孙飞旋
广东寰球广业工程有限公司 510665
摘要：随着我国经济的发展，各个工农业等领域的完善，使其化工管道凭借自身的物理性能广泛的应用各个行业，并占据一定的位置，但是在使用的过程中，经常会受到热胀冷缩以及外在荷载的应力，导致化工管道使用性能下降，这不利于国家提倡的质量第一的生产施工或设计的标准；对此本文就化工管道应力，进行分析并提出解决的对策，希望可以促进国家建设工程的发展和完善
关键词：化工管道；应力分析
前言
化工管道的以管理分析是保证工程质量的基础，也是提升工业管道设计的前提，随着科学技术的进步，化工管道的应力分析也逐渐的完善，并得到了社会群众广泛的关注；本文结合工业管道受到的不同类型的应力，以及应力分析计算，并从设计和施工两个大方面提升工业管道的现状，这样不仅可以满足工艺的标准，同时也增加了工业管道的使用寿命。
一、应力种类分析
应力是指物质在单位面积上所受到的内力，应力公式是某个方向上的施力以该方向的承受力的乘积，其中正应力、剪应力与施力方向和受力面积形成的角度有关；所以进行设计化工管道时，要严格的避免工业管道受到施力的同时，受环境或其他条件的影响，出现工业管道损坏的现象；对此对于工业管道的应力分析是非常重要的，进行一系列的计算，根据计算的结果进行合理得施工；化工管道的应力主要分为三种，具有不同的性质；
1.一次应力主要指的是，像重力等这种对于化工管道施加的作用力；一次应力一般是没有自限性的，通常会利用自身存在的力而平衡外在施加的作用力，当这种作用力大于化工管道自身极限抗压力时，就会导致化工管道的材料因为受到外在作用力而变形或破损的现象；这种情况只是对于环境因素作用力施加于化工管道的应力叫做一次应力。
2. 二次应力对于化工管道来说是具有限制的，主要指的是受气候条件的因素而导致的，像温度变化使化工管道热胀冷缩而产生的二次用力，这种应力是受到大于管道自身荷载力的作用力，导致管道出现小范围的变形，但是二次用力的限制性，会在一段时间后逐渐减弱，而这时候变形的区域会将这范围内的应力借助张力的作用，向其他的区域扩散直到应力均匀，从而避免了化工管道材料变形。
3.峰值应力与其他的应力的不同，这种应力的产生，主要是由于化工管道零件或者是自身管道结构的某部分结构脆弱，在使用中受到的热力效应，导致出现一次、二次应力和其他类型的应力；峰值应力与其他应力对于化工管道引起的破坏不同，一次、二次应力会使得化工管道变形，而峰值应力会使化工管道内部出现变化，从管道内部开始出现破坏，久而久之管道出现严重的破损和开裂。
二、管道应力分析应计算的内容
化工管道应力分析主要是对于静力和动力方面进行计算的，其中具体应计算的内容如下所示；
1.为了更好的避免化工管道材料出现变形、内部结构破坏等情况，应对于管道的荷载力、一次应力和二次应力进行计算；为了保证机械正常的运转应对于管道对于机械设备所产生的力；同时还要计算管道支吊架和法兰的手里数据，以及管道系统位移的数据计算，对于这些静力的计算分析主要是给项目施工提供数据参照标准，保证工业管道的工作质量。
2.动力计算分析涉及到管道自身振动的频率、气柱振动频率以及管道的抗震性进行分析和计算，从而保证管道振动可以得到控制，避免压缩机气柱和压力的值过大，从而保证一定的抗震性和实用性。
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三、管道应力分析常用的设备
1.管道应力分析常用到的设备是TRIFLEX软件和AOTOPIPE软件等，这几种软件都是管道应力分析常用到的分析设备，其中TRIFLEX软件在各个工业应用广泛，其自身简易操作、功能齐全、建模快速的性能，不仅可以保证管道数据分析与图形安全一样，使其操作人可以快速的掌握其技能从而进行管道分析；同时数据分析精确，还可以根据实际的情况进行修正。同时TRIFLEX软件还可以对于各种情况下的管道应力进行分析、具有智能和自动化的处理系统、提高工作人员的分析工作效率还可以结合各种的先进系统进行管道应力分析。
