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當壓力管道受熱膨脹和遇冷收縮時,將對與其相連的設備或土建結構產生作用力,設備或土建結構也將對管道產生反作用力,並在管道中引起應力。當管道系統剛度較大時,這種推力和應力會較大,並可能影響到設備或管道的正常運行,甚至導致設備、管道或土建結構的破坏。
管道的柔性反映管道變形的難易程度,它表示管道通過自身變形來吸收熱脹、冷縮和其他位移變形的能力。
1、目的
柔性設計的目的是管道在設計條件下具有足夠柔性,防止管道因熱脹、冷縮、端點附加位移、管道支撐設置不當等原因造成下列問題:
(1)管道應力過大或金屬疲勞引起管道破坏。
(2)管道連接處產生洩漏。
(3)管道推力或力矩過大,使與其相連接的設備產生過大的應力或變形,影響設備的正常運行。
(4)管道的推力或力矩過大引起管道支弔架破坏。
2、計算溫度和壓力
管道應力計算中所採取的溫度和壓力稱為計算溫度和壓力。由於管道在絕大多數時間是在正常操作狀態下運行,所以可將計算溫度和壓力取為操作溫度和操作壓力,但應考慮到 不利的情況。當設計溫度和設計壓力與操作溫度和操作壓力相差不大時,也可將計算溫度和計算壓力取為設計溫度和設計壓力。《石油化工管道柔性設計規範》淚/T3041-2002對計算溫度和壓力有如下規定。
(1)對於無隔熱層管道,介質溫度低於65尺寸,取介質溫度為計算溫度,介質溫度等於或高于65℃時,取介質溫度的為計算溫度。
(2)對於有外隔熱層管道,除另有計算或經驗數據外,應取介質溫度為計算溫度。
(3)對於夾套管道,應取內管或夾套介質溫度的較高者作為計算溫度。
(4)對於外伴熱管道,應根據具體條件確定計算溫度。
(5)對於襯裡管道,應根據計算或經驗數據確定計算溫度。
(6)對於 泄壓管道,應取排放時可能出現的 高或 低溫度作為計算溫度。
(7)進行管道柔性設計時,不僅應考慮正常操作條件下的溫度,還應考慮開車、停車、除焦、 及蒸汽吹掃等工況。
(8)除另有規定外,管道安裝溫度宜取20℃。
(9)管道計算壓力應取計算溫度下對應的操作壓力。
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