HQB-B06-05.306PP-2003
主编部室：管道室参编部室：
参编人员：
参校人员：
说明：
1．文件版号为A、B、C......。
2．每版号中局部修改版次为1/A、2/A……，1/B、2/B……，1/C、2/C……。本规定（HQB-B06-05.306PP-2003）自2003年月实施。
目录
1. 总则 (1)
2. 应力分析管线的分类及应力分析方法 (2)
3. 管道应力分析设计输入和设计输出 (6)
4. 管道应力分析条件的确定 (9)
5. 管道应力分析评定准则 (11)
附件1 管线应力分析分类表 (14)
附件2 设备管口承载能力表 (15)
附件3 柔性系数k和应力增强系数i (16)
附件4 API 610《一般炼厂用离心泵》(摘录) (17)
附件5 NEMA SM23 (摘录) (22)
附件6 API 661 《一般厂用空冷器》(摘录) (23)
1. 总则
1.1 适用范围
1.1.1 本规定适用于石油化工生产装置及辅助设施中的碳钢、合金钢及不锈钢管道的应力分析设计工作。
本规定所列内容为管道应力分析设计工作的最低要求。
1.1.2 管道应力分析设计应保证管道在设计和工作条件下，具有足够的强度和合适的刚度，防止管道因热胀冷缩、支承或端点的附加位移及其它的荷载（如压力、自重、风、地震、雪等）造成下列问题：
1)管道的应力过大或金属疲劳引起管道或支架破坏。
2)管道连接处泄漏。
3)管道作用在与其相联的设备上的载荷过大，或在设备上产生大的变形或应
力，而影响了设备的正常运行。
4)管架因强度或刚度不够而造成管架破坏。
5)管道的位移量过大而引起的管道自身或其它管道的非正常运行或破坏。
6)机械振动、声频振动、流体锤、压力脉动、安全阀泄放等动荷载造成的管
道振动及破坏。
1.2 应力分析设计工作相关的标准、规范：
1) GB150-1999 《钢制压力容器》
2) GB50316-2000 《工业金属管道设计规范》
3) HG/T20645-1998 《化工装置管道机械设计规定》
4) JB/T8130.2－95 《可变弹簧支吊架》
5) JB/T8130.1－95 《恒力弹簧支吊架》
6) HQB-B06-05.203PP-2003《简化柔性计算的规定》
7) ASME/ANSI B31.3 Process Piping
8) ASME/ANSI B31.1 Power Piping
9) ASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and Distribution piping
systems
10)ASME/ANSI B31.8 Gas Transmission and Distribution piping
systems
11)API 610 Centrifugal Pumps for General Refinery Services
12)API 617 Liquid Transportation System for Hydrocarbone,
Liquid ,Petroleum Gve, Anhydrone Ammonis , and Alcohols
13) NEMA SM-23 Steam Turbine
14) API 661 Air-Cooled Heat Exchangers for General Refinery
Service
15) HQB-B06-05.105PP-2003 《管道配管设计规定》
16) HQB-B06-04.301PP- 《管架设计工程规定》
17) SHJ.41-91 《石油化工企业管道柔性设计规范》
18) GB 50316-2000 《工业金属管道设计规范》
2. 应力分析管线的分类及应力分析方法
2.1 应力分析管线的分类
原则上，所有的管线均应做应力分析，并根据管线的类别（温度、压力、口径、壁厚、所连接的设备的荷载要求等）确定应力分析的方法和详细程度。如果项目中没有具体规定，可按以下方法对应力分析管线进行分类。
2.1.1 Ⅰ类管线（见附录1）
此类管线采用目测检验或简化分析方法。
2.1.2 Ⅱ类管线（见附录1）
此类管线要求进行分析，并可采用公认的简化计算方法（或图表）进行分析计算。（详见附录1）
此种分析计算应有分析计算报告，分析报告适用于：
1) 高压管线
2) 锅炉水管线
3) 工艺管线
4) 天然气及液化天然气管线
2.1.3 Ⅲ类管线（见附录1）
此类管线应严格进行计算机辅助计算分析，下列管线均属于此类管线范畴：2.1.3.1与具有对载荷敏感的转动机械相连的管线，它包括以下几类：
1)与泵相连的管线,由于泵口载荷校核依据操作工况下的载荷进行，故
当管线操作条件为以下条件时，应做详细应力分析。
a)温度≥150°C （或≤-140°C），公称直径大于或等于
DN100(4”)的管线；
b)温度≥120°C （或≤-90°C），公称直径大于或等于DN300(12”)
的管线；
c)温度≥150°C（或≤-140°C），且管线公称直径大于管口公称直
径的管线。
2)与往复式、离心式压缩机、透平相连接的管线，由于设备管口载荷校核依据
操作工况下的载荷进行，故当管线操作温度高于120°C，公称直径大于或等于DN80(3”)的管线，应做详细应力分析。
3)与空冷器相连的管线，当其管径大于或等于DN150(6”)或设计温度大于或等于
120°C时，应做详细应力分析。
2.1.
3.2与对应力敏感的设备相连的管道，应进行应力分析。它包含以下几
类：
1)与按照ASME第Ⅷ卷第二章部分设计的设备相连的管道；
2)与加热器相连的管道；
3)与铝制设备相连的管道；
4)进出加热炉及蒸汽发生器的工艺管道，以及再生及除焦管道；
5)进出汽轮机的蒸汽管道；
6)与衬里设备相连的管道。
2.1.
3.3夹套管道。
2.1.
3.4附录1中所有的Ⅲ类管道。
2.1.
