石油化工管道應(yīng)力設(shè)計(jì)探究

常昊

【摘?要】近些年來(lái)，我國(guó)石油化工領(lǐng)域發(fā)展的很不錯(cuò)，在石油化工業(yè)中管道是必不可少，因此，在設(shè)計(jì)管道的時(shí)候，應(yīng)重視化工管理的系統(tǒng)的可靠性，對(duì)于在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的一些常見(jiàn)的問(wèn)題要盡量避免，而應(yīng)力分析這一個(gè)環(huán)節(jié)相對(duì)關(guān)鍵的。因此，本文就石油化工管道應(yīng)力設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，希望能夠給相關(guān)石油化工管理設(shè)計(jì)人員提供一點(diǎn)參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】石油;化工管理;應(yīng)力設(shè)計(jì);探究

如今，科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，新型的科技逐漸在各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中得到了普遍運(yùn)用，從而提高了經(jīng)濟(jì)效益。石油化工生產(chǎn)在加速發(fā)展，對(duì)于生產(chǎn)也有了更高的要求，石油化工企業(yè)的管道應(yīng)力設(shè)計(jì)將會(huì)影響到管道的安全性，還會(huì)影響經(jīng)濟(jì)效益的提升。由此可見(jiàn)，對(duì)于石油化工管道應(yīng)力設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，是不容忽視的環(huán)節(jié)。

一、石油化工企業(yè)管道應(yīng)力設(shè)計(jì)的特征分析

（一）壓力、重力或是其他類(lèi)型外力載荷

在設(shè)計(jì)化工石油管道時(shí)，壓力主要來(lái)自于自身的重力、外載重力以及內(nèi)部壓力，如果沒(méi)有平衡好，那么有一方應(yīng)力就會(huì)不斷增加，管道所能承受的負(fù)荷能力也將隨之而增加。就算管道的外力所能承載的應(yīng)力到一定情況下停止了，但是如果把管道里面的塑性范圍擴(kuò)大到一定的距離，管道還是會(huì)無(wú)法將塑性流動(dòng)給控制住。最終管道本身還是會(huì)遭到破壞，因?yàn)?，同時(shí)作用會(huì)導(dǎo)致管道不能承受重力。

（二）二次應(yīng)力

因?yàn)槎螒?yīng)力通常是管道的外力得不到很好的平衡，只有在管道變形受到壓制的情況下才會(huì)產(chǎn)生二次應(yīng)力。而應(yīng)力是管道自身變形的連續(xù)要求所必須具備的。對(duì)于二次應(yīng)力來(lái)講，有著一定的自限性，也就是說(shuō)，當(dāng)管道在二次應(yīng)力下發(fā)生微量的變形時(shí)，便可以滿(mǎn)足管道的位移約束條件，促進(jìn)管道自身的連續(xù)變形。在二次應(yīng)力下，化工管道發(fā)生的破壞，屬于一種疲勞破壞。人們對(duì)一次應(yīng)力的分析和設(shè)計(jì)，主要是為了減少管道在安裝的時(shí)候出現(xiàn)安全問(wèn)題，但是，二次應(yīng)力的計(jì)算與設(shè)計(jì)，是為了防止管道在發(fā)生變形之后是否還會(huì)出現(xiàn)更加嚴(yán)重的現(xiàn)象，從根本上對(duì)管道的正常使用起到一個(gè)保障作用。

二、管道應(yīng)力引發(fā)的主要問(wèn)題

在化工企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，由于需要使用化工管道，使得管道應(yīng)力發(fā)生一定的變化，有可能會(huì)引發(fā)一些安全問(wèn)題，而這些安全問(wèn)題也會(huì)影響到化工企業(yè)的正常生產(chǎn)，如果情況嚴(yán)重一點(diǎn)甚至就會(huì)危及到人民的生命安全。那么，在展開(kāi)化工管道應(yīng)力設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要以安全問(wèn)題為核心展開(kāi)考慮，進(jìn)而讓管道的應(yīng)力達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。管道設(shè)計(jì)考慮到是否具有安全性能，其主要包含了這些性能：管道自身的耐壓性能，密封性，管道的抗腐蝕性，所以，相關(guān)的工作人員們?cè)趯?duì)石油化工管道展開(kāi)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要結(jié)合石油的性能以及外界環(huán)境的影響，選擇抗腐蝕性的材料，以此來(lái)避免管道出現(xiàn)腐蝕性的現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)管道的過(guò)程中，如果管道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不夠科學(xué)，便會(huì)使得管道在使用的過(guò)程中存在一定的安全隱患。由于各種外界環(huán)境的不斷影響，以及管道應(yīng)力的變化，導(dǎo)致管道造成嚴(yán)重的損壞，從而導(dǎo)致化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的損失，因此必須要對(duì)管道應(yīng)力結(jié)構(gòu)加強(qiáng)設(shè)計(jì)，使其滿(mǎn)足化工企業(yè)的生產(chǎn)需求，減少各種安全隱患的發(fā)生。

