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应力分析是化工管道设计和布置当中的重要一环，如果管道设计不当会导致管道系统中存在大量的应力，导致管道系统结构存在破坏的情况。当管道设计的温度差比较大（高温及深冷管道），长度较长时，连接关键敏感设备等情况时，需要进行应力计算，以避免因为应力而导致管道长期持续受力，从而导致管道损伤。

应力分析方法通常有三种：经验判断法、简单分析法和详细分析法。

其中经验判断法主要的方法是采取比对法，比对的对象有：

1、运行良好的管道相比对，形状、尺寸、操作条件均基本相当的管道。

2、与已分析的管道相比较，确认有足够的柔性管道

简单分析法通常指利用图、表等方法计算分析简单形状的管道。通常只能计算L、Z形管道。

详细分析法通常指利用专业的管道应力分析软件，对管道系统进行详细的力、力矩和应力的计算。

本文介绍简单分析法计算管道应力的方法和公式。

首先，简单分析法具有一定的限制条件：

R不能适用于剧烈循环条件下运行的管道；

R不能适用于振动等具有疲劳危险的管道；

R不能适用于大直径薄壁管道；

R不能适用于端点附加位移量大占总位移量大部分的管道；

R不能适用于管道展开长度与管道两固定点距离之比大于2.4的不等腿U形弯管管道，或近似直线的锯齿型管道。

简单分析法采用的公式为经验公式，适用于具有统一尺寸、不多于两个固定点、无中间约束的简单管道系统。

计算公式：（应力安全条件）

D：管道外径，mm

δ：管道系统内由热膨胀产生的总位移，mm

U：管道系统量固定点的直线距离，m

L：管道系统在两固定点间的展开长度，m

K₁：K₁=208000σₐ/Eₐ，（mm/m）²

σₐ：许用的位移应力范围，MPa

Eₐ：常温下的金属材料弹性模量，MPa

计算过程：

1、首先根据图和现场情况计算管道两固定点之间的展开长度。

2、然后测量或计算管道两固定点之间的直线距离

3、计算端点位移：∆x₁，∆y₁，∆z₁；

4、计算由热膨胀引起的端点位移；

5、计算总变形量δ；

6、查表计算σₐ和K₁

7、核算比较，得到结果。

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