3.5其它的用图表法或公式法分析后，属于应力、柔性不能满足要求
的管道。
2.1.4 Ⅳ类管线（见附件1）
应力分析工程师对此类管线应特别注意，应采用特别的应力分析方法,因为在得到设备和结构的布置之前去做这些管线的分析是没用的。这
类管线有下列几类：
1)管线的设计温度和压力高于ASME/ANSI B16.5中的定义的2500磅等级；
2)在下列温度值下长期工作的管道
3)
4)薄壁管线（t/D≤0.02 t:壁厚 D：管径）；
5)管线的设计循环次数高于22000次；
6)根据应力分析工程师的意见，上述第Ⅲ类管线中要求做其它附加的应
力分析的管线。
2.2 应力分析的方法
通常在设计中根据以下条件确定应力分析方法：
1)介质的危险性（有毒、易燃、易爆等）；
2)管线操作工况（温度、压力、脉动、工作循环强度等）；
3)地震烈度；
4)工厂类型（化工、石油、电力、核工业等）。
2.2.1 目测方法
根据以往的经验或与已分析过的管线的比较相类似，则采用目测的方法已经足够，不需要进行更详细的应力分析。此时，需目测者具有相当
的工程经验。
2.2.2 简单分析（图表法、公式法）
简单分析将确保管线有足够的柔性，以吸收位移（热膨胀）。尽管简单分析不能提供准确的载荷和应力，但这种分析简单而快速，甚至可以由非专职应力分析工程师来完成。
下面给出两种简单分析方法：
2.2.2.1第一种方法是采用公司标准《简化柔性计算的规定》（HQB-B06-
05.203PP-2002）的快速管道应力分析方法。
它基于一种简单的（可靠的）计算方法，更多的是考虑管线的位移在允许的范围内——即管线有足够的柔性，能够吸收管线由于受热荷载等产生的位移。 需要注意的是，此种方法不适合于下列管线：
1) DN>600 （24”）；
2) 设计温度超出-20°C ～350°C 范围；
3) 薄壁管（t/D ≤0.02 t:壁厚 D ：管径）； 4) 需准确知道约束（端点）反力的管线； 5) 夹套管； 6) 非金属管 。
2.2.2.2
第二种简单计算方法依据ASME/ANSI B31.3标准，它包含一个标准的计算过程；它要求管线具有同一直径，两端固定，无中间约束。
3.208)
(2
≤-∙U L Y
D 式中：D —管子外径，mm
Y —管子吸收的总位移， mm L —两固定点间管子总长度，m U —两固定点间的直线距离，m
需注意的是，此种分析方法不适用于下列管线
1) 管线的约束多于两个； 2) 需准确知道约束反力的管线； 3) 夹套管；
4) 管线的工作循环次数大于7000次； 5) 两固定点间的管径或壁厚有改变； 6) 非金属管道；
7) 大直径薄壁管（t/D ≤0.02）；
8) 端点附加位移量占总位移量大部分管道；
9) L/U>2.5的不等腿U 型管道或近似直线的锯齿状管道。 2.2.3 计算机辅助应力分析
使用专门的管道应力分析软件（CAESARⅡ）对管道进行详细的应力计算和结果分析。计算并分析评定管道各分支点的应力、约束点和端点（设备管口）的力和力矩等。
管道应力分析分为静力分析和动力分析。对一般管道，通常只做静力分析即可。但对一些特殊工况的管线则应做动力分析（如往复泵、往复式压缩机的进出口管线）。
2.2.
3.1静力分析包括：
1)管道在持续外载（压力、自重、集中力等）作用下的一次应力计算及评
定；
2)管道在温度荷载及端点附加位移载荷作用下的二次应力计算及评定；
3)管道对设备管口的作用力计算；
4)管道支吊架的受力计算；
5)管道上的法兰和分支点受力计算。
2.2.
3.2动力分析包括：
1)管道固有频率分析；
2)管道强迫振动响应分析；
3)往复式压缩机（泵）气柱频率分析；
4)往复式压缩机（泵）压力脉动分析。
3.管道应力分析设计输入和设计输出
3.1 设计输入
管道应力分析设计输入包括以下条件：
1)工艺流程图（P﹠ID）
2)工艺管线表
3)设备数据表
4)结构图
5)建筑图
6)总图
7)机泵条件
8)设备总装配图
9)设备布置图
10)配管图（平、立面）
11)管道轴测图（如果需要）
12)管道等级规定
3.2 设计输出
1)应力分析工程规定
2)临界管线表
3)应力分析报告（包括首页、计算内容页、应力分析轴测图、输入数据、
各工况下的位移、应力、约束反力、弹簧架表、有许用载荷要求的动
设备管口校核报告等）
4)设备管口荷载条件
5)设备预焊件条件
6)结构荷载条件
7)柔性件数据表
8)弹簧架数据表
典型的管道应力分析输出报告见附件3
3.2 应力分析报告标准格式
应力分析报告的标准格式参见标准《管机专业入库文件标准格式及规定》(XXX-XX)。
3.3 计算机辅助应力分析工作程序图
3.3.1管道计算机辅助应力分析工作程序如下图所示。
3.4管道应力分析适用的软件美国COADE公司的CAESARⅡ。
3.5管道应力分析的校审依据《压力管道设计文件校审与签暑制度》
及《校审细则》的规定执行。
4. 管道应力分析条件的确定
4.1 计算压力
4.1.1 管道计算压力应根据工艺管线表中设计压力确定。
4.1.2管道计算压力应不低于正常操作中预计的最高压力或在最苛刻温度下同时发生的内压或外压，取其最危险工况。对工艺有特殊要求的工况（指温度与压力的耦合）也应予以考虑。
4.2 计算温度
4.2.1 管道计算温度应根据工艺管线表中的设计温度确定。
4.2.2管道计算温度应不低于正常操作中预计的最高温度或在其它工况下的最苛刻温度，取其最高值，或二者均应考虑计算。对工艺有特殊要求的工况（指温度与压力的耦合）也应予以考虑。
4.2.3蒸汽伴热管道、蒸汽夹套管道和需蒸汽吹扫的管道，取介质设计温度和蒸汽温度的高者为计算温度。
4.2.4带内衬里的管道应利用计算值或经验数据并根据工艺管线表确定计算温度。
4.2.5安全阀排泄管道，应取排放时可能出现的最高或最低温度作为计算温度，同时，还应考虑正常操作时，排出管线处于常温下的工况。
4.2.6进行管道应力分析时，不仅要考虑正常操作条件下的温度，还要考虑短时超温工况（如开车、停车、除焦、再生等）。
4.2.7当管道的操作工况复杂，难以确定计算工况时，可选几种工况进行分析比较。
4.3 管道安装温度
4.3.1 管道应力分析的安装温度，应依据建设项目所在地的气象环境和安装时间及业主的特殊要求来确定。
4.3.2 如无特殊规定，则管道安装温度取21°C。
4.4 摩擦系数的确定
4.4.1 除非另有规定，在进行管道应力分析时，摩擦系数按下表确定。
4.5 腐蚀裕量
腐蚀裕量依据管道等级规定确定。通常，碳钢及合金钢的腐蚀裕量一般为1.0～1.5mm，不锈钢一般不考虑腐蚀裕量。
