管道应力与设计

管道设计中的应力分析和处理技巧刘进辉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。

主题词应力补偿管道上的应力一般分为一次应力、二次应力和峰值应力。

一次应力是指由管道所受外力荷载引起的正应力和剪应力。

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。

峰值应力是管件的局部结构不连续，有应力集中，或有局部热应力，附加到一次应力和二次应力的总合。

一次应力和峰值应力在确定的管道和管道环境中是不会变化的，这里我想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，就会使推力不在增加，塑性变形不在发展，即有自限性。

对于塑性良好的材料，一次伸缩即使产生较大的变形也不会破坏。

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。

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界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。

石油化工管道应力设计摘要：管道应力分析对管道的安全性、可靠性和经济性具有重要影响。

通过应力分析分析，可以为管道做出强度与安全性的评价，为管道的经济分析提供依据。

因此，本文就石油化工管道应力设计进行了研究，希望能够给相关石油化工管理设计人员提供一点参考价值。

关键词：石油化工，管道，应力设计管道是石油化工装置不可缺少的组成部分，它不仅用于连接各种设备和相关的系统设施，同时也是保证各类流体安全输送的重要保障。

1化工设计中管道应力分类1.1一次应力一次应力是由压力、重力、和其它外力荷载所产生的应力。

它必须满足外部、内部力和力矩的平衡。

一次应力的基本特征是非自限性的，它始终随所加荷载的增加而增加，超过屈服极限或持久强度将使管道发生塑性破坏或者总体变形。

管道承受内压和持续外载而产生的应力属于一次应力。

管道承受风荷载、地震荷载、水击和安全阀泻放荷载产生的应力也属于一次应力，但这些荷载属于偶然荷载。

1.2二次应力二次应力是由管道变形受约束而产生的应力，它由管道热胀、冷缩、端点位移荷载的作用而引起。

它不直接与外力平衡，而是为满足位移约束条件或管道自身变形的连续要求所必需的应力。

二次管道应力分析和计算应力的特点是具有自限性，即局部屈服或小量变形就可以使位移约束条件或自身变形连续要求得到满足，从而变形不再继续增大。

二次应力引起的是疲劳破坏。

二次应力也有二次薄膜应力和二次弯曲应力两部分。

一次应力的计算主要是为了防止安装的时候，管道会塌下来。

而二次应力的计算是防止管道发生热变形后，管道是不是会出问题，管嘴部分是不是会对设备产生超过允用载荷的问题，还有通过计算来看发生管道的位移，和偏移，防止并排管道相互影响。

