【正文】 軸向應(yīng)力σz沿管道壁厚均勻分布。通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐和總結(jié)，建立復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度條件，這樣的一些假說(shuō)通常稱其為強(qiáng)度理論。彎曲σmax ＝M/Wz≤[σ]Wz＝π（D4－d4）/32D式中σmax――最大應(yīng)力（在管道彎曲的最外側(cè)），MPa；M――管道截面上的彎矩，Wz――管道的抗彎截面模量，D、d――管道的外、內(nèi)徑。材料的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力和材料的許用應(yīng)力存在下列近似關(guān)系：[τ]＝（～）[σ]4)扭轉(zhuǎn)最大的剪應(yīng)力發(fā)生在管道橫截面的最外圓上。材料的許用剪應(yīng)力和材料的許用應(yīng)力存在下列近似關(guān)系：對(duì)塑性材料：[τ]＝（～）[σ]對(duì)脆性材料：[τ]＝（～）[σ]3)剪切F＝τ2)Aσ＝F/A≤[σ]已知力F和材料的許用應(yīng)力，可求管道的截面積。 它避開(kāi)了管道及元件規(guī)格尺寸、壁厚等因素的影響，只要外部荷載使材料產(chǎn)生的應(yīng)力超出材料本身的強(qiáng)度指標(biāo)，即認(rèn)為管道及其元件將發(fā)生強(qiáng)度破壞。所不同的是應(yīng)力松弛是在總變形量一定的特定條件下一部分彈性變形轉(zhuǎn)化為非彈性變形；而蠕變則是在恒定應(yīng)力長(zhǎng)期作用下直接產(chǎn)生非彈性變形。應(yīng)力松馳是指在高溫下工作的金屬構(gòu)件，在總變形量不變的條件下其彈性變形隨時(shí)間的延長(zhǎng)不斷轉(zhuǎn)變成非彈性變形，從而引起金屬中應(yīng)力逐下降并趨于一個(gè)穩(wěn)定值的現(xiàn)象。10. 什么是蠕變，什么是應(yīng)力松馳？二者有何異同？答： 蠕變是指金屬在高溫和應(yīng)力同時(shí)作用下，應(yīng)力保持不變，其非彈性變形隨時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢增加的現(xiàn)象。管道中的彎管在彎矩作用下與直管相比較，其剛度降低柔性增大，同時(shí)應(yīng)力也將增加，因此，在計(jì)算管件時(shí)就要考慮它的柔性系數(shù)。應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)：在疲勞破壞循環(huán)次數(shù)相同的情況下，作用于直管的名義彎曲應(yīng)力與作用于管件的名義彎曲應(yīng)力之比。這樣，在應(yīng)力計(jì)算中猶如彎管截面慣性矩減少了K倍，剛度下降。 法蘭與螺栓的溫度差以及兩者線膨脹系數(shù)的不同會(huì)引起熱應(yīng)力。在旋緊螺栓時(shí)，初始應(yīng)力可能大于設(shè)計(jì)值；2) 法蘭用螺栓的強(qiáng)度安全系數(shù)為什么比其它受壓元件的安全系數(shù)大？答：為了滿足法蘭靜密封的要求，結(jié)合螺栓承載的特點(diǎn)，考慮了下列因素：1)表中 σb――鋼材常溫抗拉強(qiáng)度最低億值，MPa；σs()――鋼材常溫屈服點(diǎn)(%屈服強(qiáng)度)，MPa；σst( )――鋼材在設(shè)汁溫度下的屈服點(diǎn)(或 %屈服強(qiáng)度)，MPaσDt――鋼材在設(shè)計(jì)下經(jīng)l0萬(wàn)小時(shí)斷裂的持久強(qiáng)度的平均值，MPa；σnt――鋼材在設(shè)計(jì)溫度下經(jīng)10萬(wàn)小時(shí)蠕變?yōu)?%的蠕變極限， MPa.8. 壓力管道鋼材的許用應(yīng)力應(yīng)如何選??？答：根據(jù)GB150－1998《鋼制壓力容器》，壓力管道鋼材許用應(yīng)力應(yīng)按下表規(guī)定選?。鹤ⅲ孩賹?duì)奧氏體高合金鋼制受壓元件，當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于蠕變溫度范范，且允許有微量的永久變形時(shí)，()，但不超過(guò)σst ()/。7.主管壁名義厚度δn≤38 mm；3)采用的鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度σb≤540 MPa；2) 采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)時(shí)應(yīng)遵守哪些規(guī)定？答：應(yīng)遵守下列規(guī)定：1)6. 補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)――以全熔透焊縫將內(nèi)部或外部補(bǔ)強(qiáng)圈與支管、主管相焊。 