化工设计中的管道应力分析

沈秦超

摘要：近年来我国科学技术水平不断提升，化工产业实现了转型和升级，但是在化工产业链条中各类管道至关重要。管道应力属于化工设计中管道设计的重要环节和要素，对此本文针对化工设计中的管道应力开展有针对性的分析与研讨，希望能够对当前我国化工产业的管道设计提供必要的参考。

关键词：化工设计;管道应力;应力分析

引言：当前我国化工产业的发展速度越来越快，化工产业中管道为关键环节，管道设计与应力分析，甚至能够让整个化工产业的发展产生较强的影响，对此需要提高对化工设计中管道应力分析的重视，提高化工设计的科学性和实效性，在保障化工生产工作效率的同时，实现更多经济和社会价值。

1化工设计中管道应力的分析路径

我国社会生产水平不断提高，化工生产领域同样也实现了飞速的发展和进步，众多化工企业和工厂不断扩大自身生产规模，另外在生产效率方面也实现了巨大的革新和进步。与此同时化工产业的发展离不开管道的设计与相关要求，为此需要不断提高化工管道的技术，改进并应用新型技术和设备，既增加化工管道整体系统的负载力，也能确保管道的安全性和稳定性，因此本文主要从以下三个方面对化工设计中的管道应力进行分析与探讨。

1.1目测检测分析

目测检测的方式主要需要在化工设计领域中将两组或以上条件类似的管道进行同步分析。在化工设计管道应力中对其特点要求在于柔性，因此可以根据柔性趋于相近的管道应力情况，有效推测出其他类似或条件相近管道的应力状态，以此推算管道的受力集中点。但值得注意的是通过目测的检测方式对化工设计中的管道应力开展分析，缺少专业性的检测设备，往往会出现误判问题。在进行目测检测时，也大多属于技术人员的经验之谈，因此此种检测分析方法往往仅适合经验丰富的人员进行操作。但是另一方面，因为不同的化工设计中，管道除了柔性的特点要求以外，同时兼备了其他特点和要素，这也会导致管道在应力方面表现不同，因此应用目测检测分析方式进行判断会出现更大的误差，因此需要配合其他应力分析方式进行分析和设计，避免因工程师自身经验主义操作而影响整体的化工设计质量水平。

1.2物理方式分析

通过物理方式对化工设计中管道应力开展分析，需要应用专业性更强的物理方法，例如需要对化工设计的管道图纸进行全面的应力分析，并采取必要的物理手段、计算公式应力等等。通过此类物理方式进行受力分析，能够基本了解化工管到的受力，在此基础上能够有效实现化工管道的柔性方面要求。此种物理分析方式虽然仅属于相对浅显初步的分析方法，但是物理方式对应力进行分析精准度较高且应力分析的过程相对简单便捷，因此在很多情况下，能够应用物理方式进行应力分析和应用，这也使得物理方式在化工设计管道应力分析中能够实现迅速的推广和应用。

1.3计算机应力分析

现如今各类计算机软件技术不断革新和进步，并在各个行业领域中被广泛应用，采取计算机技术和软件分析的方式能够有效提高精准度，应对以往相对复杂的工作条件，基于此将计算机软件技术应用于化工设计管道应力分析中意义重大。此类方式能够直接通过管道应力的专业分析软件进行辅助分析，与此同时可以直接在计算机上形成管道应力的模拟环境和模拟工作状态，该方式能够有效减少化工管道在实际应用过程中产生的问题，也能进一步降低化工设计中管道应力以及管道设计领域涉及的成本损耗问题。应用计算机应用与分析方式能够实现较高水平的精准度，因此此种分析方法往往被应用于精准度要求较高或化工管道容量较大的设计中[1]。

