力分析之前，需要准确确定工况参数，如内压、外界温度等，以便进行有针对性的分析。
3. 有限元分析有限元分析是应用计算机模拟技术，将管道模型分割成有限个小模型，通过对小模型的计算和组合，分析管道内部的应力和强度分布。
这种方法可以更直观地了解管道内部应力的变化情况，有效评估管道的安全性和强度。
压力管道应力分析是管道设计和使用过程中必不可少的环节。
压力管道技术 管道静应力分析
管系静应力分析
目录Leabharlann 第六章 管系静应力分析 ................................................................................................................................... 111 第一节 静力分析的基础知识 ................................................................................................................... 111 一、基本概念 ......................................................................................................................................... 112 二、管道元件变形的几种基本形式 .....................................................................................................114 （一）拉伸和压缩 .........................................................................................................................114 （二）剪切 ...................................................................................
压力管道应力分析
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2、管子壁厚计算（GB 50316) （1）管子计算壁厚ts 承受内压管子计算壁厚公式： ts= PD0 / (2[σ ]tEj+ PY) 式中： ts 管子的计算壁厚, mm; P 管子的设计压力 MPa; D0 管子的外径， mm; Ej 焊接接头系数; [σ ]t 管子材料在设计温度下的许用 应力, MPa。 Y 考虑温差应力影响的系数
• ts= PD0 / (2[σ ]tEj+ PY)
• （3）许用应力[σ ]t （GB 50316 ，P102) • 许用应力的选取要考虑四方面的因素: • 材料、使用状态、厚度范围、设计温度 • （4）焊接接头系数Ej（GB 50316 ，P21) • Ej ≤1.0
3、不同性质的载荷对管道安全的影响有很 大差别 例如： （1）随着管内介质压力的增加，管壁的应 力水平会不断加大，直至破坏，这种状态称 为应力没有自限性。 （2）随着管内温度增加，由于有约束存在， 管壁的应力水平也会加大，但当达到一定程 度时，如材料屈服，由温差产生的应力会逐 渐降下来，这种性质成为应力具有自限性。
• 当管壁的厚度与管直径相比较小时，在半径 方向的挤压应力σ r可以忽略不计，管壁内 只有两个方向的主应力，称为两向应力状态 或平面应力状态，反之，称为三向应力状态 或平面应力状态
• （2）薄壁管与厚壁管 • 当管道外径/内径1.2时，管道称为薄壁管， 应力分布为两向应力状态或平面应力状态。 • 反之称为厚壁管，应力分布为三向应力状态 或平面应变状态。
e
内压折算应力或叫当量应力 操作时，管道器壁的温度
• 2）管道在工作条件下，内压轴向应力和 持续外载荷的验算 • 轴向应力 除了内压外，外载荷如管道重量、 部件重量、支反力也会在轴向产生弯曲应 力与内压轴向应力叠加。 • 强度条件为，最大当量应力不超过材料在 工作温度下的基本许用应力 • σ zhl ≤[σ ]t • 该公式的含义为： • 当以环向应力作为最大应力进行强度设计 后，还应校核与环向应力垂直方向上的轴 向应力是否满足要求，因轴向应力复杂。
