工業金屬管道的膨脹和柔性計算的基本要(yao)求(qiu)主要(yao)有以下幾點：
一、一般規定
1. 管(guan)系對約束點（諸如管(guan)端設備接口處等(deng)）產生(sheng)作用力(li)和力(li)矩。作用力(li)和力(li)矩過大(da)，需加以(yi)(yi)限(xian)制，以(yi)(yi)防(fang)造成以(yi)(yi)下(xia)危害∶
a. 作(zuo)用(yong)力和力矩過大，在管道與設備或管道組(zu)成(cheng)件(jian)的連接處(chu)易發(fa)生泄(xie)漏或損壞。
b. 作(zuo)用(yong)力(li)和(he)力(li)矩過(guo)大會導(dao)致與管道相(xiang)連(lian)接的(de)設備(bei)內(nei)部（泵、汽輪機、透(tou)平(ping)壓縮機等）產(chan)生過(guo)量的(de)應力(li)和(he)變形，無法(fa)正常(chang)運行甚(shen)至引起機件的(de)損壞。
2. 本(ben)規范對劇烈循(xun)環條(tiao)(tiao)(tiao)(tiao)件(jian)的管道有(you)關(guan)系的條(tiao)(tiao)(tiao)(tiao)文號列(lie)于下，以便查(cha)對∶本(ben)規范第(di)(di)(di)(di)2.1.23、5.2.2條(tiao)(tiao)(tiao)(tiao)，第(di)(di)(di)(di)5.3.2.3款(kuan)，第(di)(di)(di)(di)5.4.1條(tiao)(tiao)(tiao)(tiao)，第(di)(di)(di)(di)5.4.3.4、5.4.4.2款(kuan)，第(di)(di)(di)(di)5.6.3、5.8.7條(tiao)(tiao)(tiao)(tiao)，第(di)(di)(di)(di)5.9.1.2、5.9.2.4、5.9.3.2款(kuan)，第(di)(di)(di)(di)11.4.1條(tiao)(tiao)(tiao)(tiao)，第(di)(di)(di)(di)13.1.3款(kuan)；附錄D第(di)(di)(di)(di)D.0.1條(tiao)(tiao)(tiao)(tiao)，附錄J第(di)(di)(di)(di)J.1.3、J.2.1條(tiao)(tiao)(tiao)(tiao)。
二、管道柔性計算的范圍及方法
1. 管(guan)道(dao)柔性(xing)(xing)計(ji)(ji)算(suan)的(de)范(fan)圍(wei)基本上包括了-50℃以(yi)下的(de)冷管(guan)道(dao)以(yi)及(ji)絕大部分的(de)熱(re)管(guan)道(dao)。但按(an)管(guan)道(dao)公(gong)稱(cheng)直徑規定柔性(xing)(xing)計(ji)(ji)算(suan)的(de)范(fan)圍(wei)，與設(she)計(ji)(ji)溫度、管(guan)道(dao)重要(yao)性(xing)(xing)、尤其與管(guan)道(dao)布置的(de)具體情況有關。如管(guan)道(dao)布置的(de)剛性(xing)(xing)大，雖然管(guan)徑小(xiao)些(xie)，柔性(xing)(xing)也未(wei)必合格。而計(ji)(ji)算(suan)人員的(de)經(jing)驗有助(zhu)于這種判斷。所以(yi)計(ji)(ji)算(suan)的(de)管(guan)徑范(fan)圍(wei)要(yao)在工程設(she)計(ji)(ji)時確(que)定。隨著微機的(de)日益(yi)廣泛(fan)使用和管(guan)道(dao)計(ji)(ji)算(suan)程序及(ji)一體化設(she)計(ji)(ji)的(de)完(wan)善，用計(ji)(ji)算(suan)機計(ji)(ji)算(suan)的(de)管(guan)道(dao)范(fan)圍(wei)可能隨之擴大。
2. 對(dui)(dui)于(yu)(yu)諸如(ru)高溫高壓蒸(zheng)汽管(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)疏水管(guan)(guan)，雖然(ran)它們(men)管(guan)(guan)徑不大(da)，可不在計算(suan)范圍內，但由(you)(you)于(yu)(yu)在工(gong)作(zuo)條件(jian)(jian)下，關(guan)斷閥上游管(guan)(guan)道(dao)(dao)仍(reng)處于(yu)(yu)高溫狀態，要求它具有較好的(de)自補償能力；同時，這類(lei)小(xiao)管(guan)(guan)道(dao)(dao)由(you)(you)于(yu)(yu)與(yu)主管(guan)(guan)道(dao)(dao)相比其剛度甚小(xiao)，相差懸殊(shu)，致使在工(gong)作(zuo)條件(jian)(jian)下，主管(guan)(guan)道(dao)(dao)熱(re)位移時對(dui)(dui)小(xiao)管(guan)(guan)道(dao)(dao)產生較大(da)的(de)牽(qian)連，往往因此造(zao)成小(xiao)管(guan)(guan)道(dao)(dao)與(yu)主管(guan)(guan)道(dao)(dao)相接處損壞。為此，對(dui)(dui)此類(lei)小(xiao)管(guan)(guan)道(dao)(dao)要進行計算(suan)。