2化工设计中管道应力分析的评判标准

因为在化工设计中，管道应力分析主要可以分为静力、动力分析两种类型，在不同的分析方式中，同样也包含多种形式的受力状态，确保受力情况发挥作用，进一步满足化工管道的正常工作。在化工设计中，管道应力分析评判标准，主要可以從以下方面进行[2]。一是在压力荷载和持续荷载的共同作用下，对管道一次应力开展计算和分析，此种计算和分析方式能够有效减少化工管道出现变形破坏等诸多问题。二是在热胀冷缩状态下以及附加位移荷载作用综合影响下，进行二次应力的计算，以避免化工管道在长时间的运作中出现形变问题，产生疲劳破坏。三是深入分析化工管道对相关机械设备的作应力情况，如果作应力过大，则难免会出现影响化工设备正常运转的问题。四是严格分析化工管道相关支架、吊架的受力情况，此种分析方式能够为化工管道的科学设计和有效运转提供必要的依据，合理选择支吊地点和位置。五是分析化工管道上法兰受力以及关系位移情况，避免出现法兰泄漏或碰撞位移过大等诸多问题[3]。

3化工设计中减少管道应力影响对策

3.1以CAESARII软件计算管道应力范围

因为在化工设计中，管道的应力情况容易受到多种因素的影响，且应力范围相对复杂，因此可以应用先进的计算机软件对应力范围进行计算，以减少管道应力的影响。如表1所示，可以根据相关数据信息，对化工管道外部管廊位置直管直接与贮罐连接，随后应用管线进行具体的连接操作。应用CAESARII软件能够更加准确的开展测算，特别是对于化工管道的应力范围值情况计算精度更高，能够有效提高管道应力的针对性。

3.2合理选择管道支吊架

在很多化工设计中都会对管道进行支吊架所采用的支吊架，在设备运行和管道运转过程中容易发生受热位移情况。因此，为了避免对管道系统造成负面影响，需要科学合理的选择管道支吊架，在架设方面需要全面考虑管道的应力和受力情况，并对相关应力进行精准计算，期间需要考虑支吊架的热位移要求。因为很多弹簧支吊架在进行出厂之前已经进行了调整和设定，因此在进行管道安装时，需要对其进行螺纹调整，因为此时的弹簧承载状态也既是管道设计规定的冷态荷载。此外应用管道支吊架能够有效缓解应力所造成的负面影响，避免对管道系统造成更为严重的受力冲击，但是也要特别注意，如果管道支吊架的位置和架设方式不科学不合理，则同样也会导致应力增加，影响化工管道的有序运转。

3.3合理增加化工设计管道的抗压效果

因为在化工管道设计中，管道的材料强度能够直接影响管道的柔性特点，如果强度过高，则会造成柔性变差，这也使得管道容易受到应力的影响而发生破裂等诸多问题，影响化工管道的正常运转。因此在化工管道设计方面可以增加管道的柔度特点，让其能够更好的实现柔韧性，与此同时，为了进一步达到管道材料的良好柔性以及合理的抗压效果，可以应用管道走向的变化以及采取波纹管膨胀节等多种措施搭建化工管道系统。在此类管道系统的作用之下，如果某一个环节出现硬度过大的问题，则也可以适当增加管道的长度并进一步减小化工管道的应力状态，增加柔度和柔性。

结论：总而言之，在化工设计领域中，对于管道应力进行分析至关重要，能够直接影响管道的运行效果和使用周期问题。因此本文首先分析了化工设计中管道应力的分析路径，分别在于目测检测、物理方式以及计算机分析方法，随后探索了管道应力分析的评判标准，并对化工设计中减少管道应力的影响对策开展论证，希望能够助力我国化工产业的发展和进步。

参考文献：

[1]董彦伟.化工设计中的管道应力分析[J].化工管理，2021（8）：172-173.

[2]刘俞瀚.石油化工管道设计中基于应力分析的柔性设计[J].石化技术，2019，26（1）：316.

[3]李建明.化工设计中管道应力分析的必要性[J].化工设计通讯，2019，45（2）：87-88.