应力分析在冶金企业管道设计中的应用.pdf

第 4 2巷 第 4 2 0 1 4 ， 巾 8月 现代 冶金 M o d e r n M e t a l l u r g y V01 ．4 2 N o． 4 AI_1 g ．2 01 4 应力分析在冶金企业管道设计 中的应用 刘 勇龙 江苏省冶金设 计院有限公 司，江苏 南京 2 1 0 0 0 7 摘要 介绍 了管道应 力分析的重要性及应力分析的主要 内容 ； 针对 具体 工程 实例 ， 借助应 力分析软件进行 了管道布 置优 化 关键词 Au l o P S A；应 力分析 ；弹簧 支吊架 中图分类号 T t t 4 9 引 言 在 冶金 企业 管道设 汁巾 ，常 遇到 高温 、高压 管 道 ，例 如热 风炉 炯气 管 、高 炉荒 煤气 管 、连接 T R T 机 组高 炉煤 气管等 ，此类管 道 如果 没计 柿首不 ， 将 造 成管道 掩断 、 补偿 器拉 断 ， 以至 有毒 气体 泄露 ， 对企业 运行 及人 员安 全产 生威 胁 。因此 ， 对高 温 管 道设 计 时 ，有 必要 对 其应 力进行 分 析 ，合 理布 置 管道 ，降低 管道 对设 备 、补偿 器等 的损 害 。 管道应力分析的重要性 在 程设计 中 ，管道 应 力分析 主要 解决 管道 的 强度 、刚度 、振 动等 问题 ，为 管道布 置 、安装 、配 置 ，即进行 管道设 计 ，提供 科学 依据 。对于 整 个工 程而 言 ，其重要 性 主要体 现在 以下 方 面。 1 ． 1 保证 装置安 全 运行 管道 布置 不合 理 ，将 会使整 个装 置运行 中存 安 全隐 患 。如 由 丁管 道热 应 力而导 致 的管架 被推 坏 ，设 备 管 口被 撕裂 或顶 坏 ，弯头 、三通等 焊 缝处 裂 缝 以及 法 兰 泄 漏等 ，严 重 者还 会 引 起 爆 炸 或 燃 烧 。若 管系 固有频 率 与震源 的激 振相 同 则整个 装置 系 统将 发生共 振 ，对 建筑 物 和设备 造 成损坏 。上述 现 象都 属于管 道应 力 问题 ，在一 些企 业 中 由于 管道 应 力而 出现事 故也 时有 发生 ，严 重 时还将 引起 人员 伤 亡 。为此对 易发 生上 述 现象 的管道 或管 系须 进行 应 力分 析 ，通过 应力分 析 可 以保证其 具有 较好 的柔 性 ，同时 对于一 些易 产生 振动 的管 道 ，通 过合 理 布 收稿 日期 2 0 1 4 ． 0 4 ． 1 8 昔 使其振 动频 率错 开震 源 的激振 频率 ，避 免共 振 ， 最终 保让 整个 装 置安全 稳定 的运行 。 1 ． 2 减 少工程 投 资 管 道应 力分 析尤 其足通 过 汁算 软件分 析 ，不但 可 以保证 系统 装 的安 全运 行 ，且 由于 应力 分析 是 通 过计 算软 件来 进行 ，其数 据精 准 结果 可靠 ，片 j 来辅 助 配管设 汁 ，可 以减 少 不必要 的工程投 资 。首 先 通过 应力 分析 可 以合理 的布 置管 架 ，精确 的计 算 管 架个数 及承重 ，从而减 少 不必要 土 建投 资 其 次 通 过应 力分 析可 以得 出弹 簧 、管 件 、补 偿器 等管 道 配件 的准确设 计 参数 ，也 将使 这一 方 面的投 资更 加 合理化 。 2 管道应力分析 管 道 应力分 析 分为静 力分 析 和动 力分析 。 2 ． 1 静 力 分 析 静 力分析 主要 包括 以下 儿个方 面 1 压 力 荷载 和持续 荷载 作川 下 的一 次 应力 汁算 防止 塑性 变形 破坏 ； 2管道 热 胀 冷缩 以 及端 点 附 加 位移 等 位移 荷 载作用 下 的二 次应 力计算 防止 疲 劳破 坏 ； 3 管 道对设 备 作用力 的计 算 防止 作用 力 太 大 ，保 证设 备正 常运 行 ； 4 管 道 支吊架 的受 力计算 为支 吊架设计 提 供依据 ； 5管 道 上法 兰 的受 力计 算 防止 法 兰 泄