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石油化工设计中管道的应力分析在石油化工设备和管道设计中，管道的应力分析是至关重要的一部分。
管道在输送化工产品、原油和天然气等流体过程中承受着巨大的压力和温度变化，因此对管道的应力进行准确的分析和评估是确保设备安全稳定运行的关键。
本文将就石油化工设计中管道的应力分析进行探讨，包括管道的应力来源、应力分析的方法以及如何通过应力分析来优化管道设计。
一、管道应力的来源管道在石油化工生产和运输中承受着各种不同类型的应力，主要包括以下几种：1. 内压力应力：当管道内输送流体时，流体对管道内壁产生压力，这种压力会导致管道内壁产生拉伸应力。
根据管道内部流体的压力大小和管道壁厚度，可以通过公式计算出内压力应力。
2. 外压力应力：当管道埋设在地下或者受到外部负荷作用时，管道外表面会受到外部压力的影响，产生外压力应力。
外压力应力的大小取决于埋深以及地下土壤或其他外部负荷的性质。
3. 温度应力：在石油化工生产中，管道内流体的温度会经常发生变化，管道壁由于温度变化而产生热应力。
当温度升高时，管道会受到膨胀，产生热膨胀应力；当温度降低时，管道会受到收缩，产生热收缩应力。
4. 惯性应力：当管道受到流体在流动中带来的冲击或者振动负荷时，管道会受到惯性应力的作用。
这种应力通常在管道系统启停或者调节流量时发生。
以上几种应力来源综合作用于管道中，会使得管道处于复杂的受力状态，因此需要进行系统的应力分析来保证管道的安全可靠运行。
二、管道应力分析的方法1. 弹性理论分析法：弹性理论分析法是管道应力分析常用的一种方法。
它基于弹性力学理论，通过有限元分析或者解析力学方法，对管道受力、应力分布和应力集中进行计算和分析。
这种方法可以较为准确地预测管道在各种受力情况下的应力状态，但需要复杂的数学计算和较高的专业知识。
2. 经验公式法：经验公式法是一种简化的应力分析方法，常用于一些简单的管道系统。
通过经验公式计算内压力应力、外压力应力和温度应力，并考虑到管道的材料性能和工作条件，可以得到初步的应力估计。
石油化工设计中管道的应力分析【摘要】本文主要介绍了石油化工设计中管道的应力分析。
在石油化工项目中，管道的应力分析是至关重要的，它可以帮助工程师了解管道在各种工况下承受的应力情况，从而设计出更加安全和可靠的管道系统。
管道的内外应力分析是应力分析的重要内容，通过合理的方法进行应力分析可以帮助工程师准确评估管道的安全性。
而管道应力分析方法和影响因素则是应力分析中需要深入研究的内容，只有充分了解这些才能更好地应对管道设计中出现的挑战。
本文还介绍了管道应力分析在实际工程中的应用，帮助读者更加全面地了解石油化工设计中管道应力分析的重要性和实际操作。
通过本文的学习，读者将能够对石油化工设计中管道的应力分析有一个系统性的认识，为工程设计提供更好的参考。
【关键词】石油化工设计，管道，应力分析，内外应力，方法，影响因素，应用，总结1. 引言1.1 石油化工设计中管道的应力分析概述石油化工设计中管道的应力分析是石油化工领域中非常重要的一项技术，它可以帮助工程师们正确评估管道在使用过程中所受到的应力情况，从而确保管道系统的安全运行。
管道系统往往承载着高压、高温以及化学腐蚀等多种不利因素的影响，因此对管道的应力分析尤为重要。
管道应力分析不仅包括了管道内部受力情况的分析，还需要考虑外部环境对管道的影响。
在设计过程中，工程师们需要综合考虑管道材料的性能、管道的几何结构、介质流体的性质、操作条件等各个因素，才能准确评估管道的应力情况。
在实际工程中，管道应力分析方法有很多种，包括有限元法、解析法、试验法等。
每种方法都有其适用的场景和局限性，工程师们需要根据具体情况选择合适的方法进行分析。
2. 正文2.1 管道应力分析的重要性管道应力分析是石油化工设计工作中至关重要的一环，其重要性体现在以下几个方面：1. 安全性保障：管道在运行过程中承受着来自流体压力、温度变化等多种力的作用，如果管道应力分析不到位，容易导致管道破裂、泄漏等事故发生，对设备、人员造成巨大的损失。
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。
