工業(ye)金(jin)屬管道的膨脹(zhang)和柔性計(ji)算的基本要(yao)求(qiu)主要(yao)有以下幾點：
一(yi)、一(yi)般規定
1. 管(guan)系(xi)對約(yue)束點（諸如管(guan)端(duan)設備接口處等）產生作(zuo)用力(li)(li)和力(li)(li)矩(ju)。作(zuo)用力(li)(li)和力(li)(li)矩(ju)過大(da)，需加以(yi)限制，以(yi)防造成(cheng)以(yi)下危害∶
a. 作用力和(he)力矩過(guo)大，在管道與設備或管道組成件的連接處(chu)易發生泄漏(lou)或損壞。
b. 作用力和力矩過大會導致與(yu)管道相(xiang)連(lian)接的設(she)備內(nei)部（泵、汽輪(lun)機、透平壓縮機等）產生過量(liang)的應力和變形，無法正(zheng)常運行甚至引起機件(jian)的損(sun)壞(huai)。
2. 本規范對(dui)劇(ju)烈循環條(tiao)件的管道(dao)有(you)關(guan)系的條(tiao)文號列于下，以(yi)便查對(dui)∶本規范第(di)(di)2.1.23、5.2.2條(tiao)，第(di)(di)5.3.2.3款(kuan)，第(di)(di)5.4.1條(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)，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)，第(di)(di)13.1.3款(kuan)；附錄D第(di)(di)D.0.1條(tiao)，附錄J第(di)(di)J.1.3、J.2.1條(tiao)。
二、管(guan)道柔性(xing)計算(suan)的范圍及方(fang)法
1. 管(guan)(guan)道(dao)(dao)柔性(xing)(xing)(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)的范圍基本上包括(kuo)了-50℃以(yi)(yi)下的冷管(guan)(guan)道(dao)(dao)以(yi)(yi)及(ji)絕大部(bu)分的熱管(guan)(guan)道(dao)(dao)。但按管(guan)(guan)道(dao)(dao)公稱直徑(jing)(jing)規定柔性(xing)(xing)(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)的范圍，與設(she)計(ji)(ji)溫度、管(guan)(guan)道(dao)(dao)重要性(xing)(xing)(xing)、尤其(qi)與管(guan)(guan)道(dao)(dao)布(bu)置的具(ju)體(ti)情況有關。如管(guan)(guan)道(dao)(dao)布(bu)置的剛性(xing)(xing)(xing)大，雖然管(guan)(guan)徑(jing)(jing)小(xiao)些，柔性(xing)(xing)(xing)也(ye)未(wei)必(bi)合格(ge)。而計(ji)(ji)算(suan)(suan)人員(yuan)的經驗有助于(yu)這種判(pan)斷。所(suo)以(yi)(yi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)的管(guan)(guan)徑(jing)(jing)范圍要在工程設(she)計(ji)(ji)時確定。隨著微機的日益廣泛(fan)使用和管(guan)(guan)道(dao)(dao)計(ji)(ji)算(suan)(suan)程序(xu)及(ji)一體(ti)化設(she)計(ji)(ji)的完善，用計(ji)(ji)算(suan)(suan)機計(ji)(ji)算(suan)(suan)的管(guan)(guan)道(dao)(dao)范圍可(ke)能隨之擴大。
2. 對(dui)于(yu)諸如高(gao)溫高(gao)壓(ya)蒸(zheng)汽(qi)管(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)疏(shu)水管(guan)，雖(sui)然它(ta)(ta)們管(guan)徑(jing)不(bu)大(da)，可不(bu)在計算(suan)范圍(wei)內，但(dan)由(you)于(yu)在工作條(tiao)(tiao)件(jian)下(xia)，關斷閥上(shang)游管(guan)道(dao)(dao)仍處(chu)于(yu)高(gao)溫狀態，要(yao)求它(ta)(ta)具有較好的(de)(de)自補償能力；同時，這類(lei)(lei)小管(guan)道(dao)(dao)由(you)于(yu)與主管(guan)道(dao)(dao)相比其剛度甚(shen)小，相差(cha)懸殊(shu)，致(zhi)使在工作條(tiao)(tiao)件(jian)下(xia)，主管(guan)道(dao)(dao)熱(re)位移(yi)時對(dui)小管(guan)道(dao)(dao)產生較大(da)的(de)(de)牽連(lian)，往往因此造成小管(guan)道(dao)(dao)與主管(guan)道(dao)(dao)相接處(chu)損(sun)壞。為此，對(dui)此類(lei)(lei)小管(guan)道(dao)(dao)要(yao)進行計算(suan)。
