:
6.4》 管道应力计【算和柔性分析
!
《
6.?4.1 《 管道应力计算可】分为简易应力—计算和?详细应力计算并应】符合下列规定
【
】 ,1 ?当更换已成功应用的!管线时可《采用简易应力—计算;
》
:
《 :2, 当?与已分析《。。。实施过?管线是同类管线时】可采用?简易应力计算—;
《
:
? 3 按本规范!第6.2.5条~】第,6.2.《7条规定《设置膨?胀节的管线可采【用简易应力计算【;
《
:。
: 4 其他】管线:宜进:行详细应力计算【。
6.】。4,.2 简易应力计!算应包括《下列计?算内容
》
《 : 1? 设计压》力引起的环向应【。力;:
?
— 2 设计压力】引起的轴《向,应力:;
:
,
3! 自重引起—的轴向弯曲》应力;
—。
《 4 均【布和:集中载荷作用下【。。的挠:曲变形;
【
? , ?5 L形》膨胀节和《Π形膨胀节的—面内弯矩和离面弯矩!引,起的应力;
!
: 6 其他!持续载荷《。、偶然载荷引—起的应力;
—
!7 轴向压缩【稳,定和外压稳》定;
】 8 【支,架处直径《大于6?00mm管道的【应力:。;
【。 9》 其他《需要计算的应力【
6.】4.3 《 详细应力计算宜采!用计算机辅》助应力分《析并应包括下列计算!内容
—
》 1: 设计压力引起的!环向应力;
!
? 2 —设计:。压力引起的轴向【应,力;:。
】 3 《 热膨?。胀引:起的轴向应力—;
! 4 自重【引起:的轴向弯曲》应力:;,
?
5】 :热膨胀和内压—引起的弯曲应—力;
—。
》 6 其他持续】载荷、偶然》。载荷或热载荷—引起的应力;
【
,
,
【7 均布》和集:中载:荷作用下的》挠曲变形;
【
》 8 》 支:架处直径《大于6?00mm管道的【应力;
! 《9, 其他《。需要计算的应力
!
6.4.】4 计算热—膨胀和热载》荷所采用《的设计温差》△T应按《下,。列公式计算
【
:
?
《
式中【△T:d,设计温差《(℃:);:。
:
— ? Tp【工艺:。温,度(:℃);
! , , — , Ta环境温度(℃!)按式(6.—4.4-1)和式(!6.4.《4-4)计算—可取:最低温度;按式(6!.4.4-2)【和,式(6.4》。.4-?3,)计算可取最高【温度;
【。
》 《 , c系数输送液体!介质时?取0.85输送【气体介?质时取0《.8;
】
: 《 ? :T,as预计安装温度】(℃)
》
6》.4:.5 弯》。头、三?通的柔性系数—f、应力增大系数】SIF和内压应力乘!子的:确定:。应,符合:下列规定《。
:
《 , 1《 弯头(图6【.4.5-1)可分!为整体弯头[—图6.4.5-【1(:a)]?和拼接弯《头[图6.》4.51《(b)]弯头的柔】性系数及应力—增大系数计》。算应符合表6—.4.5《-1的规定
】
2 ! 三:通(图6.4—.5-2)可分【为等径整体三通[】图6.4.5—-,2(a)]、异【径,整体三通[图—6,.,4.5-《2,(,b)]、等径拼接三!。通[图6.4.【5,-2(c)]—、异径拼接三通[】图6.4.》5-:2(d)]三—通的柔性系数及应力!。增大系?数,计算应符合表—6.4.5-2【。的规定
《
】
6.4—.,。5-1 弯头【
《
R-弯》头,的曲率半径;r【-弯头半径;td-!弯头设计厚度—
》
,表6:.,4.5?-1 弯头的【柔性系数及应力【增大系数
》
?
》
【注表中f为柔性系数!SIF为《应力增大系数m为内!压应力乘子
!
】6.4.5-2【 :。三,通
?
Di—-管道内径;t【M-主?管壁厚;tB-支】管壁厚;DiM-主!。管,内径;Di》B,-支管内径
!
表6.4.5-!2 三通的柔性系!数及应力增大系数】
【
《
注—tM为三通主管的厚!。度Di为《三通主管的内径Di!B为:支管内径tB为【支管靠近连接处的厚!。度
—
6.4.6 【 ,直管的应力计算应】符合下列规定—
【
!
—
6.4.7【 :输送介质为液体且内!径大于6《00mm的管道支架!处的:管道轴?向应力、环向—应力和剪切》应力计算应符合下列!规,定
—
1 】。支架处管道》的轴:向弯曲应《力,应按下列公式计算】
,
—
:
,
式中ρ!L管道输送液体密】度(k?g,/m:3);
! ? L跨!距(m)《。;
:
,
— 【。 Di管道内—径(m);
【
【 【td管?道设:计厚度(m》);:
,
— , 】γ1、?γ2与支《架包角θ有关的系数!应按表6.4.【。7-1选用》。。;
—
—。。 θ支【架包:。角(图6.4.【7)
》
表6.—4.7-1 γ】1、γ2系数
!
《
《
》
,
图6.《4.7 支架包】角
! 2 支架处】管道的?最大剪切应》力,应按式(6》.,。4.7-3)计算且!应符合式《(6.4《.7:-,4)的规定》
—
【 ?。式中γ3与支—架包角θ有关—。。的系:数应按表6.4【.7-2选用;【
《
【 : ρ《L管道输送液体密】度(kg/m3);!
】 ? , tt—纤,维增强塑料管—道,总厚度(《m);
》
! [—τ]层?合板的许用》剪切:应力:(MPa《)按本?规范式?(4.3.8—-,4)计算《取值
《
表6.【4.7-2 γ】3系数
】
—
3— 支架处管道【的环向弯曲应—力应按下列公式【计算
! — ,1)横截面》最低点应按下—式计算
!
