工業金屬管(guan)道的(de)膨脹和(he)柔性(xing)計算的(de)基本(ben)要求主(zhu)要有以下幾點(dian)：
一(yi)、一(yi)般規定(ding)
1. 管系對約束點(dian)（諸如管端設備接口(kou)處等）產(chan)生(sheng)作用(yong)力(li)(li)(li)(li)和力(li)(li)(li)(li)矩。作用(yong)力(li)(li)(li)(li)和力(li)(li)(li)(li)矩過大，需(xu)加(jia)以(yi)限制(zhi)，以(yi)防造成以(yi)下危害∶
a. 作用(yong)力(li)和力(li)矩(ju)過大，在管(guan)道(dao)與(yu)設(she)備或管(guan)道(dao)組成(cheng)件的連接處易發生泄(xie)漏(lou)或損壞。
b. 作用力(li)和力(li)矩過大會導致(zhi)與(yu)管(guan)道相(xiang)連接的設(she)備內部（泵(beng)、汽(qi)輪機、透平壓縮機等）產(chan)生過量的應力(li)和變形，無法(fa)正常運行(xing)甚至引起(qi)機件的損壞。
2. 本規(gui)范對劇烈循(xun)環條(tiao)件(jian)的管道有關系的條(tiao)文號列于下，以便查對∶本規(gui)范第(di)(di)2.1.23、5.2.2條(tiao)，第(di)(di)5.3.2.3款(kuan)，第(di)(di)5.4.1條(tiao)，第(di)(di)5.4.3.4、5.4.4.2款(kuan)，第(di)(di)5.6.3、5.8.7條(tiao)，第(di)(di)5.9.1.2、5.9.2.4、5.9.3.2款(kuan)，第(di)(di)11.4.1條(tiao)，第(di)(di)13.1.3款(kuan)；附錄D第(di)(di)D.0.1條(tiao)，附錄J第(di)(di)J.1.3、J.2.1條(tiao)。
二、管道柔性計(ji)算(suan)的(de)范(fan)圍及方法
1. 管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)柔(rou)(rou)性計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)范(fan)圍(wei)基本上包括了-50℃以(yi)下的(de)冷管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)以(yi)及絕(jue)大部分的(de)熱(re)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)。但按管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)公(gong)稱直徑規定(ding)柔(rou)(rou)性計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)范(fan)圍(wei)，與設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)溫度、管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)重要性、尤其與管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)布置(zhi)的(de)具體情況有關。如管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)布置(zhi)的(de)剛性大，雖然(ran)管(guan)(guan)(guan)徑小(xiao)些，柔(rou)(rou)性也未必合格。而計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)人(ren)員的(de)經驗有助于這種判(pan)斷。所以(yi)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)管(guan)(guan)(guan)徑范(fan)圍(wei)要在工(gong)程(cheng)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)時確定(ding)。隨著微機(ji)的(de)日益(yi)廣泛使用和管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)程(cheng)序及一體化設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)完(wan)善(shan)，用計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)范(fan)圍(wei)可能隨之擴(kuo)大。