2. AOTOPIPE软件也是管道应力常用到的分析软件，他可以对管道模型进行尺寸的标注，并全面的创建局部或者是整个工业管道的应力映像图；可通过数据报表的选择将管线、吊支吊架和法兰等受到的应力进行标注，并自动化的形成数据标注的图形，在建模的同时，还可以将管道材料的荷载力提供给设计人员，保证管道设计的应力分析准确。
四、提升管道受力情况的对策
1.使用合理的支吊架
支吊架是工业管道结构的关键，在设计时需要准确的计算管道的受力情况，以以热效应和位移荷载等，然后选用符合标准条件的支吊架；同时合理设置支架不仅可以很好地避免外在的作用力避免一次应力，还可以很好地预防工业管道二次应力以及变形的情况；对支架的振动性也可以减小，并且利用吊杆或者是弹簧吊架来承担工业管道的承载力时，可以不计算摩擦力，从而很好地保证管道的实用性。
2.提升管道的柔韧性
可以利用弹簧支吊架并改变管线的走向等方式来避免管道受到的应力；可以合理的增加管线的长度，不仅会增加管道的韧性，在垂直方向上增加长度还会减少工业管道系统的强度；而利用弹簧式的支吊架，当支承点处的承载力变化超过6%并且有垂直的位移，应选用可变弹簧支吊架；当承载力变化率小于6%时，应利用恒力式弹簧支吊架。可以保证力矩稳定，同时在负载位移时，可以保证恒定的支撑作用力，不仅可以防止工业管道变形，还会产生垂直方向的位移，以达到工业管道系统韧度的条件。
3.选择合理的施工方法
管道产生的应力多数是热效应和以及零件损坏导致的，对此利用冷紧的方式将管道的终端的作用力减少，这样不仅降低了热效应会增值加了管道的质量；当管道的施工工艺繁琐，不能很好的确定设备工况时，可以利用以下几种情况进行分析，保温管道可以取50%的施工温度，若是不是保温的管道就可以利用安装的温度进行操作；同时合理精确的施工方法还是依照于管道的设计以及数据应力的分析，对此在分析的同时要选择符合实际情况的分析软件，利用分析软件的优势，将数据计算准确，并结合数据以及软件操作简单、功能强硬、智能建模的性质，对于管道体系中关键的部分精确的进行应力计算才，从而很好的保证管道不变形和破损的现象。
4.应力分析要符合规定
管道压力计算时，应当对危险工况进行分析，也就是管道的压力应当不能小于环境最为恶劣情况下的压力值，并且应力分析对于温度、压力之间的关系也应该加以分析；在进行管道应力分析时，除了选择合理的分析软件，对于其静力分析和动力分析、施工工艺以及压力管道的设计，都要按照相关的《压力管道规范》等规程进行分析；避免出现管道受到应力震落、管道破坏内部液体流出、金属性能降低以及推力和力矩过大而产生一系列问题的现象。
总结
综上所述，工业管道的应力分析是对于管道设计和施工工艺的基础，其分析的过程是一项复杂且繁琐的工作，涉及的范围广因素多，只有加强操做人员的理论知识，与管道数据分析软件灵活的操作，并保证施工人员的操作规范性，只有这样才能很好地保证工业管道的应力分析准确，同时增加工业管道的使用寿命，节约资金的投入，并且提升工业管道的质量和利用率。
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论文作者:孙飞旋
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/23
标签：管道论文; 应力论文; 化工论文; 工业论文; 吊架论文; 作用力论文; 很好论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;