4.6 附加载荷
除上述4.1，4.2所定义的温度、压力载荷外，尚应考虑以下载荷：
4.6.1地震载荷
取0.08g作为地震时的水平加速度，此时应作为偶然载荷工况来计算，同时将相应的许用应力提高1/3。
4.6.2风载荷
按基本风压值乘以管线的迎风面积再乘以管线的形状系数为作用力，即
μ
q
f
=A
⨯
⨯
式中：f为力（单位N）
mm）
q为基本风压（单位N/2
A为迎风面积（单位2
mm）
μ形状系数，对管子为0.6
此时，计算的工况为偶然载荷工况，同时将相应的许用应力提高1/3。4.6.3安全阀泄放载荷
依据ASME/ANSI B31.1和API RP520标准来计算泄放载荷。把此载荷作为静荷载加入到被计算的管系中。（需考虑此载荷引起的系统振动时，则应做动力分析），此时计算的工况为偶然载荷工况，同时将许用应力提高1/3。
4.6.4有效冷紧
通常不建议采用冷紧，特别是与转动设备相连的管线，不允许使用冷紧的方法。
有效冷紧是指冷紧量的有效值，通常取冷紧量的2/3。
在应力分析中，对于在非蠕变温度下工作的管线，其冷紧量（如果需要），取全补偿量的50%。
对于在蠕变温度下工作的管线，即
碳钢： 370°C (375°C)
合金钢：450°C (482°C)
不锈钢：520°C (538°C)
其冷紧量（如果需要），取全补偿量的70%。(注：括号内的温度
是针对国外材料。)
5. 管道应力分析评定准则
5.1 应力评定
所有被分析的管系的应力评定准则依据ASME/ANSI B31.3（工艺管道），ASME/ANSI B31.1(动力管道)，ASME/ANSI B31.4和ASME/ANSI B31.8（长输管道），以及GB50316-2000等标准执行。
5.1.1 许用应力
许用应力的取值依据设计所采用的规范的不同，而分别依据ASME B31.1, ASME B31.3, ASME B31.4, ASME B31.8和GB50316-2000。
5.1.2 柔性系数和应力增强系数
管件的柔性系数和应力增强系数的计算方法见附件4，对于不同于附件4中的管件，应参照GB50316-2000规范采用相应的方法计算。
5.2 位移评定
各种载荷在管系中各点产生位移应控制在“GB50316-2000”规范允许的范围内，且应满足工艺、安装、操作等诸方面要求。
5.3设备管口载荷评定
5.3.1泵
与泵相连的管线，除其应力需满足相关规范的要求外，泵口所承受的载荷应满足制造商和API610(针对离心泵)标准的要求，且对于往复泵应做动力分析。API 610《一般炼厂用离心泵》管口许用载荷见附件4。
5.3.2压缩机
与压缩机相连的管线，除其应力需满足相关规范的要求外，压缩机管口所承受的载荷应满足制造商和API617（针对离心式压缩机）标准的要求，且对于往复式压缩机应做动力分析。对于离心式压缩机，其管口处承受的载荷应不大于NEMA SM23规范中规定值的1.85倍，或依据API617第2.4.2节进行计算，计算的限定值由供货商提供。
5.3.3 蒸汽透平和汽轮机
与蒸汽透平或汽轮机相连的管线，除其应力需满足相关规范的要求外，透平和汽轮机管口所承受的载荷应满足制造商和NEMA SM23标准的要求。NEMASM23标准的管口许用载荷见附件5。 5.3.4 空冷器
与空冷器相连的管线，除其应力需满足相关规范的要求外，空冷器管口所承受的载荷应满足制造商和API661标准的要求，API661的管口许用载荷见附件6。 5.3.5 容器
作用于容器管口的载荷，通常应低于附件2中的值。当超出时，且在管道自身无法解决的情况下，应向设备专业提出管口载荷条件，供设备专业校核计算。 5.3.6 其它设备
作用于其它设备管口的载荷，依据设备制造厂或相关标准规范评定。 5.4
补偿器的评定
在管线中安装补偿器（金属波纹式，填函式）时，管线的应力应满足相应规范的要求，同时，应考虑变形及内压推力对结构的作用，而且，波纹补偿器的各向变形应满足以下要求：
0.1≤∆+∆+∆a
a a y y
X X θθ 或 a X L y D D X ≤∆+∆+∆/300872665.0θ 其中：X ∆--膨胀节的实际轴向位移。(单位：mm) θ∆--膨胀节的实际弯曲角度。(单位:度) y ∆--膨胀节的际横向位移。 (单位:mm) a X --膨胀节的许用轴向位移。 (单位:mm) a θ--膨胀节的许用弯曲角度。 (单位:度)
y--膨胀节的许用轴向位移。 (单位:mm)
a
D--膨胀节的有效直径。(单位:mm)
L--膨胀节的柔性长度。(单位:mm)
5.5弹簧支吊架（恒力，可变弹簧）
对于装有弹簧支吊架的管系，其应力评定应满足相应规范的要求，且通常要求可变弹簧的荷载变化率不得大于25%，弹簧的刚度偏差不得大于5%。
对于敏感设备（如转动设备），管口附近的弹簧支吊架的荷载变化率不得大于10%。
对于在蠕变温度下长期工作的管线，即
碳钢： 370°C (375°C)
合金钢：450°C (482°C)
不锈钢：520°C (538°C)
弹簧支吊架荷载变化率不得大于5%。
（注：括号内的数字为国外材料。）
Ⅰ类管线Ⅱ类管线Ⅲ类管线注：超出了此图范围的管线为第Ⅳ类管线。
附件2 设备管口承载能力表（仅供参考）
注： 1.该表依据设备半径R=1000mm,壁厚t=10mm 得出。 若不同，则加修正系数
R t f 5
.1
4
若为压力容器，则取表列值的75％。
附件3 柔性系数k和应力增强系数i
附件4 API 610《一般炼厂用离心泵》
(摘录)
一、对于单级、中心线安装、两点支承，材料为碳钢和合金钢的离心泵，当进口和
出口接管同时受载时，允许承受附表1中所规定的合力及合力距。
附表5-1 接管允许载荷
注：(1) 括号中数据的单位，Fr为Kgf;Mr为Kgf-m。
(2) DN>300毫米时，接管允许载荷应由买卖双方协商确定。
二、当泵接管不同时承受最大允许合力及合力矩时，可按下列规定确定允许载荷值。
(Fa/Fr)+(Ma/Mr)< 2
Fa/Fr< 2及Ma/Mr< K
对于DN < 150 K = 2
对于DN > 200 K =(D+150)/D
式中：
Ma---合成力矩 N-M
Mr---许用合成力矩 N-M
Fa---合力 N
Fr---许用合力 N
D ---公称直径 MM
泵的受力座标按图1规定
管道应力分析和计算
