工業金屬(shu)管道的膨脹和柔性計(ji)算的基(ji)本要(yao)求主要(yao)有以下(xia)幾點：
一(yi)、一(yi)般規(gui)定
1. 管系對約束點（諸如(ru)管端(duan)設備接口處等(deng)）產生作用力和力矩。作用力和力矩過大，需加(jia)以(yi)限(xian)制(zhi)，以(yi)防造成(cheng)以(yi)下危害(hai)∶
a. 作用力和(he)力矩過大，在管(guan)道與設備或(huo)管(guan)道組(zu)成件的連接處易發(fa)生泄漏或(huo)損壞(huai)。
b. 作用力(li)和力(li)矩過大會導致與管(guan)道相連接的設備內部(bu)（泵(beng)、汽輪(lun)機、透平壓(ya)縮機等）產生過量的應(ying)力(li)和變形，無(wu)法正常(chang)運行甚(shen)至引起(qi)機件的損壞。
2. 本規范對劇烈循環條(tiao)(tiao)件(jian)的管(guan)道有關系的條(tiao)(tiao)文號(hao)列于下，以便查對∶本規范第(di)(di)2.1.23、5.2.2條(tiao)(tiao)，第(di)(di)5.3.2.3款(kuan)，第(di)(di)5.4.1條(tiao)(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)(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)(tiao)，第(di)(di)13.1.3款(kuan)；附錄(lu)D第(di)(di)D.0.1條(tiao)(tiao)，附錄(lu)J第(di)(di)J.1.3、J.2.1條(tiao)(tiao)。
二、管道(dao)柔(rou)性計(ji)算(suan)的范圍及方法
1. 管(guan)(guan)道(dao)(dao)柔性(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)范圍基本上(shang)包括了-50℃以下的(de)(de)(de)(de)(de)冷管(guan)(guan)道(dao)(dao)以及絕(jue)大(da)部(bu)分的(de)(de)(de)(de)(de)熱管(guan)(guan)道(dao)(dao)。但按管(guan)(guan)道(dao)(dao)公稱(cheng)直徑(jing)規定柔性(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)范圍，與(yu)設(she)計(ji)(ji)溫度、管(guan)(guan)道(dao)(dao)重要(yao)性(xing)、尤其與(yu)管(guan)(guan)道(dao)(dao)布置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)具體情況有關。如管(guan)(guan)道(dao)(dao)布置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)剛性(xing)大(da)，雖(sui)然(ran)管(guan)(guan)徑(jing)小些，柔性(xing)也未必合(he)格。而(er)計(ji)(ji)算(suan)(suan)人員(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)經驗有助于這種判(pan)斷。所以計(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)徑(jing)范圍要(yao)在工程設(she)計(ji)(ji)時確(que)定。隨著微(wei)機的(de)(de)(de)(de)(de)日益廣泛(fan)使用和管(guan)(guan)道(dao)(dao)計(ji)(ji)算(suan)(suan)程序及一(yi)體化(hua)設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)完善，用計(ji)(ji)算(suan)(suan)機計(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)范圍可能隨之擴大(da)。