2. 對于(yu)諸(zhu)如(ru)高溫(wen)高壓蒸汽管(guan)(guan)(guan)道(dao)的疏水管(guan)(guan)(guan)，雖然它們管(guan)(guan)(guan)徑不大，可不在(zai)計算(suan)范圍內，但由(you)于(yu)在(zai)工(gong)作(zuo)條件下，關(guan)斷閥上游管(guan)(guan)(guan)道(dao)仍處于(yu)高溫(wen)狀態(tai)，要求它具有(you)較(jiao)好的自補償能力(li)；同時，這類小管(guan)(guan)(guan)道(dao)由(you)于(yu)與主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)道(dao)相比其剛度甚小，相差懸(xuan)殊，致使在(zai)工(gong)作(zuo)條件下，主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)道(dao)熱位(wei)移時對小管(guan)(guan)(guan)道(dao)產(chan)生較(jiao)大的牽連，往(wang)往(wang)因(yin)此造成(cheng)小管(guan)(guan)(guan)道(dao)與主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)道(dao)相接處損壞。為此，對此類小管(guan)(guan)(guan)道(dao)要進行計算(suan)。
3. 柔性計(ji)(ji)(ji)算(suan)的(de)(de)方(fang)法(fa)分為用(yong)計(ji)(ji)(ji)算(suan)機程序(xu)進行分析(xi)、近似方(fang)法(fa)及簡化(hua)判斷法(fa)等。柔性計(ji)(ji)(ji)算(suan)人員的(de)(de)經驗與(yu)采用(yong)的(de)(de)計(ji)(ji)(ji)算(suan)方(fang)法(fa)的(de)(de)選擇有(you)關，條文已(yi)明確重(zhong)要(yao)的(de)(de)管(guan)道(dao)(dao)需要(yao)用(yong)計(ji)(ji)(ji)算(suan)機程序(xu)計(ji)(ji)(ji)算(suan)。對(dui)于復雜的(de)(de)管(guan)道(dao)(dao)系統都是(shi)在(zai)用(yong)電子計(ji)(ji)(ji)算(suan)機程序(xu)進行計(ji)(ji)(ji)算(suan)之列。簡化(hua)計(ji)(ji)(ji)算(suan)包括采用(yong)圖表計(ji)(ji)(ji)算(suan)在(zai)內，一(yi)般要(yao)求計(ji)(ji)(ji)算(suan)結果可信，又能節省設計(ji)(ji)(ji)計(ji)(ji)(ji)算(suan)的(de)(de)工時(shi)的(de)(de)情況下使用(yong)。
三、管(guan)道柔性(xing)計算的基本(ben)要求
在(zai)設(she)計中(zhong)導向架(jia)的(de)結構應符合(he)計算程(cheng)序(xu)中(zhong)所(suo)設(she)定的(de)約(yue)束(shu)條件。對于(yu)滑動支架(jia)所(suo)產(chan)生的(de)摩擦力在(zai)計算程(cheng)序(xu)中(zhong)沒有(you)考慮時，則(ze)計算結果會有(you)誤差(cha)。
四、管道的(de)位移(yi)應力(li)
1. 全(quan)補償值是管系由冷態(tai)到熱態(tai)間(jian)的(de)變化所引起的(de)，包括有管系本身的(de)熱膨脹值和(he)管道端點的(de)附加位移值。
2. 當量力矩(ju)的(de)計(ji)算(suan)。在(zai)計(ji)算(suan)當量合成力矩(ju)時，不論(lun)計(ji)算(suan)點(dian)是在(zai)彎(wan)頭(tou)彎(wan)管上還是在(zai)三通上，應力增大系(xi)數(shu)可有兩種取法(fa)。在(zai)柔性計(ji)算(suan)中，應注意檢查法(fa)蘭接頭(tou)處的(de)合成彎(wan)矩(ju)值，并加以(yi)控制。以(yi)防在(zai)熱態下產生(sheng)泄漏。見本(ben)規(gui)范條文說明第9.1.1條的(de)要求。
3. 截面(mian)系(xi)數的(de)計算(suan)參照了ASME B31.1及B31.3的(de)規定。