目次 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范、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 管道在内压下的应力验算 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 管系热胀应力范围的验算 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内压、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范围内。 管道的热胀应力应按冷、热态的应力范围验算。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范、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，对国内工程采用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。 1.3 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：管道内压、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B 31.1 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。 对于动载荷，例如：往复脉冲载荷、强迫振动载荷、流动瞬态冲击载荷和地震载荷作用的应力计算采用动力分析法。核电站管道和地震烈度在９度及以上地区的火力发电厂管道应力计算采用动力分析法。 1.4 管道荷载
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1. 总则 (1) 2. 应力分析管线的分类及应力分析方法 (2) 3. 管道应力分析设计输入和设计输出 (6) 4. 管道应力分析条件的确定 (9) 5. 管道应力分析评定准则 (11) 附件1 管线应力分析分类表 (14) 附件2 设备管口承载能力表 (15) 附件3 柔性系数k和应力增强系数i (16) 附件4 API 610《一般炼厂用离心泵》(摘录) (17) 附件5 NEMA SM23 (摘录) (22) 附件6 API 661 《一般厂用空冷器》(摘录) (23)
1. 总则 1.1 适用范围 1.1.1 本规定适用于石油化工生产装置及辅助设施中的碳钢、合金钢及不锈钢管道的应力分析设计工作。 本规定所列内容为管道应力分析设计工作的最低要求。 1.1.2 管道应力分析设计应保证管道在设计和工作条件下，具有足够的强度和合适的刚度，防止管道因热胀冷缩、支承或端点的附加位移及其它的荷载（如压力、自重、风、地震、雪等）造成下列问题： 1)管道的应力过大或金属疲劳引起管道或支架破坏。 2)管道连接处泄漏。 3)管道作用在与其相联的设备上的载荷过大，或在设备上产生大的变形或应 力，而影响了设备的正常运行。 4)管架因强度或刚度不够而造成管架破坏。 5)管道的位移量过大而引起的管道自身或其它管道的非正常运行或破坏。 6)机械振动、声频振动、流体锤、压力脉动、安全阀泄放等动荷载造成的管 道振动及破坏。 1.2 应力分析设计工作相关的标准、规范： 1) GB150-1999 《钢制压力容器》 2) GB50316-2000 《工业金属管道设计规范》 3) HG/T20645-1998 《化工装置管道机械设计规定》 4) JB/T8130.2－95 《可变弹簧支吊架》 5) JB/T8130.1－95 《恒力弹簧支吊架》 6) HQB-B06-05.203PP-2003《简化柔性计算的规定》 7) ASME/ANSI B31.3 Process Piping 8) ASME/ANSI B31.1 Power Piping 9) ASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and Distribution piping systems 10)ASME/ANSI B31.8 Gas Transmission and Distribution piping systems
UDC 中华人民共和国国家标准 P GB 50316——2000 工业金属管道设计规范 Design code for industrial metallic piping 2000-09-26 发布2001-01-01 实施国家质量技术监督局 联合发布 中华人民共和国建设部
中华人民共和国国家标准 工业金属管道设计规范Design code for industrial metallic piping GB 50316——2000 主编部门：中华人民共和国原化学工业部批注部门：中华人民共和国建设部 施行日期：2001年1月1日 中国计划出版社 2000 北京
关于发布国家标准《工业金属 管道设计规范》的通知 建标[2000]199号 根据国家计委《一九九一年工程建设国家标准制订、修订计划》（计综合[1991]290号）的要求，由原化学工业部会同有关部门共同制订的《工业金属管道设计规范》经有关部门会审，批准为强制性国家标准，编号为GB 50316——2000，自2001年1月1日起施行。 本规范由国家石油和化学工业局负责管理，中国寰球化学工程公司负责具体解释工作，建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。 中华人民共和国建设部 二000年九月二十六日
目次 1 总则 (7) 2 术语和符号 (8) 2.1 术语 (8) 2.2 符号 (10) 3 设计条件和设计基准 (18) 3.1 设计条件 (18) 3.2 设计基准 (19) 4 材料 (26) 4.1 一般规定 (26) 4.2 金属材料的使用温度 (26) 4.3 金属材料的低温韧性试验要求 (26) 4.4 材料的使用要求 (28) 5 管道组成件的选用 (30) 5.1 一般规定 (30) 5.2 管子 (30) 5.3 弯管及斜接弯管 (30) 5.4 管件及支管连接 (30) 5.5 阀门 (33) 5.6 法兰 (34) 5.7 垫片 (34) 5.8 紧固件 (34) 5.9 管道组成件连接结构选用要求 (35) 5.10 管道特殊件 (36) 5.11 非金属衬里的管道组成件 (36) 6 金属管道组成件耐压强度计算 (37) 6.1 一般规定 (37) 6.2 直管 (37) 6.3 斜接弯管 (38) 6.4 支管连接的补强 (40) 6.5 非标准异径管 (46) 6.6 平盖 (49) 6.7 特殊法兰和盲板 (50) 7 管径确定及压力损失计算 (52) 7.1 管径的确定 (52) 7.2 单相流管道压力损失 (52) 7.3 气液两相流管道压力损失 (54) 8 管道的布置 (55) 8.1 地上管道 (55) 8.2 沟内管道 (57) 8.3 埋地管道 (58) 9 金属管道的膨胀和柔性 (59) 9.1 一般规定 (59)
