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塔的配管规定HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】目录第一章总则第二章塔的配管第一节塔的管口方位第二节塔上主要管道的安装第三节塔的平台第四节附塔管道的支架附图一塔的典型配管第一章总则第1.0.1条本规定适用于石油化工装置中各种塔的配管设计。
第1.0.2条塔的配管设计除执行本规定外，尚且符合有关配管材料设计规定。
第二章塔的配管第一节塔的管口方位第2.1.1条为确定塔的管口方位，需根据塔的布置，将塔周分为两个区域，一个是操作区，另一个是配管区（管廊侧）见图。
图2.1.1 塔周区域划分操作区原则上是为操作、维修设置的，包括梯子、平台、人孔、安全阀及其它阀门、仪表和吊柱等。
配管区是作为连接管廊、泵和冷换设备等管道的区域。
第2.1.2条人孔：人孔是为检修和安装塔内件而设置的。
人孔布置原则如下：一、人孔应布置在操作区内进出塔比较方便、安全、合理的位置。
二、当一个塔有几个人孔时，上、下人孔应在一条直线位置上。
三、人孔方位不得开在降液管或受液槽区域内，见图2.1.2。
决定管口方位的顺序是：首先决定人孔方位，然后确定奇数塔板或偶数塔板降液管的位置与塔板的关系（一般的奇数板为基准）。
确定塔板位置后，可从塔顶依次向下确定各管口的方位。
(a) 单溢流塔板(b) 双溢流塔板图2.1.1 人孔方位示意第2.1.3条管口方位的范围管口方位的范围面图平面图剖视图（a）有内管时剖视图（b）无内管时图2.1.3-1 单溢流回流管口方位示意(a)(b) (c)中间进，两边降液两边进，中间降液中间进，中央降液图2.1.3-2 双溢流回流管口方位示意第2.1.4条(a) 单溢流板进料管口(b) 双溢流塔进料管在 (c) 双溢流塔90进料在两侧降液板上面中央降液板上面图2.1.4 近料管口方位示意第2.1.5条图2.1.5 抽出管口方位示意第2.1.6条ab）为双溢流塔与再沸器连接的进出管口方位示意。
管道应力分析主要内容及要点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。
分子筛脱水吸附塔的结构应力与疲劳分析刘磊1李明娜1马秀清2张春贵1李祺1朱巧家1张兵1（1.上海蓝滨石化设备有限责任公司；2.机械工业上海蓝亚检测所有限公司）摘要综合考虑分子筛脱水吸附塔的结构、疲劳状况及管口载荷等因素，利用ANSYS对吸附塔进行结构应力与疲劳分析#计算结果表明：所建立的吸附塔整体模型合理；该结构在确保可靠性的基础上可降低制造成本；该设备能满足疲劳寿命的要求。
关键词分子筛吸附塔ANSYS应力分析疲劳分析强度评定中图分类号TQ052.4文献标识码A文章编号0254-6094（2020）03-0322-05分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，具有规则且直径大小均匀的微孔结构，能把比微孔结构直径小的分子吸附到孔腔的内部,并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附的能力，因能把不同的极性程度、饱和程度、分子大小和沸点的分子分离开来,即具有“筛分”分子的功能，故称分子筛［I］O水是一种强极化分子，由于与分子筛的孔径相比，水的分子直径较小,极易被分子筛吸附，因此分子筛是优良的气体干燥剂,例如天然气处理站,天然气只有在经过脱水设备处理后方可输往液化设备,脱水是日常工作之一［2'3］O对露点有较高要求的天然气的干燥，一般采用分子筛脱水法，因此分子筛脱水装置在天然气处理站应用非常广泛。
分子筛脱水吸附塔是油田天然气脱水装置中关键的压力容器单元设备，工作流程为吸附！再生！吸附交替进行的过程，操作温度和压力呈周期性变化⑷。
