压力管道应力分析的内容及特点

压力管道应力分析的内容及特点摘要：压力管道应力分析是管道设计中最关键的工作之一。

管道设计应根据工业金属管道设计规范进行，进行管道设计应该从管道应力、管道材料和配管方面着手。

因为压力管道上存在复杂性的各种载荷，进行压力管道的应力分析的难度较大，导致阻碍管道设计工作，而且管道在运行和生产过程中的安全和质量关键是因为应力而存在的，因此找到管道应力分析的方法具有重要意义。

论述压力管道的应力特点和分布，能够提供给工程施工、管道选择和管道设计可靠的信息数据作参考，进而确保土建结构与管道连接的设备和管道自身的安全，保证了整个生产作业的安全，使压力管道提高使用价值。

关键词：应力；特点；压力；内容；管道前言：压力管道具有十分广泛的应用范围，而且在各个场所中的应用作用十分关键，压力管道关键作用是运输物质，在重要的大型建设工程中应用，如冶金工程、电力工程、天然气体、石油化工等，为满足一些需要进行供给或运输。

因为外界环境因素与整个管道系统均会很大程度的影响到压力管道应力，而且会受影响于流体的流动，这使应力分析增加了复杂度，应力分析压力管道应该结合实际的管道状况，尽量将接近实际、正确的分析结果准确模拟出来。

1应力分析压力管道的涵义在市政建设行业、化工行业、石油石化等产业普遍应用到管道，这些行业存在较高要求的工程安全指数与投资额，对压力管道进行应力分析应该对概念充分了解。

应力指的是管道构件应用在建设需要中承受的单位面积内力，其在荷载外力下形成的值较大，若是超出能够承受的材料极限强度，将造成管材失稳、破裂、变形等状况，关键在于因为外部热荷载与机械荷载导致的。

应力分析管道的状况下，能够确保良好的使用工艺装置而且保持其柔软性，精准的计算与分析热荷载与机械荷载后，获取设计管道的配件参数，计算变形与应力、应力与荷载，提供给管道配置合理的数据凭据，能够使管道产生的震动干扰减少，进而错开震源的震动频率，使管道的可靠性与安全性得到确保。

2应力分析压力管道的内容清楚了解分析的种类是应力分析压力管道的重要前提基础，按照不同种类应力的特点，应用针对性措施是压力管道减小应力，按照压力管道承受应力的作用方向、范围、强度大小，能够将压力管道上承受的应力分类成一、二次应力与峰值应力。

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。

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。

压力管道应力分析部分第一章任务与职责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。

压力管道应力分析的内容及特点关键词：压力管道；应力分析；内容特点引言：如今工业中对于压力管道的需求量在不断增加，并且如今大量的工业运输以及承载都需要用到工业管道来作为支撑。

这类管道的应用同样能够为整体工业作业提供重要的保障和保护，同时还能够提升整体工程的有效性和安全性。

但是压力管道想要良好进行工作就必须对其进行外界温度、压力以及湿度等一系列因素的考验，只有通过这些考验以及能够承受住足够压力的管道才能够投入到实际使用中。

一、管道应力分析（一）一次应力在管道应力进行分析的过程中，一次应力通常指的是一些外界因素所带来的负荷以及负载，其中包括了管道所承受的重力、内压以及风载等一系列因素产生的剪应力以及正应力。

这两种应力通常会因为其自身的特点以及特性导致了容易与外加负载形成平衡关系，但是达成了平衡关系之后外加应力并不会取消或者停止，反而还会继续增加，若是外加应力逐渐增加并且达到了一个很大的值之后就会超过材料自身所拥有的屈服极限，管道就容易受到影响从而造成了破坏，管道总体也就随之出现了破坏。

相关工作人员应当能够对一次应力进行良好的控制，在进行管道设计时就应当提前给应力留出足够的预留空间，通过这样的方式来帮助整体管道不会出现过度塑性而造成的破坏或者失效。

同时，一次应力的校核也应当结合具体的弹性分析以及极限分析等一系列要求进行处理，通过处理之后才能够准确地对一次应力进行计算，从而将其进行控制。

如图1所示。

图1一次应力受力变形曲线（二）二次应力二次应力相比较于一次应力来说会更加直接，这类应力通常都是来自于对应的热胀冷缩或者其他位移受到约束而造成的剪应力和正应力，其自身具备一个无法和外力之间构成平衡关系的特点，因此其自身也就具备了非常明显的自限性特征[1]。

