结构设计知识：压力管道结构的设计与分析压力管道结构的设计与分析
压力管道是一种用于输送气体、液体和其他物质的管道，其内部处于高压状态。国家对压力管道的设计、制造、安装和使用均有严格的规定。在设计和分析压力管道结构时，需要考虑多种因素，如管道的应力、变形、疲劳、安全系数等。
一、基本概念
1.管道应力
管道应力是指管道内或外的应力状态。管道内的应力通常指由管内介质的压力引起的应力，而管道外的应力包括重量、附加载荷和温度应力等。
2.管道变形
管道变形主要包括弯曲变形、扭曲变形和轴向变形等。在管道应力过大时，管道可能发生弯曲、扭曲和拉伸等变形。
3.疲劳
疲劳是指材料在多次循环荷载下，出现的开裂或断裂现象。疲劳分析是管道结构设计中必不可少的一项工作，能够帮助有效地评估材料的寿命和设计的可靠性。
4.安全系数
安全系数是指材料或结构承受极限载荷或极限状态时，实际荷载和设计荷载的比值。安全系数通常大于1，它能够保证管道在极限载荷时的安全性。
二、设计要求
设计者必须遵循相关法律法规和标准规范，如《压力容器安全技术监察规程》、《压力管道设计规范》等。
1.选材
选材应考虑管道所运输介质的化学特性、温度、压力和其他特殊要求等。一般来说，管道材料应有良好的耐腐蚀性、高温强度和良好的可焊接性。
2.设计参数
设计参数包括管道直径、壁厚、两端支持方式、布置方式等。应
根据实际载荷、管道长度、介质流量等情况合理选取。管道直径和壁
厚的选择不仅与介质性质有关，还与设计压力、温度、工作条件等有关。
3.设计计算
设计计算应根据管道的实际情况确定内部压力、外部荷载、温度
等设计载荷，采用有限元分析等方法计算应力和变形等参数。
4.安全系数
安全系数是设计过程中的关键参数之一，应根据管道的使用环境、受力情况等具体因素来确定。一般来说，安全系数应大于1.5。
三、分析方法
1.静力学分析
静力学分析主要是指在等静力条件下，采用材料力学原理计算管
道应力、变形等参数，分析管道结构是否满足使用要求。静力学分析
可以采用手算和计算机辅助分析软件等方法。
2.有限元分析
有限元分析是一种广泛应用的计算方法，能够对管道复杂的应力、变形、疲劳等问题进行精确的计算，精度高、准确度高，被广泛用于
结构分析。
3.疲劳分析
疲劳分析主要是评估管道结构在多次循环荷载下，材料疲劳寿命
的问题。疲劳分析通常采用有限元分析和振动分析等方法。
四、总结
压力管道的设计和分析需要考虑多个因素，如管道应力、变形、
疲劳、安全系数等。设计者必须遵循相关规范，选材、设计参数和设
计计算应合理。静力学分析、有限元分析和疲劳分析等方法可以用于
管道结构的分析和评估，能够有效地保证管道的使用安全和可靠性。
4 压力钢管的设计 4.1 引水管道的布置： 压力钢管的型式：采用坝内埋管的型式。 4.1.1管轴线布置： 4.1.1.1进水口高程，根据前面坝体剖面设计中对上游坡折点的叙述，进水口高程＝死水位－临界淹没水深＝72.3米。 4.1.1.2钢管直径根据管中经济流速和发电设计流量确定，定为 5.6米。 4.1.1.3钢管轴线沿主应力方向。 4.1.2进水口： 4.1.2.1进口段设计为平底，上唇收缩曲线为四分之一椭圆，长轴取为 5.0米，短轴取为2.0米。 4.1.2.2拦污栅鉴于本枢纽是坝后式水电站，拦污栅的立面布置采用垂直式。平面布置采用弧形拦污栅。栅条厚度取为10mm,宽度取为200mm,间距取为128mm。 4.1.2.3渐变段是由矩形闸门段到圆形管道的过渡段，采用圆角过渡，长度规范规定不少于一倍管径，取6米。 4.1.2.4上弯段及下弯段设计： 上弯段及下弯段转弯半径不得小于2～3倍的管径，取为15米。 4.2闸门及启闭设备： 4.2.1闸门由事故闸门和检修闸门组成，事故闸门和检修闸门处净过水断 面为隧洞断面的1.1倍，坝式进水口为了适应坝体的结构要求，进水口长度要缩短，进口段与闸门段常合而为一。坝式进水口一般都做成矩形喇叭口状，水头较高时，喇叭开口较小，以减小闸门尺寸以及孔口对坝体结构的影响；渗透较低时，孔口开口较大，以降低水头损失。 4.2.2启闭设备安放在坝顶，并满足设备及闸门的尺寸和重量 4.3 压力钢管结构设计： 4.3.1确定钢管厚度： 拟定三个断面进行计算，分别为进水口中心线高程74.8米处；压力钢管中心线高程为50米处和压力钢管末端处高程35米。 计算公式为：
压力管道基础知识 一、压力管道基本概念 （一）管道的概念 根据国家标准《工业金属管道设计规范》GB50316-2000的规定，管道是由管道组成件、管道支吊架等组成，用以输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动。 国家标准《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97的定义是：由管道组成件和管道支承件组成，用以输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制和制止流体流动的管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门和其他组成件或受压部件的装配总成。 按流体与设计条件划分的多根管道连接成的一组管道称之为“管道系统”或“管系”。 上述定义包含两个含义： （A）管道的作用：是用以输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制和制止流体流动。 1）流体：在有些标准中称为介质。流体可按状态或性质进行分类。 a）按状态分： 气体； 液体；