由于现代工业对压力容器的设计性能要求非常高,为保证设备在满足性能要求的基础上更加安全，根据吸附塔的整体模型和操作条件,按照JB4732-1995《钢制压力容器一分析设计标准》中压力容器的设计规范和标准进行设计［5］，辅以ANSYS有限元分析软件对分子筛吸附塔建立有限元模型,优化其结构,根据第三强度理论加载求解出模型的应力强度，研究吸附塔的应力分布规律。
1吸附塔的主要参数某分子筛脱水吸附塔的介质为湿天然气,主体材料为Q345R（钢板厚度负偏差按GB/T7I3-2014取0.3m m,材料的泊松比0.3）、管口锻件材料16Mn,塔体内径2200mm,容积31.2m3,设计压力7.8MPa,设计温度-20/320!（该设计温度时，主体材料的弹性模量为0.201/0.181GPa）,工作压力6.9~7.2MPa,工作温度40-290!,腐蚀裕量3.0mm,交变次数为每年334次,设计使用年限20年。
附塔管道的应力分析摘要：结合某装置反应塔附塔管道的应力分析，概述管道应力分析的目的、方法、必要性以及工作过程关键词：附塔管道应力分析管道走向压力管道在现代化工生产中被越来越广泛的使用，管道配管直接决定着工艺管道的安全性及经济性，也直接影响着整个工程的质量和安全事故的发生率以及整个装置的寿命。
而对压力管道进行详细的应力分析，可得出整个管系的应力水平、薄弱点位置，可针对性的设置管道支吊架，合理地确定管道的走向，消除应力峰值，为安全生产打好基础。
管道应力分析的任务是指对管道进行包括应力计算在内的力学分析，并使分析结果满足标准规范的要求，从而保证管道自身和与其相连的机器、设备及土建结构的安全。
管道在使用过程中会受到各种载荷的影响，如果载荷超出了管道的承受能力，管道就会发生弯曲、变形、断裂等现象，也会对与管道相连的机器、设备及土建结构造成危险甚至破坏。
为便于分析，将管道中各种载荷对管道产生的应力分为：一次应力、二次应力和峰值应力。
一次应力是指管道所受载荷，如内压、地震载荷、风载荷等引起的管道对抗外部载荷所必须的内部应力，随外力的增大而增大，具有非自限性的特点，超过某一限度，将使管道整体变形直至破坏。
二次应力与外载荷没有直接关系，是由热胀冷缩、端点位移等位移载荷所产生的应力，具有自限性，即局部屈服和小量变形就可使应力减小。
峰值应力是管道由于局部结构不连续或局部应力集中附加到一次应力或二次应力的增量。
管道应力分析可划分为静力分析和动力分析。
静力分析是指在静力载荷作用下对管道进行力学分析，并进行相应的安全评定。
需完成下列任务:计算管道中的应力并使之满足标准规范的要求，保证管道自身的安全（包括防止法兰泄露）；计算管道对与其相连的机器、设备的作用力，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；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；埋地管的稳定性计算，避免管道失稳。
管道应力分析中几个问题的探讨摘要：在进行管道设计时，首先要考虑满足工艺要求，还应使管道的设计既经济合理又安全可靠，管道应力分析是实现这一目标的手段和方法。
针对相关规范的理解和支架设计技巧，结合长期的设计经验和应力分析理论，提出了管道应力分析相关需要注意的几个问题。
关键词：管道应力；安装温度；弹簧设计；汽轮机；再沸器；偶然工况Zhou Xiaobing, Fei Ke（China Wuhuan Engineering Co.