【正文】 服，該結(jié)構(gòu)便達(dá)到極限狀態(tài)，不能再承受任何附加載荷，結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下承受的外載荷稱之為極限載荷。 一次彎曲應(yīng)力和一次局部薄膜應(yīng)力可以比一次總體薄膜應(yīng)力有較高的許用應(yīng)力值。 對(duì)管道二次應(yīng)力的限定，是控制 冷、熱態(tài) 的應(yīng)變?cè)谝欢ǖ膽?yīng)力范圍和控制一定交變次數(shù)，以保證管道安全運(yùn)行而不產(chǎn)生疲勞破壞。 ? ? b s hh ?ζ m i n { ζ / 3 , ζ / 1 . 5 }? ? cc ? bsζ m i n { ζ / 3 , ζ / 1 . 5 }安定性判據(jù) [ ] ( 1. 25 [ ] 0. 25 [ ] )tch f? ? ???（冷態(tài)） （熱態(tài)） [ ] ( [ ] [ ] [ ] )tc h L f? ? ? ?? ? ?僅二次應(yīng)力 一次應(yīng)力 +二次應(yīng)力 24 f 交變次數(shù) N對(duì)許用應(yīng)力范圍的修正系數(shù) 7 0 0 0?N1 4 0 0 07 0 0 0 ?? N2202214000 ?? N4 5 0 0 02 2 0 0 0 ?? N1 0 0 0 0 045000 ?? N2 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 ?? N7 0 0 0 0 02 0 0 0 0 0 ?? N2 0 0 0 0 0 07 0 0 0 0 0 ?? N循環(huán)當(dāng)量數(shù) 系數(shù) 25 p 管道常見(jiàn)應(yīng)力計(jì)算 1承受內(nèi)壓 p r?2/pr ??????? ? 2ipD?z?)(42?????iiz DpD管道承受內(nèi)壓 p產(chǎn)生的應(yīng)力，是一次薄膜應(yīng)力。 按 強(qiáng)度理論 轉(zhuǎn)化成有效應(yīng)力： zr?? ? ???第一強(qiáng)度理論： []e ?? ?? ??第二強(qiáng)度理論： () []e z r?? ? ? ? ???? ??第三強(qiáng)度理論： []er?? ? ? ????第四強(qiáng)度理論： 2 2 212 [ ( ) [( ) ( ])]e z z r r??? ? ? ? ? ???? ? ? ? ???26 強(qiáng)度理論 第一強(qiáng)度理論（最大拉應(yīng)力理論）： 認(rèn)為最大拉應(yīng)力是引起破裂的主要原因 第二強(qiáng)度理論（最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變理論）： 認(rèn)為最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變是引起破裂的主要原因 第三強(qiáng)度理論（最大剪應(yīng)力理論）： 認(rèn)為最大剪應(yīng)力是引起屈服的主要原因 第四強(qiáng)度理論（形狀改變比能理論）： 認(rèn)為形狀改變比能是引起屈服的主要原因 ][ζζ1 ?][)( 321 ζζζζ ??? ?][31 ζζζ ??][])()()[( 21323222121 ζζζζζζζ ??????2xy2yx21 η)ζ[( ζR ???)ζ(ζ yx21 ??Cxζ?3ζ 1ζR)y,(x CC27 管道常見(jiàn)應(yīng)力計(jì)算 2彎曲 抗彎截面模量 3o ioπd d43 2 dW = ( 1 α ),α =m a x,zMMW? ?,maxz?M M O ,maxz?28 管道常見(jiàn)應(yīng)力計(jì)算 3彎曲 +軸向拉壓 +內(nèi)壓 p M M N N 2iax is z , p z , M z , NipD MNζ = ζ + ζ + ζ = + +4 δ (D + δ ) W Aa x i sζ [ζ ]29 管道系統(tǒng)強(qiáng)度除考慮內(nèi)壓引起的薄膜應(yīng)力外，還必須考慮持續(xù)外載荷及熱載荷所應(yīng)起的應(yīng)力，以便對(duì)管系進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算?？