管道应力分析的原则 管道应力分析应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、管道支承或端点附加位移造成应力问题。 ASME B31《压力管道规范》由几个单独出版的卷所组成，每卷均为美国国家标准。它们是子ASME B31 压力管道规范委员会领导下的编制的。 每一卷的规则表明了管道装置的类型，这些类型是在其发展过程中经考虑而确定下来的，如下所列： B31.1 压力管道：主要为发电站、工业设备和公共机构的电厂、地热系统以及集中和分区的供热和供冷系统中的管道。 B31.3 工艺管道：主要为炼油、化工、制药、纺织、造纸、半导体和制冷工厂，以及相关的工艺流程装置和终端设备中的管道。 B31.4 液态烃和其他液体的输送管线系统：工厂与终端设备剑以及终端设备、泵站、调节站和计量站内输送主要为液体产品的管道。 B31.5 冷冻管道：冷冻和二次冷却器的管道 B31.8 气体输送和配气管道系统：生产厂与终端设备（包括压气机、调节站和计量器）间输送主要为气体产品的管道以及集汽管道。 B31.9 房屋建筑用户管道：主要为工业设备、公共结构、商业和市政建筑以及多单元住宅内的管道，但不包括B31.1 所覆盖的只寸、压力和温度范围。 B31.11 稀浆输送管道系统：工厂与终端设备间以及终端设备、泵站和调节站内输送含水稀浆的管道。 管道应力分析的主要内容 一、管道应力分析分为静力分析析 1.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一一防止疲劳破坏； 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一防止法兰汇漏。 2.动力分析包括： 1)管道自振频率分析一一防止管道系统共振： 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）柱频率分析一一防止气柱共振； 4)往复压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值。 二、管道上可能承受的荷载 (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：压力载荷包括内压力和外压力； (3)位移荷载：位移载荷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；
管道应力分析 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
1 范围 本标准规定了： （1）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热胀二次应力的验算方法，以判断所计算的管道是否安全、经济、合理； （2）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核算方法，以判明是否在设备所能安全承受的范围内； （3）管道应力分析方法的选择依据； （4）支吊架的选用原则. 执行本规定时，尚应符合现行有关标准规范的要求。 本规定适用于石油化工企业承受静力载荷的碳素钢、合金钢及不锈钢管道的柔性设计 2 引用标准 《石油化工企业管道柔性设计规范》SHJ41 《石油化工企业管道设计器材选用通则》SH3059 《石油化工钢制压力容器》SH3074 《石油化工企业管道支吊架设计规范》SH3073 《化工厂和炼油厂管道》ANSI/ASME B31.3 《API－610/NEMA－SM23》 上述标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示标准均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用上述标准最新版本的可能性。 3 一般规定 3.1 管道柔性设计应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、端点附加位移和管道支撑设置不当等原因造成的下列问题： 一.管道应力过大或金属疲劳引起管道或支架破坏； 二.管道连接处产生泄漏; 三.管道推力和力矩过大,使与其相连接的设备产生过大的应力和变形,影响设备正常运行。 3.2 在管道柔性设计中，除考虑管道本身的热胀冷缩外，还应考虑下列管道端点的附加位移： 一.加热炉管对加热炉进出口管道施加的附加位移; 二.塔或其它立式设备产生热胀冷缩时对连接管道施加的附加位移； 三.管壳式换热器及其它卧式设备滑动支座移动造成连接管道的附加位移； 五.几台设备互为备用时，不操作管道对操作管道的影响； 六.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； 七.根据需要，应考虑固定架和限位架的刚度影响。 3.3 对于复杂管道可用固定架将其划分成几个较为简单的管段，如L形管段，U形管段、Z形管段等再进行分析计算。 3.4 确定管道固定点位置时,宜使两固定点间的管段能自然补偿。 3.5 管道应首先利用改变走向获得必要的柔性，但由于布置空间的限制或其它原因也可采用波形补偿器其它类型或其它类型补偿器获得柔性。 3.6 在剧毒及易燃可燃介质管道中严禁采用填料函式补偿器。 3.7 选用U形补偿器时，宜将其设置在两固定点中部。 3.8 冷紧可降低管道操作时对连接设备或固定点的推力，但连接转动设备的管道不宜采用冷紧。
管道应力分析 应力分析 1. 进行应力分析的目的是 1) 使管道应力在规范的许用范围内； 2) 使设备管口载荷符合制造商的要求或公认的标准； 3) 计算出作用在管道支吊架上的荷载； 4) 解决管道动力学问题； 5) 帮助配管优化设计。 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。 1) 静力分析包括： (l)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； (6)管系位移计算――防止管道碰撞和支吊点位移过大。 2) 动力分析包括： (l)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)往复压缩机气柱频率分析――防止气柱共振； (4)往复压缩机压力脉动分析――控制压力脉动值。 3. 管道应力分析的方法