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、载荷的分类。
1）.永久荷载2）.可变荷载3）.偶然荷载2、厚壁管道和薄壁管道的选择。
（如果D/错误!未找到引用源。
<20则按厚壁管考虑，油气管道多用薄壁管道考虑。
）3、管道许用应力的计算。
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=K错误!未找到引用源。
（K、强度设计系数。
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、焊缝系数错误!未找到引用源。
钢管的最低屈服强度。
）4、地下管道产生轴向应力的原因：1）温度变化2）环向应力的泊松效应。
5、支墩受力平衡的校核条件：T错误!未找到引用源。
K错误!未找到引用源。
P(K安全系数错误!未找到引用源。
P管道作用在支墩上的推力T支墩受到的土壤阻力)6、当错误!未找到引用源。
时弯管在内压作用下环向应力最小，当错误!未找到引用源。
时弯管在内压作用下环向应力的最大。
在弯曲的外缘为轴向拉应力，而在弯曲的内缘为轴向压应力。
7、什么是简单管道弯曲，弹性管道弯曲的最小半径：指埋在土壤中的管道相对于土壤既不能做轴向移动也不能做横向移动。
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8、弯管和直管的应力有什么区别壁厚有什么区别：1）弯管应力分布式不均匀的，最大应力一般高于直管的最大应力。
2）弯管和直管一样，内环向应力的决定壁厚再用轴向应力校核。
9、管道的跨度计算，何种情况用刚度计算，何种情况用强度计算：对于输油和输气管道用强度条件决定跨度即可，对于蒸汽管道和其他对挠度有特殊限制要求的管道，应同时按强度条件和刚度条件计算跨度选数值较小者。
10、应力增强系数：指弯管在弯矩作用下的最大弯曲应力和直管受同样弯矩是的最大弯曲应力的比之。
11、埋地管道在地下所处的位置：一般情况下管顶覆土厚度1~1.2m，热油管道深取1.2m穿越铁路和公路时管顶距铁轨底不小于1.3m，距公路不小于1m。
12、固定支墩的的作用：可视为把过渡段缩减至零的措施，作用是限制管道的热伸长量。
13:管道补强的规定1：在主管上直接开孔焊接支管：当支管外径小于0.5倍主管外径时，可采用补强圈进行局部补强，也可增加主管和支管壁厚进行整体补强。
石油化工管道设计的应力分析与柔性设计作者：崔广东来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第16期【摘要】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。
管道设计的基础即为管道应力的分析与计算，在优化管道柔性设计与安全生产等方面发挥了重要作用。
本文就针对化工设计中管道柔性设计和管道应力分析进行探讨。
【关键词】化工管道管道应力柔性设计安全管道设计主要包括装置的设备布置、管道布置、管道材料设计以及管道应力分析四项工作。
然而，由于历史、管理、技术等各种原因，在石油化工行业中，管道设计的可靠性和安全性问题在近年表现得日益突出，而管道的应力分析工作则是管道设计安全、经济、合理的保障和重要方式。
1 管道应力简介为研究并控制管道的强度破坏和刚度破坏，引入应力这一概念。
材料由于外因（受力、温差、湿度变化等）而产生变形时，在材料内部各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因作用，并力图使材料从变形后的位置回复到变形前的位置。
而在所考察的截面某一点单位面积上的内力，称为应力。
由此不难看出，管道应力的概念避开了管子及其元件的规格尺寸、壁厚等因素的影响，只要外部荷载使材料产生的应力超出材料本身的强度指标，即可认为管子及其元件将要发生强度破坏。
1.1 管道分类管道在压力荷载、机械荷载以及热负荷等作用下，整个管路或某些区域产生不同性质的应力，因此，管道上的应力，一般可分为以下三类：（1）一次应力：由于外加荷载的作用而产生的应力（如压力和重力等），其本身与外力平衡。
（2）二次应力：由于变形受到约束所产生的正应力或剪应力（如热膨胀、附加位移、安装误差或振动荷载等），其本身不直接与外力相平衡。
