化工管道設計中的自然補償法簡述

王麗春

（天津市創舉科技股份有限公司，天津 300392)

化工管道設計中的自然補償法簡述

王麗春

（天津市創舉科技股份有限公司，天津 300392)

化工管道設計是確保化工行業有序運行的重要條件。為了保障化工管道設計能夠較為可靠協調，能夠促使其在后續運營使用中保證管道的有效運行，管道的柔性設計是不可或缺的。通常柔性設計采用管道熱補償的方法，其中采用自然補償法進行處理是較為經濟安全的一類。重點圍繞著化工管道設計中自然補償法的應用進行了簡要的分析論述。

化工管道設計；自然補償法；柔性分析

在化工行業發展運行中，化工管道設計可以說是比較重要的一個方面，這種化工管道設計需要充分考慮后續化工工程運行的基本需求，了解后續化工管道運輸過程中可能存在的各類隱患缺陷，主要是需要了解化工管道在運行中可能出現的熱脹冷縮現象，采取較為理想的補償方式進行調節。在化工管道設計過程中，這種溫度帶來的熱脹冷縮問題采用自然補償法是比較有效的一種方法，能夠表現出理想的經濟性和可靠性，值得進行研究探索。

1 自然補償法在化工管道設計中的應用對象

對于化工管道設計中補償方法的有效應用，人工補償和自然補償是兩種基本處理手段，其中自然補償法的應用相對于人工補償法具備著更強的實用性，在當前化工行業的管道設計處理中，自然補償方法的應用一般涉及到了以下幾個方面的內容：

1）對于公稱管徑在100mm以上的化工管道，其如果在運輸過程中溫度超過230℃，或者是溫度低于20℃，就需要采取補償方法進行設置，自然補償法的應用必然也就能夠表現出較為理想的作用效果，能夠有效規避該類管道運行中可能出現的問題。因為該類化工管道在運輸過程中存在的溫度應力是比較突出的，進而也就必然容易導致其熱脹冷縮問題的發生，由此帶來的影響也就需要進行控制。

2）當公稱管徑在150mm以上時，如果其溫度高于120℃，并且在具體運行安裝中和空冷器有連接的現象，同樣也需要采取較為理想的自然補償法進行設置，并且要確保其設置強度較為合理，能夠適合于管道的有序運行需求。因為和空冷器相連接的管道材料很容易在后續長期應用過程中出現熱脹冷縮問題，如此也就必然容易導致整體運行安全受損，甚至有可能在連接處出現斷裂缺陷。

3）對于一些化工管道連接到壓力容器的現象，或者是相應管廊公稱直徑在150mm以上的管道，同樣也需要借助于自然補償法進行處理。一旦這種壓力容器和管道之間的連接處理不當，出現熱脹冷縮，應力集中而致使其產生管口受力過大，法蘭泄露等問題，必然也就需要加強詳細分析和控制，在自然補償法的應用中進行合理設計，降低可能產生的各類危險問題，保證機械、設備的安全。

4）在化工管道的后續應用過程中，需要進行柔性分析的相關管道區域同樣也應該結合其基本狀況構建較為理想的自然補償法應用。隨著當前化工行業的不斷發展，這種柔性分析方面的要求越來越常見，一旦處理不當極有可能會產生較為明顯的威脅，對于整體化工管道運行的安全產生影響，需要引起足夠重視。

2 化工管道設計中自然補償法的應用要點

對于化工管道后續運行中產生的熱應力現象，其如果超出了管道材料的承受極限，很可能會出現較為明顯的管道變形問題，進而也就必然會對于管道的安全性產生威脅，最終帶來較為明顯的損失或者是安全事故損害。自然補償法的應用能夠較好借助于管道工程項目中的拐彎處形成Z型或者是L型，進而也就能夠促使其在一定程度上表現為較為理想的彎曲或者是扭轉現象，最終確保其能夠在管道后續熱脹冷縮方面進行有效防控，避免其可能受到的損壞問題，并且對于管道體系的位移形成較為明顯的控制。

在當前化工管道設計中自然補償法的應用過程中，為了提升其最終落實效果，重點采用加設彎頭或者是改變管道走向的方式進行處理是比較重要的手段和方法，在當前應用最為廣泛。此外，在一些特殊化工管道設計對象中，還可以通過改變設備布置或者是有效設置相關約束條件來提升其補償效果，為化工管道體系的有效運行服務。