液化气体：是指在一定压力下呈液态存在的气体； 浆体：是指可燃、易爆、有毒和有腐蚀性的浆体介质。 b）按性质分： 火灾危险性；是指可燃介质引起燃烧的危险性，分为可燃气体、液化气体和可燃液体。有甲、乙、丙三类。 爆炸性；与空气混合后可能发生爆炸的可燃介质或在高温、高压下可能引起爆炸的非可燃介质。 毒性；按GB5044分级。有剧毒（极度危害）和有毒（高度危害、中毒危害和轻度危害）两大类四个级别。 腐蚀性。是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏的物质。 2）输送流体：依靠外界的动力（利用流体输送机械如压缩机、泵等给予的动能）或流体本身的驱动力（如介质本身的压力）将管道源头的流体输送到管道的终点。 3）分配流体：通过管系中的支管将流体分配到设计规定的多个预定的设备或用户。 4）混合流体：将管系中来自不同支管中的流体在管道中进行混合，如稀释等。
结构设计知识：压力管道结构的设计与分析压力管道结构的设计与分析 压力管道是一种用于输送气体、液体和其他物质的管道，其内部处于高压状态。国家对压力管道的设计、制造、安装和使用均有严格的规定。在设计和分析压力管道结构时，需要考虑多种因素，如管道的应力、变形、疲劳、安全系数等。 一、基本概念 1.管道应力 管道应力是指管道内或外的应力状态。管道内的应力通常指由管内介质的压力引起的应力，而管道外的应力包括重量、附加载荷和温度应力等。 2.管道变形 管道变形主要包括弯曲变形、扭曲变形和轴向变形等。在管道应力过大时，管道可能发生弯曲、扭曲和拉伸等变形。 3.疲劳
疲劳是指材料在多次循环荷载下，出现的开裂或断裂现象。疲劳分析是管道结构设计中必不可少的一项工作，能够帮助有效地评估材料的寿命和设计的可靠性。 4.安全系数 安全系数是指材料或结构承受极限载荷或极限状态时，实际荷载和设计荷载的比值。安全系数通常大于1，它能够保证管道在极限载荷时的安全性。 二、设计要求 设计者必须遵循相关法律法规和标准规范，如《压力容器安全技术监察规程》、《压力管道设计规范》等。 1.选材 选材应考虑管道所运输介质的化学特性、温度、压力和其他特殊要求等。一般来说，管道材料应有良好的耐腐蚀性、高温强度和良好的可焊接性。 2.设计参数
设计参数包括管道直径、壁厚、两端支持方式、布置方式等。应 根据实际载荷、管道长度、介质流量等情况合理选取。管道直径和壁 厚的选择不仅与介质性质有关，还与设计压力、温度、工作条件等有关。 3.设计计算 设计计算应根据管道的实际情况确定内部压力、外部荷载、温度 等设计载荷，采用有限元分析等方法计算应力和变形等参数。 4.安全系数 安全系数是设计过程中的关键参数之一，应根据管道的使用环境、受力情况等具体因素来确定。一般来说，安全系数应大于1.5。 三、分析方法 1.静力学分析 静力学分析主要是指在等静力条件下，采用材料力学原理计算管 道应力、变形等参数，分析管道结构是否满足使用要求。静力学分析 可以采用手算和计算机辅助分析软件等方法。 2.有限元分析
市政给排水管道工程结构设计要点 摘要：市政基础设施建设的步伐随着城市化的快速发展而加快了速度，更好 的满足了城市居民的工作需求。其中市政给排水工程更是其重要的组成部分之一，给排水管道结构设计是市政管道工程的重要内容，其设计质量直接关系到最终的 给排水管道效果发挥。因此文章重点就市政给排水管道工程中的结构设计展开分析。 关键词：市政给排水；管道工程；结构设计 随着我国社会经济的可持续发展，人们的生活发生了翻天覆地的变化，更离 不开市政工程的建设，这在很大程度上反映了一个城市的发展水平和综合实力， 提高工程质量是促进城市发展的重要保证。市政给排水管道的结构设计极为重要，是能否长期有效发挥其自身价值的关键。在市政给排水管道的实际运行中，由于 各种原因造成管道断开、过度变形、管道损坏、不均匀沉降等问题，造成管道渗漏、上部结构开裂、压降、相邻建筑物基础沉降、地面和道路沉降等危害。由此 可见，给排水管道的结构设计在整个市政工程中占有十分重要的地位。虽然结构 设计在市政给排水管道工程设计中处于辅助地位，但只要与给排水专业密切配合，科学设计，就可以避免或有效解决相关问题，从而提高市政给排水管道使用的安 全性和稳定性。 1市政给排水管道工程设计前的准备工作 在进行给排水管道的结构方案设计时，首先要进行实地考察。在进行给排水 管道建设时，通常会首先铺设一条较长的道路，因地形的差异，确定合适的铺设 方案。为使工程设计的科学性和合理性，相关人员必须实地考察当地的地貌，在 实地考察的时候选择线路，并对排水工程进行概算，对当地的地质情况和管道的 情况进行全面的调查，如果遇到特殊的地形，必须反复勘察，必要的时候可以拍 照保存，以便日后参考。第二是勘测的具体要求，在进行管线的构造时，要向工 程单位提出比较精确的管线沿线数据，有关水文、工程地质等方面的信息。在进
