石油化工管道应力设计探究
作者：黄春华
来源：《科学与技术》2018年第23期

        摘要：管道应力是指管道在工作中由于受到内部介质压力、外界环境载荷及自身重量的影响，与管道端点发生强制位移而形成的应力。管道承受的应力不同，管道自身所受的损害也不同。管道应力容易使管道产生安全问题，在管道设计过程中必须予以重视。

        关键词：石油化工；管道应力；设计

        1石油化工管道应力分析价值简介

        对石油化工管道进行应力分析的意义在于通过发现管道全线的异常应力状况、判断管道的安全与否，因此，类似于化工管道这种对于强度、刚度以及柔性都具有一定要求的设备必须通过应力分析的方式保障其安全。在另一方面，通过应力分析，还可以为管道建设初期管道的布置状况提供有效建议，为管道及附属设备的安全提供指导。具体来说，对化工管道进行应力分析的价值主要体现在以下两个方面：

        （1）确保管道始终处于安全状况。管道是石油化工企业十分重要组成部分，因此，保障管道的安全是企业顺利生产的前提，在管道安全判断方面，我国已发布相应的要求，要求指出，管道的密封程度、抗腐蚀能力以及抗压强度是判断管道安全的关键，在这三方面中，抗压强度需要通过应力分析的方式进行判断。

        （2）确保管道附属管件始终处于安全状况。众所周知，装置管道周围部署有大量的附属管件，例如阀门、三通、弯头、法兰等等，由于化工管道内的介质很多都是有毒、易燃易爆的，如果附属管件出现泄露现象，会导致安全事故的发生。例如，当管道内介质的温度过高时，受热胀冷缩的作用，其附属管件承受的压力高于其设计压力将会出现损坏状况，从而造成化工气体泄漏，通过应力分析的方式可以为附属管件的布置及安全提供保障。

        2石油化工管道设计中的应力分析

        （1）管道应力的形式。一次应力是管道受到重力、压力及其他外部荷载而产生的应力。一次应力会平衡这些外部荷载，其大小并与外部荷载成正相关。没有自限性是一次应力的主要特征之一，即当管道受力达到屈服极限，即使不再增加外部荷载，管道它仍继续发生明显的塑性变形，直至发生破坏。二次应力由管道变形受到约束而产生，起因为管道温度变化造成的形变以及端点位移引起。与一次应力不同，二次应力具有自限性，当局部变形就可以使管道维持协调状态，管道将不再继续发生形变。