【導(dǎo)讀】管道應(yīng)成組、成排的布置，主要是為了強(qiáng)調(diào)美觀和保證管道支吊架的經(jīng)濟(jì)性。管道設(shè)備的連接，應(yīng)盡可能的短而直，尤其是合金鋼管道。柔性，以減少由熱脹和位移所產(chǎn)生的力和力矩。高點(diǎn)設(shè)置氣閥、低點(diǎn)設(shè)置液閥。免使用法蘭連接。焊接連接的管道是保證管道無泄漏的最佳、最經(jīng)濟(jì)的方法。管道穿越樓板、平臺(tái)及墻壁時(shí)要加套管保護(hù)，套管直徑應(yīng)不妨礙管道的熱脹，并大于保溫后的管道直徑。管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)最大限度的降低管道、彎管、閥門。附件等異型管件的數(shù)量及與之相連的加工量，并可降低管道焊接、安裝、質(zhì)量檢驗(yàn)費(fèi)用。管道壓力降的損失要求在允許的范圍之內(nèi)。的出現(xiàn)損壞；試驗(yàn)人員還需要定期對管道進(jìn)行檢驗(yàn)和研究，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不安全隱患。管道破壞造成的危害更大。按其是否承受管系載荷可分為限位支吊架和限位裝置兩類。按其限位特性可分為限位裝置、導(dǎo)向支架和固定支架三種。件均稱為連接件。連接件大部分介于上述各類部件之問，故又稱

　　

【正文】 前，如固定銷軸不能自由拔出，可按下列方法調(diào)整： 調(diào)整載荷螺栓與吊桿螺栓之間的松緊螺母， 使 吊架承受的力與支吊架本體的彈簧力矩平衡，從而拔下固定銷軸； 當(dāng)固定銷軸在固定空中偏向載荷一側(cè)時(shí)（銷軸與孔之間有間隙），說明載荷力矩偏大，應(yīng)旋松松緊螺母； 當(dāng)固定銷軸在固定空中偏向彈簧罩筒一側(cè)時(shí)，說明載荷力矩偏小，應(yīng)旋緊松緊螺母； 當(dāng)采用上述 方法仍不能取出固定銷軸，表明實(shí)際載荷與計(jì)算載荷有較大偏差，應(yīng)調(diào)整吊架本體內(nèi)載荷調(diào)整螺栓，使實(shí)際的載荷力矩與支吊架的彈簧力矩相平衡，拔出固定銷軸。 如采用上述所有的方法，仍不能取出固定銷軸，說明選用的恒力吊架型號(hào)不對，實(shí)際載荷與支吊架標(biāo)準(zhǔn)載荷偏差過大，應(yīng)改變分配給的支吊架的荷載或改變吊架。 恒力吊架在運(yùn)行過程中，位移指示器的刻槽應(yīng)在 0－ 10刻度內(nèi)移動(dòng)，不應(yīng)碰 到 弧形槽。否則，按照上述方法調(diào)整。 單吊桿剛性吊架，冷、熱態(tài)均不允許失載。雙吊桿剛性吊架，冷、熱態(tài)均不應(yīng)一例失載。出現(xiàn)失載時(shí)，根據(jù)情況，設(shè)法糾正。 投產(chǎn)后的管道需要增設(shè)阻尼器的，阻尼器的型式應(yīng)與管道動(dòng)荷特性及阻尼要求相適應(yīng)，阻尼器的規(guī)格應(yīng)按動(dòng)力荷載選用。 補(bǔ)裝液壓或機(jī)械阻尼器，必須使冷、熱態(tài)均有足夠的位移裕度，以防阻尼器位移超限損壞。 減振器與阻尼器一般應(yīng)在管道處于冷態(tài)線時(shí)安裝。安裝前應(yīng)核對圖紙尺寸與管線實(shí)際位置，如管線實(shí)際位置偏差過大，應(yīng)對安裝尺寸進(jìn)行適當(dāng)修正。 補(bǔ)裝減振器后，必須進(jìn)行熱態(tài)調(diào)整，保證彈簧壓縮后的行程裕度大于因管道位移在減振器位置的軸向分量，并使無附加力作用在熱態(tài)的管道上。 第三節(jié) 應(yīng)力計(jì)算的基本參數(shù) 32 一、 原始參數(shù) 原始參數(shù)是指給定的最基本條件，或由這些最基本條件而查出的數(shù)據(jù)。