管道应力分析报告概述.pdf

软件介绍

CAESARII管道应力分析软件是由美国COADE公司研发的压力管道应力分
析专业软件.它既可以分析计算静态分析,也可进展动态分析.CAESARII向用户
提供完备的国际上的通用管道设计规X,使用方便快捷.交互式数据输入图形输出,
使用户可直观查看模型〔单线、线框,实体图〕强大的3D计算结果图形分析功能,
丰富的约束类型,对边界条件提供最广泛的支撑类型选择、膨胀节库和法兰库,并
且允许用户扩展自己的库.钢结构建模,并提供多种钢结构数据库.结构模型可以
同管道模型合并,统一分析膨胀节可通过标准库选取自动建模、冷紧单元/弯头,
三通应力强度因子〔SIF〕的计算、交互式的列表编辑输入格式用户控制和选择
的程序运行方式,用户可定义各种工况.

一、管道应力分析的原如此

管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性,防止管道因热胀冷
缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题.

二、管道应力分析的主要内容

管道应力分析分为静力分析和动力分析.

静力分析包括：

1〕压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算防止塑性变形破坏；

2〕管道热胀冷缩以与端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算——
防止疲劳破坏；

3〕管道对设备作用力的计算——防止作用力太大,保证设备正常运行；

4〕管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据；

5〕管道上法兰的受力计算——防止法兰汇漏.

动力分析包括：

防止管道系统共振；

2〕管道强迫振动响应分析——控制管道振动与应力；

3〕往复压缩机〔泵〕气〔液〕柱频率分析——防止气柱共振；

4〕往复压缩机〔泵〕压力脉动分析——控制压力脉动值.

三、管道上可能承受的荷载

〔1〕重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等；

〔2〕压力荷载：压力载荷包括内压力和外压力；

〔3〕位移荷载：位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉
降等；

〔4〕风荷载；

〔5〕地震荷载；

〔6〕瞬变流冲击荷载：如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击：

〔7〕两相流脉动荷载；

〔8〕压力脉动荷载：如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动；

〔9〕机械振动荷载：如回转设备的振动.

四、管道应力分析的目的

1〕为了使管道和管件内的应力不超过许用应力值；

2〕为了使与管系相连的设备的管口荷载在制造商或国际规X〔如NEMA
SM-23、API-610、API-617等〕规定的许用X围内；

3〕为了使与管系相连的设备管口的局部应力在ASMEVlll的允许X围内；

4〕为了计算管系中支架和约束的设计荷载；

6〕为了优化管系设计.

五、管道柔性设计方法确实定

一般说来,下述管系必须利用应力分析软件〔如CAESARII〕通过计算机进
展计算与分析.

1〕与贮罐相连的,公称管径12〞与以上且设计温度在100度与上的管线；

2〕离心式压缩机〔API617〕与往复式压缩机〔API618〕的3〞与以上的
进、出口管线：

3〕蒸汽透平〔NAMESM23〕的入口、出口和抽提管线；

4〕泵〔API610〕公称管径4〞与以上且温度100度与以上或温度-20
度与以下的吸入.

排出管线；

5〕空冷器〔API661〕——公称管径6〞与以上且温度120度与以上的进、
出口管线；

6〕加热炉〔API560〕——与管口相连的6〞与以上和温度200度与以上
的管线；

7〕相当长的直管,如界区外的管廊上的管线；

8〕法兰处的泄漏会造成重大危险的管线,如氧气管线、环氧乙烷管线等.

9〕公称管径4〞与以上且100度与以上或-50度与以下的所有管线；

六、摩擦系数确实定

除非另有规定,在进展管道柔性分析时摩擦系数应作如下考虑：

滑动支架：

滚动支架：

七、管道柔性设计

管道柔性是反映管道变形难易程度的一个物理概念,表示管道通过自身变形
吸收热胀、冷缩和其它位移变形的能力.进展管道设计时,应在保证管道具有足够
的柔性来吸收位移应变的前提下,使管道的长度尽可能短或投资尽可能少.在管道
柔性设计中,除考虑管道本身的热胀冷缩外,还应考虑管道端点的附加位移.设计
时,一般采用如下一种或几种措施来增加管道的柔性：

〔1〕改变管道的走向；

〔2〕选用波形补偿器、套管式补偿器或球形补偿器；

〔3〕选用弹性支吊架.

八、管道柔性设计的目的

管道柔性设计的目的是保证管道在设计条件下具有足够的柔性,防止管道回
热胀冷缩、端点附加位移、管道支承设置不当等原因造成如下问题；

〔1〕管道应力过大引起金属疲劳和〔或〕管道推力过大造成支架破坏；

〔2〕管道连接处产生泄漏；

〔3〕管道推力或力矩过大,使与其相连接的设备产生过大的应力或变形,影
响设备正常运行.

九、应进展详细柔性设计的