衫斫鉃楣茏酉茸杂缮扉L(zhǎng)，然后在其一端加上壓力 P將管子壓縮到原來(lái)長(zhǎng)度，即壓縮了△ L。 在平面管系中表現(xiàn)為彎曲應(yīng)力 在立體管系中表現(xiàn)為彎曲應(yīng)力和扭曲切應(yīng)力。 得 : 36 管道二次應(yīng)力驗(yàn)算 實(shí)際管路系統(tǒng)中，內(nèi)壓 \彎曲正應(yīng)力 \扭曲切應(yīng)力 \溫差正應(yīng)力\溫差切應(yīng)力同時(shí)存在，進(jìn)行二次應(yīng)力校核時(shí)常把一次應(yīng)力和二次應(yīng)力統(tǒng)一起來(lái)用安定性準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)定。由此可見(jiàn)，除溫度變化外，熱脹變形可能性的大小對(duì)熱應(yīng)力影響也相當(dāng)大。 ? 在同樣溫度變化下，管系柔性越大，熱應(yīng)力越小。 二、管道的柔性 40 1) GB 503162022《 工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范 》 2) SH/T 30412022《 石油化工管道柔性設(shè)計(jì)規(guī)范 》 3) SH 30392022《 石油化工非埋地管道抗震設(shè)計(jì)通則 》 4) SH 30592022《 石油化工管道設(shè)計(jì)器材選用通則 》 5) SH 307395《 石油化工企業(yè)管道支吊架設(shè)計(jì)規(guī)范 》 6) JB/T 《 恒力彈簧支吊架 》 7) JB/T 《 可變彈簧支吊架 》 8) GB/T 127771999《 金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件 》 9) HG/T 206451998《 化工裝臵管道機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)定 》 10) GB 1501998《 鋼制壓力容器 》 壓力管道柔性設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 41 壓力管道柔性計(jì)算的范圍和方法 ?如果管道設(shè)計(jì)溫度 ≤ 50℃ ，及 ≥ 100℃ ，應(yīng)進(jìn)行柔性計(jì)算。 作柔性分析： （ 1）該管道與某一運(yùn)行情況良好的管道完全相同； （ 2）該管道與已經(jīng)過(guò)柔性分析合格的管道相比較，幾乎沒(méi)有變化。求出管道端點(diǎn)上的力和力矩，以校核管端設(shè)備，尤其是透平、壓縮機(jī)、泵等重要設(shè)備接管上的載荷。常采用超靜定結(jié)構(gòu)的靜力分析矩陣方法，并借助于計(jì)算機(jī)來(lái)完成復(fù)雜的計(jì)算工作。從而使管系柔性相對(duì)增大，剛度降低。 在彎管或彎頭處，在彎矩作用下局部應(yīng)力有所增加。 44 2管道柔性計(jì)算規(guī)定： 1．管道與設(shè)備連接時(shí)，應(yīng)計(jì)入管道端點(diǎn)處的附加位移，包括線位移和角位移； 2．分析管件時(shí)，應(yīng)計(jì)入柔性系數(shù)和應(yīng)力增大系數(shù)； 3．應(yīng)計(jì)入管系中支吊架的作用； 4．應(yīng)按照管道運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種工況時(shí)的相應(yīng)條件分別計(jì)算； 5．