工業金(jin)屬(shu)管(guan)道的(de)膨脹(zhang)和柔(rou)性(xing)計算(suan)的(de)基(ji)本要(yao)求主要(yao)有以下幾(ji)點(dian)：
一(yi)(yi)、一(yi)(yi)般規定
1. 管系(xi)對約(yue)束(shu)點（諸如管端(duan)設備接(jie)口處等）產生作用力和力矩。作用力和力矩過大，需加(jia)以(yi)限(xian)制(zhi)，以(yi)防(fang)造成(cheng)以(yi)下危害∶
a. 作用力(li)和力(li)矩過大(da)，在管道(dao)與設(she)備或管道(dao)組成件的連(lian)接處(chu)易(yi)發生泄漏或損壞(huai)。
b. 作用力(li)(li)和(he)力(li)(li)矩(ju)過大會(hui)導致與管道相(xiang)連接的設備內部（泵、汽輪機(ji)、透平壓縮機(ji)等）產生過量的應力(li)(li)和(he)變形，無法正常運行甚至(zhi)引起機(ji)件的損壞(huai)。
2. 本(ben)規范(fan)(fan)對劇(ju)烈循環條(tiao)(tiao)件的管道有關系的條(tiao)(tiao)文號列于下，以便(bian)查對∶本(ben)規范(fan)(fan)第2.1.23、5.2.2條(tiao)(tiao)，第5.3.2.3款(kuan)，第5.4.1條(tiao)(tiao)，第5.4.3.4、5.4.4.2款(kuan)，第5.6.3、5.8.7條(tiao)(tiao)，第5.9.1.2、5.9.2.4、5.9.3.2款(kuan)，第11.4.1條(tiao)(tiao)，第13.1.3款(kuan)；附錄D第D.0.1條(tiao)(tiao)，附錄J第J.1.3、J.2.1條(tiao)(tiao)。
二(er)、管道柔性計算的范圍及方(fang)法
1. 管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)柔性(xing)(xing)計(ji)(ji)(ji)算(suan)的范(fan)圍(wei)基本上包(bao)括(kuo)了-50℃以下的冷管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)以及絕大(da)部分的熱管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)。但按管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)公稱直徑規定(ding)柔性(xing)(xing)計(ji)(ji)(ji)算(suan)的范(fan)圍(wei)，與設計(ji)(ji)(ji)溫度、管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)重(zhong)要性(xing)(xing)、尤其與管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)布置(zhi)的具體(ti)情況有關。如管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)布置(zhi)的剛性(xing)(xing)大(da)，雖然管(guan)(guan)(guan)徑小些(xie)，柔性(xing)(xing)也(ye)未(wei)必合格。而(er)計(ji)(ji)(ji)算(suan)人員(yuan)的經(jing)驗有助于這種判斷。所(suo)以計(ji)(ji)(ji)算(suan)的管(guan)(guan)(guan)徑范(fan)圍(wei)要在工程(cheng)(cheng)設計(ji)(ji)(ji)時確(que)定(ding)。隨著微(wei)機的日益廣(guang)泛使用(yong)和管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)計(ji)(ji)(ji)算(suan)程(cheng)(cheng)序(xu)及一(yi)體(ti)化(hua)設計(ji)(ji)(ji)的完善，用(yong)計(ji)(ji)(ji)算(suan)機計(ji)(ji)(ji)算(suan)的管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)范(fan)圍(wei)可能隨之擴大(da)。
