如何正確分析化工管道設計中的管道應力

米拉提汗(新疆化工設計研究院有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830000)

如何正確分析化工管道設計中的管道應力

米拉提汗(新疆化工設計研究院有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830000)

化工管道是化工設計過程中的重要組成部分，就目前國內化工行業現有的技術而言，化工管道的設計是一項非常繁雜的作業，需要設計人員對整個化工材質，化工試劑，及化工壓力容器等進行全方位的了解。在化工管道設計的過程中，設計人員需要對化工材料的應用以及管道的應力進行分析，大部分的化工管道的設計材質質量都是固定的，因此，化工管道的設計人員就尤其要注意化工管道應力的分析。由于化工管道設計人員在管道設計的時候都不知道如何正確分析化工管道中的管道應力問題，因此在下面的時間里筆者將會談談自己的看法。

化工管道；化工管道設計；化工管道應力

由于最近這些年我國化工行業化工管道的需求量在不斷的加大，所以化工行業的管道設計水平也有了提高，不少的化工工廠在進行化工管道設計的過程中都會進行管道應力分析。可以這么說，化工管道的應力分析是整個化工管道設計的基礎所在，在化工管道設計的過程當中只有充分掌握其管道應力，才可以確保整個化工管道設計流程的正確實施。化工管道設計過程當中的管道應力分析，能夠幫助化工企業節約項目成本，提高化工項目的效益以及經濟收益，而也就是為什么現如今我國越來越重視化工管道應力分析的主要原因。

1 化工管道應力的分類

化工管道的應力是面積單位的一種，是物體在介質力學作用下需要承受的最大壓力，簡而言之就是單位面積上物體需要承受的附加內力。需要注意的是，化工管道設計中的管道應力不能夠在超負荷作用下進行計算，一旦超負荷或者是化工管道出現熱脹冷縮，塑性變形，外載過大，連續變形等現象的話，那么必然會影響管道應力分析結果。在設計化工管道的時候，一定要對管道應力進行嚴密的計算和分析，然后選擇合適的化工管道建筑材料，以此來確保后期化工工程的正常運轉。通常情況下，化工管道的應力可以分為以下三種，他們分別是一次應力，二次應力以及峰值應力：

（1）一次應力是管道外加載荷的一種，比如在管道設計過程當中經常會遇到的重力和壓力就是比較常見的一次應力。由于其不具備制限性，所以一次應力是化工管道沒有辦法自覺抵抗的外力和壓力，不管化工管道的管道應力如何，其都必須要承受這種非自限性的一次應力。化工管道在設計的過程中，需要充分考慮到一次應力的影響，并且管道的設計需要能夠滿足一次應力外載負荷的承受力，以此來確保管道外加荷載以及一次應力的平衡。除此之外還有化工管道材料的限制，由于化工管道設計時運用的材料不同，因此在后期使用的過程當中容易發生塑性變形，管道破損，地震震動，水沖擊等因素的影響，致使管道需要承載不同的負荷，加大了管道一次應力的承受值。

（2）二次應力多半是由于管道材料受到溫度影響而形成的，在化工管道設計的過程中，如果其管道材料超負荷時，管道的局部地區就會因為負荷超載，而發生了小區域的塑性變形。經過一段時間的自我恢復之后，化工管道可以根據自身材料的張力，來平衡自身需要承受的應力，然后均勻的分布到整個化工管道中，將管道已經塑性變形區域的應力進行分散，以此來確保整個管道的使用效果不被破壞。所以，與一次應力相比較而言的話二次應力具有自限性。

（3）峰值應力這是因為化工管道設計過程當中的某些零部件松動或者是脫落，導致其一次應力和二次應力迅速增加。雖然峰值應力不會造成管道的束性變形，但是其會從整體結構上慢慢損壞化工管道，致使化工管道出現裂縫，裂痕，破損，變質等現象，從內部瓦解整個化工管道，致使化工管道失去使用的價值。

2 如何降低化工管道需要承受的管道應力

化工管道在化工生產過程當中有著舉足輕重的地位，化工企業需要根據化工管道的溫度，壁厚，壓力以及口徑等方面對其管道應力進行全方位分析，制定相應的降低應力的方法，確保管道承受的應力能夠符合化工生產的需求。一般來說，降低化工管道應力的辦法主要有以下幾種：

（1）在化工管道上設置支架：由于化工管道在實際使用的過程當中容易出現破損以及損壞等現象，使降低化工管道應力最為有效的方法就是設置管道支架，管道支架可以幫助減少化工管道承受的應力以及重力。在選擇化工管道支架的時候，一定要優先考慮管道支架的承重能力，性能以及材料，優先選用高強度，高密度，高硬度，抗壓能力強的管道支架，并且要將支架設置在管道的彎處。

（2）增加化工管道的柔韌性：在設置化工管道的時候，要從化工管道的使用材料上進行改革，注意多使用抗壓能力強的柔韌性材料，以此來完善整個化工管道的硬件設施。挑選的柔韌性材料不能夠出現裂痕，哪怕是細小的縫面也不行，一旦出現裂痕就會直接導致化工管道承受的峰值應力加大，最終影響了整個管道的使用效果。

（3）做好相應的冷緊設施：化工管道在使用過程當中會因為熱脹冷縮或者是管道熱應力過大等現象，致使管道局部熱脹應力增加，出現管道彎度過大而引發泄漏事故的發生。因此，做好相應的冷緊設施，可以有效的利用管道的熱狀態，集中對管道的某一個區域進行推理以及力矩，減少管道彎處需要承受的應力。

簡而言之，在設計化工管道時，化工管道的設計人員一定要將化工管道的應力分析放在首位。要知道分析管道應力并不是最終的目的，進行管道應力分析的主要目的就是通過得出來的數據結果，合理的投入到化工管道的設計中，確保化工管道設計的質量，使整個化工管道得以正常運行。

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