压力管道应力分析的内容及特点研究

马鹏 吴晨 朱旭晨

摘要：随着当今社会的不断发展进步，人们对生活的要求也在不断提高。目前，许多领域已经开始使用压力管道。对压力管道需求的增加也意味着管道的数量和类型需要增加。压力管道的应力分析是管道设计中的重要工作之一。管道设计应按工业金属管道设计规范进行，管道设计应从管道受力、管道材质、配管等方面入手。由于压力管道承受各种复杂的载荷，压力管道的应力分析比较困难，阻碍了管道的设计工作。而且，管道在运行和生产过程中安全质量的关键是应力的存在。因此，寻找管道应力分析的方法具有重要意义。本文论述了压力管道的受力特点及分布规律，为工程建設、管道选型及管道设计提供可靠的资料和数据，以确保与土建结构及管道连接的设备和管道的安全，确保整个生产作业的安全，提高压力管道的使用价值。

关键词：应力;特点;压力;内容;管道

前言

压力管道有着非常广泛的应用，其在各个地方的应用非常关键。在管道设计过程中，应力分析直接影响到管道的质量和安全。压力管道的关键作用是输送物料。适用于冶金工程、电力工程、天然气、石油化工等重要的大型建设项目，以满足部分供应或运输的需要。管道是输送介质材料的重要载体，尤其是管道的安全和质量。有必要对压力管道进行应力分析，明确应力分布及形成原因，从而更有效地解决管道应力问题。由于外部环境因素和整个管道系统都会对压力管道的应力产生很大的影响，并且会受到流体流动的影响，这就增加了应力分析的复杂性。

一、压力管道应力分析的意义

管道广泛应用于市政建设、化工、石油石化等行业。这些行业对工程安全指标和投资都有很高的要求。在压力管道应力分析中应充分理解这一概念。应力是指管道构件在施工过程中施加的单位面积内力，在外荷载作用下形成较大值。如果超过材料的极限强度，就会引起管道失稳、断裂、变形等状况。关键在于外部热负荷和机械负荷。在管道应力分析的条件下，保证工艺设备的良好使用，保持其灵活性。通过对热负荷和机械负荷的精确计算和分析，得到设计管道的拟合参数，计算变形和应力、应力和负荷，保证管道的可靠性和安全性。

二、压力管道应力分析内容

明确分析的类型是压力管道应力分析的重要前提。根据不同应力类型的特点，应用有针对性的措施来降低压力管道的应力。根据压力管道应力的方向、范围和强度以及应力的影响因素、应力类型、管道应力分布、工作流程、分配的分析任务等，其中最重要的是应力类型，而对管道设计技术方面最基本的要求就是掌握应力类型并快速分析。

1.压力管道一次应力分析内容

压力管道的一次应力是由一定的外载荷引起的。压力管道存在外荷载的关键原因是受外力的影响，如风压、介质压力、重力等，因此具有一次应力无限的特点，因此在外力无线增加的影响下，压力管道会无限增大应力，从而产生压力管道的变形或开裂现象。但压力管道的应力方向与外力方向相反。压力管道变形断裂的关键原因是受一次应力的影响，如果压力管道的一次应力大于压力管道材料的塑性变形值，就会发生这种现象，会造成输送流体在压力管道中的冲击和损失，影响工程的正常运行。所以应严格控制压力管道上的外力，在选择管道时，管道的塑性变形值应大于外力。

2.压力管道二次应力分析

与气体一样，流体的体积也会受到温度的影响，因为对于液体来说，压力管道的变形很小。当外力引起局部屈服时，管道会发生变形，直至外力与一次应力达到平衡，当压力管道承受多次变化的载荷时，其塑性变形值不断减小，导致管道疲劳失效。压力管道在二次压力作用下会发生破坏，对于二次应力作用下的管道，其破坏时间不受一次应力的限制，而受循环次数和交变应力的限制。二次应力比一次应力更直接。这种应力通常来源于剪应力和法向应力引起的相应热膨胀和收缩或其他位移约束。它的一个特点是不能与外力形成平衡关系，因此具有非常明显的自限特性。基本上，由于材料和质量的关系，材料本身会有相应的屈服值。如果二次应力使管道的荷载超过屈服极限值，容易引起管道的局部变形。此时，有关人员应重新分配和规划应力，使材料应变满足自平衡的要求。

3.压力管道峰值应力分析内容

在局部类别中，压力管道承受的应力是峰值应力，而不是压力管道承受的最大应力。由于压力管道的形状非常复杂，会产生突然的形状变化，如急转弯等，受突然变化的载荷的影响，产生压力管道上的应力峰值，产生峰值的原因与压力管道中设备的形式密切相关。峰值压力不会导致压力管道破裂和变形。然而，在压力管道疲劳应力条件下，峰值应力会导致压力管道断裂。

三、压力管道应力分析的特点探讨

压力管道中应力管道的应力处理与西方发达国家相比存在着明显的差异，导致压力管道分析数据有一定的误差，这使得工作人员编制的数据报表有误，这将影响压力管道的正常运行。压力管道初始应力分析的目的是防止压力管道在未经操作的情况下发生破裂或坍塌。压力管道应力分析的目的是防止压力管道在使用过程中出现管道凹陷、开裂以及低温、高温的变化，影响正常压力管道输送流体，峰值应力分析的目的是避免管道突变部位的管道破裂。

结束语

总之，由于我国是一个发展中国家，不断进行工业建设，压力管道的使用关系到各个工业领域的建设。特别是在化工行业，需要大量的管道输送介质物料，使生产系统更加完善。因此，建设项目的设计对管道的设计至关重要。在管道设计过程中，应力分析直接影响到管道的质量和安全。管道是输送介质材料的重要载体，尤其是管道的安全和质量。有必要对压力管道进行应力分析，明确应力分布及形成原因，从而更有效地解决管道应力问题。

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