，Ltd, Wuhan Hubei 430223）Abstract::, Pipeline design should firstly meet the process requirements, also should be economical，reasonable，safe and reliable, pipeline stress analysis is the means and methods to achieve this goal. According to the understanding of related codes and stress analysis theory, combined with the experience in the piping arrangement and support design, the author presents some issues about piping stress analysis.Key words: Pipeline stress; ambient temperature; Spring design; turbine; reboiler; Occasional case一、管道应力分析中如何定义安装温度国内工程公司管道应力分析专业通常规定：管道应力分析的安装温度，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，如无特殊规定，则管道安装温度取21℃。
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）(8) 查看弹簧表3) 反复修改直至计算结果满足标准规范要求（计算结果不满足要求可能存在的问题）(1) 一次应力超标，缺少支架(2) 二次应力超标，管道柔性不够或三通需加强(3) 冷态位移过大，缺少支架(4) 热态水平位移过大，缺少固定点或∏型(5) 机器设备受力过大，管道柔性不够(6) 固定、限位支架水平受力过大，固定、限位支架位置不当或管道柔性不够(7) 支吊点垂直力过大，可考虑采用弹簧支吊架(8) 弹簧荷载、位移范围选择不当，人为进行调整5. 编制计算书，向相关专业提交分析计算结果1) 计算书内容(1) 一次应力校核内容(2) 二次应力校核内容(3) 约束点包括固定点、支吊点、限位导向点和位移点冷态、热态受力(4) 各节点的冷态、热态位移(5) 弹簧支吊架和膨胀节的型号等有关信息(6) 离心泵、压缩机和汽轮机的受力校核结果(7) 经分析最终确定的管道三维立体图，包括支吊架位置、形式、膨胀节位置等信息2) 向相关专业提交分析计算结果(1) 向配管专业提交管道应力分析计算书，计算书不提供给甲方(2) 向设备专业提交设备需确认的设备受力(3) 如果支撑点、限位点、导向点的荷载较大，应向结构专业提交荷载数据(4) 将往复压缩机管道布置及支架设置提交压缩机制造厂确认6. 何谓一次应力，何谓二次应力？分别有哪些荷载产生？这两种应力各有何特点？答：一次应力是指由于外加荷载，如压力或重力等的作用产生的应力。
压力管道应力分析引言压力管道作为输送流体的重要管线，承受的压力和温度都是极高的。
这样就会导致管道中的应力和变形问题，从而产生一定的安全隐患。
因此，对于压力管道的应力分析就显得尤为重要。
压力管道的应力压力管道在运行过程中，会受到各种力的作用，如内压、重力、支架反力、温度等，这些力作用在管道上，就会造成管道内部的应力，如轴向应力、周向应力、径向应力等。
•轴向应力轴向应力是指管道轴向方向的应力，通常是指由流体作用产生的内压力和拉力两部分的影响。
在管道内部，如果内压力太大，轴向应力就会增大，会导致管道的卡铁暴力现象。
•周向应力周向应力是指管道周向方向的应力，主要受到流体和温度两个因素的影响。
当管道内部温度升高，周向应力也会随之升高，如果超过极限值，就可能导致管道的破裂。
•径向应力径向应力是指与管道中心轴线垂直方向的应力，通常是由于弯曲、扭转等变形所引起的。
如果弯曲半径过小或者存在缺陷，就会导致径向应力过大，从而容易引起管道的破裂。
压力管道应力分析压力管道应力分析是针对管道内各种应力进行综合分析的过程。
在分析的过程中，通常需要采用有限元分析等方法，通过建立合适的数学模型和计算，得出管道内部的应力情况和强度，并评估管道是否存在危险的可能性。
在进行应力分析时，一般需要考虑以下几个方面。
1. 材料力学性能材料力学性能直接影响管道的使用寿命和安全性。