2. 對(dui)于諸如高(gao)溫高(gao)壓蒸汽管道(dao)(dao)(dao)的(de)疏水管，雖然它們管徑不大(da)，可不在計算(suan)(suan)范(fan)圍內，但由于在工作(zuo)條件下，關(guan)斷(duan)閥上游(you)管道(dao)(dao)(dao)仍處于高(gao)溫狀態，要求它具有較(jiao)好(hao)的(de)自補償能力(li)；同時(shi)，這類(lei)小(xiao)(xiao)管道(dao)(dao)(dao)由于與(yu)主(zhu)管道(dao)(dao)(dao)相(xiang)比其剛度甚小(xiao)(xiao)，相(xiang)差懸殊，致使在工作(zuo)條件下，主(zhu)管道(dao)(dao)(dao)熱位移時(shi)對(dui)小(xiao)(xiao)管道(dao)(dao)(dao)產生較(jiao)大(da)的(de)牽連，往(wang)往(wang)因此造成(cheng)小(xiao)(xiao)管道(dao)(dao)(dao)與(yu)主(zhu)管道(dao)(dao)(dao)相(xiang)接處損壞。為(wei)此，對(dui)此類(lei)小(xiao)(xiao)管道(dao)(dao)(dao)要進行計算(suan)(suan)。
3. 柔性(xing)計(ji)(ji)(ji)算的(de)方(fang)法分為用(yong)計(ji)(ji)(ji)算機程(cheng)序(xu)進行分析(xi)、近(jin)似方(fang)法及簡化判斷法等。柔性(xing)計(ji)(ji)(ji)算人員的(de)經驗與采(cai)用(yong)的(de)計(ji)(ji)(ji)算方(fang)法的(de)選擇有關，條文(wen)已明確重要的(de)管道需要用(yong)計(ji)(ji)(ji)算機程(cheng)序(xu)計(ji)(ji)(ji)算。對于(yu)復(fu)雜的(de)管道系統都是在用(yong)電子(zi)計(ji)(ji)(ji)算機程(cheng)序(xu)進行計(ji)(ji)(ji)算之列。簡化計(ji)(ji)(ji)算包括采(cai)用(yong)圖(tu)表(biao)計(ji)(ji)(ji)算在內，一(yi)般要求計(ji)(ji)(ji)算結果可信，又能(neng)節(jie)省(sheng)設計(ji)(ji)(ji)計(ji)(ji)(ji)算的(de)工時的(de)情況(kuang)下使用(yong)。
三、管道柔性計算的基本要求
在設計中(zhong)(zhong)導向(xiang)架的(de)結構應符合計算(suan)程序(xu)中(zhong)(zhong)所設定的(de)約束條(tiao)件。對于滑動(dong)支架所產(chan)生(sheng)的(de)摩擦力在計算(suan)程序(xu)中(zhong)(zhong)沒有考(kao)慮時，則計算(suan)結果會有誤差。
四(si)、管道(dao)的位移應力(li)
1. 全補償值是管系(xi)由(you)冷態到熱(re)態間的(de)(de)變(bian)化所(suo)引起的(de)(de)，包(bao)括(kuo)有管系(xi)本身的(de)(de)熱(re)膨(peng)脹值和管道端點的(de)(de)附(fu)加(jia)位移值。
2. 當(dang)量力矩的計(ji)(ji)算。在計(ji)(ji)算當(dang)量合成力矩時，不論(lun)計(ji)(ji)算點是在彎(wan)頭彎(wan)管上還是在三通(tong)上，應力增大系(xi)數可有兩種取法(fa)。在柔性計(ji)(ji)算中(zhong)，應注(zhu)意檢查法(fa)蘭接頭處的合成彎(wan)矩值，并加(jia)以控制。以防在熱態下(xia)產生泄漏。見本規(gui)范條文說明第9.1.1條的要求。
3. 截面系數的(de)計算參(can)照了ASME B31.1及B31.3的(de)規定。
4. 熱脹(zhang)應(ying)力(li)(li)范圍的計算。工業管道大多數使用了具有(you)良好塑性的管材，它們在運(yun)行(xing)初期往往不會(hui)因二(er)次(ci)(ci)應(ying)力(li)(li)過大而馬上(shang)引起管道的破(po)壞，總(zong)要經歷反復(fu)啟動(dong)停運(yun)多次(ci)(ci)重(zhong)復(fu)地交變(bian)運(yun)行(xing)，才可能產生疲勞破(po)壞。因此，對該(gai)類型應(ying)力(li)(li)的限(xian)制(zhi)就不取決(jue)于某一時間的應(ying)力(li)(li)水平，而取決(jue)于交變(bian)的應(ying)力(li)(li)范圍和(he)交變(bian)循環的次(ci)(ci)數。本(ben)規范對這種(zhong)(zhong)(zhong)應(ying)力(li)(li)是計算其應(ying)力(li)(li)范圍。并(bing)按(an)本(ben)規范第3.2.7條(tiao)式（3.2.7-1）及(ji)式（3.2.7-2）進行(xing)限(xian)制(zhi)。由于當量力(li)(li)矩編人兩種(zhong)(zhong)(zhong)公式，故(gu)熱脹(zhang)應(ying)力(li)(li)范圍的計算式也有(you)兩種(zhong)(zhong)(zhong)公式。