压力管道论文 引言 压力管道是一种广泛用于工业领域的设施，它们承载着各种液 体或气体的压力传递任务。随着工业的发展和对能源的需求增加， 对压力管道的设计、建设和运行管理提出了更高的要求。本文将探 讨压力管道的意义、设计原则、施工技术和运营管理等方面，旨在 提供关于压力管道的全面理解和指导。 压力管道的意义 压力管道在工业领域起着至关重要的作用。它们用于输送石油、天然气、水和其他液体或气体，满足了能源的需求。压力管道的建 设和运营能够促进经济的发展，提高能源效率，并为人们的生活和 生产提供便利。因此，理解和掌握压力管道的设计与管理是至关重 要的。 压力管道的设计原则 良好的压力管道设计是确保其安全运行的关键。设计原则包括 但不限于以下几个方面：
1.合理的管道材料选择：根据传输介质的特性和工作条件，选 择合适的材料，如钢、铜或塑料等，以确保管道具有足够的强度和 耐腐蚀性。 2.适当的管道尺寸：根据输送介质的压力和流量要求，确定合 适的管道尺寸，以确保压力损失的最小化和流体的正常传输。 3.安全阀和压力表的设置：在管道中设置安全阀和压力表，以 保护管道免受压力超载和泄漏的风险，并提供实时的管道状态监测。 4.良好的管道布局和支撑：合理的管道布局和支撑结构能够减 少外力对管道的影响，预防管道的弯曲和损坏。 压力管道的施工技术 压力管道的施工要求技术上的高度精确和严格遵守工程标准。 一些重要的施工技术包括： 1.焊接技术：压力管道的连接通常采用焊接技术，确保管道连 接处的强固和密封。
2.固定和支撑技术：管道的固定和支撑需要考虑管道的伸缩性和变形，采用适当的支撑结构和补偿装置。 3.检测技术：施工过程中需要进行多种检测，如超声波检测、压力测试和无损检测等，以确保管道的完整性和安全性。 压力管道的运营管理 压力管道的运营管理是确保其长期安全可靠运行的基础。它包括以下几个方面： 1.定期检修：定期对压力管道进行检修和维护，及时排除可能存在的隐患，确保管道的正常运行。 2.安全培训：对从事管道操作和维护的人员进行专业培训，提高其安全意识和技能水平。 3.管道数据管理：建立管道的完整数据记录，包括管道材料、安装日期、维护记录等，以便于调查和管理。
石油化工压力管道设计过程及要点探析 【摘要】伴随着石油化工的信息化、大型化、现代化以及智能化发展，针对 石油化工装置的设计要求不用担严格化，同时在石油工程设计期间管道设计作为 重要的设计环节，设计水平会直接决定着整个装置的经济性、周期性。对此，为 了进一步提高石油化工压力管道的设计水平，本文简要分析石油化工压力管道设 计过程及要点，希望能够为相关工作者提供帮助。 【关键词】石油化工；压力管道；管道设计；设计要点 0.引言 压力管道的设计属于一门结合了多学科的综合性技术，对于管道设计人员而 言需要从材料、力学、机械等不同方面的知识结合起来进行综合设计，在设计时 不仅需要了解工艺，还需要做好对设备、结构等方面基础知识的理解，准确掌握 石油化工装置的检修与操作方式，还需要丰富整体施工效益。按照建设的设计条 件和相关要求，需要遵循法律规定并做好对装置管道设计的有效管理。对此，探 讨石油化工压力管道设计过程及要点具备显著实践性价值。 1.石油化工压力管道的设计流程 在石油化工压力管道设计期间，国内外的相关工程企业以及设计院都认为压 力管道的设计重点在于三个方面，分别为管道材料的设计、管道应力的分析以及 管道布置的设计。管道的材料设计属于压力管道的设计基础，其会直接影响整个 项目的经济性与可靠性[1]。管道压力的分析属于整个系统安全性的基础保障，管 道的布置设计则属于压力管道设计的最终目标，其需要贯穿在整个设计工艺中。 在管道布置与设计过程中还可以细致划分为基础设计与详细设计，基础设计属于 满足设计条件和用户基础的前提喜爱，保障设计相关的标准规范、管道材料等级，从而实现对管道走向、支撑等方面的综合布置。在详细设计期间需要基于设计基 础做好修改与完善，并做好管道元件的定位以及隔热防腐设计，并基于非标支吊 架设计以及应力分析，最终完成装置平面、管道以及管道材料等多方面的设计。