因此，对于材料的强度、韧性、塑性等性能参数，都需要进行准确的测定和分析。
常见的材料包括石墨、钢铁、铝合金等。
2. 工况分析针对不同的工况，管道所受的力也会不同。
因此，在进行应力分析之前，需要准确确定工况参数，如内压、外界温度等，以便进行有针对性的分析。
3. 有限元分析有限元分析是应用计算机模拟技术，将管道模型分割成有限个小模型，通过对小模型的计算和组合，分析管道内部的应力和强度分布。
这种方法可以更直观地了解管道内部应力的变化情况，有效评估管道的安全性和强度。
压力管道应力分析是管道设计和使用过程中必不可少的环节。
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。
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。
第一部分支架形式模拟 (2)1.0 普通支架的模拟 (2)1.1 U－band (2)1.2 承重支架 (3)1.3 导向支架 (3)1.4 限位支架 (7)1.5 固定支架 (7)1.6 吊架 (8)1.7 水平拉杆 (8)1.8 弹簧支架模拟 (9)2.0 附塔管道支架的模拟 (11)3.0弯头上支架 (13)4.0 液压阻尼器 (14)5.0 CAESARII可模拟虾米弯，但变径虾米弯不能模拟 (15)第二部分管件的模拟 (15)1.0 法兰和阀门的模拟 (15)2.0 大小头模拟 (17)3.0 安全阀的模拟 (18)4.0 弯头的模拟 (19)5.0 支管连接形式 (20)6.0 膨胀节的模拟 (21)6.1 大拉杆横向型膨胀节 (22)6.2 铰链型膨胀节 (34)第三部分设备模拟 (42)1.0 塔 (42)1.1 板式塔的模拟 (42)1.2 填料塔的模拟 (44)1.3 除了模拟塔体的温度，还需模拟塔裙座的温度 (47)2.0 换热器，再沸器 (48)2.1 换热器模拟也分两种情况 (48)3.0 板式换热器 (51)4.0 空冷器 (52)4.1 空冷器进口管道和出口管道不在同一侧 (52)4.2 空冷器进口管道和出口管道在同一侧 (54)5.0 泵 (56)6.0 压缩机，透平 (58)第四部分管口校核 (59)1.0 WRC107 (59)2.0 Nema 23 (62)3.0 API617 (64)4.0 API610 (65)第五部分工况组合 (68)1.0 地震 (69)2.0 风载 (70)3.0 安全阀起跳工况 (72)4.0 沉降 (74)第一部分支架形式模拟1.0 普通支架的模拟1.1 U－band在CAESAII的输入界面找到restraints选项，并双击打勾，在Node项目，输入该支架位置的节点，在type项填入支架的约束形式，U-band只需在type项中输入X，y用户还需输入支架的摩擦系数Mu，通常规定：钢与钢接触的承重支架摩擦系数输入0.3不锈钢与PTFE板接触的承重支架摩擦系数输入为0.1支架选项中，stif代表支架生根部份的刚度，不输代表无穷大，用户可以把生根部件的刚度输入其中，单位为N/cm1.2 承重支架1.3 导向支架1.3.1 水平管道若导向支架的挡块与管托之间有间隙，可在图中(Gap:)中输入间隙，不输表示导向的间隙为01.3.2 垂直管道 1.3.2.1 四向导向1.3.2.2 单边导向1.4 限位支架1.5 固定支架ANC1.6 吊架双击restrains选项，承重吊架为＋Yrod，并在len中输入吊杆的摆动的长度1.7 水平拉杆1.8 弹簧支架模拟双击Hangers出现如下图框Node输入支架的节点号Hanger Talbe:选择弹簧的型号，国内项目选择13-Sinopec(China)Avalable Space(neg for can)若该点由弹簧支撑，可以输入一个负的距离，该距离为支称点与弹簧底板之间的距离Allowable load