1.3峰值应力峰值应力是管道或附件由于局部结构不连续或局部热应力效应（包括局部应力集中）附加到一次应力或二次应力的增量。

它的特点是不引起显著的变形，而且在短距离内从它的根源衰减，它是一种导致疲劳裂纹或脆性破坏的可能原因。

管道应力探究及柔性设计摘要：管道应力的分析以及计算，是对管道加以设计的基础，能够实现对管道强度以及安全性做出评价，同时还能够给管道经济分析供给相应的依据。

管道应力是因为管道所承受的内压力、外部荷载和热膨胀等因素而形成的。

管道在荷载之下的应力形态是较为复杂的，对其加以分析和计算，继而做出安全性评价，满足连接设备对于管道推力形成的限定，继而让管道设计更加的经济合理。

关键词：管道；应力；柔性设计1、管道应力的分类1.1一次应力一次应力指的主要是管道所受到的荷载，比如内压、风荷载、持续外载以及冲击荷载等形成的正应力与剪应力。

是对外力加以平衡需要的应力，属于非自限性。

要是应力的强度超过了屈服极限的情况之下，管道就会出现塑性破坏或者整体的变形，要对这种现象加以防范。

管道的一次应力较之二次应力更加的危险，因此要收到更为严格的限制，一定要为不出现材料的屈服留出足够的裕度，避免程度太大的塑形变形而致使管道的失效或者损坏。

一次应力的校核要依据弹性分析以及极限分析的条件加以控制。

1.2二次应力二次应力则是管道因为变形而形成的正应力以及剪应力。

比如因为热胀冷缩以及其它形式的位移受约束形成的应力，其不会跟外力直接的平衡，是为了满足位移的约束条件，或者变形协调所需要的应力。

其具备的特征是自限性，在局部的屈服形成少量塑性变形就可以让应力实现下降。

而针对塑性比较优质的管材，通常在管道第一次加载的时候，二次应力不会致使直接的破坏，而在塑性应变在很多次重复交变的状况之下，才能够引发管道的疲劳破损。

二次应力限定不取决于特定时间之内的应力水平，主要是决定于应力交变的范围以及循环次数。

二次应力的校核应该依据安定性的分析条件实施控制。

1.3峰值应力峰值应力是由管道或者附件因为局部结构不够连续，局部的效应附加到了一次应力或者二次应力增量上。

它的特征在于不会形成较为明显的变形，并且在短距离之内就会自根源逐渐衰减，是导致脆性破损以及疲劳裂纹的一个重要原因。

管道应力设计规定1 范围1.1 本标准对管道应力分析设计条件、评定标准以及分析方法进行了规定。

1.2 适用于设计压力不大于42 MPa，设计温度不超过材料允许使用温度，非直接埋地且无衬里的低碳素钢、合金钢或不锈钢管道。

2 引用标准使用本标准时，应使用下列标准的最新版本。

GB 50316 《工业金属管道设计规范》GB 50009 《建筑结构荷载规范》SH 3039 《石油化工企业非埋地管道抗震设计通则》API 610 《石油、化工和气体工业用离心泵》API 617 《石油、化工和气体工业用离心式压缩机》NEMA SM23 《机械驱动用汽轮机》3 设计规定3.1 一般要求3.1.1 应兼顾管道热补偿及防振要求。

3.1.2 应兼顾管道及设备安全，应避免管道对相关设备造成危害。

3.1.3 应优先采取自然补偿方法解决管道柔性问题，安装空间狭小而不具备自然补偿条件时方考虑采用金属膨胀节。

采用膨胀节应考虑满足工艺条件及防腐要求，不得采用填函式伸缩节和球形补偿器。

3.1.4 可采取冷紧措施减小管道对设备、法兰以及固定架的作用力，但不可以应用在敏感转动设备的管道上。

3.1.5 存在明显振源的管道应优先考虑防止其振动。

3.1.6 往复式压缩机管道应按照与制造商签定的合同要求进行防振计算。

3.2 设计条件3.2.1 计算基础数据应由相关各专业提供。

3.2.2 计算工况应涵盖最不利工况，如烘炉、催化剂再生、烧焦、吹扫等特殊工况。

3.2.3 另有规定除外，热态计算温度按最高操作温度状态确定。

对于有外隔热层管道，计算温度取介质温度；对于无外隔热层管道，计算温度可取95 %介质温度；对于有内隔热层管道，计算温度应根据热传导计算确定。

3.2.4 另有规定除外，安装温度取20 ℃。

3.2.5 另有规定除外，冷态计算温度取安装温度。

3.2.6 另有规定除外，计算压力取最高操作压力。

3.2.7 金属管道的许用应力按GB 50316附录A取值。

管道应力分析与管道设计技术技术手册管道应力分析与管道设计技术技术手册1.管道应力分析1.1 管道应力的概述①管道应力的定义②管道应力的分类1.2 管道应力分析的方法①静态分析方法②动态分析方法③应力分析软件的使用1.3 管道应力分析的参数①温度应力②压力应力③几何应力1.4 管道应力分析的结果①管道的应力分布②弯曲应力③拉伸应力④压缩应力1.5 管道应力分析的应用①管道设计中的应力分析②管道材料的选择③管道的优化设计2.管道设计技术2.1 管道设计基础①管道设计的基本原则②管道设计的工作流程③管道设计的规范和标准2.2 管道材料的选择与特性①金属材料的选择与特性②非金属材料的选择与特性2.3 管道布置与尺寸设计①管道布局设计②管道尺寸设计③管道支架设计2.4 管道的弯曲与接头设计①管道的弯曲设计②管道的接头设计2.5 管道的耐久性与维护①管道的耐久性分析②管道的防腐与防腐保护③管道的维护与保养附件：附件1：管道应力分析实例数据附件2：管道设计软件使用手册法律名词及注释：1.合同法：规定了合同的成立、内容、履行、变更和解除等基本事项。