压力管道应力分析内容及特点
压力管道应力分析的内容及特点【摘要】：本文概括论述了压力管道应力分析的内容和任务，并对压力管道安全评定的特点进行了说明。
【关键词】：压力管道应力分析1.引言压力、重力、风、地震、压力脉动、冲击等外力荷载和热膨胀的存在，是管道产生应力问题的主要原因。
其中，热膨胀问题是管道应力分析所要解决的最常见和最主要的问题。
2. 管道应力分析的任务2.1 管道静力分析的任务管道静力分析需要完成的任务：（1）计算管道的应力并使之满足标准规范的要求，保证管道自身的安全（包括防止法兰泄漏）；（2）计算管道对与其相连的设备的作用力，并使之满足标准规范的要求；（3）计算管道对支吊架和土建结构的作用力，为支吊架和土建结构的设计提供依据；（4）计算管道位移，防止位移过大造成支架脱落或管道碰撞，并为弹簧支吊架的选用提供依据。
2.2 管道动力分析的任务管道动力分析需要完成的任务：（1）管道的地震分析，防止管道在地震中发生破坏；（2）往复压缩机和往复泵管道的固有频率和振型分析，防止管道系统发生机械共振；（3）往复压缩机管道气体压力脉动分析，避免气柱共振和压力脉动过大，从而防止管道振动过大；（4）水锤、安全阀泄放荷载和两相流所产生的支架荷载计算，为支架和土建结构的设计提供依据。
在进行上述分析的过程中，应该根据实际情况不断对管道布置和支吊架的设置加以修改，在满足安全性的前提下，力求得到最优化的结果。
3.压力管道安全评定的方法3.1 静设备的允许荷载（1）管道作用于容器设备管口的荷载不应超过设备制造商或设备专业规定的允许值，（2）管道作用于工业炉管口的荷载不应超过工业炉制造商或工业炉专业规定的允许值，3.2 转动机器的允许荷载管道作用于转动机器管口的荷载不应超过机器制造商或机械专业规定的允许值，当制造商或机械专业无数据时，可参考相关标准进行核算（1）离心泵管口的允许荷载可参考api 610的规定；（2）汽轮机管口的允许荷载可参考nema sm23的规定；（3）离心压缩机管口的允许荷载可参考api 617的规定；（4）螺杆式压缩机管口的允许荷载可参考api 619的规定。
压力管道强度及应力分析
压力管道强度及应力分析压力管道是指承受流体压力作用的管道系统，常用于输送液体或气体。
压力管道的设计必须考虑到管道系统的强度，以确保管道在工作条件下能够安全运行。
强度分析是对管道系统在受压状态下的力学性能进行评估和计算，包括应力分析和应变分析。
压力管道的强度分析主要涉及以下几个方面：1.管道的内压应力分析：管道容易在受到内部压力作用时发生脆性断裂。
内压应力是指管道承受的内部压力产生的应力，应力分布是管道内径和壁厚决定的。
内压应力的计算可以使用薄壁管道的公式，也可以使用粗壁管道的公式，根据实际情况选择适当的公式进行计算。
2.管道的外压应力分析：外压应力是指管道受到外界压力，如土壤或混凝土的压力而产生的应力。
外压应力会降低管道的承载能力，因此在设计时必须考虑外压应力的影响。
外压应力的计算可以通过考虑管道埋深和周围土壤或混凝土的性质来进行。
3.管道的弯曲应力分析：管道经过弯曲时会产生弯曲应力。
弯曲应力的大小与管道的弯曲半径、管道材料的弹性模量以及弯曲角度有关。
弯曲应力的计算可以通过应变能方法或力平衡方法进行。
4.管道的轴向应力分析：管道在拉伸或压缩作用下会产生轴向应力。
轴向应力与管道的拉伸或压缩变形有关，可以通过应变能方法或力平衡方法进行计算。
5.管道的剪切应力分析：管道在复杂受力状态下，如弯曲、拉伸和压缩同时作用时，会产生剪切应力。
剪切应力的计算可以通过静力平衡方程和应变能方法进行。
在进行强度分析时，需要确定管道的材料性质、管道几何尺寸和外界加载条件。
常用的材料性质包括弹性模量、泊松比和屈服强度等。
管道几何尺寸包括管道内径、壁厚和长度等。
外界加载条件包括内部压力、外部压力和温度等。
强度分析的目的是确定管道是否能够安全承受设计条件下的压力载荷，并提供合适的设计指导。
在进行强度分析时，需要进行应力和应变的计算，并与管道材料的极限强度进行比较，以评估管道的安全性。
综上所述，压力管道的强度分析是一个复杂的过程，涉及多个力学参数和设计标准。
压力管道应力分析的内容及特点研究
