工業金屬管道的膨脹和柔性(xing)計(ji)算的基(ji)本(ben)要(yao)求主要(yao)有以下幾點：
一(yi)、一(yi)般(ban)規定
1. 管系對約束點（諸如管端(duan)設備(bei)接口(kou)處等）產生作用(yong)力和力矩(ju)。作用(yong)力和力矩(ju)過大，需(xu)加以限制，以防造成(cheng)以下危害∶
a. 作用力(li)和(he)力(li)矩過大，在管(guan)道與設備或管(guan)道組成件(jian)的(de)連接處(chu)易發生泄漏或損(sun)壞。
b. 作用力和力矩過大會(hui)導致與管道相連接的設備內部（泵、汽(qi)輪機(ji)、透平(ping)壓縮機(ji)等）產生(sheng)過量的應力和變(bian)形(xing)，無(wu)法(fa)正常運行甚至引起機(ji)件的損(sun)壞。
2. 本規范對劇烈循環條件的管道有關(guan)系(xi)的條文號(hao)列于下(xia)，以(yi)便查對∶本規范第(di)(di)2.1.23、5.2.2條，第(di)(di)5.3.2.3款，第(di)(di)5.4.1條，第(di)(di)5.4.3.4、5.4.4.2款，第(di)(di)5.6.3、5.8.7條，第(di)(di)5.9.1.2、5.9.2.4、5.9.3.2款，第(di)(di)11.4.1條，第(di)(di)13.1.3款；附(fu)錄D第(di)(di)D.0.1條，附(fu)錄J第(di)(di)J.1.3、J.2.1條。
二、管(guan)道柔性計算(suan)的范圍及方法(fa)
1. 管(guan)道(dao)柔(rou)(rou)(rou)性計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)范(fan)圍基本上包括了(le)-50℃以(yi)下的(de)(de)(de)冷管(guan)道(dao)以(yi)及絕大部(bu)分的(de)(de)(de)熱管(guan)道(dao)。但按管(guan)道(dao)公稱直徑規定柔(rou)(rou)(rou)性計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)范(fan)圍，與(yu)設計(ji)(ji)(ji)(ji)溫度(du)、管(guan)道(dao)重要性、尤其與(yu)管(guan)道(dao)布置(zhi)的(de)(de)(de)具體情況有(you)關。如管(guan)道(dao)布置(zhi)的(de)(de)(de)剛性大，雖然管(guan)徑小些，柔(rou)(rou)(rou)性也未必合(he)格。而計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)人員的(de)(de)(de)經驗有(you)助于這種判斷。所以(yi)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)管(guan)徑范(fan)圍要在工程設計(ji)(ji)(ji)(ji)時(shi)確(que)定。隨(sui)著微(wei)機的(de)(de)(de)日益廣泛使用和(he)管(guan)道(dao)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)程序及一(yi)體化設計(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)完善，用計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)范(fan)圍可能(neng)隨(sui)之擴大。
2. 對于(yu)諸(zhu)如高溫高壓蒸(zheng)汽管(guan)(guan)道(dao)的(de)疏水管(guan)(guan)，雖然它們管(guan)(guan)徑不大，可(ke)不在(zai)計(ji)算范圍(wei)內(nei)，但(dan)由于(yu)在(zai)工作條(tiao)(tiao)件(jian)下，關(guan)斷閥上(shang)游(you)管(guan)(guan)道(dao)仍處(chu)于(yu)高溫狀態，要求它具(ju)有較(jiao)好的(de)自補償能力；同時，這類小(xiao)管(guan)(guan)道(dao)由于(yu)與主(zhu)管(guan)(guan)道(dao)相(xiang)比其剛度甚小(xiao)，相(xiang)差懸殊，致使在(zai)工作條(tiao)(tiao)件(jian)下，主(zhu)管(guan)(guan)道(dao)熱位移(yi)時對小(xiao)管(guan)(guan)道(dao)產(chan)生(sheng)較(jiao)大的(de)牽連，往往因(yin)此造成小(xiao)管(guan)(guan)道(dao)與主(zhu)管(guan)(guan)道(dao)相(xiang)接(jie)處(chu)損壞。為此，對此類小(xiao)管(guan)(guan)道(dao)要進行計(ji)算。