2. 對(dui)于(yu)諸(zhu)如(ru)高溫高壓蒸汽(qi)管道(dao)(dao)的疏水管，雖然(ran)它們(men)管徑不大，可不在計算(suan)范(fan)圍內，但由于(yu)在工作條(tiao)件下，關斷閥上游管道(dao)(dao)仍處于(yu)高溫狀態，要求它具有較(jiao)好的自補償能力；同時(shi)，這類小(xiao)(xiao)管道(dao)(dao)由于(yu)與(yu)主(zhu)管道(dao)(dao)相(xiang)比其剛度甚(shen)小(xiao)(xiao)，相(xiang)差(cha)懸殊，致(zhi)使在工作條(tiao)件下，主(zhu)管道(dao)(dao)熱(re)位移時(shi)對(dui)小(xiao)(xiao)管道(dao)(dao)產生(sheng)較(jiao)大的牽連，往(wang)往(wang)因此(ci)造成小(xiao)(xiao)管道(dao)(dao)與(yu)主(zhu)管道(dao)(dao)相(xiang)接(jie)處損壞。為此(ci)，對(dui)此(ci)類小(xiao)(xiao)管道(dao)(dao)要進行計算(suan)。
3. 柔性(xing)(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)方法(fa)分(fen)為用(yong)計(ji)(ji)算(suan)(suan)機程(cheng)序進行(xing)分(fen)析、近似方法(fa)及(ji)簡(jian)化判斷法(fa)等(deng)。柔性(xing)(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)人員的(de)經(jing)驗與采用(yong)的(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)方法(fa)的(de)選擇有關(guan)，條文已(yi)明確重要(yao)的(de)管(guan)道需(xu)要(yao)用(yong)計(ji)(ji)算(suan)(suan)機程(cheng)序計(ji)(ji)算(suan)(suan)。對于復(fu)雜的(de)管(guan)道系統都是(shi)在(zai)用(yong)電子計(ji)(ji)算(suan)(suan)機程(cheng)序進行(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)之列。簡(jian)化計(ji)(ji)算(suan)(suan)包(bao)括采用(yong)圖表計(ji)(ji)算(suan)(suan)在(zai)內，一般要(yao)求計(ji)(ji)算(suan)(suan)結(jie)果可(ke)信，又能(neng)節省設計(ji)(ji)計(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)工時的(de)情況下使(shi)用(yong)。
三、管道(dao)柔性(xing)計算的基(ji)本要求
在設計(ji)中導向架(jia)(jia)的(de)結構應符合計(ji)算(suan)程(cheng)序中所(suo)設定(ding)的(de)約束(shu)條件。對于滑動(dong)支架(jia)(jia)所(suo)產生的(de)摩擦力在計(ji)算(suan)程(cheng)序中沒有考(kao)慮時，則計(ji)算(suan)結果會有誤差(cha)。
四、管道的(de)位移應力
1. 全補(bu)償值(zhi)是管(guan)系由冷(leng)態(tai)到熱(re)(re)態(tai)間的(de)變化(hua)所引(yin)起的(de)，包括有管(guan)系本身的(de)熱(re)(re)膨(peng)脹值(zhi)和(he)管(guan)道端點的(de)附加位移值(zhi)。
2. 當量(liang)(liang)力矩的(de)計(ji)算。在計(ji)算當量(liang)(liang)合成(cheng)力矩時，不(bu)論計(ji)算點是在彎頭(tou)彎管上還是在三通上，應(ying)力增大系數(shu)可有(you)兩(liang)種取(qu)法。在柔(rou)性計(ji)算中，應(ying)注(zhu)意檢查法蘭接頭(tou)處的(de)合成(cheng)彎矩值，并(bing)加(jia)以控制(zhi)。以防在熱態下產生泄漏(lou)。見(jian)本(ben)規范條文說明第9.1.1條的(de)要(yao)求。
3. 截面系(xi)數的計算(suan)參照了(le)ASME B31.1及B31.3的規定。