基本来说材料自身会因为材料以及质量从而具备对应的屈服值，若是二次应力导致了管道的荷载超过了这种屈服极限值之后就容易对管道局部造成变形一类的影响。

这时候相关人员应当对应力重新进行分布和规划，让材料应变能够达到自均衡的要求。

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。

压力管道应力分析的内容及特点研究摘要：伴随我国社会经济的飞速发展，有效带动了社会各个领域的进步，对于管道工程而言亦是如此。

就当下而言，管道在人们的生活中随处可见，所以，其已经成为当下社会的重要构成，因此，管道工程质量便越发受到人们的关注，特别是压力管道，其对于人们的生产生活有着极大影响，基于此，针对压力管道应力分析的内容及特点展开研究极为必要，这不仅能够使压力管道更好地服务人类，同时也能为相关领域探究提供一些参考和借鉴之处。

关键词：压力管道；应力；内容；特点伴随科学技术的不断发展进步，人们的生产生活对于压力管道的应用越发频繁。

对于压力管道而言，其属于一种运输以及承载方式，其能够给予一些工作的有效开展提供有效监管以及保护。

压力管道不仅要受到外部环境的影响，例如：空气压力和温度以及湿度等，同时还要承受内部流通物质所带来的压力，所以其需要承受双重压力，在双重压力的作用下还要保障相关工作开展的安全性，可以压力管道的作用。

一、压力管道的工作原理对于压力管道的工作原理而言，其是极为复杂的，不仅要经受内在和外在所带来的压力，同时还要在双重压力下正常开展工作。

压力管道的输送功能不会对材料的性质予以限制，可以依靠科学合理的流量控制来实现材料的融合，并有效开展分离工作，进行科学的排出以及运送，实现对材料整体流量控制的保障。

压力管道的工作原理是较为繁杂的，每一个环节都要经受严格控制，由输送管道来进行流通，并由阀门来展开控制工作，各个节点都要保障没有老化的胶垫以及螺栓来展开有关封闭保护工作。

在进行流通时，要保障管道的各个环节都能实现相互作用，唯有如此才能实现对管道内外压力的有效控制，从而预防管道破裂的问题产生。

由于压力管道属于一条较为系统的生产线，所以其特点也较为鲜明。

基于管道的连接性，就决定了压力管道的功能是拥有相互作用力的，不管哪一个节点有问题生成，都会造成压力管道无法正常工作或是工作质量下降。

压力管道处于长链接的状态，不仅如此，其也没有多余的空间来进行使用。

压力钢管安全鉴定的应力分析与强度计算压力钢管作为一种用于输送气体或液体的重要管道设备，其安全鉴定对于保障工业生产和人员安全至关重要。

在进行安全鉴定时，应力分析和强度计算是必不可少的步骤。

本文将针对压力钢管的应力分析和强度计算进行探讨。

一、应力分析1.1 弹性应力分析弹性应力分析通过对压力钢管所受力的计算，确定其在工作条件下的应力状态。

弹性应力可以分为轴向应力、周向应力和切向应力。

轴向应力是指压力钢管在管轴方向上受到的拉伸或压缩作用产生的应力。

其计算公式为：σz = (P * D) / (2 * t)其中，σz表示轴向应力，P表示管内的压力，D表示管道的直径，t 表示管壁的厚度。

周向应力是指在管壁厚度方向上产生的应力。

其计算公式为：σθ = (P * D) / (4 * t)切向应力是指在周向应力方向上的切应力。

其计算公式为：τ = (P * D) / (2 * t)1.2 塑性应力分析当压力钢管的应力超过弹性极限时，塑性应力开始发挥作用。

塑性应力分析需要考虑材料的屈服强度、变形硬化指数等因素。

塑性应力的计算涉及到材料的本构关系，常用的本构关系有屈服准则、应变硬化准则等。

根据材料的特性和具体情况，可以选取适合的本构关系进行计算。

二、强度计算2.1 材料的强度计算压力钢管的强度计算主要涉及材料的屈服强度和破坏强度。

屈服强度是指在材料屈服时承受的最大应力，破坏强度是指材料在极限状态下承受的最大应力。

通常采用屈服准则或破坏准则进行强度计算。

常用的屈服准则有von Mises准则、Tresca准则等，常用的破坏准则有最大应力准则、最大应变准则等。

2.2 结构的强度计算压力钢管的结构强度计算需要考虑管道本身的结构特点和外部载荷等因素。

常用的计算方法有弹性理论法、有限元法等。

弹性理论法是一种简化的计算方法，适用于结构相对简单、载荷较小的情况。

有限元法是一种更为精确的计算方法，可以考虑更复杂的结构和不同的载荷条件。