压力管道的弯管与直管连接结构应力分析 压力管道通常需要在其线路中使用曲线管来满足管线的转弯需求。这些曲线管与直管 连接起来通常需要一些特殊的结构，以确保管道在工作中能够维持其正常运行。这篇文章 将会对压力管道的弯管与直管连接结构进行应力分析，探讨其应力特点和设计原则。 首先，弯管与直管连接处的应力特点需要根据管道工作环境的不同而定。例如，在高 压和高温的环境中，管道的应力水平可能会比其他工作环境更高。但一般来说，弯管与直 管连接处的应力主要来自以下几个方面： 1. 管体弯曲引起的应变应力 弯管的曲率半径与管径之比决定了管体在弯曲过程中所需的应变。应变过大会导致管 体产生应变能。当弯管与直管连接时，由于曲率半径和管径的不同，管体在连接处即产生 了应变，进而形成了应力。这种应力会在管道工作后不断累计，直至形成管体的韧性断 裂。 2. 管道内部介质的压力应力 弯管与直管连接处由于管径不同，液体在弯管和直管连接处的流速会变化。这种流速 的变化会导致液体在连接处产生压力应力，进而形成一种压力差，即产生流动阻力。当管 道内介质的压力水平越高时，这种应力越显著。 3. 管道的自重应力 管道的自重通常也会对其弯管与直管连接处产生应力。由于曲率半径和管径的不同， 连接处的管体在弯曲或水平的工作状态下会受到重力的作用，因此产生自重应力。 根据上述应力特点，设计出一种合理和可靠的弯管与直管连接结构需要遵循以下几个 原则： 1. 应根据弯管的弯曲半径和直管的管径来选择适当的连接件。 连接件的设计应该满足弯管和直管的直径差异，以确保连接处的应变和应力得以分散。合适的连接件可以确保管体的韧性，并应对连结处所产生的应力和应变有所缓解。适当的 连接件还可以改善管体的流动特性，并降低压力差。 2. 连接件的安装位置及其环境应符合相关的标准和要求。 连接件应安装到充分的标准上，选取合适的材料和工艺。同时，安装环境也应满足相 关的要求，如适当的温度和湿度。任何其他环境条件的不合规都会导致连接件安装不稳 定。
钢管结构设计的基本知识 1.钢管材料特性 钢管通常由碳钢、合金钢或不锈钢等材料制成。在钢管的选择和设计 过程中，需要考虑材料的强度、韧性、耐腐蚀性能以及成本等因素。 2.钢管的截面形状 钢管的截面形状有多种，常见的包括圆形、方形、矩形和椭圆形等。 不同形状的钢管在结构设计中有着不同的应用。 3.钢管的连接方式 钢管的连接方式包括焊接、螺纹连接、法兰连接和机械连接等。在结 构设计中，钢管的连接方式需要根据具体情况选择，以确保连接的牢固和 稳定。 4.钢管结构的荷载分析 在进行钢管结构设计时，需要对结构所承受的各种荷载（如静载荷、 动载荷和地震荷载等）进行分析和计算，以确保结构的安全性和稳定性。 5.钢管结构的力学性能 钢管结构在设计过程中需要满足一定的力学性能要求，包括刚度、强 度和稳定性等。这些要求可以通过结构分析和计算来确定。 6.钢管结构的稳定性分析 钢管结构的稳定性是指结构在受到荷载作用时的抗侧向位移、变形和 破坏的能力。在设计过程中，需要进行稳定性分析，以确定结构的稳定性。
7.钢管结构的施工工艺 钢管结构的施工过程需要考虑结构的装配性、施工方法和工艺流程等 因素。此外，还需要进行安全评估，确保施工过程的安全性。 8.钢管结构的检测和监测 钢管结构在使用过程中需要进行定期的检测和监测，以评估结构的安 全性和可用性。常见的检测方法包括非破坏检测和结构健康监测等。 9.钢管结构的设计规范和标准 钢管结构的设计需要遵循相关的设计规范和标准。各国和地区的设计 规范和标准可能会有所不同，设计人员需要根据具体情况选择适用的标准。 总之，钢管结构设计是一门综合性的学科，涉及到材料力学、结构力 学和建筑设计等多个方面的知识。设计人员应该掌握相关的基本知识，并 在实际应用中不断实践和提高。
压力管道设计方案 压力管道设计方案 随着社会的发展，压力管道的应用越来越广泛，对于压力管道设计方案的重视程度也越来越高。如何制定一份科学、合理的方案，成为了设计师们的重要任务。本文将从设计方案的选定、设计要点和设计流程三个方面，探讨压力管道的设计方案。 一、设计方案的选定 设计方案的选定是整个设计过程的第一步，一个合适的设计方案的选定，可以为整个设计过程奠定一个良好的基础。首先，设计师需要对设计的要求进行全面的分析，包括使用环境、工作负载、设备性能等因素的考虑。其次，需要考虑实际的技术和经济因素，包括材料成本、加工成本等方面的考虑。最后，还需要综合考虑安全因素，如设计的可靠性、抗压性、防腐性、耐热性等。 设计方案的选定需要经过多次论证，通常需要制定多个方案，并通过技术会议进行评估，选择具有优势的方案进行方案设计。 二、设计要点 设计方案选定之后，就需要进入具体的设计阶段，设计师需要注意以下设计要点：
1、材料的选择：在选材方面需要更加关注压力管道所具 备的抗压性、防腐性、耐高温等性质。根据不同环境的不同要求，选择不同种类的材料。 2、设计的合理性：设计师需要在专业领域中积累多年的 经验，能够基于实际经验来处理一些常见的问题；在涉及到一些专业知识的时候，应该请相关的专家来参与或给出意见，避免设计的盲目性。 3、可靠性要求：由于压力管道所需要承载的压力极其巨大，所以设计师必须在设计过程中保证其可靠性，确保气、液体从管道中传输时，能够具有稳定的表现。 4、安全性要求：在设计的时候必须考虑体系的安全因素，制定安全规程，加强针对应激情况的安全防范措施并确保设备的可规范使用。 5、强度设计：压力管道所要承载的压力非常大，因此设 计师需要充分考虑管道的截面、工作条件等各个方面的因素，以确保整个压力管道能够承受工作时的压力。 6、轴向变形的控制：在管道偏向于弯曲时，轴向的变形 会变得很明显。因此，设计师需要将轴向变形控制在合理的范围内，避免管道因轴向变形引起的问题，如管道失效等问题。 三、设计流程 设计流程主要分为前期的准备和设计方案之后的具体设计两个阶段。 1、前期准备：
