管道应力分析在工程上的应用

　　目前化工和制药装置已趋于定型化，工艺流程技术已基本成熟，但是在工厂设计中的配管设计却是千变万化的，装置设计运行的优劣在很大程度上取决于配管设计的水平。配管设计中突出重要的管道应力分析就成为一个重点，对能否安全生产，优化设计，节约材料、节约项目投资产生重大影响。文章论述了管道应力分析在工程上的应用状况。

　　随着化工和制药行业投资的大量展开，人们对工厂设计、工厂运行提出了更高的质量要求。在工厂设计中不但要求工艺技术应用先进，管道设计技术的先进与否也同样决定着设计企业在市场竞争中的地位，其设计水平也成为衡量一个设计企业能否在激烈的市场竞争中获胜的关键。在工业化的进程中，很多化工和制药设备装置已趋于定型化，工艺流程已基本成熟，但受制于工厂选址不同，设备装置布置不同，其配管设计却是千变万化的，这样装置设计、运行的优劣就在很大程度上取决于配管设计的水平。管道设计的地位就显的越来越重要。其中尤其关键的压力管道的计算也逐步发展成为独立的学科。在管道设计中，管道应力分析对能否安全生产、优化设计、节约材料、节省项目投资越发显现出重大的影响作用。在压力容器的设计中，通常以一定的标准和规范作为依据，对于各种荷载要进行严格的计算，在安全上等同于压力容器的压力管道的强度问题、柔度问题也就非常重要，如果设计不当会引发生产事故，其核心原因在对于压力管道缺乏严格的力学计算。

　　一、管道应力分析的目的

　　进行管道应力分析的目的，根据工程上的要求，主要有以下几个方面：(1)为了使管道应力在规范的许用范围内;(2)为了使设备管口荷载符合制造商或公认的标准;(3)为了使与管道连接的容器应力保持在其规定的许用范围内;(4)为了计算出各种支撑及约束的设计载荷;(5)为了确定因各种冲击所导致的管道位移;(6)解决管道动力学问题，如管道的机械振动，流体锤等;(7)帮助配管优化设计。

　　二、管系应力计算中常用的基本理论

　　管道应力分析与计算方法，是随着科学技术的发展和高温高压管道的应用发展起来的，是根据管道的工作条件、荷载种类和管材的特性，应用材料力学、结构力学的弹性理论和高温非弹性理论进行分析和计算的。管道应力分析与计算，包括对管系进行柔性计算和应力验算两部分。

　　(一)应力计算的强度理论

　　由于管系处于在多向应力作用下的复杂应力状态，它的失效和破坏。需要借助一定的强度理论来判断。目前在管道应力计算中采用最多的是最大剪应力强度理论。最大剪应力强度理论是假定材料的破坏或失效取决于最大剪应力。按照这个理论，在复杂应力状态下的材料滑移是最大剪应力成为最大均匀剪应力时开始的，最大均匀剪应力时单项应力状态下达到屈服点时生的，最大剪应力等于最大主应力与最小主应力之差的一半，即：