周小兵

(中国五环工程有限公司，湖北 武汉 430223)



设 计 技 术

管道应力分析常规问题的探讨

周小兵

(中国五环工程有限公司，湖北 武汉 430223)

在进行管道设计时，首先要考虑满足工艺要求，还应使管道的设计既经济合理又安全可靠，管道应力分析是实现这一目标的手段和方法。根据对相关规范的理解和支架设计技巧，结合长期的设计经验和应力分析理论，提出了管道应力分析时需要注意的问题，包括安装温度、弹簧设计、汽缸位移、再沸器及偶然工况等。

管道应力；安装温度；弹簧设计；汽轮机；再沸器；偶然工况

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2017.03.004

1 管道应力分析中如何定义安装温度

国内工程公司的管道应力分析专业通常规定：管道应力分析的安装温度，依据建设项目所在地的气象环境和安装时间及业主的特殊要求来确定，如无特殊规定，则管道安装温度取21℃。但也有人提出，关于管道应力分析的安装温度，热管应以最冷月平均气温为基准，冷管应以最热月平均气温为基准，认为这样计算结果才是最安全的。

二次应力是由热胀、冷缩、端点位移等位移荷载的作用所产生的应力，是个位移应力变化范围。ASME B31．3明确指出，在进行位移应力范围计算时，应基于分析热循环内金属的最高温度与最低温度；在进行约束反力计算时，应基于金属最高(或最低)温度与预期安装温度。

举个例子，如某管道有两种操作工况，T1=300℃，T2=-50℃，安装环境温度为21℃，CAESAR Ⅱ软件会默认建立以下工况：

L1：W+T1+P1(OPE)

L2：W+T2+P1(OPE)

L3：W+P1(SUS)

L4：L1-L3(EXP)

L5：L2-L3(EXP)

显然，以上L4及L5都没有代表温度循环内极限的位移应力范围，不是规范上定义的二次应力，为了校核规范应力，设计者需要另外增加一个工况：