淺談AutoPIPE管道應力分析

石油、化工、機械、電力都是我國的基礎國民經濟支柱，因其近些年來的飛速發展，其中涉及大量鋪設許多大管徑、高溫、高壓管道管道，為了更合理更經濟的進行總圖布置、外管布置、各裝置管道布置，很有必要對其進行應力分析，了解其各個關鍵點的受力、位移、變形情況，避免因受力過大、位置過大導致管道支架滑落、設備及管道物料泄漏等而引發生安全生產事故。其中最常見的是高溫、高壓管道受熱膨脹管道應力分析。

一、應力分析

應力分析可分為:靜態分析和動態分析,目前我們所進行管道分析都為靜態分析。根據應力產生的荷載不同，可分為一次應力和二次應力。

一次應力主要指由重力、壓力等其他外力載荷產生的應力，屬于持續應力，當其值超過材料的屈服極限時，管道將產生塑性變形而破壞，可以通過調整其管道支吊架使其達到規范要求。

二次應力主要是指由熱脹、冷縮、附加位移載荷產生的應力，主要引起的是疲勞破壞，可以通過調整管道走向（包括設置π形彎）、選用波紋管膨脹節和彈簧支吊架使其達到規范要求，首選設置L型、Z型或π形彎等自然補償。

二、需做應力分析的管道

一般來說，管徑較大、溫度較高與重要設備比如壓縮機連接的管道需要進行應力分析計算。

可不進行應力分析的管道：與運行良好的管道柔性相同和相當的管道；和已分析過的管道相比，確認有足夠柔性的管道。

具體可參照GB50316、GB/T20801、ASMEB31.3、SH/T3041，前三個為一般性的標準，SH/T3041稍微詳細一些，但其只是一個行業標準，實際上，各個工程公司都有自己的規定，比上述規范要求更為嚴格。

三、應力校核規范

對于工藝管道和動力管道目前國內統一采用的規范為《工業金屬管道設計規范》GB50316，另可參考ASME B31.3工藝管道、ASME B31.1動力管道。

四、應力計算軟件

由于管道壓力分析的過程較復雜，涉及大量的計算，因此目前管道的詳細應力分析主要依賴于計算機程序，目前，管道應力分析軟件應用比較廣泛的有CAESAR_II、AutoPIPE和Triflex等。

五、小結

綜上所述，大管徑、高溫、高壓實際工程中很多，有必要合理的對其進行應力分析，本文主要從理論上討論了應力分析的一般途徑、管道應力分析軟件CAESAR_II的使用過程中需要注意的事項。

總的來說通過應力分析計算，可安全、可靠、經濟、合理進行管道布置，確保了工程的設計質量，值得推廣。