一、管道应力分析方法1.管道静态分析管道静态分析是指管道受静载荷作用下的受力分析，包括重力载荷（管道自身、保温及管道内介质重量）、压力载荷（管道介质压力）、管道偶然载荷（风、浪等作用）及位移载荷（管道热应力及附加移位作用）。
管道静力划分为一次应力、二次应力及偶然应力。
以上三种应力一般称为规范应力。
一次应力：由于压力、重力及其他外力载荷的作用产生的应力，它是平衡外力载荷所需的应力，随外力载荷的增加而增加。
一次应力的特点是无自限性，即当管道内的塑性区扩展达到极限状态，使之变成几何可变机构时，即使外力载荷不再增加，管道仍将产生不可限制的塑性流动，直至破坏。
2.管道动态分析管道动态分析是指管道受动载荷作用下的受力分析，动载荷指随着时间迅速变化的载荷，管道系统不足以瞬间将其分散，产生不平衡载荷，使管道发生运动。
其中包括地震、水锤、气锤、振动、安全阀泄放反力等。
动态分析的内容包括：管道固有频率分析，冲击载荷作用下的管道应力分析，管道强迫振动响应分析，往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析及往复压缩机（泵）脉动分析。
往复压缩机（泵）的相关分析是为了防止气柱共振和控制压力脉动，防止造成系统共振，此项工作一般由压缩机（泵）厂家进行计算校核。
管道固有频率分析目的是防止管道系统的共振，管道系统的固有频率往往要避开设备的运行频率以免发生共振，一般而言频率高的管道不易发生振动，使管道固有频率高于某个值，以达到不发生共振的条件。
二、管道应力分析内容1.设备管口载荷评估在设备校核过程中，按校核方法分为静设备和动设备。
对于静设备，当管道的作用力过大时，会造成设备管口变形、法兰泄漏，通常做法是对不同温压等级的设备管口规定相应的许用载荷，分析过程中计算荷载不超过许用荷载。
对于动设备，当管道反力过大时，会造成转动设备转子不对中、转子与定子之间间隙过大、设备振动磨损、噪音过大等问题。
常见的动设备有汽轮机、离心泵、压缩机及透平，其管口校核应遵循相关标准或制造商标准，校核内容相对静设备会更复杂，不仅有管口受力及力矩的校核，还包含进出口的联合校核。
压力管道的弯管与直管连接结构应力分析
压力管道的弯管与直管连接结构应力分析一、引言压力管道作为输送介质的重要设备，在许多工业领域都发挥着重要作用。
而在压力管道输送过程中，常常会存在管道的弯管与直管连接结构。
这种连接结构在保证管道正常运行的也需要关注其受力情况，以确保其安全可靠。
对于压力管道的弯管与直管连接结构的应力分析显得尤为重要。
二、弯管与直管连接结构的受力情况在管道系统中，弯管与直管连接结构是一种常见的形式。
弯管是管道在管道走向中发生弯曲的部分，而直管则是指管道在输送介质的过程中保持直线的状态。
在弯管与直管的连接处，会受到来自管道内部介质流动和外部环境作用的力，因此需要对其受力情况进行分析。
1. 内部介质流动的作用在压力管道中，介质的流动会对管道内壁产生正压，并对外壁产生负压。
这种压力作用会对管道连接结构产生一定的弯曲和拉伸。
而当介质的流速较大时，还会产生冲击力，增加管道的受力情况。
2. 外部环境作用的力除了介质的流动作用外，外部环境的力也会对管道连接结构产生一定的影响。
例如风载荷、地震力等外部作用力都会对管道的受力情况产生影响。
针对弯管与直管连接结构的受力情况，需要进行应力分析，以了解其受力情况，并采取相应的措施来确保其安全可靠。
1. 应力分析方法对于弯管与直管连接结构的应力分析，常常采用有限元分析法。
有限元分析法是一种通过将复杂的结构分成有限数量的简单部分进行分析，再通过边界条件和约束条件，求解各个部分的应力、位移和应变等参数的方法。
通过这种方法，可以清晰地了解管道连接结构受力情况，找出可能存在的问题，并采取相应的措施。
在进行应力分析时，需考虑弯管与直管连接结构内部介质流动和外部环境作用力的影响。
需要对管道连接结构进行建模，并设定边界条件和受力条件。
然后，运用有限元分析软件进行计算，得出管道连接结构在不同受力情况下的应力分布情况。
对计算结果进行分析，找出存在的问题，并提出相应的解决方案。
四、安全措施1. 优化设计结构在初期设计阶段，应根据所处环境和工作条件的不同，对管道连接结构进行相应的优化设计，以保证其受力情况在合理范围内。
15.压力管道应力分析详解
压力管道的强度计算
参数确定
焊缝系数φ
无缝管φ=1.0; 单面焊接的螺旋线钢管φ=0.6; 纵缝焊接钢管：
