关键词：化工管道；管道设计；管道应力
1化工管道设计基本涵义
作为化工工程设计过程的其中一项，化工管道设计的相关项目必须进行运行前期的准备，通过对化工管道的严格设计，才能保证该工程项目的顺利完成。因此通常在化工管道的设计中，选用质量高的管道材料进行配管设计，这种高质量的管材具有极强的安全保障性能，同时在实际运行中，这类优质管材受客观影响因素的风险率较小，对于常见的热胀冷缩和荷载等问题，能够具有一定的可抗性。但由于化工管道的负荷常常超载，会使管道产生最大应力，也就是超出极限的塑料变形情况，由于管道内的温度难以准确控制，故管道产生松弛、变形等，也是常见的管道应力现象。
2化工管道应力的分类
2.1一次应力
作为管道因外载符合过重而产生的的应力现象，主要是由设计阶段中遇到的重力而导致的应力情况。因其的不限制特性，故化工管道常无法自觉抵抗外载压力，此处忽略管道的实际应力性能，都必须在设计过程中承受这一次的非自限性的外载应力。由于在选材上的不同选择，所以管材本身的性质也决定了受一次应力后产生的变形程度，在设计过程中，设计者应充分考虑这一应力所产生的后果，对于其不可抗性，如地震、水击等对管道产生的不同压力情况，设计者都需要对实用中可能产生的管道压力值予以合理的预判及进行相应的缓解措施。
2.2二次应力
作为受运行温度而影响产生的应力现象，二次应力与管材自身的性能有着密切的关系。当管道运行中产生超负荷情况使，部分重要区域就会因负荷过高而发生塑料变形，温度过高是主要原因，由温度变化产生的热胀冷缩是引发管道出现区域变形的主要原理。但此现象经过阶段实际的恢复与调节后，能够根据材料自身的张力性质得到一定程度的应力平衡受压，将区域温度分散至问题中心的周围，以调节管道的重要受灾区。二次应力与一次应力相比，其自觉性更高，同时对于自限性也较为突显。
2.3峰值应力
作为受部分零件脱落或松动而造成的应力情况，其与化工管道的设计过程失误是有着直接的联系的。这种峰值应力的产生能够给一次应力与二次应力出现的情况增加风险性。峰值应力虽难以对化工管道系统造成束性的变形，但也会对管道系统形成潜在的损坏风险，对此应力情况，管道极易出现裂缝、破损与变质等问题出现，这样的潜在威胁从某一角度上也降低了该化工管道的存在价值，对于后续使用上势必会出现不必要的问题。
3如何降低化工管道的管道应力
3.1在管道线路中设置支架
其原理在于分担管道需要承受的压力与重力，从而达到降低化工管道应力的目标。对此，管道支架在设置的过程中，应去除部分承重力，以支架的撑力来缓和化工管道承担的应力标准。这一原理也就决定了支架的材质在选择上应尽可能的倾向高密度与高硬度，并且在抗压度上也应符合一定的要求，选择三项要求最优的支架，是减轻管道压力的关键。在支架的放置上，要通过对管道的压力计算，尽量选择管道的弯结处安置，同时满足材料最大跨度的要求，支架的性能要完全适应管道变形的需要，不能不考虑管道的受压情况而盲目的对支架材料进行选择，在支架的安置上要结合实际压力情况来选择材质，以降低化工管道在使用过程中易出现的应力情况和应力后果。
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3.2增加化工管道的柔韧性
在选择化工管道的材质上也可以对其柔韧性予以合理的要求，柔韧性作为抗压能力的一种，能够在抵抗管道应力时予以一定的抗压性与自限性。这种完善管道硬件措施的方法，还应注意在挑选管材时，不能出现裂痕与缝面。柔韧性较高的管材，受到应力冲击时极易造成管材裂痕从而导致管道的峰值应力过大，其后果是整个管道系统的瘫痪。故在选择材料时应细致检查管材是否有细小裂痕。选择柔韧性强的管道材质，能够在设计管道走向的过程中，以最小弯度实现管道走向的设计简单化、悬空化，是管道与自然因素的基本概率降低，那么其管道受自然条件而发生一次应力的情况就会相应减少。这不仅达到了降低管道应力的概率，同时也减少了化工管道工程造价的成本。
3.3做好相应的冷紧设施
管道在使用过程中常因局部的热胀应力增加而产生的弯曲过大的现象，这种现象是由于热胀冷缩的原理造成的，也是引发泄漏事故的关键因素，故而做好相应的冷紧预防措施预案，是对化工管道运行的重要保障。所谓冷紧，就是对管道的重点事故区域集中进行水平力矩的推理，从而缓解弯处管道所需承受的应力力度值。
4管道应力的分析及应用
4.1静力分析与动力分析
对管道材料的衬里与冷箱等处的应力分析是必不可少的，由于当下材料市场中的管材种类繁多，其不同管道的应力程度也各有不同。在应力情况方面，其管道的受力负载有动态与静态之分，不同情况的负载产生的管道反应情况也有所不用。静力的内容包括对一次应力值分析而得出的管道基本应力值，再通过对这一应力值的合理推算，设计出符合数值的管道走向关系。以及管道受二次应力影响后能够发生的数值变化范围，都有着严格的标准可以进行数值参考，对于管道周围的设备作用力，管道静力分析而得出的相应内容，都可以防止因材料皮损造成的经济损失。
4.2柔性设计
所谓柔性设计，即根据管道变形的相应特点和规律，在管系设计上对其变形这一物理变化概念予以相应产生因素的区分。例如在管道发生变形时，可以通过对基本成因的不同分析而采取相应的解决政策，以保证相应的管道承受能力，防止管道在运行中产生位移或是变形的不良现象出现。热胀冷缩或是自身原因造成的管道变形，可以对应的选用加长管道或是端点附移的合理设计，从而保障设备的运行不受管道应力的影响，也最大限度的避免了由于管道疲劳或水平力矩过大造成的辅助支架破坏等情况。
4.3对设备中心管道的应力分析
设备中心主要是指加热炉、蒸汽发生器、汽轮机蒸汽管道等设备中的化工管道，其周围的温度较高导致了该管道线路的温度也比较特殊，在对其应力分析时，要成分考虑客观环境的因素，采用简化的的方法对其进行详细的计算与分析。
5结语
化工管道的研究设计离不开当下社会中对化工型人才的培养。我国对于化工管道设计已经有着十分先进的水平，并通过不断的探索与实践得出来一定的成果和科学结论。在解决管道应力这一问题上，今后的化工产业必然做出更契合实际、实践意义更强的研究与分析。
参考文献：
[1]米拉提汗.如何正确分析化工管道设计中的管道应力[J].化工管理,2017(24):187.
[2]柯先梅,钱胜辉.如何正确分析化工管道设计中的管道应力[J].化工管理,2016(18):220.
[3]周晓庆.化工设计中的管道应力的探讨[J].化工管理,2019(18):131-132.
[4]肖豪,王金苹.化工设计中的管道应力分析[J].化工设计通讯,2019,45(05):180-181.
论文作者:王 刚
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第21期
论文发表时间:2019/12/16
标签：管道论文; 应力论文; 化工论文; 情况论文; 支架论文; 对其论文; 管材论文; 《工程管理前沿》2019年第21期论文;