石油化工管道应力设计探究

常昊

【摘 要】近些年来，我国石油化工领域发展的很不错，在石油化工业中管道是必不可少，因此，在设计管道的时候，应重视化工管理的系统的可靠性，对于在设计过程中出现的一些常见的问题要尽量避免，而应力分析这一个环节相对关键的。因此，本文就石油化工管道应力设计进行了研究，希望能够给相关石油化工管理设计人员提供一点参考价值。

【关键词】石油;化工管理;应力设计;探究

如今，科学技术快速发展，新型的科技逐渐在各个行业生产当中得到了普遍运用，从而提高了经济效益。石油化工生产在加速发展，对于生产也有了更高的要求，石油化工企业的管道应力设计将会影响到管道的安全性，还会影响经济效益的提升。由此可见，对于石油化工管道应力设计进行研究，是不容忽视的环节。

一、石油化工企业管道应力设计的特征分析

（一）压力、重力或是其他类型外力载荷

在设计化工石油管道时，压力主要来自于自身的重力、外载重力以及内部压力，如果没有平衡好，那么有一方应力就会不断增加，管道所能承受的负荷能力也将随之而增加。就算管道的外力所能承载的应力到一定情况下停止了，但是如果把管道里面的塑性范围扩大到一定的距离，管道还是会无法将塑性流动给控制住。最终管道本身还是会遭到破坏，因为，同时作用会导致管道不能承受重力。

（二）二次应力

因为二次应力通常是管道的外力得不到很好的平衡，只有在管道变形受到压制的情况下才会产生二次应力。而应力是管道自身变形的连续要求所必须具备的。对于二次应力来讲，有着一定的自限性，也就是说，当管道在二次应力下发生微量的变形时，便可以满足管道的位移约束条件，促进管道自身的连续变形。在二次应力下，化工管道发生的破坏，属于一种疲劳破坏。人们对一次应力的分析和设计，主要是为了减少管道在安装的时候出现安全问题，但是，二次应力的计算与设计，是为了防止管道在发生变形之后是否还会出现更加严重的现象，从根本上对管道的正常使用起到一个保障作用。

二、管道应力引发的主要问题

在化工企业的生产运营过程中，由于需要使用化工管道，使得管道应力发生一定的变化，有可能会引发一些安全问题，而这些安全问题也会影响到化工企业的正常生产，如果情况严重一点甚至就会危及到人民的生命安全。那么，在展开化工管道应力设计的时候，必须要以安全问题为核心展开考虑，进而让管道的应力达到安全标准。管道设计考虑到是否具有安全性能，其主要包含了这些性能：管道自身的耐压性能，密封性，管道的抗腐蚀性，所以，相关的工作人员们在对石油化工管道展开设计的时候，必须要结合石油的性能以及外界环境的影响，选择抗腐蚀性的材料，以此来避免管道出现腐蚀性的现象。在设计管道的过程中，如果管道结构的设计不够科学，便会使得管道在使用的过程中存在一定的安全隐患。由于各种外界环境的不断影响，以及管道应力的变化，导致管道造成严重的损坏，从而导致化工企业经济效益的损失，因此必须要对管道应力结构加强设计，使其满足化工企业的生产需求，减少各种安全隐患的发生。

三、关于石化工管道应力设计的探析

（一）管道柔性设计的重要性

在化工企业的管道设计中，管道一般都会与其他相关的设施和构件进行连接，在内外部不同环境的变化影响下，这些设备结构与管道相互链接的地方就会发生一定程度的位移现象，这些问题会也会给管道自身带来了影响。当管道具备的刚性较大的时候，面对这些应力的发生会给管道结构带来严重的损坏。然而，当管道自身结构有着一定的柔性，这种柔性会在应力的影响下发生适当的形变，从而来减少管道结构受到的伤害，实现对管道的保护作用。由此可见，在展开石油化工管道应力设计的同时，必须要加强对管道柔性的设计。

（二）提高化工管道柔性设计的措施

1.适当加预应力

在进行管道安装的时候，工作人员可以适当地加载预应力，通过这种方式，可以恰当的降低管道的各种结构所带来的应力。那么，为此，相关人员可以对管道进行冷拉处理，这样一来在进行安装的过程中，各种不良的现象也会减少发生了。

2.弹簧支吊架的合理应用

弹簧支吊架的使用，可以有效地消减设备受到的各种外界因素影响，如果对其进行过多使用，会对管道结构的稳定性造成影响。因此，为了有效地提高管道的稳定性，就应当合理地应用弹簧支吊架，结合管道支撑点的位移状况，以及在不同的工作状态下，管道所收到的约束作用，以此来选择弹簧支吊架，将其进行适当的应用。

3.管道几何形状的改善

人们在设计管道的时候，管道的几何形状，对管道自身的性能也有着一定的影响。首先，可以结合化工企业的具体环境，以及各种制造技能的要求来适当地改善管道的几何形状，对管道的具体走向，以及管道的弯头数量等进行改变和适当的增添，在此基础上来提高管道自身的柔性。同时，还必须要考虑到这几种措施可能会引起的其他问题[1]。

（三）合理设置管道支架

管道的設计其实主要是对管道的支架进行设计。在管道支架设计的时候，设计合理与否将会直接影响到管道一次应力以及二次应力能否有效减轻。两个相邻管架的距离要控制在管道的最大跨距之内，用固定架把管道各个方向的线位移及角位移控制好，要把管道热产生出来的膨胀受阻给吸收，然后要压力脉动而产生的力控制住，用导向架把管道的径向位移给固定在一个方向，把管道的轴向位移用限制管道将其固定在某一个位置。在设计中，合理的管架设计是非常重要的，它可以避免管道出现形变，从而降低管道震动[2]。

四、结束语

综上所述，我国石油化工产业的想要持续不断更好地发展，就要合理计算管道应力参数，科学设计管道应力，从而确保管道系统得以更好的安全。在实施石油化工管道应力设计工作时，要了解管道应力详细因素，才能根据需要避免出现的问题去设计，提出合理的管道柔性强化措施，保障管道安全性和稳定性，以消除管道运输安全风险，促进石油化工产业的发展。

参考文献：

[1]白春海.石油化工管道应力设计探究[J].化工设计通讯，2019，045（010）：25-26.

[2]刘有余.石油化工管道应力设计探究[J].化工设计通讯，2019，045（006）：37，39.

[3]李洪昌，王晓迎.石油化工压力管道柔性设计的浅析[J].化工设计通讯，2019，45（03）：27-27.

（作者单位：中油辽河工程有限公司）