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摘 要：在石油化工网络中，管道是石油网络装置的重要组成部分，对各种设备与相关系设施起连接作用，是石油安全输送之保障。作者就管道设计中应力作用进行分析，为管道的柔性设计与石油的安全输送发挥重要作用。
关键词：石油管道；设计；应力分析；柔性设计
1 前言
石油化工管道设计之基础是对管道的应力进行分析，对管道的强度和安全性能进行评价，为管道使用的经济状况提供事实依据。管道的应力是指管道所能承受的内部压力与外部载荷、热膨胀等。管道在内外力的作用下，应力形态复杂多样。对石油化工管道的应力进分分析，对安全性能进行有效评价，为连接设备的管道进行推力限定，尽量使管道的设计具有合理性与经济性。
2 石油化工管道应力概念
2.1应力概念：研究石油管道应力目的在于对管道的强度与刚度对管道造成的影响，减少破坏而加强应力研究。管道因为外力，温度以及湿度的变化，而发生形变时，由管道内部的各部分之间相互作用产生的内力，抵抗外因作用力，尽量保持不变形的位置。通过对管道的观查发现，在管道内某点截面单位面积上内力就叫应力。其内力产生的原因与管道的尺寸、质量没有关系，是外部荷载产生的应力大于材料本身承受指标，可认定为管道与元件的强度发生破坏。
2.2研究应力的目的：对管道应力的分析主要是对管道的强度与振动等问题，为管道安装，布局与材料配置提供理论依据。确保石油管道整个系统设计更安全，使管道更具耐压性，耐腐性与密封性；确保石油运送系统的安全性，应力的研究可以有效减少管道布局中出现的应力问题，在温度变化的情况下所产生的各种应力现象进行预防。
3 石油管道的柔性设计
3.1柔性设计的目的：石油管道的柔性设计是在尽可能的条件下，管道有足够的柔性，防止管道因为温度的变化，管道的支撑设置等问题，而造成应力太大、金属疲劳而出现管道破坏现象；管道的法兰边接处所产生的泄漏现象；管道的力矩或推力过大，使相连接的机器与设备产生太大应力而出现变形现象，影响设备与机器的正常运转。
3.2柔性设计方法：石油管道在进行柔性设计时，应确保石油管道有足够的柔性是吸收位移就变的首要条件，尽可能的减少少投资与缩短管道的长度。设计过程中，要充分考虑管道自身因温差现象出现的热胀冷缩与管道各端点之间的附加位移。柔性设计可以通过改变管道路由走向；调节支吊架的生根位置与形式；使用波形、球形或套管式补偿器对较大的位移进行吸收。
4 石油管道的应力分析与应用
4.1石油管道的承重分析。在石油管道设计中通用采用支吊架，其作用在于对管道的外载与自重进行承载，把管道所产生过量挠度，控制在管系允许的一次应力范围之内。一次应力大小是石油管道系统安全运行的标准之一，一次性的应力太大，管道系统就会受到破坏。一次性应力的大小与作同和管道系中的荷载、管道以及配件的截面有关。在石油管道装规模确定以后，管道系统的各个管的管径也得到确定。在管道建设的过程中，不能随意更改设计的工艺流程，管道所产生一次应力的大小可以过通支吊架的设置进行调整。
4.2对管道系统中二次应力与端点推力的调节。通常来说，管道所承受的一次性应力是非自限性的，其值不能超过管材允许的应力范围即视为安全范围，但是由于管道系统因外界温度而产生热变过程受阻所引起的二次应力，可用热胀的许用应力对热态和冷态应力小燕子围进行计算，其应力值不能大于 值， 本式中， 是指热胀的承受应力值范围， 是指热态与冷态的应力承受值，f是指应力的降低系数。正确的使用支吊架可以有效调整与改善管道系统的应力装态，能使管道系统适应各种条件下的形变需要，并确保端点的推力在允许值之内。同时，在运用支吊架调节管道系统的应力端点的推力时，对管道的设计要充分运用刚性支架以外的杠杆效应。石油的管道系统是一个刚性大的弹性体，是通过支梁对管道的荷载进分配，在有刚性支架的部位都会有杠杆效诮的产生，在实际的操作中，一般都用支吊架来减少机泵的进出口管道对设备的进出口的管嘴受力，同时要消除支架产生的杠杆效应如图（1）。
