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化工设计中的管道应力探析

2015-03-28许喆河北华飞科技咨询有限责任公司河北石家庄050091

化工管理 2015年24期
关键词:吊架柔韧性波纹管

许喆 (河北华飞科技咨询有限责任公司,河北 石家庄 050091)

化工设计是化工行业发展的基础,能够有效地促进化工工业的进步,并且,也逐渐受到了社会的广泛关注。化工设计中的管道应力分析能够为化工设计提供非常有价值的数据,这些数据是化工设计的基础,设计人员以此设计出合理的管道方案,因此,在进行化工设计之前,要结合生产需要和实际环境,对管道应力进行深入细致的分析,使得设计更加符合企业的需要。

1 管道应力分析的重要性

管道应力分析主要通过静力分析和动力分析相结合的方式,它对管道系统的构成做了精确的计算,让一次应力、二次应力的安全值处在正常的水平,使得外加载荷与应力不至于产生作用,进而对管道造成破坏,例如,它在避免管道系统的自震和气柱自震方面都具有明显的作用。管道应力分析能够使得化工设计更加的优化,避免设计出现大的纰漏,进而保证化工生产能够顺利的进行,而且,它还能让化工设计的成本降低,体现出了安全、合理、效益等多方面的优越性,因此,管道应力分对化工设计来说是非常重要的[1]。

2 化工设计中管道应力的分类

要想做出好的化工设计,就要对管道应力有一个比较清楚的了解。管道应力的种类并不完全相同,它有许多的表现形式,在进行分析时,要视具体情况而定。管道应力的产生是由外部作用力导致的,由于作用力的不同,应力也就有所不同,要想对应力进行准确的分析,就要先采取具体问题具体分析的方法,进行区别对待。

首先介绍的是一次应力,一次应力是由重力和外部压力等外加载荷作用而产生的内力,内力的大小是由外加载荷决定的,也就是说外部的作用力有多大,内力就有多大,管道应力就有多大。如果外加载荷增加,那么内力也就随之增加,两者是等量平衡的关系,但是,内力是有其极限的,极限的数值就是材料的屈服极限,如果外加载荷超过了这个数值,管道就会发生形变,进而出现管道破损的情况。具体的外加载荷形式主要有以下几个方面,分别是风力载荷、地震载荷以及水冲击载荷等。

然后介绍的是二次应力,二次应力的产生是由热涨、冷缩以及其他位移的影响导致的,管道为了对抗这些约束,通过自身产生应力的方式来实现,这种应力就叫做二次应力,二次应力与一次应力是存在区别的,主要的区别就是二次应力有自限性,它的大小不会与外加载荷相同,不会随着外加载荷的增加而增加,即使是外加载荷的大小超过了管道的屈服极限,管道也不会出现破损的情况,管道能够在局部地区屈服或者产生较小的塑性变形,这样就降低了应力,使得应力能够再次进行分布,管道可以继续运行[2]。

最后介绍的是峰值应力,峰值应力是在前两种应力基础上的增量,如果管道在出现局部结构不连续、局部热应力效应时,就会在管道两次应力的基础上产生一种新的应力增量,此时的增量就是峰值应力。这种应力并不明显,增量也是有限的,但是,它会随着时间的延长,对管道产生负面影响,导致管道出现破损等。

3 改善管道应力的具体措施

在进行化工设计时,管道应力因素非常的重要,要注意使外加载荷的数值小于一次应力的数值,尽量减少诱导产生二次应力的因素,如果在设计时不考虑这些问题,就会使管道出现峰值应力,这样对管道的危害是相当大的。因此,设计人员在化工设计环节不能凭着自己的主观意愿去设计,而要充分的考虑管道应力,使其能够在最佳状态下长期安全运行。

3.1 合理设计管道支吊架

支吊架的设计是化工设计中的重要内容,因为,支吊架设计不合理,就会降低管道承受外加荷载的能力,致使一次应力超标。同时,合理的支吊架设计还能控制管道的变形,减小管道的二次应力以及管道对设备的作用力,确保管道正常运行。

3.2 增加管道的柔韧性

在化工管道设计中,增加管道的柔韧性是非常有必要的,主要的方法就是:适当的更改管道的走向,以及使用波纹管膨胀节和弹簧支吊架,这样就能有效的增加管道的柔韧性。一般情况下,管道的长度越长,它的柔韧性也越强,但是,不能无限的增加管道的长度,要在合理的范围之内。管道在某一方向太过刚硬时,增加与其垂直方向的管道长度,就能减小管道的刚度,进而增强管道的柔韧性。如果管道德直径较大,场地很难满足它的要求,就可以使用波纹管膨胀节来增加管道的柔韧性,但这种方法也存在一定的弊端,因为波纹管膨胀节的制作复杂、价格高,使得它的性价比不高[3]。

4 结语

化工行业的重要性不言而喻,人们的生活、社会的进步都离不开化工,最近几年,我国的化工行业也取得了显著的进步,化工工业的产值逐年增加。其中,管道应力就是设计环节必须要考虑的问题,只有在充分考虑管道应力的基础上,才能使设计更加完善,进而延长管道的使用年限。

[1]包亚西.管道应力分析中进行详细应力分析管道的确定[J].河南化工,2010(09).

[2]杜志勇.管道应力分析在工程上的应用[J].中国高新技术企业,2011(08).

[3]姜崴.管道应力分析软件在化工设计中的应用[J].山西化工,2004(07).

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