4. 熱脹應力(li)(li)范(fan)(fan)圍的計(ji)算(suan)(suan)。工業管(guan)道(dao)大多數(shu)使(shi)用(yong)了(le)具有良好塑性的管(guan)材(cai)，它們在(zai)運(yun)行初期往往不會因二次(ci)應力(li)(li)過大而馬上引起管(guan)道(dao)的破(po)壞，總(zong)要經歷反復啟動停運(yun)多次(ci)重復地交變(bian)(bian)運(yun)行，才(cai)可能(neng)產生疲(pi)勞破(po)壞。因此(ci)，對該類型應力(li)(li)的限制(zhi)就(jiu)不取決(jue)于(yu)某一時間的應力(li)(li)水平(ping)，而取決(jue)于(yu)交變(bian)(bian)的應力(li)(li)范(fan)(fan)圍和交變(bian)(bian)循環的次(ci)數(shu)。本(ben)規范(fan)(fan)對這種應力(li)(li)是(shi)計(ji)算(suan)(suan)其(qi)應力(li)(li)范(fan)(fan)圍。并按本(ben)規范(fan)(fan)第3.2.7條(tiao)式（3.2.7-1）及式（3.2.7-2）進行限制(zhi)。由于(yu)當量力(li)(li)矩編(bian)人兩種公(gong)式，故熱脹應力(li)(li)范(fan)(fan)圍的計(ji)算(suan)(suan)式也有兩種公(gong)式。
5. 雖然超過屈服極(ji)限的(de)應(ying)(ying)力在運(yun)行狀態(tai)下(xia)隨時間的(de)推(tui)移而減小，但熱(re)(re)(re)態(tai)、冷(leng)態(tai)的(de)應(ying)(ying)變(bian)(bian)會自均衡至(zhi)一(yi)定程(cheng)度而穩定下(xia)來(lai)，任一(yi)循環中熱(re)(re)(re)態(tai)與(yu)冷(leng)態(tai)應(ying)(ying)變(bian)(bian)的(de)總(zong)和(he)卻基本保持不(bu)變(bian)(bian)，把冷(leng)態(tai)與(yu)熱(re)(re)(re)應(ying)(ying)變(bian)(bian)總(zong)和(he)稱(cheng)為應(ying)(ying)變(bian)(bian)范圍；冷(leng)態(tai)與(yu)熱(re)(re)(re)態(tai)應(ying)(ying)力總(zong)和(he)稱(cheng)為應(ying)(ying)力范圍。
6. 管(guan)道熱脹(zhang)或(huo)位(wei)移應(ying)力(li)(li)(li)不直接與(yu)外力(li)(li)(li)相(xiang)平(ping)衡，具有(you)(you)自(zi)限性。熱脹(zhang)和其他位(wei)移在運(yun)(yun)行條件下(xia)(xia)產生的(de)初應(ying)力(li)(li)(li)大到某(mou)一程(cheng)度(du)，就會由(you)于屈服、蠕變、應(ying)力(li)(li)(li)松弛而(er)降低(di)下(xia)(xia)來，回到停運(yun)(yun)狀(zhuang)態(tai)則出現相(xiang)反方向的(de)應(ying)力(li)(li)(li)，這種現象類(lei)似于管(guan)系的(de)冷拉(la)，稱為自(zi)拉(la)。它與(yu)管(guan)材性能、運(yun)(yun)行溫度(du)、初應(ying)力(li)(li)(li)水(shui)平(ping)、安裝(zhuang)應(ying)力(li)(li)(li)大小、持續運(yun)(yun)行時間長短等因(yin)素有(you)(you)關。
7. 熱脹應力(li)范圍(wei)的(de)(de)評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)。目(mu)前(qian)許用(yong)熱脹應力(li)范圍(wei)的(de)(de)評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)有(you)兩(liang)種(zhong)模式(shi)，采用(yong)該兩(liang)個公(gong)式(shi)的(de)(de)分別為∶前(qian)者(zhe)以(yi)國家現行(xing)標(biao)(biao)準《火力(li)發(fa)電廠汽水(shui)管道應力(li)計(ji)(ji)(ji)算技(ji)術規(gui)定(ding)(ding)(ding)》SDGJ6為代表(biao)，同時(shi)(shi)還有(you)其他部(bu)的(de)(de)一些設(she)計(ji)(ji)(ji)院的(de)(de)熱力(li)管道設(she)計(ji)(ji)(ji)；后者(zhe)以(yi)國家現行(xing)標(biao)(biao)準《化工管道設(she)計(ji)(ji)(ji)規(gui)范》HG20695為代表(biao)，以(yi)及有(you)關(guan)設(she)計(ji)(ji)(ji)院的(de)(de)管道設(she)計(ji)(ji)(ji)。在本(ben)規(gui)范第(di)(di)3.2.7條(tiao)中(zhong)(zhong)已提(ti)出本(ben)規(gui)范采用(yong)后者(zhe)的(de)(de)公(gong)式(shi)，并在本(ben)規(gui)范條(tiao)文說明第(di)(di)3章中(zhong)(zhong)已有(you)解釋(shi)。