3. 柔(rou)性計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)方法(fa)(fa)(fa)分為用(yong)(yong)(yong)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機程序進行(xing)分析、近似方法(fa)(fa)(fa)及簡化判斷法(fa)(fa)(fa)等。柔(rou)性計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)人員的(de)經驗與采用(yong)(yong)(yong)的(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)方法(fa)(fa)(fa)的(de)選擇有關，條文已明確重要(yao)的(de)管道(dao)需要(yao)用(yong)(yong)(yong)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機程序計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)。對于復(fu)雜的(de)管道(dao)系統都(dou)是(shi)在用(yong)(yong)(yong)電子計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機程序進行(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)之列。簡化計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)包括采用(yong)(yong)(yong)圖(tu)表計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)在內，一(yi)般(ban)要(yao)求計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)結(jie)果可信，又(you)能節省設(she)計(ji)(ji)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)工時的(de)情(qing)況(kuang)下使(shi)用(yong)(yong)(yong)。
三、管道柔性計算的(de)基本要求
在設(she)(she)計(ji)中(zhong)(zhong)導向架的結構應符合計(ji)算程序中(zhong)(zhong)所設(she)(she)定的約束條件。對于滑(hua)動(dong)支架所產(chan)生的摩擦力在計(ji)算程序中(zhong)(zhong)沒有考慮時(shi)，則計(ji)算結果會有誤差。
四、管道(dao)的(de)位移應力(li)
1. 全補償值是管(guan)系由冷態到熱態間的(de)變化(hua)所引起的(de)，包括有管(guan)系本(ben)身的(de)熱膨脹(zhang)值和管(guan)道(dao)端點的(de)附加(jia)位移值。
2. 當量力(li)矩(ju)的(de)計算(suan)(suan)。在(zai)(zai)計算(suan)(suan)當量合(he)成力(li)矩(ju)時，不論計算(suan)(suan)點是在(zai)(zai)彎(wan)頭彎(wan)管上還是在(zai)(zai)三通上，應力(li)增(zeng)大系數可有兩種取法(fa)(fa)。在(zai)(zai)柔性計算(suan)(suan)中(zhong)，應注意檢(jian)查法(fa)(fa)蘭接頭處的(de)合(he)成彎(wan)矩(ju)值，并加以控制。以防在(zai)(zai)熱(re)態下產生泄漏(lou)。見本規范條文說明第(di)9.1.1條的(de)要求。
3. 截面系數的計算參照了ASME B31.1及B31.3的規定(ding)。