4. 熱脹應(ying)力(li)(li)范(fan)(fan)圍(wei)的(de)計(ji)算。工業管道大(da)多(duo)數(shu)使用(yong)了具有良(liang)好塑(su)性的(de)管材，它們(men)在運(yun)行初期往往不會因二次應(ying)力(li)(li)過大(da)而(er)馬上(shang)引(yin)起管道的(de)破壞，總要(yao)經歷反復(fu)啟動停運(yun)多(duo)次重復(fu)地交變(bian)運(yun)行，才可(ke)能產生疲勞破壞。因此(ci)，對該類型應(ying)力(li)(li)的(de)限制就不取決(jue)于某一時間的(de)應(ying)力(li)(li)水(shui)平，而(er)取決(jue)于交變(bian)的(de)應(ying)力(li)(li)范(fan)(fan)圍(wei)和交變(bian)循(xun)環的(de)次數(shu)。本(ben)規范(fan)(fan)對這種(zhong)(zhong)應(ying)力(li)(li)是計(ji)算其應(ying)力(li)(li)范(fan)(fan)圍(wei)。并按本(ben)規范(fan)(fan)第3.2.7條式(shi)（3.2.7-1）及式(shi)（3.2.7-2）進行限制。由于當量力(li)(li)矩編人兩(liang)種(zhong)(zhong)公式(shi)，故熱脹應(ying)力(li)(li)范(fan)(fan)圍(wei)的(de)計(ji)算式(shi)也有兩(liang)種(zhong)(zhong)公式(shi)。
5. 雖然(ran)超過屈服極限的(de)(de)應(ying)力在運行狀態(tai)下隨時間的(de)(de)推移而減小，但熱(re)(re)態(tai)、冷態(tai)的(de)(de)應(ying)變(bian)會自(zi)均衡至一(yi)定(ding)程度而穩定(ding)下來，任一(yi)循環中熱(re)(re)態(tai)與冷態(tai)應(ying)變(bian)的(de)(de)總和(he)(he)卻基本保持(chi)不變(bian)，把冷態(tai)與熱(re)(re)應(ying)變(bian)總和(he)(he)稱(cheng)為應(ying)變(bian)范圍；冷態(tai)與熱(re)(re)態(tai)應(ying)力總和(he)(he)稱(cheng)為應(ying)力范圍。
6. 管道熱脹或位移(yi)應(ying)(ying)力(li)(li)不直接與外力(li)(li)相平(ping)衡(heng)，具有(you)自(zi)限性。熱脹和其他(ta)位移(yi)在運(yun)行條件下產生的初應(ying)(ying)力(li)(li)大到某一程度，就會由于屈(qu)服、蠕變、應(ying)(ying)力(li)(li)松弛而降低(di)下來，回到停運(yun)狀態則出現(xian)相反方向的應(ying)(ying)力(li)(li)，這種現(xian)象類似于管系的冷拉(la)，稱為自(zi)拉(la)。它與管材性能、運(yun)行溫(wen)度、初應(ying)(ying)力(li)(li)水平(ping)、安裝應(ying)(ying)力(li)(li)大小、持續運(yun)行時間長短等因(yin)素有(you)關。
7. 熱脹應(ying)力(li)范(fan)圍的(de)(de)(de)評(ping)定。目前(qian)許用(yong)熱脹應(ying)力(li)范(fan)圍的(de)(de)(de)評(ping)定有(you)(you)(you)兩種模式，采(cai)用(yong)該兩個公式的(de)(de)(de)分別為(wei)∶前(qian)者(zhe)(zhe)以國家現行(xing)標(biao)準《火力(li)發電廠汽(qi)水(shui)管道(dao)(dao)應(ying)力(li)計(ji)算技術規(gui)(gui)(gui)定》SDGJ6為(wei)代表，同時還有(you)(you)(you)其他(ta)部的(de)(de)(de)一些設(she)(she)計(ji)院的(de)(de)(de)熱力(li)管道(dao)(dao)設(she)(she)計(ji)；后者(zhe)(zhe)以國家現行(xing)標(biao)準《化工管道(dao)(dao)設(she)(she)計(ji)規(gui)(gui)(gui)范(fan)》HG20695為(wei)代表，以及有(you)(you)(you)關設(she)(she)計(ji)院的(de)(de)(de)管道(dao)(dao)設(she)(she)計(ji)。在(zai)本規(gui)(gui)(gui)范(fan)第3.2.7條(tiao)中已(yi)提出(chu)本規(gui)(gui)(gui)范(fan)采(cai)用(yong)后者(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)公式，并在(zai)本規(gui)(gui)(gui)范(fan)條(tiao)文說(shuo)明(ming)(ming)第3章中已(yi)有(you)(you)(you)解(jie)釋。