管道应力分析及计算共51页文档

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。

LNG管道应力计算与分析1 应力分析的基础知识1.1 应力分析的主要目的首先，使管道各处的应力水平处在允许的范围内，使与设备相连的管口荷载符合制造商或公认的标准规定的受力条件。

其次，计算出各约束处所受的荷载及各种工况下管道的位移。

最终，帮助技术人员对管系进行优化。

1.2 应力分析的理论材料破坏的形式主要有两类：流动破坏和断裂破坏。

强度理论相应分为两类。

一类是解释材料断裂的强度理论，包括最大拉应力理论(第一强度理论)和最大伸长线应变理论(第二强度理论)；另一类是解释材料流动破坏的强度理论，包括最大剪应力理论(第三强度理论)和形变比能理论(第四强度理论)[1、2]。

GB 50316—2000《工业金属管道设计规范》是目前国内应力计算方面较权威的规范，与美国标准ASME B31.3《工艺流程管道》(Process Piping)基本等效。

我国其他有关管道应力分析的行业标准基本上参照了ASME B31《压力管道规范》系列。

ASME B31系列中各标准在应力校核条件方面存在一些差别，但总的来说这些差别是非原则性的。

从强度理论分类方面来讲，GB 50316—2000《工业金属管道设计规范》与美国标准ASME B31.3《工艺流程管道》相同，均采用了最大剪应力理论。

1.3 应力的分类在应力分析领域，工程师为便于分析，人为将应力分为一次应力、二次应力、峰值应力。

在计算前假定了一定的边界条件，计算出的应力按照一定的判别条件进行分析和判断。

计算出的应力不是管道实际承受的应力，与实际工程中在管道上用应变仪测量出来的应力无任何关系。

1.3.1 一次应力一次应力是由机械外荷载引起的正应力和剪应力，它必须满足外部和内部的力和力矩的平衡法则。

其特征是：一次应力是非自限性，它始终随所加荷载的增加而增加，超过材料的屈服极限或持久强度时，将使管道发生塑性破坏或总体变形，因此在管系的应力分析中，首先应使一次应力满足许用应力值。

1.3.2 二次应力二次应力是由于变形受到约束所产生的正应力或剪应力，它本身不直接与外力平衡。

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。

第一章总则第1。

0.1条管道应力计算的任务是:验算管道在内压、自重和其它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,以判明所计算的管道是否安全、经济、合理以及管道对设备的推力和力矩是否在设备所能安全承受的范围内。

第1.０.2条本规定适用于以低碳钢、低合金钢和高铬钢为管材的火力发电厂汽水管道的应力计算。

油、空气介质的管道应力计算，可参照本规定执行。

核电站常规岛部分管道应力计算，可参照本规定执行。

第1.0.3条管道的热胀应力按冷热态的应力范围验算。

管道对设备的推力和力矩按在冷状态下和在工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。

第１.0.４条恰当的冷紧可减少管道运行初期的热态应力和管道对端点的热态推力,并可减少管系的局部过应变。

冷紧与验算的应力范围无关.第1。

０。

5条进行管系的挠性分析时,可假定整个管系为弹性体。

第1.0。

6条使用本规定进行计算的管道,其设计还应遵守《火力发电厂汽水管道设计技术规定》。

管道零件和部件的结构、尺寸、加工等，应符合《火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计》的要求。

第二章钢材的许用应力第2。

０.1条钢材的许用应力，应根据钢材的有关强度特性取下列三项中的最小值：σb20/3，σsｔ／1。

5或σｓt(０。

2%)/1.5,σD t/１.5其中σb２0—-钢材在２0℃时的抗拉强度最小值（MＰa);σs t－—钢材在设计温度下的屈服极限最小值（MＰａ);σs t(０。

2％）—-钢材在设计温度下残余变形为0。

２％时的屈服极限最小值(MPa）;σＤｔ——钢材在设计温度下１05h持久强度平均值。

常用钢材的许用应力数据列于附录Ａ.国产常用钢材和附表中所列的德国钢材的许用应力按本规定的安全系数确定．美国钢材的许用应力摘自美国标准ASMＥB３1.1。

ﻩ对于未列入附录Ａ的钢材，如符合有关技术条件可作为汽水管道的管材时,它的许用应力仍按本规定计算.第三章管道的设计参数第3.0。

管道应力分析和计算管道应力分析和计算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：包括内压力和外压力；（3）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）瞬变流动冲击荷载，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，如回转设备的简谐振动。

上述荷载根据其作用时间的长短，可以分为恒荷载和活荷载两类；根据其作用的性质，可以分为静力荷载和动力荷载。

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。