杨晓武， 姚腾猛， 黄金豪

(长沙有色冶金设计研究院有限公司， 湖南 长沙 410019)

硫酸生产工艺流程复杂，装置内输酸管路数量繁多，输酸管路往往具有管径大、距离长的特点，容易产生应力[1]。硫酸介质具有腐蚀性和一定的毒性，如发生泄漏，可能会造成较严重的安全事故。因此，需要对可能存在应力超标的硫酸输送管路进行应力分析，以避免管路失效，消除输酸管路的安全隐患[2]。

在管网中，每一条管路都会因为压力、温度的不同而发生不同程度的变形，每隔一定距离会设置管架。管架设计是管路工程设计的重要组成部分，其不仅要承受管路的轴向荷载，还要承受来自各方面作用于管路上的力和力矩，限制管路的位移，满足管路系统的静力和动力要求，确保管路和与之相连接的设备安全运行[3]。

某硫酸厂区输酸管路发生了管架断裂，膨胀节拉脱(如图1所示)，造成失效的原因有待分析。本文使用ANSYS有限元软件，建立失效管路的局部模型，分析造成管架断裂以及膨胀节拉脱的原因。根据应力分布以及变形情况，适当调整管架布置以及管架连接方式，降低管路中产生的应力，得到能够有效降低管路应力的最佳方案。

图1 膨胀节拉脱现场图

1 原始管路结构分析

1.1 基本参数

1.1.1 材料参数

本文研究对象为某硫酸厂区输酸管路，管路系统组成包括管路、管架、膨胀节，管路系统如图2所示。管路各组成部分材料及设计温度下的性能参数(弹性模量、泊松比和密度)如表1所示。……