2.著作权法：规定了对于创作的作品的著作权保护的范围和方式。

3.知识产权法: 包括了专利法、商标法、版权法等涉及知识产权的法律法规。

4.《建筑法》：对建筑工程的规划、设计、施工、验收等各个环节进行了详细规定。

5.环保法：对于环境保护和环境污染治理等方面进行了详细的法律规定。

石油化工设计中管道的应力分析石油化工设计中，管道的应力分析是至关重要的一环。

在石油化工项目中，管道系统承载着各种化工介质，其正确的应力分析可确保管道系统的安全运行。

本文将从管道应力的定义、应力分析的重要性、应力分析的方法以及应力分析的应用等方面进行详细介绍。

一、管道应力的定义管道应力是指管道在内外载荷作用下所产生的应力状态。

内载荷包括介质压力、介质温度变化引起的热应力等，而外载荷则包括风载荷、地震作用、管道施工过程中的施工载荷等。

在石油化工设计中，管道应力主要包括轴向应力、周向应力和剪切应力等。

二、应力分析的重要性管道应力的分析对石油化工项目的安全稳定运行至关重要。

正确认识管道的应力状态能够避免管道系统出现过度应力破坏、应力腐蚀裂纹等问题，从而保障生产系统的安全稳定运行。

合理的应力分析还可以指导设计人员优化管道系统的设计，提高其运行效率，减少资源浪费。

1. 模拟分析法：通过有限元分析软件对管道系统进行模拟建模，并对不同载荷条件下的应力进行计算。

2. 经验计算法：利用经验公式或经验参数计算得到管道系统在不同载荷下的应力状态。

3. 简化计算法：将复杂的管道系统简化为理想模型，利用简化的方法对管道的应力状态进行计算。

1. 管道受力分析：对管道系统在不同条件下的受力状态进行分析，确保其能够承受外部载荷的作用，不产生过度应力。

2. 安全评估：对管道系统的应力状态进行评估，判断其安全稳定性，发现潜在问题并进行预防性维护。

3. 设计优化：通过应力分析，优化管道系统的设计方案，提高其运行效率，减少资源浪费。

4. 施工指导：在管道施工过程中，根据应力分析结果，制定合理的施工方案，确保管道系统的施工质量。

管道应力专业提出的应力分析条件内容管道应力专业是工程学科中的重要分支之一，主要研究管道系统中的应力分析问题。

管道系统的应力分析是工程设计与成品制造过程中不可或缺的环节，能够为工程师提供关键的设计以及材料选用依据。

在进行管道系统的应力分析时，需要掌握一定的应力分析条件，本文将对管道应力专业提出的应力分析条件进行详细介绍。

一、管道设计与材料选用管道设计是应力分析的基础，必须考虑到各种因素，包括管道直径、壁厚、材料、工作压力、温度和环境等。

为了保证管道在使用过程中的安全性，应根据设计要求、材料强度、使用场合等因素，选用适宜的材料并按照规定的方式加工制造管道。

二、管道支承方式管道在整个系统中当然是一个重要的组成部分，必须支持在恰当位置以保证稳定性，并能承受来自其他组成部分的重量。

管道支承方式的设计必须符合管道布置设计和管道材料特性等因素，应选用适当的支承方式，包括管架、吊杆、吊环、卡箍等，以保证管道的稳定性。

三、管道安装方式管道安装方式对于管道本身的应力分析结果也有不可忽视的影响。

管道的安装方式应符合管道材料以及应用环境的特性，如需采用挖坑安装方式则需要考虑地下水位等因素，任何因素变化都会影响到管道的应力分析结果，因此需要在管道设计和安装方案确定前仔细评估，并不断进行跟踪和调整。

四、管道布置方式管道布置方式的合理性会影响应力分析结果的校准，因此管道应力专业在进行应力分析时需要考虑管道的布置，包括管道直线段与弯管的比例、弯管角度与半径、排水情况等多种因素。

在对管道进行应力分析时需要考虑这些因素，并据此对应力结果进行修正和校准。

五、管道载荷分析在管道系统中，管道本身可以受到多种载荷，如来自其他组成部分的载荷、管道内流体的载荷等。

管道载荷分析对于应力分析来说是必需的，载荷分析的结果将被用于计算管道的应力状况，包括弯曲、扭转和拉伸等。

在进行应力分析时，需要分别考虑定常载荷和突发载荷。

六、管道温度分析管道系统在使用过程中的温度变化会对管道本身的应力造成影响，而且不同的管道材料对温度的敏感度也可能不同。

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。

管道应力分析及设计摘要：随着现代工业的发展，大量高温高压管道的应用，使管道的应力分析显得尤为重要。

文中阐述了电站主蒸汽管道应力分析的方法，并举例说明，为管道应力分析计算提供了可靠的模型。

关键词：管道应力；支吊架；管道设计；主蒸汽Abstract: With the development of modern industry, the stess analysis of pipeline is particularly important for the large application of high pressure pipeline. The paper explains the methods ofthe power plant main steam pipe stress analysis, and gives illustration, providing a reliable model for pipe stress analysis.Keywords: pipe stress; supports and hangers; pipeline design; main steam目前随着工程建设的日益大型化，所用管道的管径逐渐增大，所以管道应力分析越来越受到设计单位和投资单位的重视，也对从事管道设计的人员提出了更高的要求。

