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它基于一种简单的(可靠的)计算方法,更多的是考虑管线的位移在允许的范围内——即管线有足够的柔性,能够吸收管线由于受热荷载等产生的位移。 需要注意的是,此种方法不适合于下列管线:
1) DN>600 (24”);
2) 设计温度超出-20°C~350°C范围;
3) 薄壁管(t/D≤0.02 t:壁厚 D:管径); 4) 需准确知道约束(端点)反力的管线; 5) 夹套管; 6) 非金属管 。
2.2.2.2
第二种简单计算方法依据ASME/ANSI B31.3标准,它包含一个标准的计算过程;它要求管线具有同一直径,两端固定,无中间约束。
D?Y?208.3 2(L?U) 式中:D—管子外径,mm
Y—管子吸收的总位移, mm L—两固定点间管子总长度,m U—两固定点间的直线距离,m
需注意的是,此种分析方法不适用于下列管线
1) 管线的约束多于两个; 2) 需准确知道约束反力的管线; 3) 夹套管;
4) 管线的工作循环次数大于7000次; 5) 两固定点间的管径或壁厚有改变; 6) 非金属管道;
7) 大直径薄壁管(t/D≤0.02);
8) 端点附加位移量占总位移量大部分管道;
9) L/U>2.5的不等腿U型管道或近似直线的锯齿状管道。 2.2.3 计算机辅助应力分析
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使用专门的管道应力分析软件(CAESARⅡ)对管道进行详细的应力计算和结果分析。计算并分析评定管道各分支点的应力、约束点和端点(设备管口)的力和力矩等。
管道应力分析分为静力分析和动力分析。对一般管道,通常只做静力分析即可。但对一些特殊工况的管线则应做动力分析(如往复泵、往复式压缩机的进出口管线)。
2.2.3.1 静力分析包括:
1) 管道在持续外载(压力、自重、集中力等)作用下的一次应力计算及评
定;
2) 管道在温度荷载及端点附加位移载荷作用下的二次应力计算及评定; 3) 管道对设备管口的作用力计算; 4) 管道支吊架的受力计算;
5) 管道上的法兰和分支点受力计算。 2.2.3.2 动力分析包括:
1) 管道固有频率分析; 2) 管道强迫振动响应分析;
3) 往复式压缩机(泵)气柱频率分析; 4) 往复式压缩机(泵)压力脉动分析。 3.管道应力分析设计输入和设计输出 3.1 设计输入
管道应力分析设计输入包括以下条件:
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)
工艺流程图(P﹠ID) 工艺管线表 设备数据表 结构图 建筑图 总图 机泵条件 设备总装配图
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9) 设备布置图
10) 配管图(平、立面) 11) 管道轴测图(如果需要) 12) 管道等级规定 3.2 设计输出
1) 2) 3)
应力分析工程规定 临界管线表
应力分析报告(包括首页、计算内容页、应力分析轴测图、输入数据、各工况下的位移、应力、约束反力、弹簧架表、有许用载荷要求的动设备管口校核报告等) 4) 5) 6) 7) 8)
设备管口荷载条件 设备预焊件条件 结构荷载条件 柔性件数据表 弹簧架数据表
典型的管道应力分析输出报告见附件3
3.2 应力分析报告标准格式
应力分析报告的标准格式参见标准《管机专业入库文件标准格式及规定》(XXX-XX)。
3.3 计算机辅助应力分析工作程序图
3.3.1 管道计算机辅助应力分析工作程序如下图所示。
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接收有关条件 按需分析的管道重要性 排计划
结束
分批计算的计划交配管人员 目测法 图表、公式法 判断 调整管架或与配管人员专业人员协商修改走向 不可 提出不合理配管的部位返回配管人员协商解决 确认被计算条件 编节点号准备有关数据 上机 分析结果 分析位移荷载找出原因 NO 合 格? YES 交管架人员 打印结果 交配管人员 设备管口荷载条件交设备室 HQB-B06-05.306PP-2003 第9页 共 24 页
3.4 3.5
管道应力分析适用的软件美国COADE公司的CAESARⅡ。 管道应力分析的校审依据《压力管道设计文件校审与签暑制度》
及《校审细则》的规定执行。
4. 管道应力分析条件的确定 4.1 计算压力
4.1.1 管道计算压力应根据工艺管线表中设计压力确定。
4.1.2 管道计算压力应不低于正常操作中预计的最高压力或在最苛刻温度下同时发生的内压或外压,取其最危险工况。对工艺有特殊要求的工况(指温度与压力的耦合)也应予以考虑。 4.2 计算温度
4.2.1 管道计算温度应根据工艺管线表中的设计温度确定。
4.2.2 管道计算温度应不低于正常操作中预计的最高温度或在其它工况下的最苛刻温度,取其最高值,或二者均应考虑计算。对工艺有特殊要求的工况(指温度与压力的耦合)也应予以考虑。
4.2.3 蒸汽伴热管道、蒸汽夹套管道和需蒸汽吹扫的管道,取介质设计温度和蒸汽温度的高者为计算温度。
4.2.4 带内衬里的管道应利用计算值或经验数据并根据工艺管线表确定计算温度。 4.2.5 安全阀排泄管道,应取排放时可能出现的最高或最低温度作为计算温度,同时,还应考虑正常操作时,排出管线处于常温下的工况。
4.2.6 进行管道应力分析时,不仅要考虑正常操作条件下的温度,还要考虑短时超温工况(如开车、停车、除焦、再生等)。
4.2.7 当管道的操作工况复杂,难以确定计算工况时,可选几种工况进行分析比较。
4.3 管道安装温度
4.3.1 管道应力分析的安装温度,应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。
4.3.2 如无特殊规定,则管道安装温度取21°C。