AutoPIPE管道应力分析讲座.doc

AutoPIPE管道应力分析讲座（一） AutoPIPE, 应力分析, 讲座, 管道 ASME B31ASME 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，但部包括B31.1所覆盖的尺寸、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。 许用应力的确定： 管道材料的许用应力是管材的基本强度特性除以安全系数。钢材的基本强度特性应由钢铁生产部门提供，在国内可取自有关国家标准或冶金部门标准。 在温度较低时的许用应力以材料的抗拉强度和屈服点为基础。 产期处于400度以上高温时，许用应力以1000000h1%蠕变极限和1000000h断裂的持久强度为基础。 对于安全系数，不同规范有不同的规定。 ?设备的允许推力和力矩： 为了防止管道对设备的推力过大，造成设备损坏、转动设备不能正常运行、或阀门泄漏，应将推力限制在允许范围内。许多公司根据多年的经验采用经验数据。例如对转动设备的管嘴不计内压，由外部荷载产生的应力不大于35~42MPa；对压力容器和带阀门的法兰，由外部荷载产生的应力不大于70MPa。这些数据沿用多年，但理论依据是不严格的。 1.???????? 离心泵的允许推力（API610） 美国石油学会标准API610(炼油厂用离心泵)对离心泵受力有所规定，但这些规定都是推荐性的，是泵的制造厂必须达到的最低要求。在国外定货，制造厂均以此标准满足用户的要求。此标准要求的受力和力矩较小，有时在设计管道时较为困难，需要增加管长和转弯以增加管道的柔性。而实际调查已运行的泵，验算其受力情况大于此标准也运行良好。所以对于重型的泵此标准是比较保守的。 2.???????? 汽轮机的允许推力（NEMA） 汽轮机对管道推力最敏感的设备。一般汽轮机的外壳（定子）均设有十字滑销系统，相互垂直的十字交点为外壳的固定点。外壳上的管嘴和“猫爪”均由固定点算起向四周膨胀。因此“猫爪”是有位移的，并不是完全固定在基础上，固定螺栓的螺母与“猫爪”有一定的间隙。有的汽轮机外壳和转子分别支撑在基础上，如果外壳受到管道推力产生位移或变形，外壳和转子之间的间隙可能改变或消失而引起设备的振动。有的汽轮机的转子制成在汽轮机的外壳上，比支撑在基础上好，但如果外壳变形太大，仍可能引起振动。汽轮机的轴中心和被其拖动的从动机的轴中心应该对中，近来许多设备采用有一定弹性的联轴器，允许有一定的偏差。不同生产厂家生产的汽轮机的结构不同，可以承受的推力也不相同，但生产厂家又难于准确说明。所以如果生产拖动机泵汽轮机的制造厂没有提出汽轮机的推力和力矩的允许值，一般按照美国电机制造协会（NEMA）的推荐方法（SM-23-1973）计算。但对于重型气轮机可能还是比较保守。 3.???????? 离心式和轴流式压缩机管嘴的允许推力（API617） ?4.???????? 加热炉的允许推力（API560） ?所有以上设备管嘴允许推力标准，都是推荐的操作情况下的最下值。一般情况是可以根据买卖双方讨论，允许推力是可以增加的。 AutoPIPE管道应力分析讲座（二） 一：管道承受荷载及其应力状态。1：压力荷载:? ?内压和外压：? ?内压：管壁上产生环向拉应力和纵向拉应力。其环向拉应力约为纵向拉应力的一半。? ?外压：管壁上产生环向压应力和纵向压应力。（外压出现的情况比较少）2：持续外荷载:? ?包括：管道的基本荷载（管子及其附件的重量，管内介质的重量和管外保温的重量）、支吊架的反作用力、以及其他集中和均布的持续荷载。? ?持续外荷载可使管道产生弯曲应力，扭转应力，纵向应力和剪应力。? ?压力荷载和持续外荷载宰管道上产生一次应力，其特征是非自限性的。即应力随着荷载的增加而增加，当管道产生塑性变形时，荷载并不减少。3：热胀和端点位移：? ?管道由安装状态过渡到运行状态，由于管内介质的温度变化，管道产生热胀或冷缩使之变形。与设备相连的管道，由