管道開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)有哪些方法？答：管道開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)有兩種方法：1)5. 彈性體的應(yīng)力與應(yīng)變服從什么關(guān)系？答：彈性體的應(yīng)力與應(yīng)變服從廣義虎克定律，其具體表達(dá)式如下：εx =（1/E）[σx －ν(σy +σz)] εy=（1/E）[σy－ν(σz＋σx)]εz=（1/E）[σz －ν(σx+σy)] γxy=τxy/G γyz=τyz/G γzx=τzx/G式中εx、εy、εz――分別為X、Y、Z三個(gè)方向的線應(yīng)變；σx、σy、σz――分別為X、y、Z三個(gè)方向的正應(yīng)力，MPa；τxy、τyz、τzx――分別為XY、YZ、ZX三個(gè)平面內(nèi)的剪應(yīng)變； MPa；γxy、γyz、γzx――分別為XY、YZ、ZX三個(gè)平面內(nèi)的剪應(yīng)力；E――材料的彈性模量，MPa；ν――材料的泊松比；G――材料的剪切彈性模量，MPa。3. 什么是彈性變形？什么是塑性變形？答：構(gòu)件或物體在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去后能完全恢復(fù)其原有形狀，不遺留外力作用過(guò)的任何痕跡，這種變形稱為彈性變形。2.亦即不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要其內(nèi)部積累的變形能達(dá)到材料單向拉伸屈服時(shí)的變形能值，材料即發(fā)生屈服破壞。亦即不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要提大剪應(yīng)力達(dá)到材料屈服時(shí)的最大剪應(yīng)力值，材料即發(fā)生屈服破壞。3) 第三強(qiáng)度理論――最大剪應(yīng)力理論，其當(dāng)量應(yīng)力S =σ1－σ3。2) 第二強(qiáng)度理論――最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變理論，其當(dāng)量應(yīng)力S =σ1－μ(σ2＋σ3)它認(rèn)為引起材料斷裂破壞的主要因素是最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變。它認(rèn)為引起材料斷裂破壞的主要因素是最大拉應(yīng)力。 加熱爐接管的位移應(yīng)由加熱爐設(shè)計(jì)單位提出。加熱爐接管的允許推力和力矩應(yīng)由加熱爐設(shè)計(jì)單位確定；(2)加熱爐接管的允許推力和力矩應(yīng)符合下列要求：(1)8) 設(shè)備管口的允許推力和力矩應(yīng)由制造廠提出，當(dāng)制造廠無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)，可接下列規(guī)定進(jìn)行核算。7)m)；C――冷緊比，無(wú)冷緊時(shí)C=0；100%冷緊時(shí)C=；Ea――安裝溫度下管道材料的彈性模量，MPa；Em――最高或最低計(jì)算溫度下管道材料的彈性模量，MPa；Ra――安裝溫度下的估計(jì)瞬時(shí)推力(N)或力矩(N――(11)式中：Rm――在最高或最低計(jì)算溫度下的瞬時(shí)最大推力(N)或力矩(NEm――(5－9)C1 = 1－[σ]t――(5－8)Ra = CR 或 Ra= Cl R(取其中最大值)對(duì)于無(wú)中間約束的兩端固定的管道，其推力和力矩的瞬時(shí)最大值可接下列公式計(jì)算：Rm = R(1－2C/3)Em/Ea按冷緊、自重和支吊架反力等條件計(jì)算冷態(tài)下的推力和力矩；(3)按熱脹、冷縮、端點(diǎn)附加位移、有效冷緊、自重和支吊架反力等條件計(jì)算管道工作狀態(tài)下的推力和力矩；(2)管道作用在設(shè)備或固定點(diǎn)上的推力和力矩應(yīng)按下列原則計(jì)算：(1)6)mm；DG――墊片壓緊力作用中心圓直徑，mm；F――管道操作時(shí)作用在法蘭連接處的軸向力(N)。 為保證法蘭連接的可靠性，法蘭設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)小于按下列公式確定的數(shù)值。5)對(duì)彎頭、三通等連接處應(yīng)考慮柔度系數(shù)和應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)，并按《石油化工管道柔性設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄D計(jì)算。