如主蒸氣管道的計(jì)算壓力，計(jì)算溫度，計(jì)算安裝溫度；選用的鋼種、規(guī)格、壁厚負(fù)公差、彎管的彎曲半徑，管子自重（包括保溫及介質(zhì)重量在內(nèi)的單位長度重量）；以及鋼材在工作溫度下的線膨脹系數(shù) α t、彈性模數(shù) E20及鋼材工作溫度下的彈性模量 Et，鋼材在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力? t等等。 主蒸氣管道的計(jì)算壓力，取用鍋爐額定蒸發(fā)量時(shí) 過 熱器出口的額定工作壓力。不考慮安全門動(dòng)作時(shí)的超壓對管道壽命的影響，因?yàn)榘踩T動(dòng)作次數(shù)很少，而且動(dòng)作前壓力升高的時(shí)間，與整個(gè)運(yùn)行時(shí)間 相比是很小的，對管道壽命影響不大。也不考慮壓力的正常波動(dòng)，從靜力計(jì)算的角度看，壓力高一點(diǎn)對壽命不利一點(diǎn)，壓力低一點(diǎn)對壽命有利一點(diǎn)，近似的說可以相互彌補(bǔ)。 主蒸氣管道計(jì)算的溫度，取用鍋爐額定蒸發(fā)量時(shí)過熱器出口的額定工作溫度。如果蒸氣溫度波動(dòng)在允許的范圍內(nèi)，而且全年平均溫度不超過額定溫度，或雖然超過額定溫度， 但不嚴(yán)重的超溫是不可避免的，它將影響管道的壽命，但一般設(shè)計(jì)是當(dāng)有裕度， 所以不造成對安全的威脅。如果超溫次數(shù)多、時(shí)間長，這是不允許的。 考慮到我國東西南北四方與春夏秋冬四季氣溫的大致情況，并為了與鋼材性能試驗(yàn) 溫度相協(xié)調(diào)，管道的計(jì)算安裝溫度一般取用 20186。 二、計(jì)算參數(shù) 由原始參數(shù)或管子及管件的具體特點(diǎn)，經(jīng)過計(jì)算或按有關(guān)規(guī)定可得出計(jì)算參數(shù)。如管子為面積、管子斷面慣性 短 、管子斷面抗彎矩、管子壁厚允許負(fù)偏差，管子負(fù)偏差系數(shù)及管子壁厚附加值，計(jì)算剛度及剛度的 折算 系數(shù)，環(huán)向焊縫系數(shù)，管件的尺寸系數(shù)、柔性系數(shù)及應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)，以及許用應(yīng)力范圍等。 1. 管子斷面慣性短，管子及三通斷面抗彎矩 （ 1） J=π /? 4（ DW4DN4）178。（ mm 4） （ 3— 21） （ 2） W=π /32DW(DW4DN4)178。 (mm3) （ 3— 22） （ 3） Wz=π /32dW(dW4dN4)178。 (mm3) （ 3— 23） 式中： J— 管子斷面慣性矩，（ mm4）； W— 管子及等徑三通的斷面抗彎矩，（ mm3）； Wz— 不等徑三通支管的斷面抗彎矩，（ mm3）； DW—— 管子等徑三通的外徑， (mm)； 33 DN— 管了及等徑三通的內(nèi)徑 ， (mm)； dW — 不等徑三通支管的外徑， （ mm）； dN — 不等徑三通支管的內(nèi)徑， （ mm）； 1. 剛度 EJ及剛度 折算 系數(shù) U： U=EJ/（ EJ）ˊ （ 3— 24） 式中： EJ— 管系的計(jì)算剛度，按計(jì)算管系中最多數(shù)同類元件的規(guī)格計(jì)算； （ EJ）ˊ — 管子的實(shí)際剛度，按實(shí)際元件的規(guī)格計(jì)算，對于熱擠壓三通及焊制三通，它們的剛度按與三通連接的管子剛度計(jì)算。 ： 它是表征管件特性的參數(shù)。 （ 1）對于彎制彎管、熱擠壓彎管及焊制彎管 λ =RS/rρ 2 、 （ 3— 25） （ 2）對于未加強(qiáng)焊制三通 λ =S/rρ 、 （ 3— 26） 3. 柔性系數(shù) K： 柔性系數(shù)表示彎管相對于 直管，在承受彎矩時(shí)柔性增大的程度，是表示管件變形特性的參量。其數(shù)值等于在相對變形條件下，按一般彎曲理論求出的彎矩與考慮彎管載面扁平效應(yīng)時(shí)求出的彎矩值之比。