3. 柔性計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法分(fen)為用(yong)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)機程(cheng)序(xu)進行(xing)分(fen)析、近似方(fang)法及(ji)簡化判(pan)斷法等。柔性計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)人員的(de)(de)(de)(de)經驗與采用(yong)的(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)方(fang)法的(de)(de)(de)(de)選擇(ze)有關，條文已明確(que)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)管道需要(yao)用(yong)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)機程(cheng)序(xu)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)。對于復雜的(de)(de)(de)(de)管道系統都是(shi)在用(yong)電子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)機程(cheng)序(xu)進行(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)之列。簡化計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)包括采用(yong)圖表(biao)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)在內，一般要(yao)求計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)結果可(ke)信，又能節省設計(ji)(ji)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)工時的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下使用(yong)。
三、管道(dao)柔性(xing)計算的基本要求
在(zai)設(she)計(ji)中導向架的結(jie)構應符合計(ji)算(suan)(suan)程序(xu)中所(suo)設(she)定的約束條(tiao)件。對于滑(hua)動支(zhi)架所(suo)產生的摩(mo)擦力在(zai)計(ji)算(suan)(suan)程序(xu)中沒有(you)考慮(lv)時(shi)，則計(ji)算(suan)(suan)結(jie)果會有(you)誤(wu)差。
四、管道的位移(yi)應力
1. 全補償值是(shi)管系(xi)(xi)由冷態到熱(re)態間的變化(hua)所引起(qi)的，包括有管系(xi)(xi)本身的熱(re)膨脹值和管道端點的附加(jia)位移值。
2. 當(dang)量(liang)力(li)矩(ju)的計算(suan)。在(zai)計算(suan)當(dang)量(liang)合(he)成力(li)矩(ju)時，不論計算(suan)點(dian)是(shi)在(zai)彎(wan)頭彎(wan)管上還是(shi)在(zai)三(san)通上，應(ying)力(li)增大系數可有兩種取法(fa)(fa)。在(zai)柔性計算(suan)中(zhong)，應(ying)注意檢查法(fa)(fa)蘭接頭處的合(he)成彎(wan)矩(ju)值，并加以(yi)控制。以(yi)防在(zai)熱態下產生泄(xie)漏。見本規(gui)范條文(wen)說明(ming)第9.1.1條的要求。
3. 截面系數的計算參(can)照了ASME B31.1及B31.3的規定。
