欧洲标准直埋供热管道应力计算方法

欧洲标准直埋供热管道应力计算方法

作者：徐良胜， 王璞瑶， 何贞朵， 蒋建志， 陈翀， 于淼， XU Liangsheng， WANG Puyao，HE Zhenduo， JIANG Jianzhi， CHEN Chong， YU Miao

作者单位：中国市政工程华北设计研究总院,天津,300074

刊名：

煤气与热力

英文刊名：GAS & HEAT

年，卷(期)：2011,31(3)

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/c811236482.html,/Periodical_mqyrl201103004.aspx

管道培训材料3doc-管道应力

3 管道应力 3.1 石油化工管道应力分析常用规范、标准有哪些？ 答：石油化工管道应力分析常用规范、标准有： (1)《工业金属管道设计规范》（国标报批稿）； (2)《石油化工企业管道柔性设计规范》（SHJ41-91）； (3)《石油化工企业非埋地管道抗震设计通则》（SHJ39-91）； (4)《石油化工企业管道设计器材选用通则》（SH3059-94）； (5)《石油化工企业管道支吊架设计规范》（SH3073-95）； (6) 化工管道设计规范（HG20695-1987）； (7) 化工部设计标准《管架标准图》（HG/T21629-1991）。 3.2 管道应力分析主要包括哪些内容？各种分析的目的是什么？ 答：管道应力分析分为静力分析和动力分析。 静力分析包括： (1) 压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算—防止塑性变形破坏； (2) 管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算—防止疲劳破坏； (3) 管道对设备作用力的计算—防止作用力太大，保证设备正常运行； (4) 管道支吊架的受力计算—为支吊架设计提供依据； (5) 管道上法兰的受力计算—防止法兰泄漏。 动力分析包括： (1) 管道自振频率分析—防止管道系统共振； (2) 管道强迫振动响应分析—控制管道振动及应力； (3) 往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析—防止气柱共振； (4) 往复压缩机（泵）压力脉动分析—控制压力脉动值。 3.3 管道上可能承受的荷载有哪些？ 答：管道上可能承受的荷载有： (1) 重力荷载，包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等； (2) 压力荷载，压力荷载包括内压力和外压力； (3) 位移荷载，位移荷载包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等； (4) 风荷载； (5) 地震荷载； (6) 瞬变流冲击荷载，如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击； (7) 两相流脉动荷载； (8) 压力脉动荷载，如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动；

管道过流计算方法

管道过流计算方法标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]

第四章有压管道恒定流 第一节概述 前面我们讨论了水流运动的基本原理,介绍了水流运动的三大方程,水流形态和水头损失,从第五章开始,我们进入实用水利学的学习,本章研究有压管道的恒定流. 一.管流的概念 1.管流是指液体质点完全充满输水管道横断面的流动，没有自由水面存在。 2.管流的特点.①断面周界就是湿周，过水断面面积等于横断面面积；②断面上各点的压强一般不等于大气压强，因此，常称为有压管道。③一般在压力作用而流动. 1.根据出流情况分自由出流和淹没出流 管道出口水流流入大气，水股四周都受大气压强作用，称为自由出流管道。 管道出口淹没在水面以下，则称为淹没出流。 2.根据局部水头损失占沿程水头损失比重的大小，可将管道分为长管和短管。 在管道系统中，如果管道的水头损失以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速水头所占比重很小（占沿程水头损失的5%～10%以下），在计算中可以忽略，这样的管道称为长管。否则，称为短管。必须注意，长管和短管不是简单地从管道长度来区分的，而是按局部水头损失和流速水头所占比重大小来划分的。实际计算中，水泵装置、水轮机装置、虹吸管、倒虹吸管、坝内泄水管等均应按短管计算；一般的复杂管道可以按长管计算。 3.根据管道的平面布置情况，可将管道系统分为简单管道和复杂管道两大类。

简单管道是指管径不变且无分支的管道。水泵的吸水管、虹吸管等都是简单管道的例子。由两根以上管道组成的管道系统称为复杂管道。各种不同直径管道组成的串联管道、并联管道、枝状和环状管网等都是复杂管道的例子。 工 程实践中为了输送流体，常常要设置各种有压管道。例如，水电站的压力引水隧洞和压力钢管，水库的有压泄洪洞和泄洪管，供给城镇工业和居民生活用水的各种输水管网系统，灌溉工程中的喷灌、滴灌管道系统，供热、供气及通风工程中输送流体的管道等都是有压管道。研究有压管道的问题具有重要的工程实际意义。 有压管道水力计算的主要内容包括：①确定管道的输水能力；②确定管道直径；③确定管道系统所需的总水头；④计算沿管线各断面的压强。 第二节 简单管路的水力计算 以通过出口断面中心线的水平面为基准面，在离开管道进口一定距离处选定1—1过水断面(该断面符合渐变流条件)，管道出口断面为2—2过水断面，1—1与2—2过水断面对基准面建立能量方程，即可解决简单管道的水力计算问题，并可建立一般计算公式。 简单管道自由出流水力计算公式 02gH A Q c μ= 式中，c μ称为管道系统的流量系数，它反映了沿程水头损失和局部水头损失对过流能力的影响。计算公式为 当行近流速水头很小时，可以忽略不计，上述流量公式将简化为 二.二