管件柔性系數(shù)的確定方法為： （ 1）對于彎制彎管及熱擠壓彎管 K= /λ 、 （ 3— 27） （ 2）對于焊制彎管 K=(3— 28) 式中： K— 柔性系數(shù)； λ — 尺寸系數(shù)。 當(dāng)計(jì) 算 得出的 K1時(shí)，取 K=1。 （ 3）對于熱擠壓三通及焊制三通，取 K=1。 （ 4）對于直 管，取 K=1。 （ 5）對于閥門、對焊法蘭、鑄鋼三通、鑄鋼彎頭等剛度大的管件，其壁厚比連接管子大很多，將它作為剛性元件，不計(jì)入其彈性補(bǔ)償作用，即不計(jì)其柔性。 4. 應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù) m 34 應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)表示彎管或三通，在承受交變彎曲疲勞時(shí)與直管承受同樣彎矩而產(chǎn)生的最大應(yīng)力之比值，試驗(yàn)和實(shí)踐都證明這些管件存在局面應(yīng)力集中。對峰值應(yīng)力的限定，本應(yīng)采用疲勞分析，但火力發(fā)電廠尚沒有采用，所以在一次及二次應(yīng)力 驗(yàn)算 時(shí)，對三通及 彎頭 等的應(yīng)力集中，計(jì)入應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)來修正，以防疲勞破壞。目前已對等徑三通進(jìn)行應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)試驗(yàn)，在其它管件無 試驗(yàn)可取之前，應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)均按下式計(jì)算： m=（ 3— 29） 式中： m— 應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)； λ — 尺寸系數(shù)。 當(dāng)計(jì)算得出的 m1時(shí)，取 m=1。對于直管，取 m=1。 ?、環(huán)向焊縫系數(shù)Φ 在計(jì)算持續(xù)外載及熱脹當(dāng)量應(yīng)力時(shí)，其應(yīng)力方向 可能 垂直環(huán)向焊縫，而焊縫幾何形狀及質(zhì)量等不利因素將影響其承載能力。因此，就引入環(huán)向焊縫系數(shù)Φ來考慮這個(gè)影響。其規(guī)定如下： （ 1）當(dāng) 驗(yàn)算 點(diǎn)在直管上時(shí)，因沒有進(jìn)行具體管段長度設(shè)計(jì)均得計(jì)入環(huán)向焊縫系數(shù)。對于按照有關(guān)規(guī)范檢驗(yàn)合格的環(huán)向焊縫，Φ值按下列規(guī)定選?。? 對于碳素鋼和低合金鋼 Φ = 對于鋼鉻鋼 Φ = （ 2）當(dāng)驗(yàn)標(biāo)點(diǎn)在各類彎管、熱擠壓三通或焊制三通支管與主管交叉點(diǎn)時(shí)，取Φ =1。 5. 許用應(yīng)力修正系數(shù)η 當(dāng)鋼材缺乏有關(guān)強(qiáng)度的保證值時(shí)，可按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鋼材的抽樣試驗(yàn)，抽樣試驗(yàn)得到的強(qiáng)度特性值乘以η =。 三、 鋼材的許用應(yīng)力 工程上用鋼材的強(qiáng)度特性值除以一定的安全系數(shù)得到基本許用應(yīng)力。這是大家所熟悉的。對于管道，選擇鋼材的什么強(qiáng)度特性值，選擇多大的安全系數(shù)是要經(jīng)過一番研究才能確定的。 選擇鋼材的什么強(qiáng)度特性值作管 道強(qiáng)度計(jì)標(biāo)指標(biāo)，首先決定于管道的失效類型，其次是目前技術(shù)條件是否可以進(jìn)行某種強(qiáng)度分析計(jì)算。