韩丽平

蒸汽管道柔性设计方法

韩丽平

柔性是蒸汽管道设计中必须考虑的一项重要因素，如果柔性因素考虑不合理，那么就会导致管道局部应力过大，出现泄露及损坏等情况，直接影响蒸汽管道的正常使用。近几年，随着我国工业化程度的不断提升，蒸汽管道的柔性设计也引起了相关部门的高度重视。因此，本文首先对管道柔性设计目的进行介绍，并在此基础上结合实例对具体的设计方法进行探讨，以此来为日后此方面工作的开展提供参考。

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所谓管道柔性，主要是指管道通过自身变形吸收因温度变化产生位移或其他原因所产生位移能力，保证管道应力在材料许用应力范围内。在管道设计安装中，柔性的考虑十分关键，但相关的设计工作也比较复杂。所以，为了保证管道柔性设计满足应用需求，了解管道柔性设计的一般方法，并结合实际情况对其进行优化和完善至关重要。只有这样，才能够保证蒸汽管道柔性设计满足使用要求。

1 蒸汽管道柔性设计的目的

随着我国工业化进程的不断加快，蒸汽管道应用范围越来越广，如何对蒸汽管道进行柔性设计成为了相关部门所面临的一项重大课题。在蒸汽管道设计安装中，柔性设计的目的一方面是为了避免管道遇热膨胀或遇冷收缩而导致管道变形或损坏；另一方面是为了避免由于管道设置不合理而导致管道推力和力矩过大，从而对与管道连接的设备造成影响。所以，柔性设计在蒸汽管道安装过程中非常重要，需要引起设计人员的高度重视。

2 某公司新增蒸汽管道的基本情况

为了更好的进行加工、生产，某公司结合自身发展的实际需求，对现有管网进行了优化和改造。根据改造需求，需要将原本蒸汽管道末端的蒸汽装置取消，用其他蒸汽源代替。这样一来，原蒸汽管道末端就会出现400m左右盲端，对整个管网的安全运行具有很大影响。为了解决这一问题，该公司预备将蒸汽源从其他蒸汽支线引出，新增管道200m，原有的蒸汽管道根据实际情况，在恰当的位置停止运行。如果此次管网改造成功，那么可使管网在原有基础上减少3个以上排凝点，能更好的促进管网运行的安全性和稳定性。

3 改进蒸汽管道柔性设计的方法

为了确保蒸汽管道的柔性设计满足改造需求，设计人员首先应该对管道的设计条件进行全面了解，根据该公司管网运行需求，对于新增管道型号和规格的选择，主要以

60mm×4mm的DN50为主管道。设计温度和设计压力分别为280℃和1.2MPa(G)。在明确设计条件后，接下来就是选择合适的柔性设计方法。一般情况下，蒸汽管道柔性设计方法主要有三种，即改变管道走向、选用弹簧支吊架和增设波纹管膨胀节。从上文的介绍我们可以看出，该公司在蒸汽管道柔性设计时，选用的是改变管道走向这一方法。

在具体设计过程中，设计人员分别采用ASME判断式分析法和CAESARII分析法对管道应力进行计算，计算结果分为操作温度下工况和设计温度下工况。其中，操作温度下工况的二次应力计算结果为：Code Stress为270885.4，Allowable Stress为312949.5，Retio(%)为86.6。设计温度下工况的二次应力计算结果为：Code Stress为288630.9，Allowable Stress为309536.6，Retio(%)为93.2。通过以上数据我们可以看出，在操作温度和设计温度下，最大二次应力出现在399点处，并且其值达到许用应力值的80%，这个时候的蒸汽管道处于疲劳状态，并不利于管道的长期运行。由此可见，若想使蒸汽管道的柔性设计满足要求，需要进一步对管网进行改造和优化。首先，设计人员在原有基础上，又增加了2处π型补偿，位置分别位于管道最前端的固定点和原有π型补偿中间。用这种方法改造之后，二次应力计算具体结果为：Code Stress为171731.8，Allowable Stress为311020.4，Retio(%)为55.2。设计温度下工况的二次应力计算结果为：Code Stress为186442.6，Allowable Stress为307607.5，Retio(%)为60.6。通过数据对比我们可以看出，改造过后的蒸汽管道二次应力数值下降了很多，这说明改造后的蒸汽管道布置有了一定的优化，对于降低管道应力和补偿热位移是有利的。此外，由于靠近π型补偿的管道热位移仍达到100mm左右，所以需要在原有设计的基础上加长靠近π型补偿的滑动管托的长度，以此来避免由于热位移造成滑动管托脱空。

该公司在蒸汽管道改造过后，经过一段时间使用，整个管网运行情况稳定，加上维护检修人员工作到位，从而使得管网运行并未出现较大问题。但需要注意的是，在未来的蒸汽管道柔性设计中，为了确保设计工作科学、合理，需要设计人员对各种工况进行全面考虑，然后根据相关规定，实施切实可行的柔性设计，并对其进行不断优化与完善。只有这样，才能够将管道柔性设计的作用最大限度发挥出来。

4 结语

综上所述，柔性设计是蒸汽管道安装过程中的一项重要工作，直接关系着管道的安装质量和应用情况。从本文的分析我们能够看出，我国当前蒸汽管道的柔性设计仍然存在一些有待解决的问题，这就需要设计人员要从实际情况入手，根据蒸汽管道的安装要求，选择最佳的方法进行柔性设计，以此来切实提高蒸汽管道安装质量，更进一步推动工业化发展进程。

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韩丽平，身份证号码：441426198810311180