热力管道设计中的应力分析

热力管道设计中的应力分析 2009年第7期（总第128期） 【摘要】在指出对热力管道进行应力分析重要性的基础上，提出了热力管道应力分析的一般模式以及对管道应力分析中可能遇到的问题进行了归纳，并对解决这些问题的方法进行了讨论。 【关键词】热力管道；应力分析；荷载 1 引言 随着火力发电机组容量的增大，主蒸汽管道、再热蒸汽管道、主给水管道等热力管道的设计参数不断提高，管径及壁厚也随之加大，管道应力分析也受到越来越多的重视，有些投资方对设计单位的应力计算提出明确要求。热力管道的应力,主要是由管道承受的内压、外部荷载、偶然荷载以及热膨胀等因素引起的,管道在这些荷载作用下的应力状态十分复杂。进行应力分析与计算,是研究管道在各种荷载作用下产生的力、力矩和应力,从而判断管道的安全性,且满足所连接的设备对管道推力(矩) 的限定,同时使管道设计尽可能经济合理。管道应力分析是热力发电厂管道工程设计的基础，对整个工程而言，通过应力分析可以优化配管、合理布置管道支吊架，以使土建投资及弹簧、补偿器等管道配件方面的投资更加合理化。 2 管道应力分析 一般而言，热力管道管系多为三维空间走向，由一条或多条主管及数条支管组成，有些管系甚至会含有一个或多个环行结构。在进行应力分析之前需根据管道走向建立管道应力分析的三维立体图，确定应力分析的结构参数。 2.1 管系荷载的确定 管系所承受的荷载大致可以分为四类： （1）压力及温度荷载：热力管道可能在几种不同的压力和温度条件下运行，在计算时应根据实际情况确定最不利的一组压力和温度条件，以便计算管道在

最危险工况下的能否满足条件。 （2）持续外载: 包括管道基本载荷(管子及其附件的重量、管内介质重量、管外保温的重量等) 、支吊架的反力、以及其它集中和均布的持续外载。 （3）热胀及端点附加位移: 管道由安装状态过渡到运行状态, 由于管内介质的温度变化,热胀冷缩使管道发生形变；与设备相连接的管道, 由于设备的温度变化而出现端点附加位移, 从而对管道产生约束，使管道发生形变。 （4）偶然荷载: 包括风雪荷载、地震荷载、流体冲击以及安全阀动作等而产生的冲击荷载。这些载荷都是偶然发生的临时性荷载, 而且不会同时发生, 在一般静力分析中, 可不考虑这些荷载。 2.2 荷载工况 一般情况下，管道应力计算主要考虑安装和运行两种工况。安装工况是指管道在常温下，考虑内压、持续外载条件下管道的受力情况；运行工况是指管道在 运行条件下考虑内压、自重及运行温度情况下的荷载工况。 2.3 计算软件的选择 由于计算机的不断普及，国际上出现了一批管道应力分析专用的计算机程序。其中一些程序经过不断升级和完善，软件的功能和使用的方便程度都达到了相当高的水平，已成为国际公认和通行的管道应力分析软件。国内也出现了一些自行编制的管道应力分析程序，这些程序往往针对性和目的性较强，效率较高但功能比较单一，与国外软件相比还有一定差距，算不上真正商业化的软件。目前,使用较多的管道应力分析软件有:美国COADE 公司的Caesar II、美国AEC Croup 公司的CAD pipe，美国AAA 公司的Triflex等。其中Caesar II软件是进行管道静力分析和动力分析的专用程序,功能比较齐全,可考虑管 道的非线性约束,如管道与支架间的摩擦力、限位支架的间隙等,通过计算可得出设备管口受力、管架受力、管道一和二次应力、法兰受力、弹簧规格(如有弹簧支架) 、管道各节点位移以及管道振动频率等。 2.4 边界条件及约束处理 施加的边界条件和约束对管道的计算至关重要，其作用与影响有时远远大于压力载荷, 因而必须仔细考虑现场参数，力求给出的边界条件和约束与现场情况一致。一般热力管道的管系中有多种形式的约束: 滑动支架、导向支架和固定支架等。计算模型中对上述支架对管道的约束可分别进行简化。滑动支架约束处受约束的方向(与管道轴线垂直的方向) 位移定为零,不受约束的方向(轴向) 位移自由, 另外三个转角自由；固定支架约束处, 三个方向位移均限定为零，另外三个转角也限定为零。

压力管道的强度计算教案

压力管道的强度计算 1．承受内压管子的强度分析按照应力分类，管道承受压力载荷产生的应力，属于一次薄膜应力。该应力超过某一限度，将使管道整体变形直至破坏。 承受内压的管子，管壁上任一点的应力状态可以用3个互相垂直的主应力来表示，它们是：沿管壁圆周切线方向的环向应力σθ，平行于管道轴线方向的轴向应力σz，沿管壁直径方向的径向应力σr，如图2．1，设P为管内介质压力，D n为管子内径，S为管子壁厚。则3个主应力的平均应力表达式为 管壁上的3个主应力服从下列关系式： σθ＞σz＞σr 根据最大剪应力强度理论，材料的破坏由最大剪应力引起，当量应力为最大主应力与最小主应力之差，故强度条件为 σe=σθ-σr≤[σ] 将管壁的应力表达式代入上式，可得理论壁厚公式 图2．1 承受内压管壁的应力状态 工程上，管子尺寸多由外径D w表示，因此又得昂一个理论壁厚公式 2．管子壁厚计算