管道应力分析的方法有：目测法、图表法、公式法、和计算机分析方法。选用什么分析方法，应根据管道输送的介质、管道操作温度、操作压力、公称直径和所连接的设备类型等设计条件确定。 4. 对管系进行分析计算 1) 建立计算模型（编节点号），进行计算机应力分析时，管道轴测图上需要提供给计算机软件数据的部位和需要计算机软件输出数据的部位称作节点： (1) 管道端点 (2) 管道约束点、支撑点、给定位移点 (3) 管道方向改变点、分支点 (4) 管径、壁厚改变点 (5) 存在条件变化点（温度、压力变化处） (6) 定义边界条件（约束和附加位移） (7) 管道材料改变处（包括刚度改变处，如刚性元件） (8) 定义节点的荷载条件（保温材料重量、附加力、风载、雪载等） (9) 需了解分析结果处(如跨距较长的跨中心点) (10) 动力分析需增设点 2) 初步计算（输入数据符合要求即可进行计算） (1) 利用计算机推荐工况（用CASWARII计算，集中荷载、均布荷载特别加入） (2) 弹簧可由程序自动选取 (3) 计算结果分析 (4) 查看一次应力、二次应力的核算结果 (5) 查看冷态、热态位移 (6) 查看机器设备受力 (7) 查看支吊架受力（垂直荷载、水平荷载）
目次 1 总则 (1) 1.1 范围 (1) 1.2 管道应力分析的任务 (1) 2 引用文件 (2) 3 设计 (2) 3.1 一般规定 (2) 3.2 管道冷紧 (3) 3.3 摩擦力 (3) 3.4 弹簧支吊架 (3) 3.5 设计条件 (4) 3.6 应力计算 (5) 3.7 力与力矩计算 (5) 3.8 管道应力分析评定标准 (5) 3.9 应力分析的方法 (8) 3.10 应力分析管道分类 (9) 4 应力分析报告 (12)
1 总则 1.1 范围 本标准规定了石油化工装置内管道应力分析的原则和相关要求。 本规定适用于石油化工装置设计压力不大于 42MPa，设计温度不超过材料允许使用温度的碳钢、合金钢及不锈钢管道的应力设计。 专利设备或成套设施，其设备的操作、维修、管道布置还应满足设备制造厂的特殊要求及标准。 执行本规定的同时，尚应符合国家现行有关标准。 1.2 管道应力分析的任务 管道应力分析的任务是保证管道系统布置的安全和经济性，避免发生以下情况： a) 因管道应力过大或金属疲劳而引起管道或支架损坏； b) 管道连接处发生泄漏； c) 因管道的推力和力矩过大而使管道或与管道连接的设备产生不允许的应力或变形； d) 管道从所在支架上脱落； e) 由于外部振动或管内流体引起的管道共振； f) 管道挠度过大，尤其是对于带有一定坡度自流排液的管道。 2 引用文件 GB50009 建筑结构荷载规范 GB/T20801 压力管道规范工业管道 SH/T3039 石油化工非埋地管道抗震设计通则 ASME B31.3 Process Piping API610 Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries API617 Centrifugal Compressors for Petroleum, Chemical, and Gas Service Industries API661 Air-Cooled Heat Exhangers for General Refinery Service NEMA SM23 Steam Turbines for Mechanical Drive Service 3 设计
石油化工设计中管道的应力分析 管道作为石油化工设计中的重要部分，承担着输送流体的任务，同时也面临着各种受 力情况。应力分析是为了保证管道在使用过程中不发生破裂、爆炸等安全事故而必须进行 的一项工作。 管道受力分析的基础是弹性力学理论。弹性力学理论包括以下几个基本假设：（1）物体在受力作用下会发生形变；（2）物体在受力作用下会产生应力；（3）物体在失去受力 作用后，会恢复到初始形状。 在管道受力分析中，通常采用有限元法进行计算。有限元法是一种数值分析方法，将 大型结构分为若干个有限元，分别计算每个有限元的应力和应变，再将它们按一定的规律 组合起来，得出整个结构的应力和应变分布。 管道应力分析中需要考虑的力包括：管道自重、流体压力力、风载荷、地震力、温度 变化引起的热应力等。其中，流体压力力是最主要的受力因素。根据流体压力作用下的应 力分类可将管道应力分为三种： （1）轴向应力：沿管道轴向方向产生的应力，即管道沿轴向的拉伸和压缩应力。轴向应力与流体压力、温度变化和管道的长度和弹性模量有关。 （2）周向应力：发生在管道的周向方向上，又称为环向应力。在管道传输流体的过程中，周向应力通常是主要应力之一，同时也是强度、韧性和延展性的重要指标。 （3）弯曲应力：由于管道的曲率半径的差异，管道在受到荷载的作用下产生角度变形，形成弯曲应力。它与管道的流体压力、温度变化、管道半径和壁厚等因素有关。 在进行管道应力分析时，应根据管道的具体情况选择适当的材料和方法。同时，还要 考虑材料的变形和破坏点，确保管道在使用过程中始终处于安全的状态。 总之，管道应力分析是石油化工设计的重要组成部分，它能够确保管道在使用过程中 始终安全可靠。通过对管道受力情况的分析和计算，设计师可以为整个生产线的稳定运行 提供可靠的技术支持。