4. 熱(re)脹(zhang)應(ying)力(li)范圍(wei)的(de)計算。工業管(guan)(guan)道(dao)大(da)多數使用了具(ju)有良好塑性的(de)管(guan)(guan)材，它們(men)在運(yun)行初期往(wang)往(wang)不會因(yin)(yin)二(er)次(ci)應(ying)力(li)過大(da)而馬上引起(qi)管(guan)(guan)道(dao)的(de)破(po)壞，總要經歷反復(fu)啟動停運(yun)多次(ci)重復(fu)地交(jiao)變運(yun)行，才可能(neng)產生疲勞破(po)壞。因(yin)(yin)此(ci)，對該類型應(ying)力(li)的(de)限制就(jiu)不取決于某(mou)一(yi)時間的(de)應(ying)力(li)水平，而取決于交(jiao)變的(de)應(ying)力(li)范圍(wei)和(he)交(jiao)變循環的(de)次(ci)數。本規范對這種(zhong)應(ying)力(li)是計算其(qi)應(ying)力(li)范圍(wei)。并按(an)本規范第(di)3.2.7條式（3.2.7-1）及(ji)式（3.2.7-2）進行限制。由于當(dang)量力(li)矩編(bian)人兩(liang)種(zhong)公式，故(gu)熱(re)脹(zhang)應(ying)力(li)范圍(wei)的(de)計算式也有兩(liang)種(zhong)公式。
5. 雖然超過屈服(fu)極限的(de)(de)應(ying)(ying)力在(zai)運(yun)行狀態(tai)下隨(sui)時間的(de)(de)推(tui)移而減小，但熱態(tai)、冷態(tai)的(de)(de)應(ying)(ying)變(bian)會自均(jun)衡至一定(ding)程(cheng)度而穩(wen)定(ding)下來，任一循環(huan)中熱態(tai)與冷態(tai)應(ying)(ying)變(bian)的(de)(de)總(zong)和卻(que)基本保持不(bu)變(bian)，把冷態(tai)與熱應(ying)(ying)變(bian)總(zong)和稱為應(ying)(ying)變(bian)范圍；冷態(tai)與熱態(tai)應(ying)(ying)力總(zong)和稱為應(ying)(ying)力范圍。
6. 管(guan)道熱脹(zhang)或(huo)位移(yi)(yi)應(ying)力不直接與外力相(xiang)平衡，具有自限(xian)性。熱脹(zhang)和(he)其他位移(yi)(yi)在運(yun)行(xing)條件下產(chan)生的初應(ying)力大(da)到(dao)某(mou)一程度，就(jiu)會由于(yu)屈服、蠕(ru)變、應(ying)力松弛(chi)而降低下來，回(hui)到(dao)停運(yun)狀態則出現相(xiang)反方(fang)向(xiang)的應(ying)力，這種現象類似于(yu)管(guan)系(xi)的冷拉(la)，稱為自拉(la)。它與管(guan)材性能、運(yun)行(xing)溫度、初應(ying)力水(shui)平、安裝(zhuang)應(ying)力大(da)小(xiao)、持續運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)長短等因素(su)有關。
7. 熱(re)脹(zhang)應(ying)(ying)力(li)(li)范(fan)(fan)圍(wei)的(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)定(ding)。目前(qian)許用熱(re)脹(zhang)應(ying)(ying)力(li)(li)范(fan)(fan)圍(wei)的(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)定(ding)有(you)(you)兩(liang)種模式(shi)(shi)，采用該兩(liang)個公(gong)式(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)分別為∶前(qian)者(zhe)(zhe)以國家(jia)現行(xing)標(biao)準《火力(li)(li)發電廠汽水(shui)管(guan)道(dao)應(ying)(ying)力(li)(li)計(ji)算技術(shu)規(gui)(gui)定(ding)》SDGJ6為代表，同時(shi)還有(you)(you)其他部的(de)(de)(de)(de)一些設(she)(she)(she)計(ji)院的(de)(de)(de)(de)熱(re)力(li)(li)管(guan)道(dao)設(she)(she)(she)計(ji)；后者(zhe)(zhe)以國家(jia)現行(xing)標(biao)準《化(hua)工管(guan)道(dao)設(she)(she)(she)計(ji)規(gui)(gui)范(fan)(fan)》HG20695為代表，以及(ji)有(you)(you)關(guan)設(she)(she)(she)計(ji)院的(de)(de)(de)(de)管(guan)道(dao)設(she)(she)(she)計(ji)。在本規(gui)(gui)范(fan)(fan)第(di)3.2.7條中(zhong)已(yi)提出本規(gui)(gui)范(fan)(fan)采用后者(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)公(gong)式(shi)(shi)，并在本規(gui)(gui)范(fan)(fan)條文說(shuo)明(ming)第(di)3章中(zhong)已(yi)有(you)(you)解釋(shi)。