4. 熱(re)脹應(ying)力(li)(li)范圍的計(ji)算(suan)。工業(ye)管(guan)道大(da)多數使用了具有良好塑性的管(guan)材，它們在運行初期往往不會因(yin)二次(ci)應(ying)力(li)(li)過大(da)而(er)馬(ma)上引起管(guan)道的破壞，總要經歷反復啟動停運多次(ci)重(zhong)復地交變(bian)運行，才可能產(chan)生疲(pi)勞(lao)破壞。因(yin)此，對該類型(xing)應(ying)力(li)(li)的限制(zhi)就不取決于某一(yi)時(shi)間的應(ying)力(li)(li)水平(ping)，而(er)取決于交變(bian)的應(ying)力(li)(li)范圍和(he)交變(bian)循環的次(ci)數。本規(gui)范對這種(zhong)應(ying)力(li)(li)是(shi)計(ji)算(suan)其(qi)應(ying)力(li)(li)范圍。并按本規(gui)范第(di)3.2.7條(tiao)式(shi)（3.2.7-1）及式(shi)（3.2.7-2）進(jin)行限制(zhi)。由于當量力(li)(li)矩編人兩種(zhong)公式(shi)，故熱(re)脹應(ying)力(li)(li)范圍的計(ji)算(suan)式(shi)也(ye)有兩種(zhong)公式(shi)。
5. 雖(sui)然超過屈服極限(xian)的(de)(de)(de)應(ying)力在運(yun)行狀態下隨時(shi)間的(de)(de)(de)推移而減小，但熱(re)(re)態、冷態的(de)(de)(de)應(ying)變(bian)(bian)會自均衡至一(yi)定(ding)程度而穩定(ding)下來(lai)，任(ren)一(yi)循環中熱(re)(re)態與冷態應(ying)變(bian)(bian)的(de)(de)(de)總和(he)卻基本保(bao)持不變(bian)(bian)，把冷態與熱(re)(re)應(ying)變(bian)(bian)總和(he)稱為應(ying)變(bian)(bian)范圍；冷態與熱(re)(re)態應(ying)力總和(he)稱為應(ying)力范圍。
6. 管道熱(re)脹或位(wei)移(yi)應(ying)(ying)力(li)(li)不直(zhi)接與(yu)外(wai)力(li)(li)相平衡，具有(you)自限性。熱(re)脹和其他位(wei)移(yi)在運行條件下(xia)產(chan)生的(de)初應(ying)(ying)力(li)(li)大到某一程度(du)，就會由于屈服、蠕變(bian)、應(ying)(ying)力(li)(li)松(song)弛而降低下(xia)來，回到停運狀態則出現(xian)相反(fan)方向(xiang)的(de)應(ying)(ying)力(li)(li)，這種現(xian)象(xiang)類似于管系的(de)冷拉(la)，稱為自拉(la)。它與(yu)管材性能、運行溫度(du)、初應(ying)(ying)力(li)(li)水平、安裝應(ying)(ying)力(li)(li)大小、持(chi)續運行時間長短等因素有(you)關。
7. 熱脹應力(li)(li)范(fan)(fan)圍的(de)評定(ding)(ding)。目前許用熱脹應力(li)(li)范(fan)(fan)圍的(de)評定(ding)(ding)有兩(liang)(liang)種(zhong)模(mo)式(shi)(shi)，采用該兩(liang)(liang)個公(gong)式(shi)(shi)的(de)分別為(wei)∶前者(zhe)以(yi)國家現(xian)行標準《火力(li)(li)發電廠汽(qi)水(shui)管(guan)道應力(li)(li)計(ji)(ji)算技術規(gui)定(ding)(ding)》SDGJ6為(wei)代表(biao)(biao)，同時還有其(qi)他(ta)部(bu)的(de)一些設(she)計(ji)(ji)院的(de)熱力(li)(li)管(guan)道設(she)計(ji)(ji)；后者(zhe)以(yi)國家現(xian)行標準《化工管(guan)道設(she)計(ji)(ji)規(gui)范(fan)(fan)》HG20695為(wei)代表(biao)(biao)，以(yi)及有關設(she)計(ji)(ji)院的(de)管(guan)道設(she)計(ji)(ji)。在(zai)本規(gui)范(fan)(fan)第(di)3.2.7條中已提出本規(gui)范(fan)(fan)采用后者(zhe)的(de)公(gong)式(shi)(shi)，并在(zai)本規(gui)范(fan)(fan)條文說明第(di)3章中已有解(jie)釋(shi)。如果(guo)需要降低(di)材料的(de)許用應力(li)(li)時，符合ASMEB31.1的(de)規(gui)定(ding)(ding)。則評定(ding)(ding)值(zhi)大幅(fu)度降低(di)。上述兩(liang)(liang)種(zhong)公(gong)式(shi)(shi)評定(ding)(ding)模(mo)式(shi)(shi)僅差(cha)6%，由于安(an)全系(xi)數不同，評定(ding)(ding)值(zhi)相差(cha)竟達20%以(yi)上。這說明上述第(di)一種(zhong)公(gong)式(shi)(shi)，評定(ding)(ding)值(zhi)仍不能接近ASME B31.1的(de)水(shui)平。