承受内压管子理论壁厚公式，按管子外径确定时为 按管子内径确定时为 式中： S l——管子理论壁厚，mm； P——管子的设计压力，MPa； D w——管子外径，mm； D n——管子内径，mm； φ——焊缝系数； [σ]t——管子材料在设计温度下的基本许用应力，MPa。 管子理论壁厚，仅是按照强度条件确定的承受内压所需的最小管子壁厚。它只考虑了内压这个基本载荷，而没有考虑管子由于制造工艺等方面造成其强度削弱的因素，因此它只反映管道正常部位强度没有削弱时的情况。作为工程上使用的管道壁厚计算公式，还需考虑强度削弱因素。因此，工程上采用的管子壁厚计算公式为 S j=S l+C (2-3) 式中：S j——管子计算壁厚，mm； C——管子壁厚附加值，mm。 (1)焊缝系数(φ) 焊缝系数φ，是考虑了确定基本许用应力安全系数时未能考虑到的因素。焊缝系数与管子的结构、焊接工艺、焊缝的检验方法等有关。 根据我国管子制造的现实情况，焊缝系数按下列规定选取：[1] 对无缝钢管，φ=1．0；对单面焊接的螺旋线钢管，φ=0．6；对于纵缝焊接钢管，参照《钢制压力容器》的有关标准选取： ①双面焊的全焊透对接焊缝： 100％无损检测φ=1．0； 局部无损检测φ=0．S5。 ②单面焊的对接焊缝，沿焊缝根部全长具有垫板： 100％无损检测φ=0．9； 局部无损检测φ=0．8； (2)壁厚附加量(C)

管道面积.重量-计算公式定律

工程量（面积）计算公式 1、除锈、刷油工程。 (1)设备筒体、管道表面积计算公式： S＝π×D×L 式中π——圆周率； D——设备或管道直径； L——设备筒体高或管道延长米。 (2)计算设备筒体、管道表面积时已包括各种管件、阀门、法兰、人孔、管口凹凸部分，不再另外计算。 2、防腐蚀工程。 (1)设备筒体、管道表面积计算公式同(1)。 (2)阀门表面积计算式：(图一) S＝π×D×2.5D×K×N 图一

式中D——直径； K——1.05； N——阀门个数。 (3)弯头表面积计算式：(图二) 图二 S＝π×D×1.5D×K×2π×N／B 式中D——直径； K——1.05； N——弯头个数； B值取定为:90°弯头B＝4；45°弯头B＝8。 (4)法兰表面积计算式：(图三) S＝π×D×1.5D×K×N 图三

式中D——直径； K——1.05； N——法兰个数。 (5)设备和管道法兰翻边防腐蚀工程量计算式：(图四) 图4 S＝π×(D＋A)×A 式中D——直径； A——法兰翻边宽。 (6)带封头的设备防腐(或刷油)工程量计算式：(图五)

图五 S＝L×π×D+(D[]22)×π×1.5×N 式中N——封头个数； 1.5——系数值。 3、绝热工程量。 (1)设备筒体或管道绝热、防潮和保护层计算公式： V＝π×(D＋1.033δ)×1.033δ S＝π×(D＋2.1δ＋0.0082)×L图五式中D——直径 1.033、 2.1——调整系数； δ——绝热层厚度； L——设备筒体或管道长； 0.0082——捆扎线直径或钢带厚。 (2)伴热管道绝热工程量计算式： ①单管伴热或双管伴热(管径相同，夹角小于

压力管道强度校计算表

DATA SHEET OF STRENGTH 工程名称： 项目号： 版次： 设计单位： 项目负责： 设计： 校核： 审核：

工业及热力管道壁厚计算书 1直管壁厚校核 1.1计算公式： 根据《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000）6.2中规定，当直管计算厚度t s 小于管子外径D o 的1/6时，承受内压直管的计算厚度不应小于式（1）计算的值。设计厚度t sd 应按式（2）计算。 []( ) PY E PD t j t o s += σ2 （1） C t t s sd += （2） 21C C C += （3） 式中 s t —直管计算厚度（mm ）； P —设计压力（MPa ） ； o D —管子外径（mm ）； []t σ—在设计温度下材料的许用应力（MPa ）； j E —焊接接头系数； sd t —直管设计厚度（mm ）； C —厚度附加量之和（mm ） ； 1C —厚度减薄附加量（mm ） 2C —腐蚀或腐蚀附加量（mm ） Y —计算系数

式中设计温度为常温，一般取50℃，[]tσ根据《工业金属管道设 计规范》（GB50316-2000）附录A金属管道材料的许用应力表A.0.1 进行选取，故20#为130MPa，0Cr18Ni9为128.375 MPa。 E取值是根据《压力管道规范-工业管道第2部分：材料》j （GB/T20801.2-2006）表A.3，故20#和0Cr18Ni9的取值都为1。 Y根据《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000）表6.2.1进行选取，故20#和0Cr18Ni9的取值都为0.4。 1.2常用低压管道计算厚度 1.3常用高压管道计算厚度

