王丽春

（天津市创举科技股份有限公司，天津 300392)

化工管道设计中的自然补偿法简述

王丽春

（天津市创举科技股份有限公司，天津 300392)

化工管道设计是确保化工行业有序运行的重要条件。为了保障化工管道设计能够较为可靠协调，能够促使其在后续运营使用中保证管道的有效运行，管道的柔性设计是不可或缺的。通常柔性设计采用管道热补偿的方法，其中采用自然补偿法进行处理是较为经济安全的一类。重点围绕着化工管道设计中自然补偿法的应用进行了简要的分析论述。

化工管道设计；自然补偿法；柔性分析

在化工行业发展运行中，化工管道设计可以说是比较重要的一个方面，这种化工管道设计需要充分考虑后续化工工程运行的基本需求，了解后续化工管道运输过程中可能存在的各类隐患缺陷，主要是需要了解化工管道在运行中可能出现的热胀冷缩现象，采取较为理想的补偿方式进行调节。在化工管道设计过程中，这种温度带来的热胀冷缩问题采用自然补偿法是比较有效的一种方法，能够表现出理想的经济性和可靠性，值得进行研究探索。

1 自然补偿法在化工管道设计中的应用对象

对于化工管道设计中补偿方法的有效应用，人工补偿和自然补偿是两种基本处理手段，其中自然补偿法的应用相对于人工补偿法具备着更强的实用性，在当前化工行业的管道设计处理中，自然补偿方法的应用一般涉及到了以下几个方面的内容：

1）对于公称管径在100mm以上的化工管道，其如果在运输过程中温度超过230℃，或者是温度低于20℃，就需要采取补偿方法进行设置，自然补偿法的应用必然也就能够表现出较为理想的作用效果，能够有效规避该类管道运行中可能出现的问题。因为该类化工管道在运输过程中存在的温度应力是比较突出的，进而也就必然容易导致其热胀冷缩问题的发生，由此带来的影响也就需要进行控制。

2）当公称管径在150mm以上时，如果其温度高于120℃，并且在具体运行安装中和空冷器有连接的现象，同样也需要采取较为理想的自然补偿法进行设置，并且要确保其设置强度较为合理，能够适合于管道的有序运行需求。因为和空冷器相连接的管道材料很容易在后续长期应用过程中出现热胀冷缩问题，如此也就必然容易导致整体运行安全受损，甚至有可能在连接处出现断裂缺陷。

3）对于一些化工管道连接到压力容器的现象，或者是相应管廊公称直径在150mm以上的管道，同样也需要借助于自然补偿法进行处理。一旦这种压力容器和管道之间的连接处理不当，出现热胀冷缩，应力集中而致使其产生管口受力过大，法兰泄露等问题，必然也就需要加强详细分析和控制，在自然补偿法的应用中进行合理设计，降低可能产生的各类危险问题，保证机械、设备的安全。

4）在化工管道的后续应用过程中，需要进行柔性分析的相关管道区域同样也应该结合其基本状况构建较为理想的自然补偿法应用。随着当前化工行业的不断发展，这种柔性分析方面的要求越来越常见，一旦处理不当极有可能会产生较为明显的威胁，对于整体化工管道运行的安全产生影响，需要引起足够重视。

2 化工管道设计中自然补偿法的应用要点

对于化工管道后续运行中产生的热应力现象，其如果超出了管道材料的承受极限，很可能会出现较为明显的管道变形问题，进而也就必然会对于管道的安全性产生威胁，最终带来较为明显的损失或者是安全事故损害。自然补偿法的应用能够较好借助于管道工程项目中的拐弯处形成Z型或者是L型，进而也就能够促使其在一定程度上表现为较为理想的弯曲或者是扭转现象，最终确保其能够在管道后续热胀冷缩方面进行有效防控，避免其可能受到的损坏问题，并且对于管道体系的位移形成较为明显的控制。

在当前化工管道设计中自然补偿法的应用过程中，为了提升其最终落实效果，重点采用加设弯头或者是改变管道走向的方式进行处理是比较重要的手段和方法，在当前应用最为广泛。此外，在一些特殊化工管道设计对象中，还可以通过改变设备布置或者是有效设置相关约束条件来提升其补偿效果，为化工管道体系的有效运行服务。