選擇多大的安全系數(shù)就要顧及各方面的情況，除了考慮到應(yīng)力計(jì)算的準(zhǔn)確性和鋼材強(qiáng)度特性的可靠性外，還要考慮到?jīng)]法 計(jì)算 的其他失效類型等。因此，不同強(qiáng)度特性的安全系數(shù)是不相同的。 管道是在高溫下，受各種各樣應(yīng)力及蒸氣介質(zhì)的作用下工作的，它有可能因大面積屈服、 35 破斷、低周疲勞、熱疲勞或應(yīng)力腐蝕等原因而失敗。目前最主要的，而且技術(shù)上比較成熟的是防止大面積屈服、破斷與低周疲勞。所以要選用的強(qiáng)度特性值是，常溫強(qiáng)度極限? b；高溫強(qiáng)度極限? bt；高溫屈服極限? st或高溫條件屈服極限? 及持久強(qiáng)度 ? Dt、 。但這些強(qiáng)度特性值不是常數(shù)，因此工程上對這些數(shù)值的選取就要從安全的角度進(jìn)行如下規(guī)定： （ 1）? b20— 鋼材在 20℃時(shí)強(qiáng)度極限的最小值； （ 2）? st 或? — 鋼材在計(jì)算溫度下屈服極限或條件屈服極限的最小值； （ 3） ? Dt、 — 鋼材在計(jì)算溫度下 10萬 h持久強(qiáng)度的最小值； 目前，名鋼種技術(shù)條件均給出新材的屈服極了及強(qiáng)度極限統(tǒng)計(jì)的保證最小值。由于持久中度是具有分散帶的大量試驗(yàn)點(diǎn)用數(shù)學(xué)處理外推得到的，所以沒有特別聲明均指平均值。一般認(rèn)為 持久強(qiáng)度有177。 20%的分散帶。所以它的最低值為： ? tDmin= ? Dt （ 3— 30） 在管道的應(yīng)力計(jì)算中，只能考慮主要載荷產(chǎn)生的應(yīng)力，對附加應(yīng)力，正常 溫差應(yīng)力 、溫度及壓力的偏差與某些應(yīng)力集中等，均沒有進(jìn)行計(jì)算。就是被考慮的主要應(yīng)力，也不是準(zhǔn)確計(jì)算出來，而是采用簡化的近似計(jì)標(biāo)。又如鋼材性能存在偏差或分散性，使得它的強(qiáng)度特性值不是一個(gè)準(zhǔn)確的常數(shù)。為了補(bǔ)償救上述的不足并約管道壽命留有必要的準(zhǔn)備，就要在鋼材強(qiáng)度特性值取用上留有余地。因此，工程上就用安全系數(shù)進(jìn)行考慮。 許用應(yīng)力按下列公 式計(jì)算并取最小值： ［ ? ］ J≤ ? b20/ ［ ? ］ J≤ ? st/ (3— 31) ［ ? ］ J≤ ? Dt/ 由于科學(xué)研究的進(jìn)展，以及經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)上的原因，各個(gè)國家的安全系數(shù)具有所不同的，就是在一個(gè)國家也是經(jīng)常修改的。在西德 1975 年修定的 TRD規(guī)范，強(qiáng)度特性值的 ? Dt改為? t2179。 105min ，在內(nèi)壓下的安全系數(shù)由 ；水電部 1978年修定的 SDGJ? — 78規(guī)定，? st 與 ? Dt的安全系數(shù)由 改為 。在一個(gè)國家內(nèi)，對不同工作條件的部 件，安全系數(shù)的規(guī)定也是不同的。如西德的 TRD規(guī)范，對? t2179。 105在內(nèi)壓下安全系數(shù)取 ，在外壓下安全系數(shù)取 。又如英國 BS管道標(biāo)準(zhǔn)中，對 2 1/4CrlM0鋼， 設(shè)計(jì)壽命為 15萬 h，安全系數(shù)取 ；設(shè)計(jì)壽命為 15至 20萬 h，安全系數(shù)取 ；設(shè)計(jì)壽命為 20至 25萬 h，安全系數(shù)取。 在工程上，還要考慮構(gòu)件的特點(diǎn)，如開孔、焊接等因素；有時(shí)還考慮結(jié)構(gòu)件的工作條件，中受熱與不受熱、工作壓力是否超過某一限度等因素。