管道应力分析和计算

管道应力分析和计算

目次 1 概述 1.1 管道应力计算的主要工作 1.2 管道应力计算常用的规范、标准1.3 管道应力分析方法 1.4 管道荷载 1.5 变形与应力 1.6 强度指标与塑性指标 1.7 强度理论 1.8 蠕变与应力松弛 1.9 应力分类 1.10 应力分析 2管道的柔性分析与计算 2.1管道的柔性 2.2管道的热膨胀补偿 2.3管道柔性分析与计算的主要工作2.4 管道柔性分析与计算的基本假定2.5 补偿值的计算 2.6 冷紧 2.7 柔性系数与应力增加系数 2.8 作用力和力矩计算的基本方法2.9 管道对设备的推力和力矩的计算

3 管道的应力验算 3.1管道的设计参数 3.2钢材的许用应力 3.3管道在内压下的应力验算 3.4 管道在持续荷载下的应力验算 3.5管道在有偶然荷载作用时的应力验算3.6 管系热胀应力范围的验算 3.7力矩和截面抗弯矩的计算 3.8 应力增加系数 3.9 应力分析和计算软件

1 概述 1.1 管道应力计算的主要工作 火力发电厂管道（以下简称管道）应力计算的主要工作是验算管道在内压、自重和其他外载作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力；判断计算管道的安全性、经济性、合理性，以及管道对设备产生的推力和力矩应在设备所能安全承受的范围内。 管道的热胀应力应按冷、热态的应力范围验算。管道对设备的推力和力矩应按冷状态下和工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。 1.2 管道应力计算常用的规范、标准 （1）DL/T 5366－2006火力发电厂汽水管道应力计算技术规程（2）ASME B 31.1－2004动力管道 在一般情况下，对国内工程采用DL/T 5366进行管道应力验算。对涉外工程或顾客有要求时，采用B 31.1进行管道应力验算。 1.3 管道应力分析方法 管道应力分析方法分为静力分析和动力分析。 对于静荷载，例如：管道内压、自重和其他外载以及热胀、冷缩和其他位移荷载作用的应力计算，采用静力分析法。DL/T 5366和B31.1规定的应力验算属于静力分析法。同时，它们也用简化方法计及了地震作用的影响，适用于火力发电厂管道和一般动力管道。 对于动载荷，例如：往复脉冲载荷、强迫振动载荷、流动瞬态冲击载荷和地震载荷作用的应力计算采用动力分析法。核电站管道和地震烈度在９度及以上地区的火力发电厂管道应力计算采用动力分析法。 1.4 管道荷载

供热管网各参数计算常用公式

供热管网各参数计算 常用公式

供热管网各参数常用计算公式 1比摩阻R （P/m ）——集中供热手册P 196 R = 6.25×10-2×52d G ρλ 其中：λ—— 管道摩擦系数（查动力管道手册P345页） λ= 1/（1.14+2×log K d ）2 G —— 介质质量流量（t/h ） 或：R=d 22 λρν=6.88×10-3×25.525 .02d K G ρ ρ—— 流体介质密度（kg/m 3） d —— 管道内径（m ） K ——管内壁当量绝对粗糙度（m ） 2、管道压力降△P （MPa ） △P = 1.15R （L+∑Lg ）×10-6 其中：L —— 管道长度（m ） ∑Lg ——管道附件当量长度（m ） 3、管道单位长度热损q （W/m ） q = 其中：T 0 —— 介质温度（℃） λ1 —— 内层保温材料导热系数（W/m.℃） λ2 —— 外层保温材料导热系数（W/m.℃） D 0 —— 管道外径（m ） D 1 —— 内保温层外径（m ） D 2 —— 外保温层外径（m ） α—— 外表面散热系数[α=1.163×（10+6?）] ?—— 环境平均风速。预算时可取α=11.63 Ln —— 自然对数底 4、末端温度T ed （℃） 2122011012121)16(D D D Ln D D Ln T αλλπ++-

T ed = T 0 - GC L L q g 310)(-?+ 其中：T 0 —— 始端温度（℃） L —— 管道长度（m ） Lg —— 管道附件当量长度（m ） G —— 介质质量流量（t/h ） C —— 介质定容比热（kj / kg.℃） 5、保温结构外表面温度T s （℃） T s = T a + α π2D q 其中：Ta ——环境温度（南方可取Ta =16℃） 6、管道冷凝水量(仅适用于饱和蒸汽)G C （t/h ） G C = γ3 106.3-?qL 其中：γ——介质汽化潜热（kj / kg ） 7、保温材料使用温度下的导热系数λt （W/m.℃） λt =λo +2 )(B A T T K + 其中：λo ——保温材料常态导热系数 T A —— 保温层内侧温度（℃） T B —— 保温层外侧温度（℃） K —— 保温材料热变系数 超细玻璃棉K=0.00017 硅酸铝纤维K=0.0002 8、管道直径选择d （mm ） 按质量流量计算：d = 594.5 ωρG 按体积流量计算：d = 18.8ωνG 按允许单位比摩阻计算：d = 0.0364×52 R G ?νλ 其中：G —— 介质质量流量（t/h ） G v —— 介质体积流量（m 3/h ） ω —— 介质流速（m/s ） ρ —— 介质密度（kg/m 3）

