管道应力分析及计算PPT课件
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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 编制弹簧架采购MR文件及弹簧架技术数据 表；
⒁ 编制柔性件(膨胀节、软管等)采购MR文件 及技术数据表；
11
6.3、各文件应包含的内容：
⑴ 工程规定内容
A、适用范围；
L — 管段两个固定点的展开长度(m) (AB+BC+CD)
U — 管段两个固定点的直线距离(m) (AD间的直线距离)
(依据ASME/ANSI B31.1及B31.3)
公式的适用范围14
(4)应力分析
静力分析(含疲劳分析、风载荷及地 震载荷分析)
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。 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。
⑶ 编制临界管线表(三级签署) — 应力分析管线表
静力分析
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；
⑹ 支管补强计算；
⑺ 动设备许用荷载校核(四级)
10
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、同时 包括任何应力分析管道的所有内容)；
管道应力分析专题
1
一、管道应力分析的目的
1、使管道应力在规范的许用范围内，保证管道系 统的整体安全
2、使动（静）设备管口载荷符合制造商或公认的 标准—使其能长周期、平稳运转
3、给结构及各种支撑提供设计载荷 4、确定管道热位移及各种冲击载荷所导致的管道
位移 5、解决管道动力学问题：机械振动、脉动、安全
⑵ 壁厚计算
A、当
t
D0 且 P
6 t
0.385时
B、当
t
PD0
2t 2YP
t
D0 6
或
P
t
0.385时
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
(GB50316-2000)公式进行计算。
阀排放等 6、优化配管设计
2
二、管道应力分析基础知识
2.1、应力、应变及应力状态 2.2、材料的机械性能 2.3、强度理论 2.4、管道变形的基本形式 2.5、管道中的应力状态 2.6、管道应力分类 2.6.1、应力分类校核遵循的原则 2.6.2、管道应力分析中的应力分类 2.6.3、管道应力分析中一次和二次应力超标原因 2.7、管道应力分析所遵循的标准
6
五、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、SH/T3041-2002《石油化工企业管道柔性设计规范》 4、GB150《钢制压力容器》 5、JB/T8130.1-1999 《恒力弹簧支吊架》 6、JB/T8130.2-1999 《可变弹簧支吊架》 7、GB 50251-2003 《输气管道工程设计规范》 8、GB 50253-2003 《输油管道工程设计规范》 9、ASME/ANSI B31.1 -- Power Piping
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(环境温度)、压力；
F、设计荷载 — 风压值； — 地震烈度； — 雪荷载； — 土壤的力学性质；
G、临界管线表的确定准则（哪些管线该做哪类的应力分 析）；
H、计算及安全性评定准则；
I、应力分析工作流程。
J、其它 12
5
四、管道应力分析的职责
4.1、应力分析（静力分析、动力分析）; 4.2、对重要管线的壁厚进行计算，包括特殊管件的应力
分析； 4.3、对动设备（机泵源自空冷器、透平等）管口受力进行校核计算； 4.4、管架设计； 4.5、审核供货商文件； 4.6、编制、修改相关规定； 4.7、编制应力分析及管架设计工程规定； 4.8、本专业人员培训； 4.9、进度、质量及人工时控制 ； 4.10、参加现场技术服务；
六、工程设计阶段管机专业的任务
6.1、初步设计、基础设计阶段 ⑴ 编制工程设计规定(应力分析、管架设计) (四级签 署)； (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。
9
6.2、详细设计阶段
⑴ 修订工程设计规定(应力分析、管架设计)
(四级签署)；
⑵ 重要管线的壁厚计算，特殊管件的应力分析；
13
⑶ 临界管线表
应力分析
计算机计算(BY COMPUTER）
（350°C)
简单手算(公式法、图表法) (BY FORMULA)
管线
非应力分析
目测法(BY VISUAL)
C
D(固定)
公式法：
D0 • Y (L U)2
208.3
D0 — 管外径(mm)
B
Y — 管段总位移(mm)
A(固定)
Y=(ΔX2+ΔY2 +ΔZ2)1/2
7
10、ASME/ANSI B31.3 Process Piping 11、ASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and
Distribution piping systems 12、ASME/ANSI B31.8 Gas Transmission and Distribution piping systems 13、API610 -- 离心泵 14、NEMA SM23 -- 透平 15、API617 -- 离心式压缩机 16、API618 -- 往复式压缩机 17、API661 -- 空冷器 18、ANSI/B31.1、APIRP520 -- 安全阀、爆破膜 8
3
三、管道的柔性设计
3.1、柔性定义及柔性设计的方法和目的 a)定义 b)目的 c)设计方法 d)端点位移考虑 3.2、是否进行详细柔性设计的判别方法 a)应进行详细柔性设计的管道 b)可以不进行详细柔性设计的管道 c)判别式的使用方法与注意事项 3.3、管道的热补偿
4
三、管道的柔性设计
3.4、应力增大因子 3.5、柔性分析方程 3.6、弹性模量随温度变化效应 3.7、柔性分析的另一规则
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 编制弹簧架采购MR文件及弹簧架技术数据 表；
⒁ 编制柔性件(膨胀节、软管等)采购MR文件 及技术数据表；
11