要求设计人员必须具备有一定的应力分析能力，才能设计出既满足工艺流程，又保证安全、经济合理、美观的管道设计。

1 管道应力分析的概念管道的应力，主要是由于管道承受内压力、外部荷载以及热膨胀或冷紧等多种因数引起的。

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。

对于管道上的应力，一般分为一次应力和二次应力。

一次应力是指由管道所受荷载，如所受内压力和持续外载荷等引起应力。

它是非自限性的，超过某一限度，将使管道整体变形直至破坏。

二次应力是指由热胀冷缩、端点位移以及支吊架设置等位移载荷所产生的应力，它是为满足位移约束条件或管道自身变形要求所必需的应力。

化工管道设计中的管道应力与柔性设计策略分析摘要：本文将对化工管道管道应力的设计内容进行分析，探讨化工管道设计中的管道应力与柔性设计策略，为化工管道安全生产和生产效率提供有价值的参考，提高化工管道生产质量，促进化工产业的可持续发展。

关键词：化工管道设计；管道应力；柔性设计策略随着科技水平的不断发展，我国的化工产业也有了突飞猛进得进步，但是，虽然化工产业获得了很大的进步，但是这几年化学安全事故产生的次数也越来愈多，其中造成安全事故发生的主要原因就是化工管道的安全隐患。

化工生产本是一项复杂性的系统性工程，化工生产内容、生产条件、生产内容都具有特殊的要求，化工管道在化学生产中就是将生产物料进行输送、传导，这直接关系化学生产效率和施工人员的生命安全。

因此，为了切实保障化工生产工作的稳定进行，需要从根本上解决化工管道生产中存在的问题，全面掌控化工管道的设计工作，严格按照化工产业设计标准，分析、研究和论证对管道对应力。

针对我国目化工管道设计来说，化工管道设计中管道应力设计水平较高，出现问题的主要原因就是因为采取科学有效的措施发挥化工管道应力的作用，在设计管道应力实施措施的时候，管道柔性设计也具有相当重要的作用。

1化工管道管道应力概述管道用力的主要内容就是静力分析和动力分析。

其中静力分析的主要目的就是得到管道的应力值，然后在得到准确性的数据以后开展化工管道的设计工作，这样可以有效保障工业管道设计工作有效进行，切实提高工业生产安全稳定性，工业管道变形、震动等想象的发生以及降低工业安全事故发生频率，有效提升化工产业的生产效率，静力分析的应用方法就是利用计算机对工业管道的荷载力来判断工业管道可以承载的外界载力。

除此之外，管道应力静力分析的主要内容还包括了分析工业管道作用力，在分析工业管道作用分析的过程中，具有严格的标准约束分析过程，保证作用力分析的准确性和规范性。

动力分析的内容主要就是包括了管道震动与管道系统的震动频率，全面分析管道震动以及管道系统的振动频率，这样可以更好地控制管道应用，以此来提升工业管道的荷载力。

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 Piping8) ASME/ANSI B31.1 Power Piping9) ASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and Distribution pipingsystems10)ASME/ANSI B31.8 Gas Transmission and Distribution pipingsystems11)API 610 Centrifugal Pumps for General Refinery Services12)API 617 Liquid Transportation System for Hydrocarbone,Liquid ,Petroleum Gve, Anhydrone Ammonis , and Alcohols13) NEMA SM-23 Steam Turbine14) API 661 Air-Cooled Heat Exchangers for General RefineryService15) 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。

管道应力分析及管架设计介绍管道应力分析及管架设计，提出使用CAESAR II建立管道应力模型需要注意的几个问题。

标签：管道应力分析；管架设计；CAESAR II随着现代石化项目规模的不断扩大，管道应力分析及管架设计越来越重要，目前国内主要采用CAESAR II[1]进行管道应力分析，根据分析结果进行管架设计，最终应用于实际工程设计中。