4) 在此情況下，許用應(yīng)力范圍應(yīng)按下式計(jì)算。 [σr]t = f([σ]10 +[σ]t) ――（5－4）式中：[σr]t ――管道材料的許用應(yīng)力范圍，MPa；[σ]10――管道材料在安裝溫度下的許用應(yīng)力， MPa；[σ]t――管道材料在計(jì)算溫度下的許用應(yīng)力， MPa；f――在預(yù)計(jì)壽命內(nèi)，考意循環(huán)總次數(shù)影響的許用應(yīng)力范圍的減小系數(shù)，按下表選取。 常用鋼管材料的許用應(yīng)力可參照《石油化工管道柔性設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄C選取。18. 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)1)17. 什么是疲勞破壞？疲勞破壞一般發(fā)生在什么地方？答：疲勞破壞是指，在循環(huán)荷載的作用下，發(fā)生在構(gòu)件某點(diǎn)處局部的、永久性的損傷積累過(guò)程，經(jīng)過(guò)足夠多的循環(huán)后，損傷積累可使材料產(chǎn)生裂紋，或使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展至完全斷裂。往復(fù)式壓縮機(jī)和往復(fù)泵的進(jìn)出口管道除應(yīng)進(jìn)行柔性設(shè)計(jì)外，還應(yīng)考慮流體壓力脈動(dòng)的影響。16. 什么是氣體的壓力脈動(dòng)？壓力脈動(dòng)用什么指標(biāo)來(lái)衡量？答：往復(fù)壓縮機(jī)的活塞在氣缸中進(jìn)行周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，引起吸排氣呈間歇性和周期性，管內(nèi)氣體壓力不但隨位置變化，而且隨時(shí)間作周期性變化，這種現(xiàn)象稱為氣體壓力脈動(dòng)。防振設(shè)計(jì)是保證管系有一定的剛度，以避免在干擾力作用下發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)。管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)分析，合理設(shè)置緩沖器，避開(kāi)共振管長(zhǎng)，合理布置管道和設(shè)置支架。在往復(fù)機(jī)泵管道設(shè)計(jì)中可能引發(fā)共振的因素有：管道布置出現(xiàn)共振管長(zhǎng)；緩沖器和管徑設(shè)計(jì)不當(dāng)造成流體固有頻率與激振頻率重疊導(dǎo)致氣(液)柱共振；支承形式設(shè)置或管道布置不當(dāng)?shù)仍斐晒芟禉C(jī)械振動(dòng)固有頻率與激振動(dòng)頻率重疊。管系結(jié)構(gòu)振動(dòng)固有頻率、振動(dòng)及各節(jié)點(diǎn)的振幅及動(dòng)應(yīng)力分析，通過(guò)設(shè)置防振支架，優(yōu)化管道布置，消除過(guò)大管道振動(dòng)。壓力脈動(dòng)不均勻度分析，采用設(shè)置緩沖器或孔板等脈動(dòng)抑制措施，將壓力不均勻度控制在允許范圍內(nèi)；3)氣(液)柱固有頻率分析，使其避開(kāi)激振力的頻率；2)13. 往復(fù)壓縮機(jī)、往復(fù)泵的管道振動(dòng)分析應(yīng)包括哪些內(nèi)容？答：振動(dòng)分析應(yīng)包括：1)因?yàn)?，在進(jìn)行管道柔性設(shè)計(jì)時(shí)，不僅應(yīng)考慮、正常操作條件下的溫度，還應(yīng)考慮開(kāi)車、停車、除焦、再生等情況。℃；t――塔上部的操作溫度，℃；t0――安裝溫度，一般取20℃?！妫籺――塔頂部的操作溫度，℃；to――安裝溫度，一般取20℃?！?；Ti――各段的操作溫度，℃；To――安裝溫度，一般取20℃。 對(duì)高溫管道，用較厚的管子代替較薄的管子時(shí)，應(yīng)注意什么問(wèn)題？答：管子壁厚的增加提高了管道的剛度，增加了管壁截面積和自重，因而必須對(duì)管道的柔性進(jìn)行分析，以校核固定點(diǎn)、設(shè)備管口和各支吊架的載荷，還應(yīng)校核彈簧支吊架的型號(hào)是否合適。9.對(duì)于具有向下排汽口的凝汽式汽輪機(jī)，還應(yīng)進(jìn)行如下校核：同時(shí)考慮壓力荷載和其它荷載時(shí)，則認(rèn)為壓力荷載在排汽口引起的作用力是允許的。(3)對(duì)于具有向下排汽口的凝汽式汽輪機(jī)，其排氣口安裝元約束膨脹節(jié)時(shí)，允許存在由壓力引起的附加力(此附加力垂直于排出口法蘭面并作用于中心)。