4.3石油化工管道设计中的刚性吊架与限位吊架的应用。刚性吊架的设置有能有效减少管道的振动，承受各种外界因素而引发的转移荷载，通常情况下，在条件允许的范围内一般使用刚性吊架，刚性吊架结构相对简单，维护的费用不高，价格相对便宜，在对吊架使用的过程中，要充分考虑因为双拉杆的垂直吊架而出现的脱载现象，出现我一情况，双拉杆的吊架每个拉杆的荷载总荷载将达到100%。同时在垂直管道上承载刚性吊架的主要位置要配置适泊的限位吊架，有效避免拉杆的扭转现象，确保石油管道的安全承载。同时，为了有效避免机组因容量的增大，参数的进高，石油的主管道的直径与管壁都增加，相应的管道设备推力与力矩增大，必须使用限位支吊架。限位支吊架的使用必须遵从三个原则，其一，为有效减少某支点的推力，在端点附近设置限位支吊架。其二改变管首的因有频率就要在适的位置设置限位支吊架。其三为增强管道的稳定性，有效预防管道下沉现象需要设置限位支吊架。
5 结束语
总之，管道的应力分析与柔性设计是为了有效避免热胀冷缩、支架的不合理设置以及端点的附加移位等因素而出现应力达大、形变以及泄露等问题而影响石油管道的正常运行。只有将石油管道应力与柔性设计相结合，才能实现更加优化、符合实际工程需要的设计。
参考文献
[1] 刘兴然，沈业林，许朝阳，崔鹏.地震和风荷载下循环气压缩机系统的应力分析设计[J].化学工程与装备.2010（01）
[2] 王盛智，王国维.输油管管架推弯分析及管道热应力的计算[J].辽宁石油化工大学学报.2012（01）
[3] 王长振，徐岸南，王德禹.π形弯补偿器在LNG船低温管路中的应用分析[J].船舶工程.2011（04）
关键词：石油管道；设计；应力分析；柔性设计
1 前言
石油化工管道设计之基础是对管道的应力进行分析，对管道的强度和安全性能进行评价，为管道使用的经济状况提供事实依据。管道的应力是指管道所能承受的内部压力与外部载荷、热膨胀等。管道在内外力的作用下，应力形态复杂多样。对石油化工管道的应力进分分析，对安全性能进行有效评价，为连接设备的管道进行推力限定，尽量使管道的设计具有合理性与经济性。
2 石油化工管道应力概念
2.1应力概念：研究石油管道应力目的在于对管道的强度与刚度对管道造成的影响，减少破坏而加强应力研究。管道因为外力，温度以及湿度的变化，而发生形变时，由管道内部的各部分之间相互作用产生的内力，抵抗外因作用力，尽量保持不变形的位置。通过对管道的观查发现，在管道内某点截面单位面积上内力就叫应力。其内力产生的原因与管道的尺寸、质量没有关系，是外部荷载产生的应力大于材料本身承受指标，可认定为管道与元件的强度发生破坏。
2.2研究应力的目的：对管道应力的分析主要是对管道的强度与振动等问题，为管道安装，布局与材料配置提供理论依据。确保石油管道整个系统设计更安全，使管道更具耐压性，耐腐性与密封性；确保石油运送系统的安全性，应力的研究可以有效减少管道布局中出现的应力问题，在温度变化的情况下所产生的各种应力现象进行预防。
3 石油管道的柔性设计
3.1柔性设计的目的：石油管道的柔性设计是在尽可能的条件下，管道有足够的柔性，防止管道因为温度的变化，管道的支撑设置等问题，而造成应力太大、金属疲劳而出现管道破坏现象；管道的法兰边接处所产生的泄漏现象；管道的力矩或推力过大，使相连接的机器与设备产生太大应力而出现变形现象，影响设备与机器的正常运转。