（3）峰值应力：由于荷载或结构形状的局部突变（如管道中小的转弯半径处、焊缝咬边处或材料本身夹渣、气孔处）而引起的局部应力集中的最高应力值。
1.2 管道应力分析目的管道应力分析的目的主要是解决管道的强度、刚度、振动等问题，为管道的布置、安装、配置提供科学依据。
LNG罐区低温管道应力分析摘要:选用应力分析系统对LNG储罐区超低温管道进行应力分析，综合考虑力载荷、温度载荷、工作压力载荷（气体压力）、风载荷、地震灾害载荷和水锤载荷等因素，并根据相关因素。
该规范定义和定义了应力载荷的类型（一次应力和二次应力），并对在上述载荷条件下形成的应力进行分类和校对分析。
分析结果表明，通过管道方向的有效调整，配合弹簧支吊架、冷紧装置等辅助功能，可以消除管道的应力集中，从而达到改善的目的。
管道的物理模型和有效管道。
在进行应力分析时，明确指出当管道支座承受载荷时，一次应力标定的结果将无效，需要重新对管道进行建模，重新标定一次应力.同时，明确提出了随机加载方法。
条件下许用应力的选择方法。
关键词：超低温LNG管道；应力分析；物理模型升级关键词:低温 LNG 管道；应力分析；模型优化储罐是天然气最重要的机械设备。
为了更好的避免储罐跌落造成的管道系统软件安全对于安全隐患，与储罐连接的管道系统软件应足够灵活，并应达到储罐支管的允许承受力调节一般通过在储罐底部支管处安装金属波纹管或补偿器来完成。
当储罐基本含有不均匀地基沉降时，会在储罐和进出口贸易管道中产生二次应力。
管道会产生弯曲变形，因此在建筑工程设计中应采取一定的有效措施，使管道与支管灵活连接，防止刚性连接。
一、应力分析的类型(一) 初级应力初级应力是机械设备在外载荷作用下产生的法向应力和剪应力。
它需要实现外力和内力和扭矩之间的平衡。
其基本特点是：主应力为非弛豫热，且自始至终随着外加载荷的增加而增大。
当管道内的塑性变形区扩展到极限时，即使外力不增加载荷，管道仍会产生不受限制的塑性变形流动性，直至被破坏。
因此，在管道应力分析中，应首先达到允许应力值，主应力为先。
管道承受的气体压力、自重、材料的净重等连续外载荷引起的应力都是初级应力。
（二）二次应力二次应力是由于管束变形引起的法向应力或剪应力，与外力不立即平衡。
特点是：1）管道中的二次应力一般是由偏置载荷（如热变形、附加偏置、安装偏差和振动载荷等）引起的；2）二次应力为松弛热。
如何消除储油罐的应力摘要：本文重点阐述油罐边缘板与罐壁整体的应力问题，避免了将两者分开而忽视下节点与罐壁变截面而互为影响的缺点。
并对结合点附近边缘应力的受力措施进行了分析及解决方法。
关键词：储油罐；应力分析；加固方法；边缘应力；铆焊工艺；安全在常规的应力计算时，通常将罐壁与罐底的结合处及各层的层壁进行单独计算，实际上边缘和整个罐壁是一个不可分割室外完整的受力体，因此本文对油罐静水试压及正常装油时的应力作为一个整体进行计算。
一、储油罐应力分析的必要性我们常见的油罐一般为钢板拼接组合焊接而成的回转壳体，这种类型的罐体在罐壁与罐底之间存在着边缘应力的分布。
罐壁在受到罐球顶自重及罐内所装油料的液体压力时，在其径向将发生向外凸出的弹性变形。
这时油罐底板与罐壁的焊接处将产生拉力的束缚，阻止罐壁向其径向发生形变。
这样罐壁与罐底之间的焊缝处就产生了较大的边缘应力。
长时间受到此种力的影响，罐底板与罐壁会产生一定程度的形变，比如底板边缘会有隆起上翘、罐底中心位置下沉、罐壁的径向形变等。
边缘压力的存在，还对罐壁与罐底板的防腐维护也产生一定的影响。
据现场勘察，在罐底与罐壁相连接处，受腐蚀的程度远大于其他部位，会有大量的坑洼，甚至更有被腐蚀而出现泄漏现象。
这是由于焊缝等连接处边缘应力的存在，使罐壁与罐底防腐蚀材料的表面受力发生改变，在放大镜下观察会发现涂层表面产生细微的龟裂，储油罐在长时间存放油料后，罐底沉淀的一些残留物质，如：饱和油状态下的铁锈水溶液，含有碳酸根离子、级化物、硫化物、氰化物、磺酸盐等溶液，会在边缘应力的作用下，加速对龟裂处罐体材料的腐蚀速度。
通过对比发现，腐蚀速度较快的地方，往往这些地方的应力相对集中，应力相对小的地方反而不会出现此种情况。
因此，某种应力的产生会对罐体的使用及抗腐蚀性产生一定的影响。
由此可见，努力改变罐体底部与壁连接处产生的应力的受力位置，可以降低罐内残留物质对罐材料的腐蚀程度，增加罐的使用寿命。