注意計(jì)算中的假設(shè)與簡(jiǎn)化，不能對(duì)計(jì)算結(jié)果的作用力、應(yīng)力等產(chǎn)生不利影響； 6．當(dāng)支吊架與有可能發(fā)生位移的設(shè)備相連接或固定時(shí)，計(jì)算應(yīng)計(jì)入可能發(fā)生的熱位移。 基本過(guò)程同剛性管系的分析。工程上采用試驗(yàn)研究得出的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算。 48 一．計(jì)算點(diǎn)當(dāng)量合成力矩的計(jì)算 1． 計(jì)算點(diǎn)在彎管和各類(lèi)彎頭上時(shí) ME —— 熱脹當(dāng)量合成力矩（ N〃mm ）； Mi —— 平面內(nèi)熱脹彎曲力矩（ N〃mm ）； MO —— 平面外熱脹彎曲力矩（ N〃mm ）； Mt —— 熱脹扭轉(zhuǎn)力矩（ N〃mm ）； ii —— 平面內(nèi)應(yīng)力增大系數(shù)； io —— 平面外應(yīng)力增大系數(shù)。 2 2 2E i i o O tM = ( i M ) + ( i M ) + M 49 2．計(jì)算點(diǎn)在三通的交叉點(diǎn)處時(shí) 其當(dāng)量合成力矩計(jì)算： 若平面內(nèi)和平面外應(yīng)力增大系數(shù)取相同值，應(yīng)取增大系數(shù)兩者中的較大值。 2 2 2E i i o O t2 2 2i O tM = ( i M ) + ( i M ) + M = M + M + M51 直管、彎管、彎頭、等徑三通的主、支管及異徑三通的主管的截面系數(shù)： （ 525） D0 —— 管子外徑 （ mm）； Di —— 管子內(nèi)經(jīng) （ mm）； W —— 截面系數(shù) （ mm3）。 注： Ttn和 ttn 應(yīng)取相配主管和支管的名義厚度。 BEE WiM??WiM EE ??55 為控制計(jì)算的管道最大位移應(yīng)力， 管道位移應(yīng)力評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn) 為滿足下式： [σ]A—— 為許用位移應(yīng)力， MPa。 σL≤[σ]h ?持續(xù)外載 /熱脹冷縮 /支吊架位移，使彎管、彎頭，三通等管件連接點(diǎn)處 產(chǎn)生位移應(yīng)力 。 57 ?若最高溫度下縱向許用應(yīng)力 [σ]h大于縱向計(jì)算合應(yīng)力 σL，則許用位移應(yīng)力應(yīng)滿足下式： σA=f [( [σ]c+ [σ]h) σL] σL—— 管道中由于介質(zhì)壓力、重力和其它持續(xù)載荷所產(chǎn)生的縱向應(yīng)力之和，（ MPa） 58 管路熱補(bǔ)償 ? 管道熱應(yīng)力與柔性有關(guān)，溫度較高的管系中常設(shè)臵一些彎管或可伸縮裝臵來(lái)增加管道柔性，減小熱應(yīng)力。 ? 在管道設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量利用管道自身彎曲或扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的變位來(lái)實(shí)現(xiàn)熱脹冷縮時(shí)的自補(bǔ)償。工程中常用 調(diào)整支吊架形式與位臵，或改變管道走向 。 59 常用補(bǔ)償器可分成兩類(lèi)： ? 一：自然補(bǔ)償器 管道布臵時(shí)自然形成的彎曲管段。 Π型補(bǔ)償器 波紋式補(bǔ)償器 填料函式補(bǔ)償器 60 Π型補(bǔ)償器 61 62 用 24mm厚的金屬板制成，利用金屬的彈性伸縮來(lái)吸收管線的熱膨脹，每個(gè)波紋可吸收 5～ 15mm的膨脹量。 ?為防止補(bǔ)償器本身產(chǎn)生縱向彎曲，補(bǔ)償器不能做得太長(zhǎng)，波紋總數(shù)一般不超過(guò) 6個(gè) ,故補(bǔ)償能力受到限制 ?僅用在 P。 