压力管道应力分析报告部分

爪力管逍应力分析部分 第一章任务与职责 1.管道柔性设计的任务 压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用以防止由于管系的温度、自重、压和外载或因管逍支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况： 1）因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏： 2）管道接头处泄漏： 3）管道的推力或力矩过大，而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行： 4）管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏： 2.压力管道柔性设计常用标准和规 1）GB 50316-2000《工业金属管道设计规》 2）SH./T 3041-2002《石油化工管道柔性设计规》 3）SH 3039-2003《石油化工非埋地管道抗震设计通则》 4）SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》 5）SH 3073-95《石油化工企业管逍支吊架设计规》 6）JB/T 8130. 1-1999《恒力弹簧支吊架》 7）JB/T 8130. 2-1999《可变弹簧支吊架》 8）GB/T 12777-1999《金属波纹管膨胀宵通用技术条件》 9）HG/T 20645-1998《化工装置管道机械设计规定》 10）GB 150-1998《钢制压力容器》 3.专业职责 1）应力分析（静力分析动力分析） 2）对重要管线的壁厚进行计算 3）对动设备管口受力进行校核讣算 4）特殊管架设计 4.工作程序 1）工程规定 2）管逍的基本情况 3）用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿 4）用目测法判断管逍是否进行柔性设汁 5）L型U型管系可采用图表法进行应力分析 6）立体管系可采用公式法进行应力分析 7）宜采用计算机分析方法进行柔性设计的管道 8）采用CAESAR II进行应力分析9）调整设备布置和管道布垃

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式

流量与管径、压力、流速的一般关系 一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。 流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速(立方米/小时)。 其中，管内径单位：mm ，流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。 水头损失计算Chezy 公式 这里： Q ——断面水流量（m3/s） C ——Chezy糙率系数（m1/2/s） A ——断面面积（m2） R ——水力半径（m） S ——水力坡度（m/m） 根据需要也可以变换为其它表示方法: Darcy-Weisbach公式

由于 这里： h f——沿程水头损失（mm3/s） f ——Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲） l ——管道长度（m） d ——管道内径（mm） v ——管道流速（m/s） g ——重力加速度（m/s2） 水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径。输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。 1.1 管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件 管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。输配水管道水流流态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。紊流又根据阻力特征划分为

水力光滑区、过渡区、粗糙区。管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件，一般都以水流阻力特征区划分。 水流阻力特征区的判别方法，工程设计宜采用数值做为判别式，目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数，按照水流阻力特征区划分如表1。 沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1

管道应力分析报告概述

管道应力分析概述 CAESARII软件介绍 CAESARII管道应力分析软件是由美国COADE公司研发的压力管道应力分析专业软件。它既可以分析计算静态分析，也可进行动态分析。CAESARII向用户提供完备的国际上的通用管道设计规范，使用方便快捷。交互式数据输入图形输出，使用户可直观查看模型（单线、线框，实体图）强大的3D计算结果图形分析功能，丰富的约束类型，对边界条件提供最广泛的支撑类型选择、膨胀节库和法兰库，并且允许用户扩展自己的库。钢结构建模，并提供多种钢结构数据库.结构模型可以同管道模型合并,统一分析膨胀节可通过标准库选取自动建模、冷紧单元/弯头，三通应力强度因子（SIF）的计算、交互式的列表编辑输入格式用户控制和选择的程序运行方式,用户可定义各种工况。 一、管道应力分析的原则 管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。 二、管道应力分析的主要内容 管道应力分析分为静力分析和动力分析。 静力分析包括： 1）压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏； 2）管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算——防止疲劳破坏； 3）管道对设备作用力的计算——防止作用力太大，保证设备正常运行； 4）管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据； 5）管道上法兰的受力计算——防止法兰汇漏。 动力分析包括：

l）管道自振频率分析——防止管道系统共振； 2）管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力； 3）往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析——防止气柱共振； 4）往复压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值。 三、管道上可能承受的荷载 （1）重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等； （2）压力荷载：压力载荷包括内压力和外压力； （3）位移荷载：位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等； （4）风荷载； （5）地震荷载； （6）瞬变流冲击荷载：如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击： （7）两相流脉动荷载； （8）压力脉动荷载：如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动； （9）机械振动荷载：如回转设备的振动。 四、管道应力分析的目的 1）为了使管道和管件内的应力不超过许用应力值； 2）为了使与管系相连的设备的管口荷载在制造商或国际规范（如 NEMA SM-23、API-610、API-6 17等）规定的许用范围内； 3）为了使与管系相连的设备管口的局部应力在 ASME Vlll的允许范围内； 4）为了计算管系中支架和约束的设计荷载；