結合現階段化工管道設計中自然補償法的實際應用，其需要重點圍繞著相應化工管道的具體分布狀況以及運行特點進行詳細分析，了解具體化工管道設計的自然補償法應用需求和強度，進而也就能夠保障相應化工管道設計中自然補償法的運行較為可靠。當前自然補償法在化工管道設計中的應用主要表現在L形直角彎自然補償以及Z形折角彎自然補償、π形彎自然補償三個方面：

1）L形直角彎自然補償設計。對于L形直角彎自然補償法的應用，其在現階段化工管道設計中較為常見，也是相對而言比較簡單的一種方式，其能夠較好利用彎頭進行有效補償，促使其能夠對于該結構周圍的管道體系形成理想的保護效果，有效控制和規避可能出現的各類熱脹冷縮損壞。在此過程中，詳細計算L形自然補償短臂的長度可以說是比較重要的一個方面，分析了解熱伸長量等方面的變化，進而也就能夠促使其相關作用能夠發揮到最大。在相關計算分析過程中，需要結合相關設計簡化示意圖進行處理，其基本結構如圖1所示。在具體計算分析過程中，需要考慮到整個L形直角彎的長臂可能出現的熱伸長量，進而也就能夠結合管道外徑的大小來計算得出短臂的長度，確保其相應設計結果能夠滿足于熱脹冷縮控制需求。

圖1 L形直角彎自然補償設計示意圖

2）Z形折角彎自然補償設計。在Z形折角彎的設計應用中，其同樣也比較常見，該設計模式中涉及到了兩個彎頭的應用，其補償效果同樣也是比較突出的。在具體補償分析處理中，同樣也需要詳細分析熱伸長量，并且結合管道材料以及外徑大小進行計算，促使其Z形折角彎的相關短臂長度得到較好設定，能夠發揮出應有補償價值。這種Z形折角彎自然補償設計和上述L形存在著一定的相似之處，也需要進行全方位的計算分析，并且因為其涉及到了兩個彎折，相關計算相對更為復雜，其具體的結構設計構建示意圖如圖2所示。

圖2 Z形折角彎自然補償設計示意圖

3）π形彎自然補償設計。對于一些需要補償強度較大的化工管道區域，采用π形彎進行補償可以說是比較重要的一各方面，這種π形彎自然補償的應用涉及到了4個或者是6個彎頭，如此也就能夠體現出更強的自然補償效果，相關計算分析同樣也需要較為精確可靠。其中4個彎頭的自然補償示意圖如圖3所示，而6個彎頭的自然補償設計示意圖如圖4所示。在具體計算分析中，其更是應該全方位思考和探索，在滿足應力要求的前提下，還要考慮管道布置的空間和現場實際情況，確保其計算結果能夠滿足化工管道在該類型方面的基本要求，對于補償量的明確需要較為精確可靠，能夠較好降低可能出現的隱患缺陷。

圖3 π形彎4個彎頭自然補償設計示意圖

圖4 π形彎6個彎頭自然補償設計示意圖

3 結束語

綜上所述，對于化工管道設計工作的有效落實，考慮其后續應用過程中存在的熱脹冷縮問題是比較重要的一個方面，這種熱脹冷縮問題需要加強對于補償方面的關注，借助于自然補償法進行處理可以說既安全有效，又理想經濟。

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A Brief Introduction to the Natural Compensation Method in Chemical Pipeline Design

Wang Li-chun

The design of chemical pipeline is an important condition to ensure the orderly operation of chemical industry.In order to ensure the reliable coordination of chemical pipeline design，it can promote the effective operation of pipeline in the follow-up operation.The flexible design of pipeline is indispensable，Usually flexible design using the pipeline heat compensation method，which uses the natural compensation method is more economical and safe to deal with a class.This paper focuses on the application of natural compensation method in chemical pipeline design.

chemical pipeline design；natural compensation method；flexible analysis

TE65；TE973.1

B

1003–6490（2017）11–0137–02

2017–08–30

王麗春（1984—），女，河北興隆人，工程師，主要從事管道設計工作。