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定核管道恒力弹簧支吊架的应力分析依据

2020-02-12 10:40:25

石化管道上恒力弹簧支吊架承受管道荷载、限制管道位移、控制管道振动。在应力分析中要严格控制管道对设备接口的推力为减小这种推力,在管道设计中需在某些特定位置设置给定荷载的恒力弹簧支吊架。而管道其荷载分配是以自重分配尽量均匀为原则的,给定荷载吊架的承受荷载是人为给定的,势必会破坏自重荷载分配的均匀性,从而影响管系的应力分布。木文将结合具体计算实例来分析分配荷载吊架应用时对管道应力的影响,从而指出使用给定荷载支吊架是应该注意的一些问题

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一次应力是由机械外载荷引起的止应力和剪切应力,它必须满足外部和内部的力和力矩的平衡法则。一次应力是非自限性的,它始终随所加载荷的增加而增加,超过材料的屈服极限或持久强度时,将使管道发生塑性破坏或总体变形,因此在管系的应力分析中,首先应使一次应力满足许用应力值。

二次应力是由于变形受到约束所产生的止应力或剪应力,它木身不直接与外力相平衡。管道内一次应力通常是由位移载荷引起的(如热膨胀、附加位移,安装误差,振动载荷);一次应力是自限性的,当局部屈服和产生少量塑性变形时,通过变形协调就能使应力降低;一次应力是周期性的(除去安装引起的一次应力);一次应力的许用极限是基于周期性和疲劳断裂模式,不取决于一个时期的应力水平,而是取决于交变的应力范围和交变的循环次数。峰值应力是局部应力集中、局部结构不连续或局部热应力等所引起的较大的应力。

石化管道上有关恒力弹簧支吊架荷载分配的原则是分配应尽量使管系自重应力较为均匀,使自重应力的较大值为较小。目前广泛采用的管道应力计算软件大多都采用吊零原则分配荷载,即每个支吊点处自重产生的位移为零的条件来分配荷载,它是一种按变性条件分配荷载的原则,自重应力较为均匀。但是吊零分配也有局限性,在支吊点跨距很大分布很不均匀的时候,某些位置恒力弹簧支吊架荷载分配会很小甚至脱空。因此管系的某些位置需要不均匀设置支吊架的,比如在设备接口、阀门、三通处等处,此时的恒力弹簧支吊架不宜按吊零方式分配荷载,可人为给定荷载进行。给定荷载恒力弹簧支吊架改变了吊零分配的荷载,必定影响自重应力的分配,导致的结果即如上述例题所示,一次应力较大值有所增加,但是一次应力受影响程度不是很明显。

当给定荷载恒力弹簧支吊架引起管道弹性转移加大时,作用效果相当于施加外力荷载,所产生的应力近似于一次应力。对于蠕变温度以下工作的管道,荷载的作用与时间无关,主要验算一次应力、一次应力及峰值应力是否超出材料的许用应力即可。对于蠕变温度以上工作的管道,由于有非弹性应变的积累,除了要验证一次应力和一次应力的安定性之外,还需考虑一次应力加一次应力的变形量控制,应特别注意。


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