Variation(%):为弹簧的荷载变化率＝（热态载荷－冷态载荷）/热态载荷的绝对值乘以100％，一般弹簧的荷载变化率控制在25％内，但是在一些敏感设备附近，如压缩机，透平管口附近，弹簧的荷载变化率需控制在10％内，这时用户需在此选项中输入10Rigid Support Displacement Criteria:在应力计算中，有时软件自选的弹簧热位移很小，例如1mm左右，在不是敏感设备附近，工程上常用刚性支架来代替弹簧支架，用户可以人为输入刚性支架代替弹簧支架热位移标准，如输入1mm，则若软件算出弹簧的热位移小于1mm，软件就自动将该弹簧代替为刚性支架Max.Allowed Travel Limit:该项定义了可变弹簧最大位移量，若软件算出的热位移量超过该输入值，则软件将自动把可变弹簧替换为恒力弹簧No。
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。
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）(8) 查看弹簧表3) 反复修改直至计算结果满足标准规范要求（计算结果不满足要求可能存在的问题）(1) 一次应力超标，缺少支架(2) 二次应力超标，管道柔性不够或三通需加强(3) 冷态位移过大，缺少支架(4) 热态水平位移过大，缺少固定点或Π型(5) 机器设备受力过大，管道柔性不够(6) 固定、限位支架水平受力过大，固定、限位支架位置不当或管道柔性不够(7) 支吊点垂直力过大，可考虑采用弹簧支吊架(8) 弹簧荷载、位移范围选择不当，人为进行调整5. 编制计算书，向相关专业提交分析计算结果1) 计算书内容(1) 一次应力校核内容(2) 二次应力校核内容(3) 约束点包括固定点、支吊点、限位导向点和位移点冷态、热态受力(4) 各节点的冷态、热态位移(5) 弹簧支吊架和膨胀节的型号等有关信息(6) 离心泵、压缩机和汽轮机的受力校核结果(7) 经分析最终确定的管道三维立体图，包括支吊架位置、形式、膨胀节位置等信息2) 向相关专业提交分析计算结果(1) 向配管专业提交管道应力分析计算书，计算书不提供给甲方(2) 向设备专业提交设备需确认的设备受力(3) 如果支撑点、限位点、导向点的荷载较大，应向结构专业提交荷载数据(4) 将往复压缩机管道布置及支架设置提交压缩机制造厂确认6. 何谓一次应力，何谓二次应力？分别有哪些荷载产生？这两种应力各有何特点？答：一次应力是指由于外加荷载，如压力或重力等的作用产生的应力。
石油化工设计中管道的应力分析管道是石油化工设施中不可或缺的组成部分，它们被用来输送各种石化产品和原料，如石油、天然气、液化气等。
在设计过程中，管道的应力分析是一个必须考虑的关键因素，它对管道的安全运行和寿命有着至关重要的作用。
1. 管道的载荷在考虑各种载荷对管道的影响时，必须考虑以下因素：• 内外压力：管道内/外部分别承受和承受的压力。
• 温度变化：管道的扩张和收缩受到温度变化的影响。
• 重力和惯性力：管道结构的重量以及运动过程中的惯性力。
• 地震力和风力：管道经受自然灾害和风力的影响。
当这些载荷作用于管道结构时，会产生各种应力，如拉应力、压应力、剪应力和弯曲应力等。
因此，在进行应力分析时，需要考虑所有的载荷和其相应的应力。
2. 管道的应力计算管道的应力计算是设计过程中的一个关键步骤。
在计算过程中，需要考虑以下因素：• 管道的几何形状：管道的直径、壁厚和长度等几何参数。
• 材料的力学性质：管道所使用的材料的弹性模量、泊松比和屈服强度等材料力学参数。
• 载荷：管道承受的各种载荷及其相应的力。
基于这些因素，可以使用各种数值计算方法计算管道的应力，例如有限元法和解析法等。
这些方法广泛应用于石油化工设计中，以确定管道在各种载荷条件下的应力分布。
3. 应力分析的应用应力分析提供了关键的设计参数，如选择材料、确定管道的几何形状和尺寸等，以确保管道在设计寿命内安全运行。
此外，应力分析还用于评估管道的健康状况，例如确定是否需要更换或修理管道。