! 式中b1支架的宽!度(m)《;,
,
》。 【 ?W均布载荷(N【/m);
【
》 《。 《γ4与支架包角θ有!关的系数当管道【未与支架固定—在一起时《应按表?6.4.7-—3选用?;当管道和支架【固定在一起》。时应取表《6.4.7-3中】给定值的1/10】。。
,。
表—6.4?.7-3 》 γ4系《数
】
》。 2!)横截面《。支架包角《点,处应按下式计算
】
,
?
—
:。 式中γ5与】支架包角《。θ有关?的系数?应按表6.4—.,7-4选用
!
,
表6.4.7【-4 γ5系数【
,
—
?
6.4》.8 直管—的变形计算应符合】。下列规定《。。
:
—
》 3】)当管壁采》用Ⅰ型和Ⅱ型层合板!时式(6.4—.8-2)和—式(6.4.8-3!。),中的轴向单》。元,拉伸刚度X1m【ax应等于环向单元!拉伸刚?。度X1amΦ泊松】比v:yx和泊松比vxy!应取0?.3
?
,
:
?。 3 —两端:为滑:动支:架,或导:向支架时的挠曲变形!应按下列公式—计算
】
》
6.4《.9 弯头的【应力计算应符合【下列规定
》
?
:
— 式》中Mi面内弯—矩(N·mm—),;
】 【 SIF》Φi在面内弯矩M !i作用下的环—向系数;
【
,
】 ? Mo?离面弯矩(N—·m:m);
】
! SI《FΦo在离面—弯矩Mo作用下【的环向系数
!
?。 3 》 设计压力引起的】轴向应力《应按下式计算
!
?
,
【 4 热—膨,胀引起的轴向—弯曲应力应》按下式计算
—
—
】 式中SIFx【i在面内《弯矩Mi作用下【的轴:向系数;
》
《
】 SIFx【o在离面《弯矩:Mo作用下的轴向】系数
《
6.4.】10 三》通的应力计算应符】合下列规定》
! 1 设计—压力引?起的三通直管—环向应力应按—下式计算
!
:
— 式中D—i主管的《内径(mm);
!
》 【 tM主管—最小厚度(mm【)
! 2 热—膨胀及其他载荷引起!的,无方向弯曲应力应取!三个连接处的最大值!无方向弯《曲应力应《按下列公式计算
】
:
】
? :。式中DiB支管直径!(mm?);:
【 》 SIF【T三通的应力增大系!数;
?。
:
】 :。 ts取—t,M和SI《FT:×tB的小者(mm!);
】 《 tB】支管壁厚(mm)】;
】 ? IB支!管连接处的惯—性矩(m《m,4)
《
?
3 【 支管扭转》。应力应按下》式计算
【
,
【6.4.11 【 直:管段的挠曲变形应符!合本规范第6.【3.4条的规—定挠曲变形计—算时应计入下—列载荷?组合
【
1 】均布载荷组合应包】括管线?管内介?质和管外绝热等载荷!;
! 2 》集中载荷组合应【包括:永,久性的点《载荷
6!.4.12 管】线任意一处的最大组!合应力?应包括最大操作内】压产生的应力、设】计温度范围内—热胀冷缩引》起的弯?曲,应力、管道》和管中介质及附带绝!。热材料自重引起【的弯曲应《力、外载荷引—起的弯曲应力和支】架位移引起的—弯,曲,应力:等
6.!4,.13 管线【任意一处的轴—向和环向应力应符】合,简化失?效包络线计算或最】大组合应力不得大于!许用:应力:最大组合应力—计算应符合下—列规定
】
1 直!管和:弯头的最大组—合应力应按下列公式!计算
】
! ,。式中σc最》大环向?或轴向组合应力最】大环向?组合应力应》按式(6.》4.:13-1)计算【最,。大轴向组合应力应按!式(:6.4.13-2)!计算;
—
:
【。 σΦ最【大环:向应力;
【
? 】 :σx最?大轴向?应力;
! 《 ? , σs扭转剪【切应力?;
:。
! —σΦp?设计压力引起的【环向应力《;
》
】 σ》Φb:热,膨,胀引起的环向—弯曲应力《;
! ?。 σxp设!计压力引起的轴向应!。力;
【
《 — σxb热膨胀【引,起的轴向弯》。曲应力;
—。
】 》 σa?b自重引起的轴【向弯曲应力;
【
,
!。 σac】带约束端管线热膨胀!引起的轴向》应力:
?
,
,
2—。 三通支管—的最大组合应力应】。按,下式计?算
:
【
:
》 3 直管—的轴:向压应力计算应符】合下:列,规定
《
】 1)整体】管壁横截面受—压时应按下式—计算
】
《
式中F!s压缩?稳定安全系数取值不!应小于?4,;
! ? L全约】束管线?系统:的受压缩直》。。管段长度、带有端部!压,缩载荷的垂直—管段长度、管壁横截!面整体受压》缩应力?的无支撑管道—长度(m《),
》
— , 2)局部—管壁横截面受压时】应,按下式?计算
》
《
》 】3)当管壁采—用Ⅰ型和Ⅱ型—层合板时式》。(6.4.13【-,6):和式(?6.4.《13:-7)?中的轴向拉伸模【量E1amx应【等于:环,向拉:伸,模量E1amΦ
!
,
?6,。.4.14 采】用失效包络线分【析时应?分别:计算在包括》热,膨胀:载荷的持续》作用工况、不包【括热膨胀载荷的【持续作用工况和偶然!短时:作用工况《下管线?各危险点的轴—向和环向应力—值,该危险点《。的应:力状态应在简化失效!包络线内
—