1 管道应力分析压力管道的应力，主要是由于管道承受内压、外部荷载、热膨胀以及位移受约束而引起的。

对管道进行应力分析和计算，就是研究管道在各种荷载作用下产生的力、力矩和应力，从而对管道做出安全性评价，并满足所连设备、支吊架和土建结构对管道推力的限定，使设计的管道尽可能经济合理[2]。

1.1 内压作用下管道的应力及管道壁厚的确定内压作用下管道的应力分为两种情况：薄壁管和厚壁管。

薄壁管和厚壁管的划分一般以K=DO/Di=1.2为界，其中DO和Di分别是管道的外径和内径。

当只考虑管道承受内压作用时，在管壁上任何一点的应力状态，是由作用于该点三个相互垂直的主应力决定的（如下图）：环向应力？啄？兹；轴向应力？啄L；径向应力？啄r。

对于薄壁管的应力分布，？啄r=0；轴向应力？啄L=■，其中P为内压，D 为管子平均直径，t为壁厚。

环向应力？啄？兹=■，可见？啄？兹=2？啄L。

对于厚壁管的应力分布，则认为应力沿壁厚是变化的，而且径向应力也不恒等于零。

可由Lame公式得到。

管道壁厚的确定是基于薄壁管模型的计算理论，使用第三强度理论即最大剪应力强度条件，综合考虑焊接接头系数及温度影响系数得出的，即式中：P为内压，D0为管子外径，[？滓]t为材料在最高温度下的许用应力，Ej为焊接接头系数，Y为温度影响系数。

ASME B31.3指出该公式的适用条件为t5（其中，D、d、T、t分别表示圆筒和接管的直径和壁厚）另外，当圆筒上设有补强圈时，则需要输入补强圈的厚度。

1.3.3 弹簧选型的几种方法一般情况下我们采用的弹簧都是CAESAR自动选出的，但有时需要自己来定义弹簧。

石油化工管道设计的应力分析与柔性设计摘要：管道设计工作是非常复杂的，主要包括四个部分，分别是设备布置、管道布置、管道材料设计和管道应力分析，其中管道应力分析是管道设计的基础和关键。

管道应力分析对管道的安全性、可靠性和经济性具有重要影响。

通过应力分析，可以在管道强度与安全性上做出判断，为管道的经济分析提供依据。

目前柔性设计在管道设计中得到广泛应用，在应力分析基础上的柔性设计成为石油化工管道安全性和可靠性的重要保障。

关键词：石油化工；管道布置；应力分析；柔性设计1、应力分析工作环节1.1 管道应力类型管道往往要受多种外部压力的共同影响，不仅受热负荷的影响，也要受机械载荷的影响，此外还要受压力载荷等的影响。

由于管路不同，管道的区域不同，在外部压力作用下，管道会产生不同性质的应力。

管道应力主要包括以下几类。

一类是一次应力。

管道在受到冲击荷载、内压等作用下会产生剪应力和正应力，这就是一次应力。

一次应力与外力相平衡，保持管道不变形。

如果为了平衡外力，一次外力超过了极限，管道会发生塑性变形，从而遭到破坏。

所以要留有足够的宽裕度，以保证材料不发生屈服。

一类是二次应力。

管道受到外界压力，发生了变形，变形会对材料产生束缚，在这种情况下管道产生的剪应力和正应力就是二次应力。

二次应力主要是为了协调变形而产生的应力，它不能直接与外力平衡。

二次应力具有自限性的特点，只要有发生细小塑性变形就会使二次应力变低。

交变的次数会影响二次应力的界定，交变的应力范围会直接决定二次应力的范围。

一般情况下，管道重复受二次应力，会产生疲劳破坏。

三类是峰值应力。

所谓峰值应力就是最高值应力，当荷载发生突变，当管道结构发生的突变，这时候局部应力不会迅速集中，从而产生峰值应力。

通常在管道的转弯处、气孔处和焊接处会产生峰值应力。

峰值应力不会引起管道的显著变形，但会给管道带来疲劳性裂纹。

1.2 应力分析的主要作用通常管道应力分析分为静力分析和动力分析，本文不讨论动力分析内容，静力分析的任务：使管道中的应力，满足标准规范的要求，保证管道自身的安全；使管道对与其相连接的机器、设备的作用力，满足标准规范的要求，保证机器、设备的安全；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，保证支吊架和土建结构的安全；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。