双面焊的全焊透对接焊缝： 100%无损探伤，φ=1.0； 局部无损探伤，φ=0.85。 单面焊的对接焊缝，沿焊缝根部全长具有垫板： 100%无损探伤，φ=0.9； 局部无损探伤，φ=0.8。
自限性载荷（属静力载荷） 由于管道结构变形受约束所产生的载荷，不直接与外部 载荷平衡，当管道材料塑性较好时，其最大值限定在一定范 围内，不会无限制增大的载荷。 如管道温度变化产生的热载荷；结构曲率发生突变处附 近的边缘应力等 非自限性载荷（属静力载荷） 直接由外部作用的外力载荷。如介质压力、管道自重等
安定性
结构在载荷（包括热负荷）反复变化的过程中，不再发生 塑性变形的连续循环
安定性准则
由于塑性材料具有二次应力的局部性和自限性，控制结构 在运行中不发生疲劳破坏，使结构保持安定，而限定二次
应力范围的方法
一般压力管道应力许用值的限定
一次应力的限定
内压作用下 t 内压轴向力和持续外载作用下 zhl r 二次应力的限定 t 一次应力加二次应力 1.25 f
一次总体薄膜应力（Pm）
它是管道的基本应力，分布在整个管道上，在管道的截面 上是均匀分布的。如内压力引起的管道环向应力和轴向应力 一次弯曲应力（Pb） 这个应力在管道的很大区域内分布，在管道截面上的分布是 沿厚度变化的，呈线性分布。这种应力达到屈服时，只是局部 屈服，如果继续加载，应力在管道截面上的分布重新调整，允 许比一次总体薄膜应力具有较高的许用应力。 如由于管道的自重和机械载荷引起管道的弯曲变形产生的 弯曲应力等 一次局部薄膜应力（Pl） 由于压力或机械载荷引起的分布在局部范围内的薄膜应力。 这种应力达到屈服时，由于材料的塑性变形，也只引起局部屈 服，周围仍受到弹性材料的约束，允许在局部区域内产生屈服。 如管道支架处或管道接管连接处产生的应力
压力管道的弯管与直管连接结构应力分析
压力管道的弯管与直管连接结构应力分析
压力管道的弯管与直管连接结构的应力分析是对该结构在受到压力载荷作用时的应力分布和应力集中情况进行研究。
压力管道的弯管与直管连接结构是一种常见的连接形式，它能够将两个直管进行连接，并且在连接处能够承受一定的压力载荷。
在进行应力分析时，首先需要确定相关参数，包括管道的尺寸、材料性质和工作条件等。
然后，利用应力分析方法，可以得到该连接结构在内压载荷作用下的应力分布情况。
由于连接结构的复杂性，常用的应力分析方法包括理论分析和数值分析两种。
理论分析方法主要是基于弹性力学理论，通过假设一些简化条件，使用数学方程进行求解。
这种方法适用于结构简单的情况，可以得到较为精确的应力分布情况。
由于连接结构的复杂性，理论分析方法往往难以直接应用。
无论是理论分析方法还是数值分析方法，应力分析的结果都会包括应力的大小和应力分布的情况。
通过对应力结果的分析，可以评估连接结构的强度和稳定性，从而为设计者提供参考。
在进行应力分析时，还需要注意边界条件的设定和荷载的合理选择。
这些都会对应力分析结果产生影响。
压力管道的弯管与直管连接结构的应力分析是一个复杂而重要的问题，通过合理的方法和计算，可以得到准确的应力分布情况，为结构设计提供依据。
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爪力管逍应力分析部分第一章任务与职责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、压和外载或因管逍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1）GB 50316-2000《工业金属管道设计规》2）SH./T 3041-2002《石油化工管道柔性设计规》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《石油化工企业管逍支吊架设计规》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《金属波纹管膨胀宵通用技术条件》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讣算4）特殊管架设计4.工作程序1）工程规定2）管逍的基本情况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）用目测法判断管逍是否进行柔性设汁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垃10）设置、调整支吊架11）设置、调整补偿器12）评左管道应力13）评左设备接口受力14）编制设讣文件15）施工现场技术服务5.工程规立1）适用围2）概述3）设计采用的标准、规及版本4）温度、压力等计算条件的确泄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I上法兰泄漏的条件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。