如果需要降低(di)材料的(de)(de)許用(yong)應力(li)時(shi)(shi)，符(fu)合ASMEB31.1的(de)(de)規(gui)定(ding)(ding)(ding)。則評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)值大幅度降低(di)。上述兩(liang)種(zhong)公(gong)式(shi)評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)模式(shi)僅(jin)差(cha)6%，由于安全(quan)系數(shu)不(bu)同，評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)值相差(cha)竟達(da)20%以(yi)上。這說明上述第(di)(di)一種(zhong)公(gong)式(shi)，評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)值仍不(bu)能接近ASME B31.1的(de)(de)水(shui)平(ping)。
五(wu)、管道(dao)對設備或(huo)端點的作用力(li)
在計(ji)算運行(xing)(xing)初期冷態(tai)(tai)作用(yong)力時(shi)，計(ji)算補(bu)(bu)償值(zhi)(zhi)即冷補(bu)(bu)償值(zhi)(zhi)僅(jin)為冷拉值(zhi)(zhi)；在計(ji)算運行(xing)(xing)初期熱態(tai)(tai)作用(yong)力時(shi)，計(ji)算補(bu)(bu)償值(zhi)(zhi)除管(guan)系熱膨脹值(zhi)(zhi)和管(guan)道端點的附加位移值(zhi)(zhi)外，還要計(ji)及冷拉值(zhi)(zhi)的無效部分（不冷拉就(jiu)不存在這項(xiang)）。
六、改善管道柔性的措(cuo)施
1. 改善(shan)管系(xi)的(de)柔性問題，首先需考(kao)慮(lv)能(neng)否用改變支架(jia)型式來解決。因管系(xi)可(ke)能(neng)存在局(ju)部過應變。
2. 當管系(xi)結構中(zhong)的(de)(de)絕(jue)大(da)部分(fen)或比較大(da)的(de)(de)范(fan)圍處于彈(dan)性(xing)(xing)狀態，僅(jin)·有很小部分(fen)管道運行(xing)在非彈(dan)性(xing)(xing)范(fan)圍，就(jiu)會發生(sheng)彈(dan)性(xing)(xing)轉(zhuan)移(yi)引起應變集中(zhong)。當管道工作在蠕(ru)變范(fan)圍且變形分(fen)布很不均勻時(shi)，這種現象就(jiu)更突出。管系(xi)中(zhong)剛性(xing)(xing)強(qiang)(qiang)的(de)(de)部分(fen)與剛性(xing)(xing)弱的(de)(de)部分(fen)相連接時(shi)，隨時(shi)間的(de)(de)推移(yi)，作用(yong)在結構兩端的(de)(de)位(wei)移(yi)將發生(sheng)再分(fen)布，剛性(xing)(xing)強(qiang)(qiang)的(de)(de)部分(fen)應變減(jian)小，剛性(xing)(xing)弱的(de)(de)部分(fen)應變增大(da)，發生(sheng)局部過應變，并易(yi)引起屈服變形。
3. 為保證管系(xi)整體(ti)結構安(an)全運行，避免因(yin)彈性轉移引(yin)起(qi)的局(ju)部過應變，設計管系(xi)時應在(zai)以下(xia)方面(mian)充分(fen)注意∶
a. 管(guan)系中小直徑管(guan)道與大直徑或剛性(xing)強的管(guan)道串(chuan)聯相接；
b. 管系中(zhong)局部(bu)管道的尺寸或(huo)(huo)斷面縮小，或(huo)(huo)者是采(cai)用了性(xing)能較弱的管道材(cai)料(liao)
c. 管系中(zhong)(zhong)(zhong)管道(dao)材質和規(gui)格相同，但(dan)在布置格局上大部(bu)分的管道(dao)處于或(huo)接近中(zhong)(zhong)(zhong)性(xing)軸（或(huo)推力線），小部(bu)分管道(dao)偏(pian)離中(zhong)(zhong)(zhong)性(xing)軸，甚至有較(jiao)多的偏(pian)離卻要(yao)吸收較(jiao)大的應(ying)變。
上述情況(kuang)應(ying)(ying)在布置管道時(shi)盡量(liang)避免(mian)，尤(you)其采用延展(zhan)性較(jiao)低(di)的材料時(shi)更應(ying)(ying)引起(qi)重視。若無法避免(mian)，就(jiu)應(ying)(ying)采取一些(xie)有效措施如加限位裝置等。
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