如果需(xu)要降(jiang)低材(cai)料的(de)(de)(de)(de)許用應(ying)(ying)力(li)(li)時(shi)，符合ASMEB31.1的(de)(de)(de)(de)規(gui)(gui)定(ding)。則評(ping)(ping)定(ding)值(zhi)大幅度降(jiang)低。上(shang)述兩(liang)種公(gong)式(shi)(shi)評(ping)(ping)定(ding)模式(shi)(shi)僅差(cha)6%，由于(yu)安(an)全系數不同，評(ping)(ping)定(ding)值(zhi)相差(cha)竟達(da)20%以上(shang)。這說(shuo)明(ming)上(shang)述第(di)一種公(gong)式(shi)(shi)，評(ping)(ping)定(ding)值(zhi)仍不能接(jie)近ASME B31.1的(de)(de)(de)(de)水(shui)平。
五、管(guan)道(dao)對設備(bei)或端(duan)點(dian)的作用(yong)力
在計(ji)算運行初期冷(leng)態作(zuo)用力時，計(ji)算補(bu)(bu)償(chang)值即冷(leng)補(bu)(bu)償(chang)值僅(jin)為冷(leng)拉(la)值；在計(ji)算運行初期熱態作(zuo)用力時，計(ji)算補(bu)(bu)償(chang)值除管(guan)系(xi)熱膨(peng)脹值和管(guan)道端(duan)點的附(fu)加位移值外，還(huan)要(yao)計(ji)及冷(leng)拉(la)值的無效部分（不冷(leng)拉(la)就不存在這項）。
六、改善管道柔性的措施
1. 改善管系的柔性問(wen)題，首先需(xu)考慮能否用改變支架型(xing)式來解(jie)決。因管系可能存在局部過應變。
2. 當(dang)(dang)管系(xi)結構(gou)中的(de)(de)絕大部(bu)分(fen)(fen)或比較大的(de)(de)范(fan)圍(wei)處(chu)于彈(dan)性狀態，僅·有很(hen)小部(bu)分(fen)(fen)管道(dao)運行(xing)在非彈(dan)性范(fan)圍(wei)，就會(hui)發(fa)生彈(dan)性轉移引(yin)起(qi)應(ying)變(bian)(bian)集中。當(dang)(dang)管道(dao)工作在蠕變(bian)(bian)范(fan)圍(wei)且變(bian)(bian)形分(fen)(fen)布(bu)很(hen)不均勻時(shi)，這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang)就更(geng)突出。管系(xi)中剛(gang)性強的(de)(de)部(bu)分(fen)(fen)與剛(gang)性弱的(de)(de)部(bu)分(fen)(fen)相連接時(shi)，隨時(shi)間的(de)(de)推移，作用(yong)在結構(gou)兩端(duan)的(de)(de)位移將發(fa)生再分(fen)(fen)布(bu)，剛(gang)性強的(de)(de)部(bu)分(fen)(fen)應(ying)變(bian)(bian)減小，剛(gang)性弱的(de)(de)部(bu)分(fen)(fen)應(ying)變(bian)(bian)增大，發(fa)生局部(bu)過應(ying)變(bian)(bian)，并易引(yin)起(qi)屈(qu)服變(bian)(bian)形。
3. 為保證管系(xi)整(zheng)體(ti)結(jie)構安全運行，避免因彈性轉移引起的(de)局(ju)部過應(ying)變，設計管系(xi)時(shi)應(ying)在以下方面充分注意∶
a. 管(guan)系中小直徑管(guan)道與大直徑或剛性強(qiang)的管(guan)道串聯相(xiang)接；
b. 管系中局部(bu)管道(dao)的尺寸(cun)或(huo)斷面縮小(xiao)，或(huo)者是(shi)采用(yong)了性能(neng)較弱(ruo)的管道(dao)材(cai)料(liao)
c. 管(guan)(guan)系(xi)中(zhong)管(guan)(guan)道(dao)材質和規格相同，但在布置格局上大部分的(de)管(guan)(guan)道(dao)處于或接近中(zhong)性(xing)軸(zhou)（或推(tui)力(li)線），小部分管(guan)(guan)道(dao)偏(pian)離(li)中(zhong)性(xing)軸(zhou)，甚至有較多的(de)偏(pian)離(li)卻要吸(xi)收較大的(de)應變。
上述(shu)情況(kuang)應在布置(zhi)管(guan)道時盡量避(bi)免，尤其采(cai)用延展性較(jiao)低的材料時更應引起重視。若(ruo)無法避(bi)免，就應采(cai)取一些(xie)有(you)效措施如加限位裝(zhuang)置(zhi)等。
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