5. 雖然(ran)超過屈服極限的(de)(de)應(ying)力在運(yun)行(xing)狀態(tai)下(xia)隨時間的(de)(de)推(tui)移而減小，但熱態(tai)、冷(leng)(leng)態(tai)的(de)(de)應(ying)變(bian)會自(zi)均衡(heng)至一定(ding)程度而穩定(ding)下(xia)來，任一循環中熱態(tai)與(yu)冷(leng)(leng)態(tai)應(ying)變(bian)的(de)(de)總(zong)和卻基本保持不變(bian)，把冷(leng)(leng)態(tai)與(yu)熱應(ying)變(bian)總(zong)和稱為應(ying)變(bian)范圍；冷(leng)(leng)態(tai)與(yu)熱態(tai)應(ying)力總(zong)和稱為應(ying)力范圍。
6. 管道熱脹或位移應力(li)(li)(li)不直接(jie)與(yu)(yu)外力(li)(li)(li)相平(ping)衡(heng)，具有(you)自限性。熱脹和其他位移在運行(xing)條件下產生(sheng)的(de)初應力(li)(li)(li)大到(dao)某一程度，就會(hui)由于屈服、蠕變、應力(li)(li)(li)松弛而降低(di)下來(lai)，回(hui)到(dao)停運狀態則(ze)出現(xian)相反方向的(de)應力(li)(li)(li)，這種現(xian)象類(lei)似于管系的(de)冷拉(la)，稱(cheng)為(wei)自拉(la)。它與(yu)(yu)管材性能(neng)、運行(xing)溫度、初應力(li)(li)(li)水平(ping)、安裝應力(li)(li)(li)大小、持續運行(xing)時(shi)間長短等因(yin)素有(you)關。
7. 熱脹應(ying)力(li)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)的(de)(de)(de)(de)評(ping)定(ding)(ding)。目前許用熱脹應(ying)力(li)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)的(de)(de)(de)(de)評(ping)定(ding)(ding)有(you)兩種(zhong)模式，采(cai)用該兩個公(gong)式的(de)(de)(de)(de)分別為∶前者(zhe)以國家現(xian)行標準《火力(li)發電廠汽水(shui)管(guan)道(dao)應(ying)力(li)計(ji)算技術(shu)規(gui)(gui)(gui)定(ding)(ding)》SDGJ6為代表(biao)，同時還(huan)有(you)其他部的(de)(de)(de)(de)一(yi)些設(she)計(ji)院的(de)(de)(de)(de)熱力(li)管(guan)道(dao)設(she)計(ji)；后者(zhe)以國家現(xian)行標準《化工(gong)管(guan)道(dao)設(she)計(ji)規(gui)(gui)(gui)范(fan)(fan)(fan)》HG20695為代表(biao)，以及有(you)關設(she)計(ji)院的(de)(de)(de)(de)管(guan)道(dao)設(she)計(ji)。在本(ben)(ben)規(gui)(gui)(gui)范(fan)(fan)(fan)第3.2.7條中(zhong)已提出本(ben)(ben)規(gui)(gui)(gui)范(fan)(fan)(fan)采(cai)用后者(zhe)的(de)(de)(de)(de)公(gong)式，并在本(ben)(ben)規(gui)(gui)(gui)范(fan)(fan)(fan)條文說明第3章(zhang)中(zhong)已有(you)解釋(shi)。如果(guo)需(xu)要降低(di)材料的(de)(de)(de)(de)許用應(ying)力(li)時，符合ASMEB31.1的(de)(de)(de)(de)規(gui)(gui)(gui)定(ding)(ding)。則(ze)評(ping)定(ding)(ding)值大幅度(du)降低(di)。上(shang)述兩種(zhong)公(gong)式評(ping)定(ding)(ding)模式僅差6%，由于安全系數不同，評(ping)定(ding)(ding)值相(xiang)差竟達20%以上(shang)。這說明上(shang)述第一(yi)種(zhong)公(gong)式，評(ping)定(ding)(ding)值仍不能接(jie)近ASME B31.1的(de)(de)(de)(de)水(shui)平。
