工业金属管道设计规范 [附条文说明] GB50316-2000(2008年版) 建标库

9.4  管道的位移应力

9.4.1  全补偿值是管系由冷态到热态间的变化所引起的,包括有管系本身的热膨胀值和管道端点的附加位移值。

9.4.2  当量力矩的计算。在计算当量合成力矩时,不论计算点是在弯头弯管上还是在三通上,应力增大系数可有两种取法,一种是分别用平面内应力增大系数ii和平面外应力增大系数io代入计算式中,详见本规范式(9.4.2-1)。这与ASMEB31.3表示方法相同,同时该规范也提到:“如需要时,ii和io都可采用0.9/h2/3的同一应力增大系数。”另一种是对应力增大系数不分平面内和平面外,均取0.9/h2/3,这与原能源部标准和ASMEB31.1规范相同,但应力增大系数仅在应力计算时用。本规范求当量力矩的公式,上述两种同时编入。

    在柔性计算中,应注意检查法兰接头处的合成弯矩值,并加以控制。以防在热态下产生泄漏。见本规范条文说明第9.1.1条的要求。

9.4.3  截面系数的计算参照了ASMEB31.1及B31.3的规定。

9.4.4  热胀应力范围的计算。工业管道大多数使用了具有良好塑性的管材,它们在运行初期往往不会因二次应力过大而马上引起管道的破坏,总要经历反复启动停运多次重复地交变运行,才可能产生疲劳破坏。因此,对该类型应力的限制就不取决于某一时间的应力水平,而取决于交变的应力范围和交变循环的次数。本规范对这种应力是计算其应力范围。并按本规范第3.2.7条式(3.2.7-1)及式(3.2.7-2)进行限制。由于当量力矩编入两种公式,故热胀应力范围的计算式也有两种公式,见本规范式(9.4.4-1)~式(9.4.4-4)。

    虽然超过屈服极限的应力在运行状态下随时间的推移而减小,但热态、冷态的应变会自均衡至一定程度而稳定下来,任一循环中热态与冷态应变的总和却基本保持不变,把冷态与热应变总和称为应变范围;冷态与热态应力总和称为应力范围。

    管道热胀或位移应力不直接与外力相平衡,具有自限性。热胀和其他位移在运行条件下产生的初应力大到某一程度,就会由于屈服、蠕变、应力松弛而降低下来,回到停运状态则出现相反方向的应力,这种现象类似于管系的冷拉,称为自拉。它与管材性能、运行温度、初应力水平、安装应力大小、持续运行时间长短等因素有关。

9.4.5  本条中热胀应力范围的评定,在本规范第3.2.7条的条文说明中已有详细解释。