三、關(guān)于石化工管道應(yīng)力設(shè)計(jì)的探析

（一）管道柔性設(shè)計(jì)的重要性

在化工企業(yè)的管道設(shè)計(jì)中，管道一般都會(huì)與其他相關(guān)的設(shè)施和構(gòu)件進(jìn)行連接，在內(nèi)外部不同環(huán)境的變化影響下，這些設(shè)備結(jié)構(gòu)與管道相互鏈接的地方就會(huì)發(fā)生一定程度的位移現(xiàn)象，這些問(wèn)題會(huì)也會(huì)給管道自身帶來(lái)了影響。當(dāng)管道具備的剛性較大的時(shí)候，面對(duì)這些應(yīng)力的發(fā)生會(huì)給管道結(jié)構(gòu)帶來(lái)嚴(yán)重的損壞。然而，當(dāng)管道自身結(jié)構(gòu)有著一定的柔性，這種柔性會(huì)在應(yīng)力的影響下發(fā)生適當(dāng)?shù)男巫儯瑥亩鴣?lái)減少管道結(jié)構(gòu)受到的傷害，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的保護(hù)作用。由此可見(jiàn)，在展開(kāi)石油化工管道應(yīng)力設(shè)計(jì)的同時(shí)，必須要加強(qiáng)對(duì)管道柔性的設(shè)計(jì)。

（二）提高化工管道柔性設(shè)計(jì)的措施

1.適當(dāng)加預(yù)應(yīng)力

在進(jìn)行管道安裝的時(shí)候，工作人員可以適當(dāng)?shù)丶虞d預(yù)應(yīng)力，通過(guò)這種方式，可以恰當(dāng)?shù)慕档凸艿赖母鞣N結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的應(yīng)力。那么，為此，相關(guān)人員可以對(duì)管道進(jìn)行冷拉處理，這樣一來(lái)在進(jìn)行安裝的過(guò)程中，各種不良的現(xiàn)象也會(huì)減少發(fā)生了。

2.彈簧支吊架的合理應(yīng)用

彈簧支吊架的使用，可以有效地消減設(shè)備受到的各種外界因素影響，如果對(duì)其進(jìn)行過(guò)多使用，會(huì)對(duì)管道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響。因此，為了有效地提高管道的穩(wěn)定性，就應(yīng)當(dāng)合理地應(yīng)用彈簧支吊架，結(jié)合管道支撐點(diǎn)的位移狀況，以及在不同的工作狀態(tài)下，管道所收到的約束作用，以此來(lái)選擇彈簧支吊架，將其進(jìn)行適當(dāng)?shù)膽?yīng)用。

3.管道幾何形狀的改善

人們?cè)谠O(shè)計(jì)管道的時(shí)候，管道的幾何形狀，對(duì)管道自身的性能也有著一定的影響。首先，可以結(jié)合化工企業(yè)的具體環(huán)境，以及各種制造技能的要求來(lái)適當(dāng)?shù)馗纳乒艿赖膸缀涡螤睿瑢?duì)管道的具體走向，以及管道的彎頭數(shù)量等進(jìn)行改變和適當(dāng)?shù)脑鎏?，在此基礎(chǔ)上來(lái)提高管道自身的柔性。同時(shí)，還必須要考慮到這幾種措施可能會(huì)引起的其他問(wèn)題[1]。

（三）合理設(shè)置管道支架

管道的設(shè)計(jì)其實(shí)主要是對(duì)管道的支架進(jìn)行設(shè)計(jì)。在管道支架設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)合理與否將會(huì)直接影響到管道一次應(yīng)力以及二次應(yīng)力能否有效減輕。兩個(gè)相鄰管架的距離要控制在管道的最大跨距之內(nèi)，用固定架把管道各個(gè)方向的線位移及角位移控制好，要把管道熱產(chǎn)生出來(lái)的膨脹受阻給吸收，然后要壓力脈動(dòng)而產(chǎn)生的力控制住，用導(dǎo)向架把管道的徑向位移給固定在一個(gè)方向，把管道的軸向位移用限制管道將其固定在某一個(gè)位置。在設(shè)計(jì)中，合理的管架設(shè)計(jì)是非常重要的，它可以避免管道出現(xiàn)形變，從而降低管道震動(dòng)[2]。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)的想要持續(xù)不斷更好地發(fā)展，就要合理計(jì)算管道應(yīng)力參數(shù)，科學(xué)設(shè)計(jì)管道應(yīng)力，從而確保管道系統(tǒng)得以更好的安全。在實(shí)施石油化工管道應(yīng)力設(shè)計(jì)工作時(shí)，要了解管道應(yīng)力詳細(xì)因素，才能根據(jù)需要避免出現(xiàn)的問(wèn)題去設(shè)計(jì)，提出合理的管道柔性強(qiáng)化措施，保障管道安全性和穩(wěn)定性，以消除管道運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]白春海.石油化工管道應(yīng)力設(shè)計(jì)探究[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019，045（010）：25-26.

[2]劉有余.石油化工管道應(yīng)力設(shè)計(jì)探究[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019，045（006）：37，39.

[3]李洪昌，王曉迎.石油化工壓力管道柔性設(shè)計(jì)的淺析[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019，45（03）：27-27.

（作者單位：中油遼河工程有限公司）