風(fēng)管強(qiáng)度校核方案

甄桂興 李永川

摘要：隨著風(fēng)管尺寸、重量的增加，風(fēng)管的強(qiáng)度是否滿足項(xiàng)目通風(fēng)使用需求是一個(gè)關(guān)注的重點(diǎn)問題，本文從風(fēng)管的工作環(huán)境、通風(fēng)需求角度入手，介紹了風(fēng)管強(qiáng)度校核需要考慮的關(guān)鍵項(xiàng)及校核方式，一定程度上為風(fēng)管強(qiáng)度校核提供了參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)管；強(qiáng)度校核

引言

風(fēng)管作為通風(fēng)系統(tǒng)重要的管道，承擔(dān)了輸送氣流的重要作用，如何保證在復(fù)雜工作環(huán)境下的風(fēng)管強(qiáng)度滿足項(xiàng)目通風(fēng)需求，以及如何進(jìn)行風(fēng)管的強(qiáng)度校核，下面將對(duì)風(fēng)管強(qiáng)度校核方案及關(guān)注項(xiàng)進(jìn)行闡述。

1.風(fēng)管強(qiáng)度校核的必要性

1.1 風(fēng)管受力工況復(fù)雜

在不同工作環(huán)境下，風(fēng)管的內(nèi)外受力是不同的，如某項(xiàng)目位于極地環(huán)境下，極寒工作溫度為-50℃，則此風(fēng)管承受的外力包括了冰載荷、雪載荷、風(fēng)載荷、震動(dòng)載荷以及內(nèi)部空氣流通產(chǎn)生的壓力等，受力情況比較復(fù)雜，則在風(fēng)管強(qiáng)度校核時(shí)應(yīng)綜合考慮各種工況的影響，否則會(huì)導(dǎo)致風(fēng)管無法承受外力產(chǎn)生嚴(yán)重的變形，甚至導(dǎo)致壓塌，以至于完全失效。

1.2 風(fēng)管設(shè)計(jì)使用年限要求

不同的項(xiàng)目風(fēng)管設(shè)計(jì)使用年限是不同的，有的項(xiàng)目是20年，有的項(xiàng)目是30年甚至更多，在長時(shí)間使用后，隨著風(fēng)管材料的腐蝕、老化、磨損，風(fēng)管的強(qiáng)度是否還可以滿足項(xiàng)目的通風(fēng)需求，除了在設(shè)計(jì)階段充分考慮風(fēng)管的日常維護(hù)保養(yǎng)之外，還應(yīng)把風(fēng)管設(shè)計(jì)使用年限作為風(fēng)管強(qiáng)度校核的重點(diǎn)考慮因素。

2. 風(fēng)管強(qiáng)度校核數(shù)據(jù)收集

以往風(fēng)管強(qiáng)度校核主要通過強(qiáng)度校核計(jì)算公式進(jìn)行校核，隨著信息化的發(fā)展，現(xiàn)在風(fēng)管強(qiáng)度校核主要以來強(qiáng)度校核軟件工具，常用的有SOLIDWORKS、ANSYS等，可針對(duì)不同項(xiàng)目的實(shí)際需求，選擇合適的軟件工具。

2.1強(qiáng)度校核屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)

1）根據(jù)風(fēng)管設(shè)計(jì)參數(shù)，統(tǒng)計(jì)匯總風(fēng)管材料的材質(zhì)、規(guī)格、屈服強(qiáng)度、密度等數(shù)據(jù)，作為材料屬性輸入數(shù)據(jù)。

2）風(fēng)管的加工預(yù)制型式，即風(fēng)管的加工方式、板材及型材的連接型式、風(fēng)管的外形尺寸等，作為強(qiáng)度校核的網(wǎng)格數(shù)據(jù)。

2.2工作環(huán)境參數(shù)的統(tǒng)計(jì)

1）風(fēng)管的工作環(huán)境溫度，對(duì)于風(fēng)管材料的屈服強(qiáng)度、延展性等具有重要影響。

2）風(fēng)管工作的外部載荷，如最大風(fēng)速，并結(jié)合風(fēng)管迎風(fēng)面積計(jì)算得出風(fēng)管的最大風(fēng)載荷。雪載荷、冰載荷、風(fēng)管本身的自重以及工作運(yùn)輸過程中的震動(dòng)載荷，包括所有載荷的承載方向及承載面信息等，匯總成為風(fēng)管的受力載荷數(shù)據(jù)，作為強(qiáng)度校核的重要輸入數(shù)據(jù)。

2.3 風(fēng)管設(shè)計(jì)使用年限的影響

通過查詢或試驗(yàn)，獲得風(fēng)管材料在極限設(shè)計(jì)使用年限的前提下，材料強(qiáng)度、加工預(yù)制型式、材料磨損消耗等是否有較大影響，并評(píng)估是否作為風(fēng)管強(qiáng)度校核的重要參考因素。

3 風(fēng)管強(qiáng)度校核分析

將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入模擬校核軟件，對(duì)風(fēng)管的變形量進(jìn)行分析計(jì)算，下面為校核示例：

3.1風(fēng)管尺寸及加工型式

風(fēng)管1200mm

1-螺栓孔 2-法蘭 3、4-橫向加強(qiáng)角鋼

5-風(fēng)管本體 6-縱向加強(qiáng)角鋼

3.2輸入條件

風(fēng)管強(qiáng)度校核的輸入條件見下表

3.3校核結(jié)果

可以算出在綜合外力的影響下，風(fēng)管的最大變形尺寸為5.75mm，滿足本項(xiàng)目風(fēng)管強(qiáng)度及變形量要求。

4 風(fēng)管的加強(qiáng)

若風(fēng)管的加工預(yù)制型式不滿足變形量要求，則需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)風(fēng)管進(jìn)行加強(qiáng)，常見的加強(qiáng)型式有內(nèi)加強(qiáng)和外加強(qiáng)，加強(qiáng)型材多為圓鋼、角鋼、扁鋼等，可根據(jù)風(fēng)管強(qiáng)度校核分析的結(jié)果，對(duì)于不滿足變形量要求的風(fēng)管進(jìn)一步增加加強(qiáng)型材，通過增加型材密度、排布方式等，確保強(qiáng)度滿足使用要求。國際標(biāo)準(zhǔn)SMACNA中有關(guān)于不同型式風(fēng)管的加強(qiáng)方式及相關(guān)要求，可作為加強(qiáng)設(shè)計(jì)的重要參考依據(jù)。

5 結(jié)論

隨著國內(nèi)外項(xiàng)目執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求越來越高，風(fēng)管的強(qiáng)度校核已經(jīng)成為設(shè)計(jì)和加工階段的重要工作，通過合理的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、校核分析、加強(qiáng)優(yōu)化，可以確保風(fēng)管的強(qiáng)度滿足復(fù)雜工況下的使用要求。

（作者單位：海洋石油工程股份有限公司建造事業(yè)部）