沈秦超

摘要：近年來我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，化工產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了轉(zhuǎn)型和升級，但是在化工產(chǎn)業(yè)鏈條中各類管道至關(guān)重要。管道應(yīng)力屬于化工設(shè)計中管道設(shè)計的重要環(huán)節(jié)和要素，對此本文針對化工設(shè)計中的管道應(yīng)力開展有針對性的分析與研討，希望能夠?qū)Ξ?dāng)前我國化工產(chǎn)業(yè)的管道設(shè)計提供必要的參考。

關(guān)鍵詞：化工設(shè)計;管道應(yīng)力;應(yīng)力分析

引言：當(dāng)前我國化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度越來越快，化工產(chǎn)業(yè)中管道為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，管道設(shè)計與應(yīng)力分析，甚至能夠讓整個化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生較強的影響，對此需要提高對化工設(shè)計中管道應(yīng)力分析的重視，提高化工設(shè)計的科學(xué)性和實效性，在保障化工生產(chǎn)工作效率的同時，實現(xiàn)更多經(jīng)濟和社會價值。

1化工設(shè)計中管道應(yīng)力的分析路徑

我國社會生產(chǎn)水平不斷提高，化工生產(chǎn)領(lǐng)域同樣也實現(xiàn)了飛速的發(fā)展和進步，眾多化工企業(yè)和工廠不斷擴大自身生產(chǎn)規(guī)模，另外在生產(chǎn)效率方面也實現(xiàn)了巨大的革新和進步。與此同時化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開管道的設(shè)計與相關(guān)要求，為此需要不斷提高化工管道的技術(shù)，改進并應(yīng)用新型技術(shù)和設(shè)備，既增加化工管道整體系統(tǒng)的負(fù)載力，也能確保管道的安全性和穩(wěn)定性，因此本文主要從以下三個方面對化工設(shè)計中的管道應(yīng)力進行分析與探討。

1.1目測檢測分析

目測檢測的方式主要需要在化工設(shè)計領(lǐng)域中將兩組或以上條件類似的管道進行同步分析。在化工設(shè)計管道應(yīng)力中對其特點要求在于柔性，因此可以根據(jù)柔性趨于相近的管道應(yīng)力情況，有效推測出其他類似或條件相近管道的應(yīng)力狀態(tài)，以此推算管道的受力集中點。但值得注意的是通過目測的檢測方式對化工設(shè)計中的管道應(yīng)力開展分析，缺少專業(yè)性的檢測設(shè)備，往往會出現(xiàn)誤判問題。在進行目測檢測時，也大多屬于技術(shù)人員的經(jīng)驗之談，因此此種檢測分析方法往往僅適合經(jīng)驗豐富的人員進行操作。但是另一方面，因為不同的化工設(shè)計中，管道除了柔性的特點要求以外，同時兼?zhèn)淞似渌攸c和要素，這也會導(dǎo)致管道在應(yīng)力方面表現(xiàn)不同，因此應(yīng)用目測檢測分析方式進行判斷會出現(xiàn)更大的誤差，因此需要配合其他應(yīng)力分析方式進行分析和設(shè)計，避免因工程師自身經(jīng)驗主義操作而影響整體的化工設(shè)計質(zhì)量水平。

1.2物理方式分析

通過物理方式對化工設(shè)計中管道應(yīng)力開展分析，需要應(yīng)用專業(yè)性更強的物理方法，例如需要對化工設(shè)計的管道圖紙進行全面的應(yīng)力分析，并采取必要的物理手段、計算公式應(yīng)力等等。通過此類物理方式進行受力分析，能夠基本了解化工管到的受力，在此基礎(chǔ)上能夠有效實現(xiàn)化工管道的柔性方面要求。此種物理分析方式雖然僅屬于相對淺顯初步的分析方法，但是物理方式對應(yīng)力進行分析精準(zhǔn)度較高且應(yīng)力分析的過程相對簡單便捷，因此在很多情況下，能夠應(yīng)用物理方式進行應(yīng)力分析和應(yīng)用，這也使得物理方式在化工設(shè)計管道應(yīng)力分析中能夠?qū)崿F(xiàn)迅速的推廣和應(yīng)用。

1.3計算機應(yīng)力分析

現(xiàn)如今各類計算機軟件技術(shù)不斷革新和進步，并在各個行業(yè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，采取計算機技術(shù)和軟件分析的方式能夠有效提高精準(zhǔn)度，應(yīng)對以往相對復(fù)雜的工作條件，基于此將計算機軟件技術(shù)應(yīng)用于化工設(shè)計管道應(yīng)力分析中意義重大。此類方式能夠直接通過管道應(yīng)力的專業(yè)分析軟件進行輔助分析，與此同時可以直接在計算機上形成管道應(yīng)力的模擬環(huán)境和模擬工作狀態(tài)，該方式能夠有效減少化工管道在實際應(yīng)用過程中產(chǎn)生的問題，也能進一步降低化工設(shè)計中管道應(yīng)力以及管道設(shè)計領(lǐng)域涉及的成本損耗問題。應(yīng)用計算機應(yīng)用與分析方式能夠?qū)崿F(xiàn)較高水平的精準(zhǔn)度，因此此種分析方法往往被應(yīng)用于精準(zhǔn)度要求較高或化工管道容量較大的設(shè)計中[1]。

2化工設(shè)計中管道應(yīng)力分析的評判標(biāo)準(zhǔn)