五、管道對設備或(huo)端點的(de)作(zuo)用(yong)力
在計(ji)算(suan)運(yun)行初期(qi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)態(tai)作(zuo)用力時(shi)，計(ji)算(suan)補(bu)償值(zhi)即冷(leng)(leng)(leng)(leng)補(bu)償值(zhi)僅為冷(leng)(leng)(leng)(leng)拉(la)值(zhi)；在計(ji)算(suan)運(yun)行初期(qi)熱態(tai)作(zuo)用力時(shi)，計(ji)算(suan)補(bu)償值(zhi)除管系(xi)熱膨脹(zhang)值(zhi)和管道端點的(de)附(fu)加位移(yi)值(zhi)外(wai)，還要計(ji)及冷(leng)(leng)(leng)(leng)拉(la)值(zhi)的(de)無效(xiao)部分（不冷(leng)(leng)(leng)(leng)拉(la)就不存(cun)在這項）。
六(liu)、改善管道柔性的措施
1. 改善管系的(de)柔性(xing)問題，首先(xian)需(xu)考(kao)慮能(neng)否(fou)用改變支架型(xing)式來解決。因管系可能(neng)存在局部過(guo)應(ying)變。
2. 當(dang)管(guan)系結(jie)構(gou)中的(de)(de)(de)絕大(da)部(bu)(bu)分(fen)(fen)或比較大(da)的(de)(de)(de)范圍處于彈性(xing)(xing)(xing)狀態，僅·有很小部(bu)(bu)分(fen)(fen)管(guan)道運行在(zai)非彈性(xing)(xing)(xing)范圍，就會發生彈性(xing)(xing)(xing)轉移引起應變(bian)(bian)(bian)集中。當(dang)管(guan)道工作(zuo)在(zai)蠕變(bian)(bian)(bian)范圍且變(bian)(bian)(bian)形(xing)分(fen)(fen)布(bu)很不均勻時，這種現(xian)象(xiang)就更突出(chu)。管(guan)系中剛(gang)性(xing)(xing)(xing)強的(de)(de)(de)部(bu)(bu)分(fen)(fen)與(yu)剛(gang)性(xing)(xing)(xing)弱的(de)(de)(de)部(bu)(bu)分(fen)(fen)相連接(jie)時，隨(sui)時間的(de)(de)(de)推移，作(zuo)用在(zai)結(jie)構(gou)兩端的(de)(de)(de)位(wei)移將發生再分(fen)(fen)布(bu)，剛(gang)性(xing)(xing)(xing)強的(de)(de)(de)部(bu)(bu)分(fen)(fen)應變(bian)(bian)(bian)減小，剛(gang)性(xing)(xing)(xing)弱的(de)(de)(de)部(bu)(bu)分(fen)(fen)應變(bian)(bian)(bian)增大(da)，發生局部(bu)(bu)過應變(bian)(bian)(bian)，并易引起屈服變(bian)(bian)(bian)形(xing)。
3. 為保證管系整體(ti)結構安(an)全(quan)運(yun)行，避免因彈性轉移引起的局部(bu)過應(ying)變，設計管系時應(ying)在(zai)以下(xia)方面充分注意∶
a. 管系中小直(zhi)徑管道(dao)與大直(zhi)徑或(huo)剛性(xing)強的管道(dao)串聯(lian)相接(jie)；
b. 管(guan)(guan)系中(zhong)局部管(guan)(guan)道(dao)的尺寸或(huo)斷面(mian)縮小(xiao)，或(huo)者(zhe)是采用了性(xing)能較弱的管(guan)(guan)道(dao)材料
c. 管(guan)系(xi)中(zhong)管(guan)道材質和規格(ge)相同，但在布置格(ge)局上大部分的(de)管(guan)道處于(yu)或接近(jin)中(zhong)性(xing)軸（或推(tui)力(li)線），小部分管(guan)道偏離中(zhong)性(xing)軸，甚至有較多的(de)偏離卻要吸收較大的(de)應變(bian)。
上述情況應在(zai)布置管(guan)道時盡量避免，尤其采(cai)用延展性較低的材(cai)料時更應引起重視。若無法(fa)避免，就應采(cai)取一(yi)些有效(xiao)措施如(ru)加限位裝置等。
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