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600mm—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△Td—设计温差(℃)【。;
?
《 【 Tp》工艺温度(℃);
!
:
? 》 T—a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;
!
! Tas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;:tM-主管壁厚【;tB?-支管壁厚;Di】M-主?管内:径;DiB-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D】iB为支《管内径t《B,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600》m,m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ρL管《道输送液体密度(k!g/m3);
!
? 】 , 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 : ,γ1、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γ《。3与:。支架包角θ有—关的系数应按—表6.4.》7-2选用;
】
:
: , 《 ?。 ρL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(M》Pa)按本规范式(!。4.3.8-4【)计算?取,值
表6!.4.7《-2 γ3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γ》5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X》1max《应等:于环向单《。元拉伸?刚度:。X1amΦ》。泊松比vyx—和泊松比vx—y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·mm);
!
【。 , 》SIFΦo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S《IFxi在》面内弯矩Mi—作用下的轴向系数;!
— ! SIFxo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Di主】管的:内径(mm》);
?
:
? 【 t《M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);
【。
! , ?SIFT三通的【应力增大系数;【。
— 《 —ts取?tM和SIFT×】。。tB的小者(—mm);
—
! 《 tB支管壁—厚(m?m):;
—。
?。 , 【IB支管连接处【。的惯性矩(mm【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,.1:3,-,。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;
【
?
: 》。 σ》s扭转剪切应力【;,。
】 ? σΦp设!计压力引起的环【向应力?;,
【 : σΦ!b热膨胀引起的环】向弯曲应力;
】
?
, — σ》。xp设计压力引起的!轴向应力;
】
— ? σxb热膨!胀引起?的轴向弯曲应—力;:。
】 】。σab自重引—。起的轴向弯》。曲应力;
!
:。 , σ!ac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Fs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(6.4.1【3-6)和式(6.!4.:13-?7)中的《轴向拉伸模量E1】。amx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
?