3.2柔性设计方法：石油管道在进行柔性设计时，应确保石油管道有足够的柔性是吸收位移就变的首要条件，尽可能的减少少投资与缩短管道的长度。设计过程中，要充分考虑管道自身因温差现象出现的热胀冷缩与管道各端点之间的附加位移。柔性设计可以通过改变管道路由走向；调节支吊架的生根位置与形式；使用波形、球形或套管式补偿器对较大的位移进行吸收。
4 石油管道的应力分析与应用
4.1石油管道的承重分析。在石油管道设计中通用采用支吊架，其作用在于对管道的外载与自重进行承载，把管道所产生过量挠度，控制在管系允许的一次应力范围之内。一次应力大小是石油管道系统安全运行的标准之一，一次性的应力太大，管道系统就会受到破坏。一次性应力的大小与作同和管道系中的荷载、管道以及配件的截面有关。在石油管道装规模确定以后，管道系统的各个管的管径也得到确定。在管道建设的过程中，不能随意更改设计的工艺流程，管道所产生一次应力的大小可以过通支吊架的设置进行调整。
4.2对管道系统中二次应力与端点推力的调节。通常来说，管道所承受的一次性应力是非自限性的，其值不能超过管材允许的应力范围即视为安全范围，但是由于管道系统因外界温度而产生热变过程受阻所引起的二次应力，可用热胀的许用应力对热态和冷态应力小燕子围进行计算，其应力值不能大于 值， 本式中， 是指热胀的承受应力值范围， 是指热态与冷态的应力承受值，f是指应力的降低系数。正确的使用支吊架可以有效调整与改善管道系统的应力装态，能使管道系统适应各种条件下的形变需要，并确保端点的推力在允许值之内。同时，在运用支吊架调节管道系统的应力端点的推力时，对管道的设计要充分运用刚性支架以外的杠杆效应。石油的管道系统是一个刚性大的弹性体，是通过支梁对管道的荷载进分配，在有刚性支架的部位都会有杠杆效诮的产生，在实际的操作中，一般都用支吊架来减少机泵的进出口管道对设备的进出口的管嘴受力，同时要消除支架产生的杠杆效应如图（1）。
4.3石油化工管道设计中的刚性吊架与限位吊架的应用。刚性吊架的设置有能有效减少管道的振动，承受各种外界因素而引发的转移荷载，通常情况下，在条件允许的范围内一般使用刚性吊架，刚性吊架结构相对简单，维护的费用不高，价格相对便宜，在对吊架使用的过程中，要充分考虑因为双拉杆的垂直吊架而出现的脱载现象，出现我一情况，双拉杆的吊架每个拉杆的荷载总荷载将达到100%。同时在垂直管道上承载刚性吊架的主要位置要配置适泊的限位吊架，有效避免拉杆的扭转现象，确保石油管道的安全承载。同时，为了有效避免机组因容量的增大，参数的进高，石油的主管道的直径与管壁都增加，相应的管道设备推力与力矩增大，必须使用限位支吊架。限位支吊架的使用必须遵从三个原则，其一，为有效减少某支点的推力，在端点附近设置限位支吊架。其二改变管首的因有频率就要在适的位置设置限位支吊架。其三为增强管道的稳定性，有效预防管道下沉现象需要设置限位支吊架。
5 结束语
总之，管道的应力分析与柔性设计是为了有效避免热胀冷缩、支架的不合理设置以及端点的附加移位等因素而出现应力达大、形变以及泄露等问题而影响石油管道的正常运行。只有将石油管道应力与柔性设计相结合，才能实现更加优化、符合实际工程需要的设计。
参考文献
[1] 刘兴然，沈业林，许朝阳，崔鹏.地震和风荷载下循环气压缩机系统的应力分析设计[J].化学工程与装备.2010（01）
[2] 王盛智，王国维.输油管管架推弯分析及管道热应力的计算[J].辽宁石油化工大学学报.2012（01）
[3] 王长振，徐岸南，王德禹.π形弯补偿器在LNG船低温管路中的应用分析[J].船舶工程.2011（04）