压力管道的强度试验压力计算

压力管道的强度试验压力计算 摘要：在当今的工业生产过程中，压力管道是非常重要的生产设备，对工业生产的安全性、生产质量以及生产效率均有非常深远的影响。在本文中，以工业生产压力管道的选用实例作为分析基础，对压力管道的强度通过试验压力的方式进行了计算，了解了在选择压力管道的时候应该注意的要点，通过量化的手段，让我国工业生产中的压力管道在选择上更为合适，提高压力管道的工作质量。 关键字：压力管道强度试验压力计算 受到压力管道在工业生产过程中具有关键性地位的影响，在当今进行压力管道的安装是，通常会进行管道强度的试验，来对压力管道是否合格进行较为准确的量化判断。特别是在一些大型工业的压力管道施工过程中，基本上设计单位并不会直接给出强度试验中的压力大小，而需要施工单位进行自主计算。通过对强度试验的准确计算，才能够更好地保证压力管道的质量。本文为了更为直观地进行压力管道的强度试验压力计算，选取了我国某石化企业中压力管道施工过程中的强度试验进行分析，展开了相关的计算方法以及压力管道在选用与安装过程中的注意要点。 一、工程概况 该项压力管道工程位于我国东北某石油化工企业，压力管道系统是整个企业生产设备施工中非常重要的一部分，可维持整个石化生产过程的进行。而在施工之前，为了确保压力管道的施工质量，需要在对强度试验的压力进行计算，以便于最终确定合适的压力管道施工方案。压力计算所得到的结果，将提交该石化企业、施工监理方以及当地的相关技术质量监督部门进行审核确认，之后再开始正式的施工工作。由于对管道的压力计算过程较为繁琐，因此需要将其列出来作为管道施工的一部分，进行单独的考虑，提高压力管道的结构稳定性。已知的数据包括了化工生产的一些常规设计指标，比如说管道系统的设计温度为300℃左右，设计管道工作压力大小为9.5MPa左右，压力管道所提供的材料为20G的材质，管道的公称压力为16MPa。通过这几项基本条件，可以开始压力管道强度试验的压力计算。 二、压力管道强度试验压力计算内容 在得到了压力管道工程的施工背景以及施工目标之后，为了提高施工效率以及保证施工质量，在施工之前即需进行强度试验。在强度试验中，对压力的计算成为了非常重要的一项工作，直接关系到管道的正常工作运行。为了保证管道的强度试验压力计算的准确性，需要根据实际情况，考虑到多方面的因素。 1.压力计算中可能使用到的设计参数 3.计算结果

实用文库汇编之直埋供热管道应力及热位移的分析

实用文库汇编之直埋供热管道应力及热位移的分析2006-10-31 摘要：分析直埋敷设供热管道在工作温度循环变化过程中管道应力、热位移等参数的变化特点。通过分析长直管段和短过渡段管段的工作过程中应力、热位移等参数的变化，研究了直埋敷设管道热位移对管道安全的影响。 关键词：直埋管道；供热管道；应力；热位移 近年来随着城市供热管网的不断发展，热水管道直埋技术日益成熟，并越来越多地应用于城市供热工程中[1-3]。直埋敷设管道中各点的热位移、摩擦力及管道应力等参数随供热管道升温、降温发生变化[4、5]，由于管道布置形式不同，管道最不利的状态不一定为管道达到最高工作温度及管段处于锚固段时。有些管段因增设补偿器，使管段处于过渡段内工作，但由于管段的各种参数随着供热管道升温、降温发生变化，从而导致工作状态偏离设计状态，对管件造成破坏。本文通过分析某种布置的管段应力、热位移的变化研究直埋管段热位移对管道安全的影响。 1 直埋敷设管道的管段类型 直埋敷设供热管道根据管道变形及应力分布特点一般可分为过渡段、锚固段[5-8]。 ①过渡段 过渡段的一端为固定端(指固定点、驻点或锚固点)，另一端为活动端(补偿器或弯头)，当管道温度变化时，能产生热位移。 在过渡段的活动端处，温度变化时管段基本处于自由伸缩状态，随着温度的不断升高，管段活动截面从活动端逐渐移向固定端，由于管段与周围土壤之间的摩擦力作用，管段热伸长受阻。随着管段活动截面逐渐接近固定端，摩擦阻力增加至与温升产生的热应力相等，该点管道截面受力平衡，管段不能再向活动端伸长，从而进入自然锚固状态，该点即为自然锚固点。过渡段中由于各点都有不同程度的热位移，热应力得到部分释放，因此过渡段的轴向热应力从活动端的零值逐渐增加至固定端的最大值。 ②锚固段 锚固段由于受土壤摩擦力的作用，管段热伸长受阻，当管道温度发生变化时，不产生热位移。在锚固段内管道的热伸长完全转变为轴向应力留存在管壁内，使该管段应力达到最大值。 2 长直管段的工作过程 在供暖期，直埋敷设供热管道由安装温度逐渐上升至工作时的最高温度，并在工作温度下运行。在非供暖期或检修期，管道温度下降至最低温度。因此直埋敷设供热管道的工作过程是一个升温、降温的循环过程。 为分析直埋敷设供热管道在工作过程中各种参数的变化，本文利用图解法分析理想直埋敷设供热管道初次升温、初次降温及循环工作时的工作状态。 一段直埋敷设长直管段(见图1)，点A为活动端，点B为自然锚固点。为简化分析，设定管道工作循环最低温度与安装温度相等，且不考虑补偿器的阻力，并认为该管段在弹性状态下工作。点A至点B的长度为Lc。图1中横坐标为长度L(单位为m)，纵坐标为摩擦力F(单位为N)、应力σ(单位为Pa)、应变ε、温升t(单位为℃)等参数。