管道设计中关于管道应力的分析与考虑 摘要：管道应力分析应该保证在设计的条件下有足够的柔性，为的是防止管道因为过度膨胀冷缩、管道自振或者是端点附加位移造成应力问题，在管道设计的时候，一部分管道要求必须进行管道应力分析和相关计算，同时还有一部分管道是不需要进行应力分析的，这种的管道分为两个部分，一种是根据实际的经验或者是已经成功的工程案例，在管道的设计中加上相应的弯管、膨胀节等环节来避免，所以就不需要进行管道应力分析，另一种就是管道的管径比较小，管道比较短，常温常压，不连接设备或者是不会产生振动，所以就不需要进行应力分析，文章就对管道的应力分析进行了详细的介绍说明。 关键词：管道设计应力分析柔性标准 一、管道应力分析的主要内容 管道应力分析主要分为两个部分，动力分析和静力分析： 1、管道应力分析中的动力分析 动力分析主要包括了六个方面，第一是管道自振频率的分析，为的是有效的防止管道系统的共振现象；第二是管道强迫振动相应的分析，目的是能够有效的控制管道的振动和应力；第三是往复压缩机（泵）气（液）柱的频率分析，通过对压缩机（泵）气（液）柱的频率的相关分析有效的防止气（液）柱的共振现象发生；第四是往复压缩机（泵）压力脉动的分析，起到控制压力脉动值的作用；第五是冲击荷载作用下的管道应力分析，可以防止管道振动和应力过大；第六是管道地震分析，为防止管道地震应力过大。 2、管道应力分析中的静力分析 静力分析包括了六个方面的内容：第一是压力荷载以及持续荷载作用下的一次应力计算，为的是有效的防止塑性变形的破坏；第二是管道热胀冷缩和端点附加位移产生的位移荷载作用下的二次应力计算，通过二次应力分析计算防止疲劳破坏；第三是管道对设备产生的作用力的相应计算，能够防止作用力太大，有效的保证设备的正常运行；第四是对于管道的支吊架的受力分析计算，能够为支吊架的设计提供充足的依据；第五是为了有效的防止法兰的泄漏而对管道法兰进行的受力分析；第六是管系位移计算，防止管道碰撞和支吊点位移过大 2、管道应力分析的目的 对管道进行应力分析为的就是能够使管道以及管件内的应力不超过许可使用的管道应力值；为了能够使和管道系统相连接的设备的管道荷载保持在制造商或者是国际规定的许可使用范围内；保证和管道系统相连接的设备的管口局部管道应力在ASME Vlll允许的范围内；为了计算管道系统中支架以及约束的设计荷
管道应力分析报告 1. 引言 管道是现代工业中常见的设备，承载着流体或气体的输送任务。然而，由于长 期使用、环境变化以及操作失误等原因，管道常常会受到应力的影响，从而导致管道的损坏和失效。因此，对管道应力进行分析和评估是至关重要的。 本报告将介绍管道应力分析的步骤和方法，以帮助工程师和技术人员有效地评 估管道的安全性和可靠性。 2. 步骤一：收集管道信息 在进行管道应力分析之前，首先需要收集有关管道的相关信息。这包括管道的 材料、尺寸、几何形状以及工作条件等。通过收集这些信息，可以更好地了解管道的特性和使用环境，为后续的分析工作打下基础。 3. 步骤二：确定边界条件 边界条件是管道应力分析的基础，它描述了管道在特定条件下的受力情况。根 据实际情况，边界条件可以包括管道端部的固定或自由支撑、管道连接处的约束等。通过确定边界条件，可以更加准确地模拟管道在实际工作中的受力情况。 4. 步骤三：建立数学模型 建立数学模型是进行管道应力分析的关键步骤。根据管道的几何形状和边界条件，可以选择适当的数学方法和工具来建立模型。常用的方法包括有限元分析、解析法等。通过建立数学模型，可以计算出管道在不同位置和方向的应力分布情况。 5. 步骤四：计算应力分布 在建立数学模型之后，可以进行应力计算。根据所选的数学方法和模型，可以 通过计算得到管道在不同位置和方向上的应力大小。这些应力值可以用于评估管道的安全性，并进行必要的修复和改进。
6. 步骤五：评估管道安全性 根据得到的应力分布结果，可以对管道的安全性进行评估。根据国际标准和规范，可以确定安全应力范围。如果管道的应力值超过了安全范围，需要采取相应的措施，如增加支撑、加固结构等，以保证管道的安全运行。 7. 步骤六：制定改进方案 如果管道的应力分布结果不符合要求，需要制定相应的改进方案。改进方案可以包括优化管道的设计、改变工艺条件、增加支撑等。通过合理的改进方案，可以有效地降低管道的应力水平，提高管道的安全性和可靠性。 8. 结论 管道应力分析是保证管道安全运行的重要环节。通过收集管道信息、确定边界条件、建立数学模型、计算应力分布、评估管道安全性以及制定改进方案等步骤，可以全面地分析管道的应力情况，并采取相应措施保障管道的安全性。在实际工程中，工程师和技术人员应根据具体情况选择合适的方法和工具，确保管道应力分析的准确性和可靠性。 以上是对管道应力分析报告的步骤和方法的介绍，希望能够为相关人员提供参考和指导。通过科学的管道应力分析，可以有效地预防和解决管道问题，提高工业生产的安全性和可靠性。
管道应力分析设计技术规定 1. 总则 1.1 概述 1.1.1 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 1.2.1 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230℃或低于-20℃的所有管线。 （2）设计温度大于等于340℃的所有管线。 （3）管径大于等于DN100，且操作温度大于等于230℃或低于-20℃的所有泵的进出口管线。 （4）汽轮机进、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1.2.1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的管道。 （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 下列管道可不再进行应力计算 （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。
2. 设计条件和设计标准 2.1 设计条件 2.1.1 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。2.1.2 管道应力计算必须具备的基础数据 （1）管道计算压力 （a）一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：