结合现阶段化工管道设计中自然补偿法的实际应用，其需要重点围绕着相应化工管道的具体分布状况以及运行特点进行详细分析，了解具体化工管道设计的自然补偿法应用需求和强度，进而也就能够保障相应化工管道设计中自然补偿法的运行较为可靠。当前自然补偿法在化工管道设计中的应用主要表现在L形直角弯自然补偿以及Z形折角弯自然补偿、π形弯自然补偿三个方面：

1）L形直角弯自然补偿设计。对于L形直角弯自然补偿法的应用，其在现阶段化工管道设计中较为常见，也是相对而言比较简单的一种方式，其能够较好利用弯头进行有效补偿，促使其能够对于该结构周围的管道体系形成理想的保护效果，有效控制和规避可能出现的各类热胀冷缩损坏。在此过程中，详细计算L形自然补偿短臂的长度可以说是比较重要的一个方面，分析了解热伸长量等方面的变化，进而也就能够促使其相关作用能够发挥到最大。在相关计算分析过程中，需要结合相关设计简化示意图进行处理，其基本结构如图1所示。在具体计算分析过程中，需要考虑到整个L形直角弯的长臂可能出现的热伸长量，进而也就能够结合管道外径的大小来计算得出短臂的长度，确保其相应设计结果能够满足于热胀冷缩控制需求。

图1 L形直角弯自然补偿设计示意图

2）Z形折角弯自然补偿设计。在Z形折角弯的设计应用中，其同样也比较常见，该设计模式中涉及到了两个弯头的应用，其补偿效果同样也是比较突出的。在具体补偿分析处理中，同样也需要详细分析热伸长量，并且结合管道材料以及外径大小进行计算，促使其Z形折角弯的相关短臂长度得到较好设定，能够发挥出应有补偿价值。这种Z形折角弯自然补偿设计和上述L形存在着一定的相似之处，也需要进行全方位的计算分析，并且因为其涉及到了两个弯折，相关计算相对更为复杂，其具体的结构设计构建示意图如图2所示。

图2 Z形折角弯自然补偿设计示意图

3）π形弯自然补偿设计。对于一些需要补偿强度较大的化工管道区域，采用π形弯进行补偿可以说是比较重要的一各方面，这种π形弯自然补偿的应用涉及到了4个或者是6个弯头，如此也就能够体现出更强的自然补偿效果，相关计算分析同样也需要较为精确可靠。其中4个弯头的自然补偿示意图如图3所示，而6个弯头的自然补偿设计示意图如图4所示。在具体计算分析中，其更是应该全方位思考和探索，在满足应力要求的前提下，还要考虑管道布置的空间和现场实际情况，确保其计算结果能够满足化工管道在该类型方面的基本要求，对于补偿量的明确需要较为精确可靠，能够较好降低可能出现的隐患缺陷。

图3 π形弯4个弯头自然补偿设计示意图

图4 π形弯6个弯头自然补偿设计示意图

3 结束语

综上所述，对于化工管道设计工作的有效落实，考虑其后续应用过程中存在的热胀冷缩问题是比较重要的一个方面，这种热胀冷缩问题需要加强对于补偿方面的关注，借助于自然补偿法进行处理可以说既安全有效，又理想经济。

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A Brief Introduction to the Natural Compensation Method in Chemical Pipeline Design

Wang Li-chun

The design of chemical pipeline is an important condition to ensure the orderly operation of chemical industry.In order to ensure the reliable coordination of chemical pipeline design，it can promote the effective operation of pipeline in the follow-up operation.The flexible design of pipeline is indispensable，Usually flexible design using the pipeline heat compensation method，which uses the natural compensation method is more economical and safe to deal with a class.This paper focuses on the application of natural compensation method in chemical pipeline design.

chemical pipeline design；natural compensation method；flexible analysis

TE65；TE973.1

B

1003–6490（2017）11–0137–02

2017–08–30

王丽春（1984—），女，河北兴隆人，工程师，主要从事管道设计工作。