管道应力分析主要内容及要点

管道应力分析的原则 管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。 ASME B31《压力管道规范》由几个单独出版的卷所组成，每卷均为美国国家标准。它们是子ASME B31 压力管道规范委员会领导下的编制的。 每一卷的规则表明了管道装置的类型，这些类型是在其发展过程中经考虑而确定下来的，如下所列： B31.1 压力管道：主要为发电站、工业设备和公共机构的电厂、地热系统以及集中和分区的供热和供冷系统中的管道。 B31.3 工艺管道：主要为炼油、化工、制药、纺织、造纸、半导体和制冷工厂，以及相关的工艺流程装置和终端设备中的管道。 B31.4 液态烃和其他液体的输送管线系统：工厂与终端设备剑以及终端设备、泵站、调节站和计量站内输送主要为液体产品的管道。 B31.5 冷冻管道：冷冻和二次冷却器的管道 B31.8 气体输送和配气管道系统：生产厂与终端设备（包括压气机、调节站和计量器）间输送主要为气体产品的管道以及集汽管道。 B31.9 房屋建筑用户管道：主要为工业设备、公共结构、商业和市政建筑以及多单元住宅内的管道，但不包括B31.1 所覆盖的只寸、压力和温度范围。 B31.11 稀浆输送管道系统：工厂与终端设备间以及终端设备、泵站和调节站内输送含水稀浆的管道。 管道应力分析的主要内容 一、管道应力分析分为静力分析析 1.静力分析包括： 1)压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏； 2)管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算一一防止疲劳破坏； 3)管道对设备作用力的计算——防止作用力太大，保证设备正常运行； 4)管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据： 5)管道上法兰的受力计算一防止法兰汇漏。 2.动力分析包括： 1)管道自振频率分析一一防止管道系统共振： 2)管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力； 3)往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析一一防止气柱共振； 4)往复压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值。 二、管道上可能承受的荷载 (1)重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等 (2)压力荷载：压力载荷包括内压力和外压力； (3)位移荷载：位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等； (4)风荷载；

钢管应力计算

第一章总则 第1.0.1条管道应力计算的任务是：验算管道在内压、自重和其它外载作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力，以判明所计算的管道是否安全、经济、合理以及管道对设备的推力和力矩是否在设备所能安全承受的范围内。 第1.0.2条本规定适用于以低碳钢、低合金钢和高铬钢为管材的火力发电厂汽水管道的应力计算。 油、空气介质的管道应力计算，可参照本规定执行。 核电站常规岛部分管道应力计算，可参照本规定执行。 第1.0.3条管道的热胀应力按冷热态的应力范围验算。管道对设备的推力和力矩按在冷状态下和在工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。 第1.0.4条恰当的冷紧可减少管道运行初期的热态应力和管道对端点的热态推力，并可减少管系的局部过应变。冷紧与验算的应力范围无关。 第1.0.5条进行管系的挠性分析时，可假定整个管系为弹性体。 第1.0.6条使用本规定进行计算的管道，其设计还应遵守《火力发电厂汽水管道设计技术规定》。管道零件和部件的结构、尺寸、加工等，应符合《火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计》的要求。

第二章 钢材的许用应力 第2.0.1条 钢材的许用应力，应根据钢材的有关强度特性取下列三项中的最小值： σb 20/3，σs t /1.5或σ s t (0.2%) /1.5，σ D t /1.5 其中 σb 20——钢材在20℃时的抗拉强度最小值（MPa ）； σs t ——钢材在设计温度下的屈服极限最小值（MPa ）； σs t (0.2%) ——钢材在设计温度下残余变形为0.2%时的屈服极限最 小值（MPa ）； σ D t ——钢材在设计温度下105h 持久强度平均值。 常用钢材的许用应力数据列于附录A 。 国产常用钢材和附表中所列的德国钢材的许用应力按本规定的安全系数确定。 美国钢材的许用应力摘自美国标准ASME B31.1。 对于未列入附录A 的钢材，如符合有关技术条件可作为汽水管道的管材时， 它的许用应力仍按本规定计算。

管道通过能力的实用计算公式及其选择

天然气由气田或气体处理厂进入输气干线，其流量和压力是稳定的。在有压缩机站的长输管道两站间的管段，起点与终点的流量是相同的，压力也是稳定的，即属于稳定流动。长输管道的末段，有时由于城镇用气量的不均衡，要承担城镇日用气量的调峰，则长输管道末段在既输气又储气、供气的条件下，它的起点和终点压力，以及终点流量二十四小时都是不同的，属不稳定流动(流动随时间而变)。天然气的温度在进入输气管时，一般高于(也可能低于)管道埋深处的土壤温度。并且随着起点到终点的压力降，存在焦耳-汤姆逊节流效应产生温降，但由于管道与周围土壤的热传导，随着天然气在管道的输送过程，天然气的温度会缓慢地与输气管道深处的地层温度逐渐平衡。所以天然气在输气干管中流动状态，也不完全是等温过程，为便于理解，我们先给出稳定流动下的水力计算基本公式，再介绍沿线温度分布规律和平均温度。 计算公式随地形条件差异而不同。 在平坦地带，由于气体密度低，对于输气管道任意两点间的相对高差小于200 m的管道，可视为水平输气管段。在稳定输送状态下，管道输送量与管道起、终点压力的函数关系如下： 式中Q——管道标准状态下的体积流量，m3/s； C——常数，按此处所取各参数单位时，C值为··s/kg； p1——计算管段起点压力，Pa； p2——计算管段终点压力，Pa； λ——水力摩阻系数； d——管道内直径，m； L——管道计算段长度，m； △*——天然气相对密度； T——管道中天然气平均温度，K； Z——管输平均压力与平均温度下天然气压缩系数。 在地形起伏较大地带，当输气管道沿线任意两点高差大于200m，位差对输气管道流量的影响就不能忽略不计了。在稳定输送状态下，非水平输气管段的基本流量公式为：

压力管道强度校核计算表

魂度计算的DATA SHEET OF STRENGTH 工程名称： 项目号： 版次： 设计单位： 项目负责： 设计: 校核: 审核:

