石油化工管道應力設計探究

常昊

【摘?要】近些年來，我國石油化工領域發展的很不錯，在石油化工業中管道是必不可少，因此，在設計管道的時候，應重視化工管理的系統的可靠性，對于在設計過程中出現的一些常見的問題要盡量避免，而應力分析這一個環節相對關鍵的。因此，本文就石油化工管道應力設計進行了研究，希望能夠給相關石油化工管理設計人員提供一點參考價值。

【關鍵詞】石油;化工管理;應力設計;探究

如今，科學技術快速發展，新型的科技逐漸在各個行業生產當中得到了普遍運用，從而提高了經濟效益。石油化工生產在加速發展，對于生產也有了更高的要求，石油化工企業的管道應力設計將會影響到管道的安全性，還會影響經濟效益的提升。由此可見，對于石油化工管道應力設計進行研究，是不容忽視的環節。

一、石油化工企業管道應力設計的特征分析

（一）壓力、重力或是其他類型外力載荷

在設計化工石油管道時，壓力主要來自于自身的重力、外載重力以及內部壓力，如果沒有平衡好，那么有一方應力就會不斷增加，管道所能承受的負荷能力也將隨之而增加。就算管道的外力所能承載的應力到一定情況下停止了，但是如果把管道里面的塑性范圍擴大到一定的距離，管道還是會無法將塑性流動給控制住。最終管道本身還是會遭到破壞，因為，同時作用會導致管道不能承受重力。

（二）二次應力

因為二次應力通常是管道的外力得不到很好的平衡，只有在管道變形受到壓制的情況下才會產生二次應力。而應力是管道自身變形的連續要求所必須具備的。對于二次應力來講，有著一定的自限性，也就是說，當管道在二次應力下發生微量的變形時，便可以滿足管道的位移約束條件，促進管道自身的連續變形。在二次應力下，化工管道發生的破壞，屬于一種疲勞破壞。人們對一次應力的分析和設計，主要是為了減少管道在安裝的時候出現安全問題，但是，二次應力的計算與設計，是為了防止管道在發生變形之后是否還會出現更加嚴重的現象，從根本上對管道的正常使用起到一個保障作用。

二、管道應力引發的主要問題

在化工企業的生產運營過程中，由于需要使用化工管道，使得管道應力發生一定的變化，有可能會引發一些安全問題，而這些安全問題也會影響到化工企業的正常生產，如果情況嚴重一點甚至就會危及到人民的生命安全。那么，在展開化工管道應力設計的時候，必須要以安全問題為核心展開考慮，進而讓管道的應力達到安全標準。管道設計考慮到是否具有安全性能，其主要包含了這些性能：管道自身的耐壓性能，密封性，管道的抗腐蝕性，所以，相關的工作人員們在對石油化工管道展開設計的時候，必須要結合石油的性能以及外界環境的影響，選擇抗腐蝕性的材料，以此來避免管道出現腐蝕性的現象。在設計管道的過程中，如果管道結構的設計不夠科學，便會使得管道在使用的過程中存在一定的安全隱患。由于各種外界環境的不斷影響，以及管道應力的變化，導致管道造成嚴重的損壞，從而導致化工企業經濟效益的損失，因此必須要對管道應力結構加強設計，使其滿足化工企業的生產需求，減少各種安全隱患的發生。

三、關于石化工管道應力設計的探析

（一）管道柔性設計的重要性

在化工企業的管道設計中，管道一般都會與其他相關的設施和構件進行連接，在內外部不同環境的變化影響下，這些設備結構與管道相互鏈接的地方就會發生一定程度的位移現象，這些問題會也會給管道自身帶來了影響。當管道具備的剛性較大的時候，面對這些應力的發生會給管道結構帶來嚴重的損壞。然而，當管道自身結構有著一定的柔性，這種柔性會在應力的影響下發生適當的形變，從而來減少管道結構受到的傷害，實現對管道的保護作用。由此可見，在展開石油化工管道應力設計的同時，必須要加強對管道柔性的設計。

（二）提高化工管道柔性設計的措施

1.適當加預應力

在進行管道安裝的時候，工作人員可以適當地加載預應力，通過這種方式，可以恰當的降低管道的各種結構所帶來的應力。那么，為此，相關人員可以對管道進行冷拉處理，這樣一來在進行安裝的過程中，各種不良的現象也會減少發生了。

2.彈簧支吊架的合理應用

彈簧支吊架的使用，可以有效地消減設備受到的各種外界因素影響，如果對其進行過多使用，會對管道結構的穩定性造成影響。因此，為了有效地提高管道的穩定性，就應當合理地應用彈簧支吊架，結合管道支撐點的位移狀況，以及在不同的工作狀態下，管道所收到的約束作用，以此來選擇彈簧支吊架，將其進行適當的應用。

3.管道幾何形狀的改善

人們在設計管道的時候，管道的幾何形狀，對管道自身的性能也有著一定的影響。首先，可以結合化工企業的具體環境，以及各種制造技能的要求來適當地改善管道的幾何形狀，對管道的具體走向，以及管道的彎頭數量等進行改變和適當的增添，在此基礎上來提高管道自身的柔性。同時，還必須要考慮到這幾種措施可能會引起的其他問題[1]。

（三）合理設置管道支架

管道的設計其實主要是對管道的支架進行設計。在管道支架設計的時候，設計合理與否將會直接影響到管道一次應力以及二次應力能否有效減輕。兩個相鄰管架的距離要控制在管道的最大跨距之內，用固定架把管道各個方向的線位移及角位移控制好，要把管道熱產生出來的膨脹受阻給吸收，然后要壓力脈動而產生的力控制住，用導向架把管道的徑向位移給固定在一個方向，把管道的軸向位移用限制管道將其固定在某一個位置。在設計中，合理的管架設計是非常重要的，它可以避免管道出現形變，從而降低管道震動[2]。

四、結束語

綜上所述，我國石油化工產業的想要持續不斷更好地發展，就要合理計算管道應力參數，科學設計管道應力，從而確保管道系統得以更好的安全。在實施石油化工管道應力設計工作時，要了解管道應力詳細因素，才能根據需要避免出現的問題去設計，提出合理的管道柔性強化措施，保障管道安全性和穩定性，以消除管道運輸安全風險，促進石油化工產業的發展。

參考文獻：

[1]白春海.石油化工管道應力設計探究[J].化工設計通訊，2019，045（010）：25-26.

[2]劉有余.石油化工管道應力設計探究[J].化工設計通訊，2019，045（006）：37，39.

[3]李洪昌，王曉迎.石油化工壓力管道柔性設計的淺析[J].化工設計通訊，2019，45（03）：27-27.

（作者單位：中油遼河工程有限公司）