热力管道设计中的应力分析 本文对热力管道应力分析的重要性进行了简要阐述，并在此基础上，提出了热力管道应力分析的一般模式以及对管道应力分析中可能遇到的问题进行了归纳，并对解决这些问题的方法进行了相关讨论。 标签：热力管道;应力分析;荷载 1 引言 随着火力发电机组容量的增大，主蒸汽管道、再热蒸汽管道、主给水管道等热力管道的设计参数不断提高，管径及壁厚也随之加大，管道应力分析也受到越来越多的重视，有些投资方对设计单位的应力计算提出明确要求。热力管道的应力，主要是由管道承受的内压、外部荷载、偶然荷载以及热膨胀等因素引起的，管道在这些荷载作用下的应力状态十分复杂。进行应力分析与计算，是研究管道在各种荷载作用下产生的力、力矩和应力，从而判断管道的安全性，进而满足所连接的设备对管道推力（矩）的限定，同时使管道设计尽可能经济合理。管道应力分析是热力发电厂管道工程设计的基础，对整个工程而言，通过应力分析可以优化配管、合理布置管道支吊架，以使弹簧、补偿器等管道配件方面的投资及土建投资更加合理化。 2 管道应力分析 一般而言，热力管道管系多为三维空间走向，由一条或多条主管及数条支管组成，有些管系甚至会含有一个或多个环行结构。在进行应力分析之前需根据管道走向建立管道应力分析的三维立体图，从而确定应力分析的结构参数。 2.1管系荷载的确定 管系所承受的荷载大致可以分为四类： （1）压力及温度荷载：热力管道可能在几种不同的压力和温度条件下运行，在计算时应根据实际情况确定最不利的一组压力和温度条件，以便计算管道在最危险工况下的能否满足条件。 （2）持续外载：包括管道基本载荷（管子及其附件的重量、管内介质重量、管外保温的重量等）、支吊架的反力、以及其它集中和均布的持续外载。 （3）热胀及端点附加位移：管道由安装状态过渡到运行状态，由于管内介质的温度变化，热胀冷缩使管道发生形变;与设备相连接的管道，由于设备的温度变化而出现端点附加位移，从而对管道产生约束，使管道发生形变。 （4）偶然荷载：包括风雪荷载、地震荷载、流体冲击以及安全阀动作等而
压力容器应力分析标准 压力容器是一种用于承受内部压力的设备，通常用于储存或加工气体、液体或 蒸汽。在设计和制造压力容器时，应力分析是至关重要的步骤。应力分析可以帮助工程师确定材料的合适性，以及在使用过程中可能出现的应力集中区域，从而确保压力容器的安全运行。 首先，压力容器应力分析需要遵循一定的标准和规范。国际上广泛应用的压力 容器设计规范包括ASME（美国机械工程师协会）的《压力容器规范》和欧洲的PED（压力设备指令）。这些规范详细规定了压力容器的设计、制造、检验和使用要求，其中包括应力分析的相关内容。 在进行应力分析时，工程师需要考虑压力容器在运行过程中可能受到的各种载荷，包括内压、外压、温度载荷、地震载荷等。针对这些载荷，工程师需要进行应力分析，计算压力容器的应力分布情况，以及应力集中的位置和程度。通过应力分析，工程师可以评估材料的强度是否足够，以及是否需要采取一些措施来减轻应力集中的影响。 此外，应力分析还需要考虑压力容器的几何形状、焊接接头、支撑结构等因素。这些因素都会对应力分布产生影响，因此在进行应力分析时需要全面考虑。 在实际工程中，工程师通常会利用有限元分析等计算工具来进行应力分析。有 限元分析是一种数值计算方法，可以对复杂结构的应力分布进行精确计算。通过有限元分析，工程师可以得到压力容器各个部位的应力情况，从而指导后续的设计和制造工作。 总的来说，压力容器应力分析是压力容器设计和制造过程中不可或缺的一部分。遵循相应的标准和规范，全面考虑各种载荷和因素，并利用适当的计算工具进行应力分析，可以确保压力容器的安全可靠运行。在未来的工作中，我们需要不断改进应力分析的方法和技术，以适应不断发展的压力容器应用需求。
管道应力分析和处理 摘要：从管道应力产生的原理和处理方法出发，明确的阐述了应力处理的原则。分步叙述了管道的补偿、管道柔性分析方法的选择、图解简化计算、判断式、计 算机分析中的一些技巧和方法。 关键词：应力补偿 管道上的应力一般分为一次应力、二次应力和偶然应力。一次应力是指由管道所受外力 荷载。它满足与外加荷载的平衡关系，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约束所产生的正应力和剪应力。偶然应力 类似于垮塌性荷载，不持续发生，偶尔会作用。一次应力和偶然应力在确定的管道和管道环 境中是不会变化的，这里主要谈谈管道的二次应力。 由定义可知，二次应力是由于管道变形受阻而产生的，它不直接与外力相平衡，而是由 管道各部分变形来适应的。在热胀推力的作用下，管道局部屈服而产生少量塑性变形时，就 会使推力不再增加，塑性变形不再发展，即有自限性。只有塑性变形在多次交变的情况下， 才会引起管道的疲劳破坏。当热力管道启动时，热力由内壁向外壁传递，内外壁管道有温差，管道温度不均匀，而产生温度应力，一般计算中不考虑。不同材料的管道和管件焊接时，由 于膨胀系数和弹性模量不同，当温度升高时，相连处存在热应力,此应力也属二次应力。在管 道中，二次应力一般由热胀、冷缩和端点位移引起。 一、管道的补偿 在诸多因素中，温度的变化对管道应力的影响最大，而温度升高，又会降低管道的许用 应力，只有当管道在工作状态下的应力小于许用应力，管道才是安全的。那么我们怎样才能 解决管道由于各种环境变化而形变带来的二次应力呢？简单的说就是“膨胀多少，补偿多少”。管道在热胀或冷紧时不受阻，或在安全应力内受阻是我们补偿的最终目的。首先我们来明确 几个重要参数： 右图是一“L”型管道，A、B分别为管道的两个固定点，L1+L2=L是管道的长度，U是两个 固定点间的距离，Δ是管道的膨胀量。这里需要对Δ详细说明一下，它是管道的线性膨胀量 和管道位移的矢量加和。我们假定打开B点，让B点自由膨胀，在线膨胀方向上同向取正， 反向取负，加合后便可以得到管道的线性膨胀量；如果A、B点为设备的管口，我们还要考 虑因设备热胀或基础下沉产生的位移，两者矢量加合才是我们的Δ值。 二、柔性分析方法 实际的工程管道设计中，不是我们遇到一条管道就要去对它应力和柔性进行分析。对于 规范中规定的不需要进行柔性分析的管道，对于一些被实际证明运行安全，运行良好的管道 设计，我们可以直接拿来套用设计。但对于一些新设计项目中不能进行经验判断及GB50316 明确规定的要进行柔性分析的管道，我们才需要对它实施柔性分析，一般来说温度大于-50℃ 小于100℃，管径小于250mm的管道，我们只要进行简单的经验判断就可以了，而对于一些 温度高于250℃和低于-50℃的管道及复杂管系我们必须借助计算机软件进行详细分析。 三、简化计算--图解法 通常我们设计的管道，多数情况下是“L”型，“Z”型或“Π”型的，或可以通过支架的巧妙设置，把一些复杂管系简化为上述三中形式中的“L”型，“Z”型或“Π”的，也可以在一些“直”管道 上设置补偿器来柔化管道。目前已经有不少设计手册和规范列出了补偿器的线算图，常见的 有“L”型，“Z”型和“Π”型线算图。下面就以“Π”型补偿器为例，简要介绍下线算图解方法。 假设管廊上有一68米长的中压蒸汽管道Φ168X5，温度为210℃，材质为无缝钢管，现 在设一个“Π”型补偿器来减少管道二次应力增加柔性。 第一步：设置管道固定点 管道的固定点设置要依据管道长度、补偿量、固定支架所能生根的点等因素综合考虑， 灵活把握。对于此根管道我们先假定两固定点间的距离为60m（按管廊正常跨距6m，选择 跨距的整数倍便于设置固定架）。