配管設計簡單應力管線的柔性分析

崔厚超 殷文杰 齊彬(杰瑞（天津）石油工程技術有限公司,天津 300040)

配管設計簡單應力管線的柔性分析

崔厚超 殷文杰 齊彬(杰瑞（天津）石油工程技術有限公司,天津 300040)

在當今社會中，進行化工裝置壓力管道工程施工建設的過程中，管道機械設計一直都是非常關鍵的部分，并且管道機械設計也是確保整個工程能夠順利完成的前提條件。在進行配管設計的過程中，應確保管道材料具有非常好的柔性，這樣才能夠提高管道的適用性，按照實際需求對管道的位置進行改變，進而提高管道的設計質量和安裝效率，而且還能夠在很大程度上節省資金的投入。在配管設計的時候，能夠對管道本身的彎曲特性對熱脹冷縮進行自補償，提高管道柔性。本篇文章主要針對配管設計簡單應力管線的柔性進行分析，并加以闡述。

配管設計；簡單應力管線；柔性；分析

隨著社會的不斷發展進步，人們對于壓力管道的安全性也逐漸引起重視，在進行管道工程設計的過程中，包括管線的分布設計、管道材料選用和管道機械設計。在管道機械設計中又包括對管道進行柔性、應力分析等等。在配管設計簡單應力管線進行應力分析的時候，大多數都是使用CAESER軟件進行的，這樣就能夠有效預防管線因為遭遇熱脹冷縮或發生位移等情況導致管線損壞或者管線不能夠配合相關設備的良好使用。針對配管設計簡單應力管線的柔性進行選擇的時候，可以再最開始對管道的柔性進行提升，這樣就能夠提高管道在進行實際設計的過程中具有更好的柔性。

1 簡單配管的應力分析及優化

1.1 簡單管系的受力情況

圖1位碳鋼蒸汽管道示意圖，其直徑為DN200mm，壁厚為SCH40（219mm×8mm），管道的材料為碳鋼，其主要是通過表壓2.0MPa、300℃的過熱蒸汽管道。

將B端的固定拆除，膨脹量ΔX=ΔX＝α（T-T0）L，通過對相關資料的查閱可知，碳鋼材料管道的膨脹系數α=12.9×10-6/℃，T是熱態下的溫度，T0是常溫，其值取20℃，L是30米，則為30000毫米，由此得到ΔX等于108毫米。這就說明，在將B端的固定拆除的話，管道就會伸長108毫米，這個值是比較大的。之后將伸長量帶入管道受力計算的公式之中能夠得到管道對B端的推力大約為350t，這個值也非常大。這兩個數據能夠為管線設計提供重要的參考，進而對管道設計進行優化。

1.2 簡單管系的分析

對于能夠使用ANSI簡單判斷法的管道來說，其計算非常方便，但這個方法不能夠對管線的應力、邊界反作用力以及位移進行推算。一般情況下，想要良好的解決管道熱應力，就應該加設π型彎進行優化處理，就是說提高L-U的數值。圖2就是針對圖1加設的π型彎，其全部數據與圖1相同。

1.3 簡單管系的優化

圖3中為碳鋼蒸汽管道的示意圖，其直徑為DN200mm，壁厚為SCH40（219mm×8mm），材質為20G碳鋼，通過表壓2.0MPa、300℃的過熱蒸汽管道。

管道的總膨脹量ΔX等于α（T-T0）LX=86.7mm；ΔY等于α（TT0）LX＝21.7mm；通過這兩個數據就能夠對管道的總位移量進行計算，Y等于=89.4mm；管道的總長度L為30米，U等于=24.7米。則DY（/L-U）2＝697，這個數值遠大于208.3。所以，這個管道必須要進行更加深入的應力分析，并應在配管設計中對管道的走線進行優化設計，進而提升管道的整體柔性。按照ANSI簡單判斷法中的內容，能夠利用提高計算公式中的分母對比值進行減小，就是說兩點之間的間距保持不變，提高管道展開長度，就是提高L的數值。

2 結語

綜上所述，我們能夠了解到，在進行配管設計的過程中，能夠使用ANSI簡單判斷方法對管道的應力進行分析，并根據得到的結果制定優化措施。針對符合應用條件的管線來說，使用這個方法能夠提高管道柔性分析的效率和質量。但是，在具體施工時對管道柔性進行分析必須要將全部管線作為一個整體分析，對其中存在的全部應力進行思考，進而對配管設計進行科學合理的優化，這樣才能夠有效提高壓力管道的整體安全性和質量，進而確保不會應為壓力管道的問題影響國民經濟的增長和社會的發展進步。