压力管道应力分析的内容及特点

压力管道应力分析的内容及特点

喻京

江苏省特种设备安全监督检验研究院徐州分院 江苏省徐州市 221000

摘要：随着当今社会的不断 发展和进步，人们对于生活的要求也在不断地提高之中，目前很多领域已经开始使用压力管道，对压力管道的需求量不断增加的同时也就代表着管道的数量和种类都需要进行增加。但是由于压力管道是一种综合性比较强的内容，因此其内部涉及到的内容也比较多，想要有效对其进行分析和完善往往需要通过针对性地做好 内容以及特点分析才能够有效地为工程施工提供

参考和指导。

关键词：压力管道；应力分析；内容特点

引言：

如今工业中对于压力管道的需求量在不断增加，并且如今大量的工业运输以及承载都需要用到工业管道来作为支撑。这类管道的应用同样能够为整体工业作业提供重要的保障和保护，同时还能够提升整体工程的有效性和安全性。但是压力管道想要良好进行工作就必须对其进行外界温度、压力以及湿度等一系列因素的考验，只有通过这些考验以及能够承受住足够压力的管道才能够投入到实际使用中。

一、管道应力分析

（一）一次应力

在管道应力进行分析的过程中，一次应力通常指的是一些外界因素所带来的负荷以及负载，其中包括了管道所承受的重力、内压以及风载等一系列因素产生的剪应力以及正应力。这两种应力通常会因为其自身的特点以及特性导致了容易与外加负载形成平衡关系，但是达成了平衡关系之后外加应力并不会取消或者停止，反而还会继续增加，若是外加应力逐渐增加并且达到了一个很大的值之后就会超过材料自身所拥有的屈服极限，管道就容易受到影响从而造成了破坏，管道总体也就随之出现了破坏。相关工作人员应当能够对一次应力进行良好的控制，在进行管道设计时就应当提前给应力留出足够的预留空间，通过这样的方式来帮助整体管道不会出现过度塑性而造成的破坏或者失效。同时，一次应力的校核也应当结合具体的弹性分析以及极限分析等一系列要求进行处理，通过处理之后才能够准确地对一次应力进行计算，从而将其进行控制。如图1所示。

图1一次应力受力变形曲线

（二）二次应力

二次应力相比较于一次应力来说会更加直接，这类应力通常都是来自于对应的热胀冷缩或者其他位移受到约束而造成的剪应力和正应力，其自身具备一个无法和外力之间构成平衡关系的特点，因此其自身也就具备了非常明显的自限性特征^[1]。基本来说材料自身会因为材料以及质量从而具备对应的屈服值，若是二次应力导致了管道的荷载超过了这种屈服极限值之后就容易对管道局部造成变形一类的影响。这时候相关人员应当对应力重新进行分布和规划，让材料应变能够达到自均衡的要求。

（三）峰值应力

峰值应力相比较于前两种应力来说其自身具备比较特殊的性质，因为这种应力是发生在管道或者附件本身因为局部结构不够连续、局部效应附加到二次应力或者一次应力的增量，并非是应力集中处的最大应力数值。这种应力的特点也非常明显，通常这种应力不会造成管道形变或者破坏，在较短的时间之内会自行出现衰退的现象，从而缓解了对应的压力。峰值应力更类似于一种疲劳应力，因此在对其进行校核的时候应当结合管道的实际使用情况以及内部遭受的循环荷载来对其进行疲劳度的分析，这样才能够从根源上对其进行根治以及解决。

二、管道应力分析任务

（一）静力分析任务

为了能够对管道应力进行更好的分析，相关工作人员首先应当对其管道应力产生的不同力进行划分，这样才能够更好地进行划分。首先就是对其静力地分析，这样的一个环节之中工作人员应当对管道持续作用一次应力，但是一次应力应当保持在一个良好的范围之内，不会出现变形或者破坏等情况，管道自身的安全性首先能够得到保障。其次还需要对二次应力进行分析，对二次应力的计算应当对其端点附加位移或者热胀冷缩条件下的二次应力进行分析计算，并且二次应力的增加应当将其保持在一个标准的范围之内，避免施加二次应力的过程中出现变形或者破坏的现象。之后就是对管道和相连的机器、设备的作用力进行计算。但是这种作用力也需要负荷对应的标准和规范，防止出现破坏的情况。最后就是对管道对支吊架、土建结构所具备的作用力进行计算，该过程中根据对应的参考以及指导来进行计算，防止出现破坏的情况。对于静力的分析的目的是为了能够对管道柔性进行设计和分析，使其能够具备一定的柔性^[2]。这类柔性的设计是为了能够吸收由于热胀冷缩或者位移产生的变形现象，管道在实际工作中受到的一次应力以及二次应力都能够得到有效地控制，将其维持在标准要求的应力之下。

（二）动力分析任务

管道受到的应力基本可以划分成为对应的动力以及静力，在对静力进行分析过后就是需要对动力进行分析。为了达到这样的效果相关人员首先应当对地震产生的应力进行分析，因为管道的设计位置导致了其在遭受地震时需要受到对应的应力影响，若是在这样的一个过程之中受到了破坏那么管道的质量实际上也并不是很好，因此相关人员应当提前对这方面的应力进行测试，防止在地震中受到破坏。其次是需要分析往复压缩机管道所具备的强迫振动，因为管道自身具备振动应力，在面对这种强迫振动时难免构成平衡结构，从而对管道进行破坏。工作人员通过选择性的措施来避免由于其振动而产生的疲劳破坏。最后则是通过模拟器来模拟外界产生的压力脉动，通过模拟的方式作用于管道之上来观测管道在受到应力压迫时会不会遭受破坏等之类反应，从而对其进行根本分析。

三、结束语

总而言之，压力管道应力的分析过程中涉及到比较多的方面以及因素，这也就代表了管道应力分析工作相对来说比较复杂。为了能够帮助工作人员保证管道以及与管道连接的设备都处于安全的状态中，相关人员应当能够对管道布置以及处于各种荷载时的表现进行分析，这样才能够促进工作的顺利进行和进展。

参考文献：

[1]李剑.压力管道应力分析的内容及特点[J].化工管理，2018,No.485(14):99-101

[2]何斌，周洋.压力管道应力分析的内容及特点[J].百科论坛电子杂志，2018,000(017):715-722