如果需(xu)要(yao)降(jiang)低(di)(di)材料的(de)(de)(de)許用(yong)應(ying)力(li)時，符合ASMEB31.1的(de)(de)(de)規(gui)(gui)(gui)定。則評(ping)定值大幅度降(jiang)低(di)(di)。上(shang)述(shu)兩種公式評(ping)定模式僅差6%，由于安全系數(shu)不同，評(ping)定值相差竟達(da)20%以上(shang)。這說(shuo)明(ming)(ming)上(shang)述(shu)第一種公式，評(ping)定值仍不能接近(jin)ASME B31.1的(de)(de)(de)水(shui)平。
五、管道對設備(bei)或端點(dian)的作用力
在(zai)計算(suan)運行初期(qi)冷態作用力時(shi)，計算(suan)補償值(zhi)即冷補償值(zhi)僅(jin)為冷拉值(zhi)；在(zai)計算(suan)運行初期(qi)熱態作用力時(shi)，計算(suan)補償值(zhi)除管(guan)系熱膨脹(zhang)值(zhi)和(he)管(guan)道(dao)端點的附加位移值(zhi)外(wai)，還要計及(ji)冷拉值(zhi)的無效部分(fen)（不冷拉就不存在(zai)這項）。
六、改善管道柔性的措施
1. 改(gai)善管(guan)系(xi)(xi)的柔性(xing)問題，首先需考慮能否(fou)用改(gai)變支(zhi)架型式來解決。因(yin)管(guan)系(xi)(xi)可能存(cun)在(zai)局部過應變。
2. 當管(guan)系結(jie)(jie)構中的(de)(de)絕大(da)部(bu)分或比較大(da)的(de)(de)范(fan)(fan)圍處于彈(dan)性(xing)狀態(tai)，僅·有(you)很小部(bu)分管(guan)道運(yun)行(xing)在非彈(dan)性(xing)范(fan)(fan)圍，就會發(fa)(fa)生彈(dan)性(xing)轉移引(yin)起(qi)應變(bian)(bian)(bian)集中。當管(guan)道工作在蠕變(bian)(bian)(bian)范(fan)(fan)圍且(qie)變(bian)(bian)(bian)形分布很不均勻時，這種現象就更突出。管(guan)系中剛(gang)性(xing)強的(de)(de)部(bu)分與(yu)剛(gang)性(xing)弱的(de)(de)部(bu)分相連接(jie)時，隨(sui)時間的(de)(de)推移，作用(yong)在結(jie)(jie)構兩端的(de)(de)位移將(jiang)發(fa)(fa)生再分布，剛(gang)性(xing)強的(de)(de)部(bu)分應變(bian)(bian)(bian)減(jian)小，剛(gang)性(xing)弱的(de)(de)部(bu)分應變(bian)(bian)(bian)增大(da)，發(fa)(fa)生局部(bu)過應變(bian)(bian)(bian)，并易引(yin)起(qi)屈服(fu)變(bian)(bian)(bian)形。
3. 為保(bao)證管系(xi)整體結(jie)構(gou)安全運行，避免(mian)因(yin)彈性(xing)轉移引起(qi)的(de)局部過(guo)應(ying)變，設計管系(xi)時(shi)應(ying)在(zai)以下方面充分注意∶
a. 管系中(zhong)小直徑(jing)管道與(yu)大直徑(jing)或剛(gang)性強的管道串聯相接；
b. 管系中(zhong)局部管道(dao)的(de)尺寸或(huo)斷面縮小，或(huo)者是采(cai)用了性能(neng)較弱的(de)管道(dao)材料
c. 管(guan)(guan)(guan)系中管(guan)(guan)(guan)道(dao)材(cai)質和規格相同，但在布置格局(ju)上大部(bu)分的管(guan)(guan)(guan)道(dao)處于或(huo)接近中性軸（或(huo)推(tui)力線），小部(bu)分管(guan)(guan)(guan)道(dao)偏離中性軸，甚至有較(jiao)多(duo)的偏離卻要吸(xi)收較(jiao)大的應變(bian)。
上述情況(kuang)應在布置管道時(shi)盡(jin)量避免(mian)(mian)，尤其(qi)采用(yong)延展(zhan)性較低的材料(liao)時(shi)更應引起重視。若無法避免(mian)(mian)，就(jiu)應采取一些有效措施(shi)如(ru)加(jia)限位裝(zhuang)置等。
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