2.管道的计算温度确泄管道的计算温度应根据工艺设计条件及下列要求确定：1）对于无隔热层管适：介质温度低于65°C时，取介质温度为计算温度；介质温度等于或高于65°C时，取介质温度的95%为计算温度；2）对于有外隔热层管道，除另有计算或经验数据外，应取介质温度为计算温度：3）对于夹套管道应取管或套管介质温度的较髙者作为计算温度；4）对于外伴热管道应根据具体条件确定计算温度：5）对于衬里管道应根据计算或经验数据确左计算温度；6）对于安全泄压管道，应取排放时可能出现的最高或最低温度作为计算温度：7）进行管道柔性设计时，不仅应考虑正常操作条件下的温度，还应考虑开车、停车、除焦、再生及蒸汽吹扫等工况。
3.管道安装温度宜取20°C （除另有规龙外）。
4.管道计算压力应取计算温度下对应的操作压力。
5.管道钢材参数按《石汕化工管道柔性设讣规》SH/T3041-2002执行1）钢材平均线膨胀系数可参照附录A选取。
2）钢材弹性模疑可参照附录B选取。
3）计算二次应力国时，管材的禅性模量应取安装温度下钢材的弹性模量。
1)压金属直管的壁厚根据SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》确定:当So< Do /6时，直管的计算壁厚为：So= P Do/(2[o]S+2PY)直管的选用壁厚为：S二s°+c式中So一一直管的计算壁厚，mm：P ----- 设计压力，MPa：Do --- 直管外径，mm；[o]1一一设计温度下直管材料的许用应力，MPa；①一一焊缝系数，对无缝钢管，0)=1：S—一包括附加裕量在的直管壁厚，mm；C一一直管壁厚的附加裕呈:，mm：Y——温度修正系数，按下表选取。
当So^Do/6或P/[or > 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左。
应根据GB 150-1998《钢制压力容器》规泄的方法确左。
7.管道上的荷载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）机器振动荷载，如回转设备的振动。
8.管道端点的附加位移在管道柔性设il•中，除考虑管道本身的热胀冷缩外，还应考虑下列管道端点的附加位移: 1）静设备热胀冷缩时对连接管道施加的附加位移：2）转动设备热胀冷缩在连接管口处产生的附加位移：3）加热炉管对加热炉进岀口管道施加的附加位移：4）储罐等设备基础沉降在连接管口处产生的附加位移：5）不和主管一起分析的支管，应将分支点处主管的位移作为支管端点的附加位移。
9.管道布置管道的布置尽量利用自然补偿能力：2）利用弹簧支吊架放松约朿:3）改变设备布置。
4）对于复杂管道可用固定点将其划分成几个形状较为简单的管段，如L形、口形、Z形等管段。
确定管道固泄点位置时，宜使两固定点间的管段能够自然补偿。
10.宜采用汁算机分析方法进行详细柔性设计的管道1）操作温度大于400 C或小于一50 °C的管道；2）进岀加热炉及蒸汽发生器的髙温管道；3）进出反应器的高温管道；4）进岀汽轮机的蒸汽管逍；5）进岀离心压缩机、往复式压缩机的工艺管道；6）与离心泵连接的管道，可根据设计要求或按图1-1确定柔性设计方法；图1-1与离心泵连接管道柔性设il•方法的选择7）设备管口有特殊受力要求的其他管道：8）利用简化分析方法分析后，表明需进一步详细分析的管道。
11.不需要进行计算机应力分析的管道1）与运行良好的管道柔性相同或基本相当的管道：2）和已分析管道相比较，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、两端固泄、无中间约朿并能满足式（1）和式（2）要求的非极度危害或非高度危害介质管道。