管道的应力分析还有助于减少管道故障和停机时间，以提高石油化工设施的效率和生产率。
结论。
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 PipingAPI610 Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas IndustriesAPI617 Centrifugal Compressors for Petroleum, Chemical, and Gas Service IndustriesAPI661 Air-Cooled Heat Exhangers for General Refinery Service NEMA SM23 Steam Turbines for Mechanical Drive Service3 设计3.1 一般规定a) 管道布置和支架设计应兼顾管道及设备安全，避免管道对相关设备造成危害。
管道的稳定性应力分析及解决方案一、失稳的定义失稳定义：轴向受压的细长直杆当压力过大时，可能会突然变弯，失去原来直线形式的平衡状态，而丧失继续承载的能力，称这种现象为丧失稳定，即失稳。
针对管道，下面发生的问题均为管道整体失稳：1、架空管道（左右摆龙）：2、埋地管道（顶起，顶出地面，河面，起褶皱）架空或埋地管道发生失稳的原因是管道热胀被两侧锚固，或连续土壤约束给限制住了，导致管道形成挤压作用，如果温差大，挤压力大，架空管道缺少导向架，或埋地管道埋深覆土过浅，就会让管道抵抗挤压能力变弱，容易发生上述失稳。
解决方法：解决上述管道失稳有两个办法，一个是采用补偿设计增大管道柔性，降低轴力；另外一个就是增加导向架密度和埋深，增大管道抗挤压能力。
局部失稳的概念局部失稳指在钢结构中，受压、受弯、受剪或在复杂应力下的板件由于宽厚比过大，板件发生屈曲的现象。
管道局部失稳主要是针对大口径薄壁管道，轴向挤压严重，发生局部褶皱，也有外压影响，管道环向发生失稳，产生压瘪现象：热力直埋管道在轴向挤压作用下发生褶皱（中国热力俗称“起包”），是因为管道被约束住（两端固定，或处在埋地锚固段），热胀产生的轴力挤压管道，管道径厚比r/t过大，壁厚薄，抗挤压能力弱，就容易发生上面局部失稳情况。
解决的方法是增大管道柔性降低轴力或加大壁厚增加抗挤压能力。
针对环向外压压瘪失稳，最好的办法就是在管道外壁增设补强圈，抵抗外压作用，避免发生外压失稳。
还有一种局部失稳，就是管道在轴力推挤和弯曲应力共同作用下，一侧产生褶皱：这种一侧发生管道褶皱，往往都是发生在折角弯管或弯管附近直管上面，直线管道热胀推压弯管，弯管发生弯曲变形，由于直管推压导致大弯曲应力作用，弧段发生失稳，就会进入塑性变形，产生一侧褶皱变形。
这个折角弧段失稳，不同于引发管疲劳破坏的二次应力。
首先，它是重量+温度+压力等全部载荷共同作用下，导致折角弧段或直段发生失稳破坏。
失稳控制是第一位的，这个满足后，我们才会检查弯头，折角和三通的疲劳二次应力。
附塔管道的应力分析
摘要：结合某装置反应塔附塔管道的应力分析，概述管道应力分析的目的、方法、必要性以及工作过程
关键词：附塔管道应力分析管道走向
压力管道在现代化工生产中被越来越广泛的使用，管道配管直接决定着工艺管道的安全性及经济性，也直接影响着整个工程的质量和安全事故的发生率以及整个装置的寿命。
而对压力管道进行详细的应力分析，可得出整个管系的应力水平、薄弱点位置，可针对性的设置管道支吊架，合理地确定管道的走向，消除应力峰值，为安全生产打好基础。
管道应力分析的任务是指对管道进行包括应力计算在内的力学分析，并使分析结果满足标准规范的要求，从而保证管道自身和与其相连的机器、设备及土建结构的安全。
管道在使用过程中会受到各种载荷的影响，如果载荷超出了管道的承受能力，管道就会发生弯曲、变形、断裂等现象，也会对与管道相连的机器、设备及土建结构造成危险甚至破坏。
为便于分析，将管道中各种载荷对管道产生的应力分为：一次应力、二次应力和峰值应力。