五、管道(dao)對設備或端點的(de)作用力
在計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)運行(xing)初(chu)期(qi)冷態(tai)作用力(li)(li)時，計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)補(bu)(bu)償(chang)值(zhi)(zhi)即冷補(bu)(bu)償(chang)值(zhi)(zhi)僅為冷拉(la)值(zhi)(zhi)；在計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)運行(xing)初(chu)期(qi)熱態(tai)作用力(li)(li)時，計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)補(bu)(bu)償(chang)值(zhi)(zhi)除(chu)管系熱膨脹(zhang)值(zhi)(zhi)和管道(dao)端點的附加位移值(zhi)(zhi)外，還要(yao)計(ji)(ji)及冷拉(la)值(zhi)(zhi)的無效部分（不冷拉(la)就不存(cun)在這(zhe)項）。
六、改善(shan)管(guan)道柔性的措施
1. 改善管系(xi)的柔性問題，首(shou)先需考慮能否用(yong)改變支架型式來解(jie)決。因(yin)管系(xi)可能存在(zai)局部(bu)過應變。
2. 當(dang)管系(xi)結構(gou)中的(de)(de)絕大部(bu)分(fen)或比較(jiao)大的(de)(de)范(fan)圍處于彈(dan)性(xing)(xing)狀態(tai)，僅(jin)·有很小部(bu)分(fen)管道運行(xing)在(zai)非彈(dan)性(xing)(xing)范(fan)圍，就會(hui)發(fa)生(sheng)彈(dan)性(xing)(xing)轉(zhuan)移(yi)引起應(ying)變(bian)集(ji)中。當(dang)管道工作在(zai)蠕變(bian)范(fan)圍且變(bian)形(xing)(xing)分(fen)布(bu)很不均勻時(shi)(shi)，這種現象(xiang)就更突出。管系(xi)中剛(gang)(gang)性(xing)(xing)強(qiang)的(de)(de)部(bu)分(fen)與剛(gang)(gang)性(xing)(xing)弱的(de)(de)部(bu)分(fen)相連接(jie)時(shi)(shi)，隨(sui)時(shi)(shi)間的(de)(de)推(tui)移(yi)，作用在(zai)結構(gou)兩端的(de)(de)位移(yi)將(jiang)發(fa)生(sheng)再分(fen)布(bu)，剛(gang)(gang)性(xing)(xing)強(qiang)的(de)(de)部(bu)分(fen)應(ying)變(bian)減(jian)小，剛(gang)(gang)性(xing)(xing)弱的(de)(de)部(bu)分(fen)應(ying)變(bian)增大，發(fa)生(sheng)局部(bu)過應(ying)變(bian)，并易引起屈服變(bian)形(xing)(xing)。
3. 為保證(zheng)管系整體結構安(an)全運行(xing)，避(bi)免因彈性轉移引起的局部過(guo)應變，設(she)計管系時應在以下方(fang)面充分注意∶
a. 管系中小直徑管道與大直徑或剛性強的(de)管道串聯相接；
b. 管(guan)系中局部管(guan)道的尺(chi)寸或(huo)斷面縮小(xiao)，或(huo)者是采(cai)用了性能較弱的管(guan)道材料
c. 管(guan)系(xi)中(zhong)管(guan)道材質和規格相(xiang)同，但在布置格局(ju)上(shang)大(da)部分的(de)管(guan)道處于或接近中(zhong)性(xing)軸（或推(tui)力線），小部分管(guan)道偏(pian)(pian)離中(zhong)性(xing)軸，甚至有較(jiao)多的(de)偏(pian)(pian)離卻(que)要吸收(shou)較(jiao)大(da)的(de)應變。
上述情況應在布置管道時盡量避(bi)免(mian)，尤其采用延(yan)展性較低的材料時更應引起重視。若(ruo)無法避(bi)免(mian)，就應采取一些(xie)有(you)效措施(shi)如加(jia)限(xian)位裝置等。
至德鋼(gang)業，我們根據(ju)您(nin)的(de)實際需求，給出(chu)參考(kao)建議，為您(nin)提(ti)供高性價比(bi)的(de)不銹鋼(gang)管道及配(pei)件(jian)。
