工業管道應力分析在化工設計中的應用

周吳波

摘要：實際上工業管道在化工設計工作當中屬于核心項目，能夠廣泛應用到化工、石油等相關行業當中。為保障工業管道設計工作的經濟與合理性，技術人員需要提前分析管道應力，這也是為化工生產工作穩定落實奠定基礎的關鍵。本文先闡述了工業管道應力分析的主要目的，又研究了工業管道應力分析細節在化工設計過程中的實際應用，希望能夠為相關工作的優化提供合理參考。

關鍵詞：工業管道;應力;化工設計

工業管道屬于一種流程復雜且生產環境和種類變化都比較繁多的設備，當下化工行業發展需要面臨的行業競爭以及環境越來越復雜，行業內競爭也是扥激烈，面對這樣的情況，技術人員需要尋找合理方式滿足行業對工業管道以及化工設計工作提出的新要求。需要注意的是工業管道應力分析工作不僅在化工設計工作當中處于核心位置，在電力等其他行業當中也會對工業生產安全以及管道設計優化，以及工程材料的節約等產生明顯效果。

一、工業管道應力分析的主要目的

管道應力分析工作在表面上是通過軟件設計和計算得到作用的物體當中，進行應力分布以及數值分析[1]。在一般情況下，工業管道應力扥西工作內容主要就是圍繞管道本身展開，重點因在于管道應力計算之后的分析。這方面功罪哦從本質上將，對于工業管道而言，能夠結合應力計算分析以及相關工作的落實展開相應的數據分析，不進入西還能促使這項工作當中的細節與標準規范內容相互適應，為后續行業內工作的落實奠定穩定基礎。

在通常情況下，工業管道設計工作人員在完成管道配置工作之后，需要繼續依靠機械工程師對管道的柔性分析以及應力計算結果解決相應問題。即在計算之后保障工業管道內部各點的應力結果能夠控制在標準范圍當中，即在安全數值范圍內即可。同時與工業管道相互連接的設備管口荷載也與制造商和標準范圍內的相關要求相符。簡而言之就是要將工業管道和其連接的部分安全性都維持在允許范圍之內。此外還要技術人員計算工業管道若處于約束條件下，不同位置的荷載是否還能夠與要求相符。同樣的，不同工況下的工業管道位移等相關參數也需要技術人員進行計算，為將管道機械振動以及聲頻振動等情況解決，主要技術人員結合實際情況，不斷優化設計，原則就是保障設計方案的合理性。

二、工業管道應力分析在化工設計中的應用

眾所周知，工業管道應力分析工作的內容主要體現在三個方面，即正確建模、真實描述邊界條件，以及正確分析計算結果[2]。需要注意的是邊界描述工作落實難度較大，想要保障結果準確性，技術人員需要長期積累工作經驗，同時在實際工作當中反復嘗試，這樣才能得到理想的工作結果。其中的建模工作就是要將已經得到分析結果的管道力學模型通過合理形式離散，最終簡化成為程序要求的數學模型[3]，其真實性會對后續應力分析效果產生明顯影響。在應力分析的過程中，技術人員需要注意的根本就是邊界條件相關的問題，若是體現在化工設計當中，就是約束、管口相關具體問題的模擬以及研究，技術人員通過模擬此類便捷條件才能得到相對正確的計算結果。后續只需要對計算結果進行分析，還需要保障管道支吊架設計的正確與否，具體工作細節可與工程力學以及流體力學等相互結合，這樣才能保障設計人員更加迅速地完成工作任務。

（一）管道熱應力以及柔性調整

眾所周知，管道柔性數據是管道本身在變形、吸收熱膨脹以及冷縮等情況下產生的位移變形能力。行業內設計人員需要注意在工業管道設計工作落實的初期，就要充分地考慮管道柔性應力，同時對于有可能對工業管道質量產生影響的關鍵因素進行歸納。這樣做可以在保障工業管道鋪設合理程度的同時，還能夠有效降低相關問題產生率的概率，同時避免工業管道斷裂以及松散等不良情況產生。

除此之外，設計人員本身還需要針對工程成本環節進行考慮，主要方向就是在保障后續使用效果的同時，盡量縮短管道長度，最終達到控制成本投入的效果。在針對工業管道柔性應力相關工作和影響因素進行思考的過程當中，行業內技術人員有必要注意到環境的影響，同時結合實際情況對工業管道支撐端點進行優化調整。若環境條件允許，則技術人員可以在工業管道柔性特點的輔助下，促使其在外管徑正常的情況下進行自然轉向。

（二）管道振動的緩解措施

針對工業管道在介質運輸過程中的震動情況，技術人員可以判斷其是否長期處于不良狀態，若是則需要通過合理手段消減管道的振動，首先是可以選擇合適的管道材質，即選擇抗震性更強、彈性更好的材料。其次是在工業管道系統的適當位置上設置緩沖器，這樣就能夠降低流體脈動強度，這樣就能夠達到降低管道振動的效果。最后是在工業管道設計的階段，技術人員可以在管道的轉彎位置設置更加圓滑的轉角，避免急轉彎。若材料本身的強度允許，技術人員可以選擇直徑更大管壁更薄的管道，一方面能夠降低工程占地面積，另一方面也能夠在保障工業管道質量的同時，合理控制成本。

（三）支吊架的合理設置

工業管道在應力分析的過程中，技術人員需要正確的設置管道支吊架，這項工作屬于核心內容。在落實過程中應注意保障安裝位置的合理性，這樣才能避免后續工業管道在運行過程中產生破損，導致化工生產無法繼續落實。

想要保障支架安裝的合理程度，技術人員需要保障工作細節符合以下幾點要求。首先是要保障將承重架控制在安全距離之內，其次是要利用管道本身的自然補償滿足工程在柔性方面的要求，最后是要控制工業管道位移在管托范圍之內，且要根據成和不同選擇應用不同樣式的支吊架。

結束語：

綜上所述，工業管道由于其復雜性和特殊性比較明顯，因此管道設計本身對工業的發展來講也會產生明顯影響。管道應力分析本身作為設計的一部分，能夠為工業管道設計工作的優化和落實提供比較精準的數據分析，幫助整個行業安全發展。

參考文獻：

[1]李國永.石油化工管道設計中基于應力分析的柔性設計分析[J].化工管理，2019（25）：74-75.

[2]謝明.石油化工管道設計的應力分析與柔性設計研究[J].決策探索（中），2019（07）：15-16.

[3]李青燕.基于CAESARII的某醫藥廠房蒸汽管道應力分析[J].科技創新導報，2019，16（10）：38+40.