以上這些因素不帶普遍性，所以 36 在安全系數(shù)中沒有給予考慮，所以遇上有上述情況的 結(jié)構(gòu)件，還要對基本許用應(yīng)力再進(jìn)行修正，強(qiáng)度計(jì)標(biāo)中的許用應(yīng)力為η［?］ J，η稱為許用應(yīng)力的修正系數(shù)，它可以在有關(guān)的技術(shù)規(guī)定 查出 或計(jì)算出。 四、 內(nèi)壓產(chǎn)生的應(yīng)力及壁厚計(jì)算 內(nèi)壓折算應(yīng)力計(jì)算 管道受到各種各樣力的作用，其中最主要的是內(nèi)部介質(zhì)的壓力。當(dāng)管子外徑（或內(nèi)徑）決定后，應(yīng)該選用多大的壁厚就要由內(nèi)部介質(zhì)壓力來決定。因此首先應(yīng)該進(jìn)行 承受內(nèi)壓管子的應(yīng)力分析，然后按有關(guān)強(qiáng)度理論來計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力，最后計(jì)算所需要的壁厚。 當(dāng)管子內(nèi)存在均勻分布的壓力時(shí)，在管壁上任何一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，是由作用在該點(diǎn)上三個(gè)互相垂直的主應(yīng)力決定的， 其中一個(gè)主應(yīng)力沿管壁圓周的切線方向，通常稱內(nèi)壓周向應(yīng)力（? zx）；第二個(gè)主應(yīng)力平行于管子的軸線方向，稱內(nèi)壓軸向應(yīng)力（? zh）；第三個(gè)主應(yīng)力是沿著管壁的直徑方向，稱為內(nèi)壓徑向應(yīng)力（? jx）。 三個(gè)主應(yīng)力的計(jì)算表達(dá)式如下： 式中? zh內(nèi)壓軸向應(yīng)力，（ MPa） ? jx 內(nèi)壓徑向應(yīng)力，（ MPa） ? zx 內(nèi)壓周向應(yīng)力，（ MPa） pjs計(jì)算壓力，（ MPa） rw管子的外壁半徑，（ mm） rn管子的內(nèi)壁半徑，（ mm） r管子上任意一點(diǎn)的計(jì)算點(diǎn)的半徑，（ mm） 由（ 12）和 (13)可以證明，內(nèi)壓周向應(yīng)力和內(nèi)壓軸向應(yīng)力是一個(gè)隨半徑 r值而定的變數(shù)。）（ 343)1( 22 22??????????nwwjszx rr rrP?)333())1()323(22222222????????????????nwwnjsjxnwnjszhrrrrrprrrp?? 37 在管子內(nèi)壁，即 r= rn時(shí)，內(nèi)壓徑向應(yīng)力為最大值；而在管子外壁，即 r=rw時(shí)，內(nèi)壓周向應(yīng)力為最小值。 承受內(nèi)壓的管子在三個(gè)方向的應(yīng)力中，內(nèi)壓周向應(yīng)力始終為最大值，它對管子強(qiáng)度起決定的作用，它永遠(yuǎn)是拉應(yīng)力；關(guān)于內(nèi)壓徑向應(yīng)力，在管子內(nèi)壁，絕對值為最大值，而在管子外壁，絕對值為最小值，為零，并且它永遠(yuǎn)為壓應(yīng)力。在一般情況下， 徑向應(yīng)力為最小值，軸向應(yīng)力介于二者之間；對于內(nèi)壓軸向應(yīng)力，它與半徑無關(guān)，沿管壁是均勻分布的。但當(dāng)管子的外徑與內(nèi)徑的比值大于是 ，管子的內(nèi)壁的 徑向應(yīng)力 將大于內(nèi)壓軸向應(yīng)力。 管子內(nèi)壓折算應(yīng)力的計(jì)算： 式中： Pjs 為計(jì)算應(yīng)力，（ MPa） Dw 為管子外徑，（ mm） S為實(shí)測壁厚，（ mm） 壁厚計(jì)算 管子或管道的管子壁厚理論計(jì)算壁厚 SL： SL= PDw /(2Ψ h［?］ +P