管道应力计算

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LNG管道1

05/07/2013 1 BENTLEY

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管道纵向应力计算综述

GB50316和ASME B31.3均未明确给出管道纵向应力的计算公

式。但ASME B31.3在1985年5月8日的释义4-10中，要求计算管

道纵向应力时考虑轴向力的作用，因此一般认为管道纵向应力由压

力、附件轴向外力和弯矩引起，其计算公式为：

WMSPDAFL++=4σ

式中：

Lσ——管道纵向应力，MPa；

F ——压力引起轴向力之外的附加轴向力，N；

A ——管道横截面积，mm2；

P ——设计压力，MPa；

D ——平均直径，mm；

S ——壁厚，mm；

M ——合成弯矩，N·mm；

W ——抗弯截面模量，mm3。

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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

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

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。