压力管道安全知识压力管道的主要特点和结构 要求 〔一〕压力管道的特点 一个管道系统，为了完成流体的输送、分配、混合、分开、排放、计量或控制流体流动的功能，必须与相应的动力设备、反应设备、储存设备、分开设备、换热设备、控制设备等连接在一起，形成一个系统，使管内流体具有一定的压力、温度和流量，完成制定预定的任务。同时，不同类别的压力管道，由于材料、结构和敷设形式不同，其特点也有所不同： 〔A〕工业管道的特点 1〕数量多，管道系统大，车间内管道布置交叉、紧凑； 2〕管道组成件和支承件的材质、品种、规格复杂，质量均一性差； 3〕运行过程受生产过程波动影响，运行条件变化多，如热胀冷缩、交变载荷、温度和压力波动等；
4〕腐蚀和破坏机理复杂，材料失效模式多。 〔B〕长输管道和公用管道的特点 1〕管道敷设长度大，跨越地区多，地形地质复杂； 2〕埋地敷设多，缺陷检测难度大； 3〕容易遭受意外损伤。 〔二〕压力管道的结构要求 压力管道由于输送的流体具有毒性、燃爆性和腐蚀性，且又有高温、高压、低温等特别操作条件，使其具有相当大的危险性。因此，压力管道系统结构应当具备以下条件： 耐压强度：承受管内流体作用于管道上的压力〔内压或外压〕、温度所引起的应力及其长期、反复的影响，如蠕变和疲惫等； 密封性：阻止管道内部流动的流体泄漏到管道外部空间或流
体中； 耐腐蚀性：承受管内流体对管道材料的腐蚀作用。管道材料 的耐腐蚀等级分为4级，以年腐蚀速率衡量：充分耐腐蚀≤0.05mm； 耐腐蚀＞0.05～0.1mm； 尚耐腐蚀＞0.1～0.5mm； 不耐腐蚀＞0.5mm； 柔性：管道的柔性是反映管道变形难易程度的一个物理概念。管道在制定条件下工作时，因热胀冷缩、端点附加位移、管道支 承设置不当等原因会产生应力过大、变形、泄漏或破坏等影响正 常运行的状况。管道的柔性就是管道通过自身变形汲取因温度变 化发生尺寸变化或其他原因所产生的位移，确保管道上的应力在 材料许用应力范围内的性能。 为了满足上述条件，管道系统的管道组成件必须使用耐介质 腐蚀，有能够在制定规定温度下承受介质作用压力的材料，且有 相应的壁厚和密封结构。同时整个管道系统应有适当的支承。
石油化工压力管道设计过程及要点的分 析 摘要：在我国国民经济水平逐步提升的过程中，我国自产的石油化工产品不 管是数量还是质量都已慢慢跻身到了世界前列，为了更好地满足生产要求，不管 是生产设备还是装备种类的优化相关人员都付出了巨大的努力，庆幸的是最后取 得了满意的成果[1]。尽管我国在特种设备的设计制造方面实现飞速发展，不过 还有诸多技术有待提升，甚至偶尔还会发生客观上能够通过科学设计与提升技术 水平就能避免的安全事故，这对我国石油化工工业发展造成了极大的影响。目前 能有效提高压力管道设备功能性的方法就是从设计环节入手把握要点，从源头上 避免一些隐患存在，保证工业正常有序生产，为相关人员人身财产安全提供保障。 关键词：石油化工；管道设计 1 石油化工压力管道设计基本条件与准则 1.1 管道承受的压力值 压力管道只是管道工艺系统的一个部分，其构成主要是钢管、管件、阀门、 仪表、连接紧固件等，功能是输送、混合、分离、排放、存储和控制流动液体介 质或蒸汽介质。石油化工企业的压力管道系统有着严格压力承受值要求，诸多管 道构成部分的压力大小设计，必须根据实际运行操作需求以及温度极限值情况下 的实际压力来进行综合考虑，除了温度极限值以外，还有很多不利条件，比如运 行环境优劣、控制系统性能、设备操作熟练度、流体的不稳定性和压力脉冲等。 所以关于压力管道的设计需要遵守的基本原则可归纳为以下几点：一是对于有安 全泄放装置的压力管道，要联合工作条件下最苛刻的工况确定压力值。二是对于 直接连接于设备的完整压力系统，管道压力的设计最低值不宜小于设备的工作压力，若管道压力小于设备工作压力，就存在极大的安全风险。 1.2 管道承受的温度值
结构设计知识：反应堆压力容器结构设计原 理与方法 在核能领域，反应堆压力容器（RPV）是最核心的安全设施之一，它主要承担着核反应堆温度、压力及辐射等作用下核反应所引起的热力学荷载，保证反应堆的安全稳定运转，同时预防放射性物质泄漏。 反应堆压力容器结构设计应该兼顾机械强度、核热强度和辐射强度，确保反应堆内部稳定性能，并对外具有必要的保护。下面是反应堆压力容器结构设计原理与方法的详细介绍。 1.反应堆压力容器的结构原理 反应堆压力容器一般由几种厚度不同的钢板弯曲而成，压力容器的主体结构是基于双盘式结构设计原理，通过半球形底部、厚度递减的圆筒体、半球形顶部三个部分组成。在压力容器的上下两端，各设置厚壁体结构，用于保护燃料棒束及减缓能量释放的后果。 2.反应堆压力容器的结构设计原则