6.3、各文件应包含的内容：
⑴ 工程规定内容
A、适用范围；
L — 管段两个固定点的展开长度(m) (AB+BC+CD)
U — 管段两个固定点的直线距离(m) (AD间的直线距离)
(依据ASME/ANSI B31.1及B31.3)
公式的适用范围14
(4)应力分析
静力分析(含疲劳分析、风载荷及地 震载荷分析)
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。 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。
⑶ 编制临界管线表(三级签署) — 应力分析管线表
静力分析
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；
⑹ 支管补强计算；
⑺ 动设备许用荷载校核(四级)
10
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、同时 包括任何应力分析管道的所有内容)；
管道应力分析专题
1
一、管道应力分析的目的
1、使管道应力在规范的许用范围内，保证管道系 统的整体安全
2、使动（静）设备管口载荷符合制造商或公认的 标准—使其能长周期、平稳运转
3、给结构及各种支撑提供设计载荷 4、确定管道热位移及各种冲击载荷所导致的管道
位移 5、解决管道动力学问题：机械振动、脉动、安全
⑵ 壁厚计算
A、当
t
D0 且 P
6 t
0.385时
B、当
t
PD0
2t 2YP
t
D0 6
或
P
t
0.385时
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
(GB50316-2000)公式进行计算。
阀排放等 6、优化配管设计
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二、管道应力分析基础知识
2.1、应力、应变及应力状态 2.2、材料的机械性能 2.3、强度理论 2.4、管道变形的基本形式 2.5、管道中的应力状态 2.6、管道应力分类 2.6.1、应力分类校核遵循的原则 2.6.2、管道应力分析中的应力分类 2.6.3、管道应力分析中一次和二次应力超标原因 2.7、管道应力分析所遵循的标准
6
五、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、SH/T3041-2002《石油化工企业管道柔性设计规范》 4、GB150《钢制压力容器》 5、JB/T8130.1-1999 《恒力弹簧支吊架》 6、JB/T8130.2-1999 《可变弹簧支吊架》 7、GB 50251-2003 《输气管道工程设计规范》 8、GB 50253-2003 《输油管道工程设计规范》 9、ASME/ANSI B31.1 -- Power Piping
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(环境温度)、压力；
F、设计荷载 — 风压值； — 地震烈度； — 雪荷载； — 土壤的力学性质；
G、临界管线表的确定准则（哪些管线该做哪类的应力分 析）；
H、计算及安全性评定准则；
I、应力分析工作流程。
J、其它 12
5
四、管道应力分析的职责
4.1、应力分析（静力分析、动力分析）; 4.2、对重要管线的壁厚进行计算，包括特殊管件的应力
分析； 4.3、对动设备（机泵源自空冷器、透平等）管口受力进行校核计算； 4.4、管架设计； 4.5、审核供货商文件； 4.6、编制、修改相关规定； 4.7、编制应力分析及管架设计工程规定； 4.8、本专业人员培训； 4.9、进度、质量及人工时控制 ； 4.10、参加现场技术服务；
六、工程设计阶段管机专业的任务
6.1、初步设计、基础设计阶段 ⑴ 编制工程设计规定(应力分析、管架设计) (四级签 署)； (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。
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6.2、详细设计阶段
⑴ 修订工程设计规定(应力分析、管架设计)
(四级签署)；
⑵ 重要管线的壁厚计算，特殊管件的应力分析；
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⑶ 临界管线表
应力分析
计算机计算(BY COMPUTER）
（350°C)
简单手算(公式法、图表法) (BY FORMULA)
管线
非应力分析
目测法(BY VISUAL)
C
D(固定)
公式法：
D0 • Y (L U)2
208.3
D0 — 管外径(mm)
B
Y — 管段总位移(mm)
A(固定)
Y=(ΔX2+ΔY2 +ΔZ2)1/2
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10、ASME/ANSI B31.3 Process Piping 11、ASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and
Distribution piping systems 12、ASME/ANSI B31.8 Gas Transmission and Distribution piping systems 13、API610 -- 离心泵 14、NEMA SM23 -- 透平 15、API617 -- 离心式压缩机 16、API618 -- 往复式压缩机 17、API661 -- 空冷器 18、ANSI/B31.1、APIRP520 -- 安全阀、爆破膜 8
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三、管道的柔性设计
3.1、柔性定义及柔性设计的方法和目的 a)定义 b)目的 c)设计方法 d)端点位移考虑 3.2、是否进行详细柔性设计的判别方法 a)应进行详细柔性设计的管道 b)可以不进行详细柔性设计的管道 c)判别式的使用方法与注意事项 3.3、管道的热补偿
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三、管道的柔性设计
3.4、应力增大因子 3.5、柔性分析方程 3.6、弹性模量随温度变化效应 3.7、柔性分析的另一规则