因為在化工設(shè)計中，管道應(yīng)力分析主要可以分為靜力、動力分析兩種類型，在不同的分析方式中，同樣也包含多種形式的受力狀態(tài)，確保受力情況發(fā)揮作用，進一步滿足化工管道的正常工作。在化工設(shè)計中，管道應(yīng)力分析評判標(biāo)準(zhǔn)，主要可以從以下方面進行[2]。一是在壓力荷載和持續(xù)荷載的共同作用下，對管道一次應(yīng)力開展計算和分析，此種計算和分析方式能夠有效減少化工管道出現(xiàn)變形破壞等諸多問題。二是在熱脹冷縮狀態(tài)下以及附加位移荷載作用綜合影響下，進行二次應(yīng)力的計算，以避免化工管道在長時間的運作中出現(xiàn)形變問題，產(chǎn)生疲勞破壞。三是深入分析化工管道對相關(guān)機械設(shè)備的作應(yīng)力情況，如果作應(yīng)力過大，則難免會出現(xiàn)影響化工設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的問題。四是嚴(yán)格分析化工管道相關(guān)支架、吊架的受力情況，此種分析方式能夠為化工管道的科學(xué)設(shè)計和有效運轉(zhuǎn)提供必要的依據(jù)，合理選擇支吊地點和位置。五是分析化工管道上法蘭受力以及關(guān)系位移情況，避免出現(xiàn)法蘭泄漏或碰撞位移過大等諸多問題[3]。

3化工設(shè)計中減少管道應(yīng)力影響對策

3.1以CAESARII軟件計算管道應(yīng)力范圍

因為在化工設(shè)計中，管道的應(yīng)力情況容易受到多種因素的影響，且應(yīng)力范圍相對復(fù)雜，因此可以應(yīng)用先進的計算機軟件對應(yīng)力范圍進行計算，以減少管道應(yīng)力的影響。如表1所示，可以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，對化工管道外部管廊位置直管直接與貯罐連接，隨后應(yīng)用管線進行具體的連接操作。應(yīng)用CAESARII軟件能夠更加準(zhǔn)確的開展測算，特別是對于化工管道的應(yīng)力范圍值情況計算精度更高，能夠有效提高管道應(yīng)力的針對性。

3.2合理選擇管道支吊架

在很多化工設(shè)計中都會對管道進行支吊架所采用的支吊架，在設(shè)備運行和管道運轉(zhuǎn)過程中容易發(fā)生受熱位移情況。因此，為了避免對管道系統(tǒng)造成負(fù)面影響，需要科學(xué)合理的選擇管道支吊架，在架設(shè)方面需要全面考慮管道的應(yīng)力和受力情況，并對相關(guān)應(yīng)力進行精準(zhǔn)計算，期間需要考慮支吊架的熱位移要求。因為很多彈簧支吊架在進行出廠之前已經(jīng)進行了調(diào)整和設(shè)定，因此在進行管道安裝時，需要對其進行螺紋調(diào)整，因為此時的彈簧承載狀態(tài)也既是管道設(shè)計規(guī)定的冷態(tài)荷載。此外應(yīng)用管道支吊架能夠有效緩解應(yīng)力所造成的負(fù)面影響，避免對管道系統(tǒng)造成更為嚴(yán)重的受力沖擊，但是也要特別注意，如果管道支吊架的位置和架設(shè)方式不科學(xué)不合理，則同樣也會導(dǎo)致應(yīng)力增加，影響化工管道的有序運轉(zhuǎn)。

3.3合理增加化工設(shè)計管道的抗壓效果

因為在化工管道設(shè)計中，管道的材料強度能夠直接影響管道的柔性特點，如果強度過高，則會造成柔性變差，這也使得管道容易受到應(yīng)力的影響而發(fā)生破裂等諸多問題，影響化工管道的正常運轉(zhuǎn)。因此在化工管道設(shè)計方面可以增加管道的柔度特點，讓其能夠更好的實現(xiàn)柔韌性，與此同時，為了進一步達到管道材料的良好柔性以及合理的抗壓效果，可以應(yīng)用管道走向的變化以及采取波紋管膨脹節(jié)等多種措施搭建化工管道系統(tǒng)。在此類管道系統(tǒng)的作用之下，如果某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)硬度過大的問題，則也可以適當(dāng)增加管道的長度并進一步減小化工管道的應(yīng)力狀態(tài)，增加柔度和柔性。

結(jié)論：總而言之，在化工設(shè)計領(lǐng)域中，對于管道應(yīng)力進行分析至關(guān)重要，能夠直接影響管道的運行效果和使用周期問題。因此本文首先分析了化工設(shè)計中管道應(yīng)力的分析路徑，分別在于目測檢測、物理方式以及計算機分析方法，隨后探索了管道應(yīng)力分析的評判標(biāo)準(zhǔn)，并對化工設(shè)計中減少管道應(yīng)力的影響對策開展論證，希望能夠助力我國化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進步。

參考文獻：

[1]董彥偉.化工設(shè)計中的管道應(yīng)力分析[J].化工管理，2021（8）：172-173.

[2]劉俞瀚.石油化工管道設(shè)計中基于應(yīng)力分析的柔性設(shè)計[J].石化技術(shù)，2019，26（1）：316.

[3]李建明.化工設(shè)計中管道應(yīng)力分析的必要性[J].化工設(shè)計通訊，2019，45（2）：87-88.