反应堆压力容器首要考虑的问题是耐久性和安全性，其次是方便 维护和操作，以及质量和成本的问题。基于这些原则，结构设计应注 重以下几个方面： （1）强度要求：设计要满足纵向载荷和横向载荷的强度要求，确 保稳定性、抗震性、抗辐射等。同时，应该兼顾钢板较为均匀的应力 分配，避免局部应力集中导致塑性翻转，从而影响压力容器的安全和 耐久性。 （2）工艺技术：反应堆压力容器结构设计应该充分考虑工艺技术，以确保生产过程中的质量和公差控制，由于其由多块钢板组装而成， 如果产生偏差可能影响其强度和密封性，甚至导致早期失效。 （3）耐腐蚀性考虑：核反应堆往往面临强烈的辐射和高温的腐蚀，所以设计师需要考虑到材料的耐腐蚀性能，使用相应的材料进行压力 容器的设计和制造。 （4）易于维护和检修：反应堆压力容器通常需要进行定期的检修 和维护，所以设计师还需考虑如何及时的取出和还原反应堆内部的零 配件，确保安全，可维护，可操作该条件的实现。
压力管道的管道弯头设计及其要求压力管道是工业生产中非常重要的部分，管道系统的设计和使用对于工业生产的安全和正常运行起到了至关重要的作用。在压力管道系统中，管道弯头是不可或缺的部分，起到扭曲管道流向的作用，同时通过弯头将管道连接在一起也是必要的。因此，管道弯头设计和要求对于整个管道系统的正常运行有着至关重要的作用。 管道弯头的设计要求 1.流体特性的要求：在管道弯头的设计过程中，流体特性是重要的考虑因素。弯头的内部设计应该能够防止流体涡流和不纯物质在管道中沉积。因此，弯头的设计应该考虑到流体的特性，包括流体的密度、粘度、温度和流量。在这种情况下，弯头的设计应该遵循实际的流动情况，以提供最佳的性能和运行。 2.应力和结构的要求：在管道弯头设计时，应力分布和结构强度是一个非常重要的考虑因素。对于弯头的设计，应该考虑到管道的壁厚和直径的比例，以最大限度地减少对管道弯头所产生的应力。此外，弯头应该满足结构强度的要求，以保证其能够承受预期负载。
3.腐蚀和耐用性的要求：在弯头的设计过程中，腐蚀和耐用性是必要考虑因素。在弯头的设计过程中应该考虑材料的选择，以最大程度地减少腐蚀和磨损。此外，弯头的材料应具有足够的耐久性，以便在长期运行期间能够保持强度和耐用性。 管道弯头的形式和结构 管道弯头在形式和结构上有许多种类。在选择弯头类型时应该考虑到需要的流体性质、压力、温度、管径和安装位置等方面。以下是一些常见的弯头类型： 1.45度弯头 这种弯头通常用于变换管径方向，并且将管道流量分成两个方向。45度弯头的曲度半径比90度弯头短，所以它通常用于安装空间较小的场合。 2. 90度弯头
第六节明钢管的管身应力分析及结构设计 一、明钢管的荷载 明钢管的设计荷载应根据运行条件，通过具体分析确定，一般有以下几种： (1)内水压力。包括各种静水压力和动水压力，水重，水压试验和充、放水时的水压力。 (2)钢管自重。 (3)温度变化引起的力。 (4)镇墩和支墩不均匀沉陷引起的力。 (5)风荷载和雪荷载。 (6)施工荷载。 (7)地震荷载。 (8)管道放空时通气设备造成的负压。 钢管设计的计算工况和荷载组合应根据工程的具体情况参照钢管设计规范采用。 二、管身应力分析和结构设计 明钢管的设计包括镇墩、支墩和管身等部分。前二者在上节中已经讨论过，这里主要讨论管身设计问题。 明钢管一般由直管段和弯管、岔管等异形管段组成。直管段支承在一系列支墩上，支墩处管身设支承环。由于抗外压稳定的需要，在支承环之间有时还需设加劲环。直管段的设计包括管壁、支承环和加劲环、人孔等附件。 支承在一系列支墩上的直管段在法向力的作用下类似一根连续梁。根据受力特点，管身的应力分析可取如图13-14所示的三个基本断面：跨中断面1-1；支承环附近断面2-2和支承环断面3-3。以下介绍明钢管计算的结构力学方法。 图13-14 管身计算断面 （一）跨中断面（断面1-1) 管壁应力采用的坐标系如图13-15所示。以x表示管道轴向，r表示管道径向，θ表示管道切向，这三个方向的正应力以、、表之，并以拉应力为正。图中表明了管壁单元体的应力状态，剪应力r 下标的第一个符号表此剪应力所在的面（垂直x轴者称x面，余同），第二个符号表示剪应力的方向，如 表示在垂直x轴的面上沿e向作用的剪应力。 1.切向（环向）应力。 管壁的切向应力主要由内水压力引起。对于水平管段，管道横截面上的水压力如图13-16(a),它可看作由图13-16(b)的均匀水压力和图13-16(c)的满水压力组成。这两部分的水压力在管壁中引起的切向应力为