|Fcz| ≤式中Fcx、Fcy、Fcz―― Fc在X、Y、Z方向上的分力，N；Mcx、MCy、Mcz――MC在X、Y、Z方向上的分力矩，N|Fcy| ≤ |Fcz| ≤|Fcx| ≤|Fcy| ≤2) FC和MC在X、Y、Z三個(gè)方向的分力和分力矩應(yīng)滿足以下條件：|Fcx| ≤m；Dc――按公稱直徑計(jì)算得到的各管口面積之和的當(dāng)量直徑，mm。m。m。 因?yàn)椋c直管相比，三通和彎管處的應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)比較大。 在管道中，二次應(yīng)力一般由熱脹、冷縮和端點(diǎn)位移引起。二次應(yīng)力是由于管道變形受到約束而產(chǎn)生的應(yīng)力，它不直接與外力平衡，二次應(yīng)力的特點(diǎn)是具有自限性，當(dāng)管道局部屈服和產(chǎn)生小量變形時(shí)應(yīng)力就能降低下來(lái)。 何謂一次應(yīng)力，何謂二次應(yīng)力？分別有哪些荷載產(chǎn)生？這兩種應(yīng)力各有何特點(diǎn)？答：一次應(yīng)力是指由于外加荷載，如壓力或重力等的作用產(chǎn)生的應(yīng)力。 將往復(fù)壓縮機(jī)管道布置及支架設(shè)置提交壓縮機(jī)制造廠確認(rèn)6. 如果支撐點(diǎn)、限位點(diǎn)、導(dǎo)向點(diǎn)的荷載較大，應(yīng)向結(jié)構(gòu)專業(yè)提交荷載數(shù)據(jù)(4) 向設(shè)備專業(yè)提交設(shè)備需確認(rèn)的設(shè)備受力(3) 向配管專業(yè)提交管道應(yīng)力分析計(jì)算書(shū)，計(jì)算書(shū)不提供給甲方(2)向相關(guān)專業(yè)提交分析計(jì)算結(jié)果(1) 經(jīng)分析最終確定的管道三維立體圖，包括支吊架位置、形式、膨脹節(jié)位置等信息2) 離心泵、壓縮機(jī)和汽輪機(jī)的受力校核結(jié)果(7) 彈簧支吊架和膨脹節(jié)的型號(hào)等有關(guān)信息(6) 各節(jié)點(diǎn)的冷態(tài)、熱態(tài)位移(5) 約束點(diǎn)包括固定點(diǎn)、支吊點(diǎn)、限位導(dǎo)向點(diǎn)和位移點(diǎn)冷態(tài)、熱態(tài)受力(4) 二次應(yīng)力校核內(nèi)容(3) 一次應(yīng)力校核內(nèi)容(2)計(jì)算書(shū)內(nèi)容(1)編制計(jì)算書(shū)，向相關(guān)專業(yè)提交分析計(jì)算結(jié)果1) 彈簧荷載、位移范圍選擇不當(dāng)，人為進(jìn)行調(diào)整5. 支吊點(diǎn)垂直力過(guò)大，可考慮采用彈簧支吊架(8) 固定、限位支架水平受力過(guò)大，固定、限位支架位置不當(dāng)或管道柔性不夠(7) 機(jī)器設(shè)備受力過(guò)大，管道柔性不夠(6) 熱態(tài)水平位移過(guò)大，缺少固定點(diǎn)或Π型(5) 冷態(tài)位移過(guò)大，缺少支架(4) 二次應(yīng)力超標(biāo)，管道柔性不夠或三通需加強(qiáng)(3) 一次應(yīng)力超標(biāo)，缺少支架(2)反復(fù)修改直至計(jì)算結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求（計(jì)算結(jié)果不滿足要求可能存在的問(wèn)題）(1) 查看彈簧表3) 查看支吊架受力（垂直荷載、水平荷載）(8) 查看機(jī)器設(shè)備受力(7) 查看冷態(tài)、熱態(tài)位移(6) 查看一次應(yīng)力、二次應(yīng)力的核算結(jié)果(5) 計(jì)算結(jié)果分析(4) 彈簧可由程序自動(dòng)選取(3) 利用計(jì)算機(jī)推薦工況（用CASWARII計(jì)算，集中荷載、均布荷載特別加入）(2)初步計(jì)算（輸入數(shù)據(jù)符合要求即可進(jìn)行計(jì)算）(1) 動(dòng)力分析需增設(shè)點(diǎn)2)建立計(jì)算模型（編節(jié)點(diǎn)號(hào)），進(jìn)行計(jì)算機(jī)應(yīng)力分析時(shí)，管道軸測(cè)圖上需要提供給計(jì)算機(jī)軟件數(shù)據(jù)的部位和需要計(jì)算機(jī)軟件輸出數(shù)據(jù)的部位稱作節(jié)點(diǎn)：(1) 管道端點(diǎn)(2) 管道約束點(diǎn)、支撐點(diǎn)、給定位移點(diǎn)(3) 管道方向改變點(diǎn)、分支點(diǎn)(4) 管徑、壁厚改變點(diǎn)(5) 存在條件變化點(diǎn)（溫度、壓力變化處）(6) 定義邊界條件（約束和附加位移）(7) 管道材料改變處（包括剛度改變處，如剛性元件）(8) 定義節(jié)點(diǎn)的荷載條件（保溫材料重量、附加力、風(fēng)載、雪載等）(9) 需了解分析結(jié)果處(如跨距較長(zhǎng)的跨中心點(diǎn))(10)對(duì)管系進(jìn)行