一次应力是指管道所受载荷，如内压、地震载荷、风载荷等引起的管道对抗外部载荷所必须的内部应力，随外力的增大而增大，具有非自限性的特点，超过某一限度，将使管道整体变形直至破坏。
二次应力与外载荷没有直接关系，是由热胀冷缩、端点位移等位移载荷所产生的应力，具有自限性，即局部屈服和小量变形就可使应力减小。
峰值应力是管道由于局部结构不连续或局部应力集中附加到一次应力或二次应力的增量。
管道应力分析可划分为静力分析和动力分析。
静力分析是指在静力载荷作用下对管道进行力学分析，并进行相应的安全评定。
需完成下列任务:计算管道中的应力并使之满足标准规范的要求，保证管道自身的安全（包括防止法兰泄露）；计算管道对与其相连的机器、设备的作用力，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；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；埋地管的稳定性计算，避免管道失稳。
动力分析则主要指往复压缩机和往复泵管道的振动分析、管道的地震分析、水锤和冲击载荷作用下管道的振动分析，使地震和振动的影响得到有效控制。
需完成下列任务：管道的地震分析，防止管道在地震中发生破坏；往复压缩机和往复泵管道的固有频率和振型分析，防止管道系统发生机械共振；往复压缩机和往复泵管道的强迫振动分析及声学模型分析，防止管道因振动发生疲劳破坏；水锤、安全阀泄放载荷和两相流所产生的支架载荷计算。
管道热胀冷缩产生的位移应力（二次应力）与管径、壁厚、管道的布置走向及温度高低等诸多因素直接相关，比较复杂，因此对管道二次应力的分析是管道应力分析最重要的任务，必须使管道系统具有足够的柔性。
管道柔性设计的一般
方法有：改变管道的走向，选用弯头、环形管等；选用波纹管膨胀节或其它允许有移动或转动的装置；选用弹簧支吊架。
在保证管道具有足够柔性来吸收变形的前提下，应避免使管系过分柔软，避免管系产生振动，还可减少投资。
下面以某化工装置中反应塔所附管系对应力分析的应用作一说明。
反应塔直径3600mm，高42米，主管从塔靠近上封头的筒壁水平伸出，然后垂直沿塔外壁向下，在离地三米出再水平转出，其中在不同高度又从竖直管向塔引出四根水平管伸入塔内，管上还有多个阀门，以及其它小直径管连接。
主管直径DN500，不同部分操作温度从50℃到130℃，操作压力0.4兆帕。
原配管为支撑此管系，在竖直管下端转水平处加支撑架。
应力分析过程中，将此管系建模输入CAESARII软件中，经过计算分析发现一次应力能满足要求，二次应力严重超标，对设备管口受力过大。
原因在于多处水平直管与主管连接三通处应力超标，水平管太短，造成两三通之间管道膨胀不能被吸收；同时，造成塔的接管法兰应力严重超标。
根本原因还是对管道的二次应力考虑不周，不能平衡二次应力，需增加管道的柔性。
为改善塔的法兰受力，需增加管系与塔连接的支架，减少管系对法兰的应力。
而增加支架又造成管道柔性减少，更加剧了二次应力。
增加管道柔性的方法中，首选改变管道走向，但此塔周围管线、设备众多，管道直径大，不能设置π形弯，在附塔管道中不能在竖直段设置膨胀节。
选择了将水平管改为在水平方向上L形，相当于增加了水平管长度，同时去掉在在竖管最下方的支撑，在下部水平管上增加膨胀节，在塔上合适位置增加了支撑管的支架。
又详细核算出塔和管道的膨胀位移，将位移输入模型。
直径较小的支管道增加π形弯，减少对主管的影响。
经过计算，管道各点出的应力水平，对支吊架的作用力和力矩以及各点的位移也清楚地显示出来。
经过修改，将附塔管道的应力降到较低水平，各处的位移也满足工艺要求，同时，塔上管口受力及力矩经核算也满足了设备及土建的要求。
综上所述，对压力管道进行应力分析，能确定合适的管道走向，设计合适的支吊架，对整个管系的安全运行起着至关重要的作用，从而保证整个装置的安全运行。
参考文献：
[1]唐永进《压力管道应力分析》中国石化出版社。