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。解析方 法主要是基于薄壁理论和薄壁理论的改进方法，通过手工计算得到管道应 力分布。应力分析的结果用于补强设计，其目标是使得管道的应力处于安 全范围内，通过增加管道的材料、厚度或者改变几何形状等方式，提高管 道的承载能力和安全性。 综上所述，压力管道的应力分析对于管道的设计和使用安全至关重要。应力分布的特点包括轴向应力、周向应力和切向应力，受到材料特性、几 何形状、工作条件和固定支撑方式等因素的影响。应力分析的方法既有解 析方法也有有限元分析方法，它们的结果用于管道的补强设计，以提高管 道的承载能力和安全性。
输油管道管道附件和支承件的结构设计规范 5. 1 荷载和作用力 5.1.1输油管道、管道附件和支承件，应根据敷设形式、所处环境和运行条件，按下列可能同时出现的永久荷载、可变荷载和偶然荷载的组合进行设计: 1永久荷载: 1)输送油品的内压力； 2)钢管及其附件、绝缘层、隔热层、结构附件的自重； 3)输送油品的重量； 4)横向和竖向的土压力； 5)静水压力和水浮力； 6)温度作用以及静止流体由于受热膨胀而增加的压力； 7)由于连接构件相对位移而产生的作用力。 2可变荷载: 1)试运行时的水重量； 2)附在管道上的冰雪荷载；
3)由于内部高落差或风、波浪、水流等外部因素产生的冲击力； 4)车辆及行人荷载； 5)清管荷载； 6)检修荷载； 7)施工过程中的各种作用力。 3偶然荷载: l)位于地震动峰值加速度等于或大于0.1～0. 15g(基本烈度七度)地区的管道，由于地震引起的断层位 移、砂土液化、山体滑坡等施加在管道上的作用力； 2)由于振动和共振所引起的应力; 3)冻土或膨胀土中的膨胀压力; 4)沙漠中沙丘移动的影响; 5)地基沉降附加在管道上的荷载。 5. 1. 2 输油管道设计压力应符合下列规定: 1 任何一处管道及管道附件的设计内压力不应小于该 处的最高稳态操作压力，且不应小于管内流体处于
静止状态下该处的静水压力。当设置反输流程时， 输油管道任何一处的设计内压力，不应小于该处正、 反输送条件下的最高稳态操作压力的较高者。 2 输送流体的管道及管道附件，应能承受作用在其上 的外压与内压之间最大压差。 5. 1. 3 输油管道的设计温度，当加热输送时应为被输送流 体的最高温度;当不加热输送时，应根据环境条件确 定流体的最高或最低设计温度。 5. 1. 4 输油管道的设计应作水击分析，并应根据分析结果 设置相应的控制和保护设备。在正常操作条件下， 由于水击和其他因素造成的瞬间最大压力值，在管 道系统中的任何一点都不得超过输油管道设计内压 力的l.1倍。 5. 2 许用应力 5. 2.1 输油管道直管段的许用应力应符合下列规定: 1 许用应力应按下式计算:
第二章 本课程基本要求： ◆掌握压力管道的定义，尤其是新的特种设备目录中的定义 ◆掌握GB/T 20801-2006中给出的常用术语 ◆掌握相关法规、安全技术规范中压力管道的分类、分级方法（重点是管规） ◆掌握相关安全技术规范中规定的压力管道管辖范围（重点是管规） ◆掌握压力管道单线图绘制 ◆掌握工业管道的基本组成 ◆了解管规中规定的安全附件的定义、范围、形式等，掌握安全阀的相关技术要求和管理要求 ◆了解钢质管道的防腐和绝热 第一节基础知识 一、压力管道的定义 （一）《特种设备安全监察条例》（2009版）国务院第549号令）第九十九条第三款规定的定义如下： 压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa （表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。 （二）质检总局关于修订《特种设备目录》的公告（2014年第114号）规定的定义如下： 压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa （表压），介质为气体、液化气体、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体，
且公称直径大于或者等于50mm的管道。公称直径小于150mm，且其最高工作压力小于1.6MPa（表压）的输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体的管道和设备本体所属管道除外。 上述定义明确了判断一条管道是否是压力管道关键看三个主要因素：1.表压力 2.介质 3.公称直径 质检总局关于修订《特种设备目录》的公告（2014年第114号）中关于压力管道的范围相对《特种设备安全监察条例》（2009版）缩小了，主要体现在： 1）公称直径由≥25mm已提高到≥50mm； 2）公称直径小于150mm，且其最高工作压力小于1.6MPa（表压）的输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体的管道和设备本体所属管道已不再是压力管道。 