運(yùn)輸固定螺栓保證在運(yùn)輸過(guò)程中波紋管的剛性支承 66 單實(shí)軸向波紋管補(bǔ)償器用于煤氣管線上 67 ? 能吸收 一個(gè)平面 內(nèi)的角位移 ?能承受波紋管壓力推力 （ 2）單式鉸鏈 68 能吸收 任意平面 內(nèi)的角位移 能承受波紋管壓力 /推力 （ 3）單式萬(wàn)向鉸鏈 69 有一個(gè)萬(wàn)向環(huán)，在萬(wàn)向環(huán)的周向有二對(duì)相互垂直的絞鏈構(gòu)，因此它能吸收任意平面的角位移 吸收位移時(shí)需二個(gè)或三個(gè)組合使用 . 70 西漢司馬相如的 《 美人賦 》 西安沙坡村出土的唐代銀質(zhì)被中香爐 球體外徑 50毫米，制作精細(xì)、鏤刻雅致 71 ? 能吸收一個(gè)軸向與橫向組合位移 ?不能承受波紋管壓力推力 （ 4）復(fù)式自由 72 復(fù)式波紋管補(bǔ)償器 73 74 ? 能吸收 任意平面 內(nèi)的橫向位移 ?且能承受波紋管壓力推力 （ 5）復(fù)式拉桿 75 由接管、波紋管、大拉桿構(gòu)成 . 能吸收管系任意平面內(nèi)的橫向位移 位移時(shí)拉桿上 球面螺母 繞 球面墊圈 轉(zhuǎn)動(dòng) 拉桿具有承受內(nèi)壓推力能力 76 大拉桿橫向 補(bǔ)償器用于儲(chǔ)罐管線上 77 ? 能吸收 一個(gè)平面 內(nèi)的橫向位移 ? 能承受波紋管壓力推力 （ 6）復(fù)式鉸鏈 78 ? 能吸收 任意平面 內(nèi)的橫向位移 ? 能承受波紋管壓力推力 （ 7）復(fù)式萬(wàn)向鉸鏈 79 ? 能吸收軸向與橫向組合位移 ?能平衡波紋管壓力推力 （ 8）彎管壓力平衡 80 ?吸收軸向位移 ?平衡波紋管壓力推力 （ 9）直管壓力平衡 于補(bǔ)償管系的軸向位移，內(nèi)壓推力自身平衡，適用于不易設(shè)臵主固定支架的高位直管線或大直徑管線中。 ?鑄鐵制成的用于 P1MPa ，鋼制：P ?優(yōu)點(diǎn)是體積小，補(bǔ)償能力大。 ?使用時(shí)在兩端管道的適當(dāng)位臵設(shè)立導(dǎo)向支架，以保障補(bǔ)償器的自由伸縮通道，防止管線發(fā)生偏彎時(shí)使填料函套筒卡住不起作用。 芳綸角線黑四氟盤(pán)根具有更優(yōu)的潤(rùn)滑及熱傳導(dǎo)。 廣泛應(yīng)用于石化、造紙、制糖及電廠上的往復(fù)泵、混合機(jī)、反應(yīng)副釜及閥門(mén)等。特別適用于含有固體顆粒介質(zhì)的動(dòng)密封部位。 有極低的磨擦系數(shù)，良好的熱傳導(dǎo)性，耐化學(xué)性及高回彈性。 應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于高溫、高壓惡劣工況下的加氫裝臵、造紙行業(yè)、電站、煉油廠及其它需要有效密封的閥門(mén)、泵類(lèi)、膨脹節(jié)、混合機(jī)、攪拌器等。無(wú)其他添加物，可廣泛用于食品、制藥、造紙化纖等有較高清潔度要求，和有強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的閥門(mén)、泵上。 含油純四氟盤(pán)根：四氟線經(jīng)特殊潤(rùn)滑處理，適合動(dòng)、靜密封。極柔軟，低冷流，高回彈，性能優(yōu)于純四氟盤(pán)根 (無(wú)油 ) 應(yīng)用：適用于壓力不高的閥門(mén)及轉(zhuǎn)速低的應(yīng)用，但對(duì)介質(zhì)純度及抗蝕性要求較高的地方，如：食品行業(yè)、醫(yī)藥、造紙、化纖等。適用于較高線速度的場(chǎng)合。 ?不銹鋼絲增強(qiáng)碳絲纖維盤(pán)根：不銹鋼絲增強(qiáng)了機(jī)械強(qiáng)度，常用于靜密封。 91 管道補(bǔ)償能力判別 ??N2D Δ2 0 8 . 3( L U )如果滿足該式，則認(rèn)為安全，不需補(bǔ)償。 ?冷緊技術(shù)常與補(bǔ)償器一起使用。 ?化工管道的正確安裝，不單是車(chē)間布臵得整齊、美觀的問(wèn)題。 95 類(lèi)型：