Do-Y/（L-U）=<208.3 一一（1）Y = （d^+JY^JZ5）15一一（2）式中：Do ---- 管道外径，mm：Y一一管道总线位移全补偿值，mm；△ x、Ay、4z分别为管道沿坐标轴x、y、z方向的线位移全补偿值，mm；L一一管系在两固左点之间的展开长度，m；U一一管系在两固左点之间的直线距离，m a式(1)不适用于下列管道：(1)在剧烈循环条件下运行，有疲劳危险的管逍：(2)大直径薄壁管道(管件应力增强系数i>5)：(3)不在这接固左点方向的端点附加位移量占总位移量大部分的管道：(4)L/U>2. 5的不等腿"U"形弯管，或近似直线的锯齿状管道。
12.管逍端点无附加角位移时管道线位移全补偿值计算当管道端点无附加角位務时，管逍线位移全补偿值应按下列公式计算：NX 二JX'-ZlXSXf/1丫二岔-肝-/1丫严ZlZ=ZIZ B-ZlZ A-ZlZ t ABZlV =a1(X B - X A) (T -T O)21^ = 0 t(Y B - Y A) (T -T O)"Zj =a x(Z B - Z A) (T -To)式中：/X、NY、zJZ 一一分别为管道沿坐标轴X、Y、Z方向的线位移全补偿值，mm：JZ A分别为管逍的始端A沿坐标轴X、Y、Z方向的附加线位移，mm：Z1X\ Z1Z D分别为管道的末端B沿坐标轴X、Y、Z方向的附加线位移，mm：加严、4丫严、分别为管道AB沿坐标轴X、Y、Z方向的热伸长值，mm；« t一一管道材料在安装温度与计算温度间的平均线膨胀系数，nun/mm・°C；X A、Y A、Z A—一管道始端A的坐标值,mm：百、Y B、Z B一一管逍末端B的坐标值，mm：T一一管道计算温度，°C；To一一管道安装温度，13.例题利用判别式解题有两种方法：第一种方法注意如下四点和上而“ + ”、"一”号的取值。
1）假泄一个始端，一个终端2）始端固定，终端放开3）热膨胀方向由始端向终端4）热伸长量取正直第二种方法注意如下四点。
和SH/T 3041-2002中的公式一致1）假宦一个始端，一个终端2）始端固泄，终端放开3）热膨胀方向由始端向终端4）建立坐标系，端点附加位移和热伸长量与坐标轴同向取“ + ”，与坐标轴反向取“ —99~~ O上题讣算如下：0-4-12 = -16 mm4-(-5)-(-20) = 29 nunJZ=ZIZ8-Z1Z A-Z]Z^= 2-0-(-24) = 26 mmY=(ZIY3+Z1Y5+Ziz5)13= [(-16)3+293+ 263]1/== 42. 1 mmDo. Y/(L~U)S= 159*42. 1/(14-8.4)== 6693. 9/31. 36 = 213. 45 > 208.3所以需要进行详细分析，与上而的计算结果不同。
这里需要说明的是，不是计算过程错误, 而是新旧标准管径取的不一致，新标准为外径。
第三章补偿器的选用首先应利用改变管道走向获得必要的柔性，但由于布置空间的限制或其他原因也可采用补偿器获得柔性。
1.补偿器的形式压力管道设汁中常用的补偿器有三种：n型补偿器、波形补偿器、套管式或球形补偿器2.n型补偿器n型补偿器结构简单、运行可靠、投资少，在石汕化工管道设汁中广泛采用。
采用n形管段补偿时，宜将英设宜在两固肚点中部，为防止管道横向位移过大，应在n型补偿器两侧设置导向架。
3.波形补偿器波形补偿器，补偿能力大、占地小，但制造较为复杂，价格髙，适用于低压大直径管道。
1)波形补偿器条件(1)比用弯管形式补偿器更为经济时或安装位置不够时。
(2)连接两个间距小的设备的管道。
其补偿能力不够时。
(3)为了减少压降，推力或振动，在工艺过程上可行而且在经济上合理时。
(4)为了保护有严格受力要求的设备嘴子。
2)波形补偿器的形式及适用条件(1)直管段使用轴向位移型：(2)两个方向位移的L形，Z形管段使用角型；(3)三个方向位移的Z形管段使用万向角型：(4)吸收平行位移的使用横向型。
3)选用无约束金属波纹管膨胀节时应注意的问题(1)两个固泄支座之间的管道中仅能布垃一个波纹管膨胀右：(2)固左支座必须具有足够的强度，以承受压推力的作用：(3)对管道必须进行严格地保护，尤英是靠近波纹管膨胀节的部位应设宜导向架，第一个导向支架与膨胀节的距离应小于或等于4DN,第二个导向支架与第一个导向支架的距离应小于或等于14DN,以防止管道有弯曲和径向偏移造成膨胀节的破坏；4)带约束的金属波纹管膨胀节的类型带约束的金属波纹管膨胀节的共同特点是管道的压推力(俗称盲板力)没有作用于固定点或限位点处，而是由约朿波纹管膨胀节用的金属部件承受。