根据《质检总局办公厅关于压力管道气瓶安全监察工作有关问题的通知》（质检办特[2015]675号）关于新《目录》中压力管道介质范围的规定：公称直径小于150mm，且其最高工作压力小于1.6MPa（表压）的输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体不包括液化气体、蒸汽和氧气。 二、压力管道的分类、分级 质检总局关于修订《特种设备目录》的公告（2014年第114号）规定： 1）压力管道（代码8000）按类别划分为长输管道（代码8100）、公用管道（代码8200）和工业管道（代码8300）； 2）长输管道按品种划分为输油管道（代码8110）和输气管道（代码8120）；公用管道按品种划分为燃气管道（代码8210）和热力管道（代码8220）；工业管道按品种划分为工艺管道（代码8310）、动力管道（代码8320）和制冷管道（8330）。 《压力容器压力管道设计许可规则》（TSG R1001）附件B规定： 1）长输管道（GA类）包括GA1级和GA2级； 2）公用管道（GB类）包括GB1级和GB2级； 3）工业管道（GC类）包括GC1级、GC2级和GC3级。 《特种设备检验人员考核规则》（TSG Z8002）规定，压力管道检验员（代码GD-1/2）的检验范围为：GC2级、GC3级工业管道和公用管道，所以以下课程重点讲解工业管道、公用管道。
压力管道设计基础知识.txt27信念的力量在于即使身处逆境，亦能帮助你鼓起前进的船帆；信念的魅力在于即使遇到险运，亦能召唤你鼓起生活的勇气；信念的伟大在于即使遭遇不幸，亦能促使你保持崇高的心灵。本文由weiqi0807贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 压力管道设计部分 第一章任务与职责 1. 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) 2) 3) 因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏；管道接头处泄漏；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) 2. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏；压力管道柔性设计常用标准和规范 GB 50316-2000《工业金属管道设计规范》 SH/T 3041-2002《石油化工管道柔性设计规范》 SH 3039-2003《石油化工非埋地管道抗震设计通则》 SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》 SH 3073-95《石油化工企业管道支吊架设计规范》 JB/T 8130.1-1999《恒力弹簧支吊架》 1 7) 8) 9) JB/T 8130.2-1999《可变弹簧支吊架》 GB/T 12777-1999《金属波纹管膨胀节通用技术条件》 HG/T 20645-1998《化工装置管道机械设计规定》 10)GB 150-2004《钢制压力容器》 3. 1) 2) 3) 4) 4. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 专业职责应力分析(静力分析动力分析）对重要管线的壁厚进行计算对动设备管口受力进行校核计算特殊管架设计工作程序工程规定管道的基本情况用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿用目测法目测法判断管道是否进行柔性设计目测法 L 型 U 型管系可采用图表法图表法进行应力分析图表法立体管系可采用公式法公式法进行应力分析公式法宜采用计算机分析方法计算机分析方法进行柔性设计的管道计算机分析方法采用 CAESAR II 进行应力分析调整设备布置和管道布置 2 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. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 工程规定适用范围概述设计采用的标准、规范及版本温度、压力等计算条件的确定分析中需要考虑的荷载及计算方法应用的计算软件需要进行详细应力分析的管道类别管道应力的安全评定条件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 3 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。 2. 管道的计算温度确定管道的计算温度确定 管道的计算温度应根据工艺设计条件及下列要求确定： 1) 对于无隔热层管道：介质温度低于 65℃时，取介质温度为计算温度；介 质温度等于或高于 65℃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) 4) 5) 6) 温度；对于夹套管道应取内管或套管介质温度的较高者作为计