工业及热力管道壁厚计算书 1直管壁厚校核 1.1计算公式： 根据《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000） 6.2中规定, 当直管计算厚度t s 小于管子外径D o 的1/6时，承受内压直管的计算 厚度不应小于式（1）计算的值。设计厚度t sd 应按式（2）计算。 C =6 - C 2 （3 ） 式中t s —直管计算厚度（mm ）； P —设计压力（MPa ）; D o —管子外径（mm ）； 在设计温度下材料的许用应力（MPa ）; E j —焊接接头系数； t sd —直管设计厚度（mm ）; C —厚度附加量之和（mm ）; 6—厚度减薄附加量（mm ） sd PD o 2 I j E j - PY (1) (2)

C2 —腐蚀或腐蚀附加量（mm） Y—计算系数 设计压力P: P=2° t/ (D-2tY ) Y二0.4--0Cr18Ni9 式中设计温度为常温，一般取50C, 4 I根据《工业金属管道设计规范》(GB50316-2000)附录A金属管道材料的许用应力表 A.0.1 进行选取，故20#为130MPa, 0Cr18Ni9 为128.375 MPa。 E j取值是根据《压力管道规范-工业管道第2部分：材料》 (GB/T20801.2-2006)表 A.3，故20#和0Cr18Ni9 的取值都为1。 Y根据《工业金属管道设计规范》(GB50316-2000)表6.2.1进行选取，故20#和0Cr18Ni9的取值都为0.4。 1.2常用低压管道计算厚度

管道承压计算公式

管道承压计算公式 无锡灏艺合金制品有限公司 一、根据设计压力计算壁厚 参照规范GB50316-2000<工业金属管道设计规范>计算公式P44，当直 管计算厚度S1小于管子外径D 的1/6时，按照下面公式计算 公式1 S1=) ]([21PY E PD +σ 公式2 S=S1+C1+C2

二、根据壁厚简单计算管道承受压力校核验算 公式1 P=S D ES +2)]([2σ 阀门磅级,MPA, BAR, PSI 和公斤的含义和换算 阀门磅级,MPA, BAR, PSI 和公斤的含义和换算 class 150 300 400 600 800 900 Mpa MPA 150LB 对应，300LB 对应，400LB 对应，600LB 对应10MPa ，800LB 对应13MPa ，900LB 对应15MP

对应42MPa 我通常所用的PN，CLass，都是压力的一种表示方法，所不同的是，它们所代表承受的压力对系是指在120℃下所对应的压力，而CLass美标是指在℃下所对应的压力。所以在工程互换中如CLass300#单纯用压力换算应是，但如果考虑到使用温度的话，它所对应的压力就升高了定相当于。 阀门的体系有2种：一种是德国（包括我国）为代表的以常温下（我国是100度、德国是12的“公称压力”体系。一种是美国为代表的以某个温度下的许用工作压力为代表的“温度压美国的温度压力体系中，除150LB以260度为基准外，其他各级均以454度为基准。 150磅级（150psi=1MPa）的25号碳钢阀门在260度时候，许用应力为1MPa，而在常温下的许约是。 所以，一般说美标150LB对应的公称压力等级为，300LB对应的公称压力等级为等等。 因此，不能随便按照压力变换公式来变换公称压力和温压等级。 PN是一个用数字表示的与压力有关的代号，是提供参考用的一个方便的圆整数，PN是近似于内阀门通常所使用的公称压力。对碳钢阀体的控制阀，指在200℃以下应用时允许的最大工作以下应用时允许的最大工作压力；对不锈钢阀体的控制阀，指在250℃以下应用时允许的最

压力管道强度校核计算表

DATA SHEET OFSTRENGTH 工程名称： 项目号： 版次： 设计单位： 项目负责： 设计： 校核： 审核：

工业及热力管道壁厚计算书 1直管壁厚校核 1.1计算公式： 根据《工业金属管道设计规X 》（GB50316-2000）6.2中规定，当直管计算厚度t s 小于管子外径D o 的1/6时，承受内压直管的计算厚度不应小于式（1）计算的值。设计厚度t sd 应按式（2）计算。 []( ) PY E PD t j t o s += σ2 （1） C t t s sd += （2） 21C C C += （3） 式中 s t —直管计算厚度（mm ）； P —设计压力（MPa ） ； o D —管子外径（mm ）； []t σ—在设计温度下材料的许用应力（MPa ）； j E —焊接接头系数； sd t —直管设计厚度（mm ）； C —厚度附加量之和（mm ） ； 1C —厚度减薄附加量（mm ） 2C —腐蚀或腐蚀附加量（mm ） Y —计算系数

设计压力P： P=2σt/（D-2tY） Y=0.4--0Cr18Ni9 式中设计温度为常温，一般取50℃，[]tσ根据《工业金属管道设 计规X》（GB50316-2000）附录A金属管道材料的许用应力表A.0.1 进行选取，故20#为130MPa，0Cr18Ni9为128.375 MPa。 E取值是根据《压力管道规X-工业管道第2部分：材料》j （GB/T20801.2-2006）表A.3，故20#和0Cr18Ni9的取值都为1。 Y根据《工业金属管道设计规X》（GB50316-2000）表6.2.1进行选取，故20#和0Cr18Ni9的取值都为0.4。 1.2常用低压管道计算厚度