3. 柔(rou)性(xing)(xing)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)的方(fang)法(fa)分為(wei)用計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)機程(cheng)(cheng)序進行分析、近似方(fang)法(fa)及簡化判斷法(fa)等(deng)。柔(rou)性(xing)(xing)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)人員的經驗與采用的計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)方(fang)法(fa)的選擇有關，條文已明確重要(yao)的管道需要(yao)用計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)機程(cheng)(cheng)序計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)。對(dui)于復(fu)雜的管道系(xi)統都是在用電子(zi)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)機程(cheng)(cheng)序進行計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)之列。簡化計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)包括采用圖表計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)在內，一般要(yao)求(qiu)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)結果可信，又能節省設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)的工時的情況下使用。
三、管(guan)道柔性計算的基本要求
在(zai)(zai)設計中導向架的(de)結(jie)構應符合計算程序(xu)中所設定(ding)的(de)約束條件。對于(yu)滑(hua)動支架所產生(sheng)的(de)摩擦力在(zai)(zai)計算程序(xu)中沒有考(kao)慮時(shi)，則計算結(jie)果會有誤差(cha)。
四、管道的位移應力
1. 全補償值是管(guan)系由冷態(tai)到(dao)熱態(tai)間的(de)變(bian)化(hua)所引起的(de)，包(bao)括有管(guan)系本身的(de)熱膨脹值和管(guan)道端點的(de)附加位(wei)移值。
2. 當(dang)量力矩(ju)的(de)計算(suan)(suan)。在(zai)(zai)(zai)計算(suan)(suan)當(dang)量合成(cheng)力矩(ju)時，不(bu)論計算(suan)(suan)點是在(zai)(zai)(zai)彎(wan)頭(tou)彎(wan)管上(shang)還是在(zai)(zai)(zai)三通上(shang)，應力增大系數可有兩種取(qu)法(fa)。在(zai)(zai)(zai)柔性(xing)計算(suan)(suan)中(zhong)，應注意檢(jian)查法(fa)蘭接頭(tou)處的(de)合成(cheng)彎(wan)矩(ju)值，并(bing)加(jia)以(yi)控制。以(yi)防(fang)在(zai)(zai)(zai)熱態下產(chan)生泄漏。見本規范條文說明第9.1.1條的(de)要(yao)求。
3. 截面(mian)系(xi)數的(de)計(ji)算參照(zhao)了ASME B31.1及B31.3的(de)規定。
4. 熱(re)脹應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)范(fan)(fan)圍的(de)(de)(de)(de)計算(suan)。工業管(guan)道大多數(shu)使用(yong)了(le)具有(you)良好塑性(xing)的(de)(de)(de)(de)管(guan)材，它們(men)在運(yun)(yun)行初期往往不會因二次(ci)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)過大而馬(ma)上引起管(guan)道的(de)(de)(de)(de)破壞，總要經歷反復啟動停運(yun)(yun)多次(ci)重復地(di)交變運(yun)(yun)行，才可能產生(sheng)疲勞破壞。因此，對(dui)該類型應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)限制就不取決于某一(yi)時間的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)水平，而取決于交變的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)范(fan)(fan)圍和交變循環的(de)(de)(de)(de)次(ci)數(shu)。本規范(fan)(fan)對(dui)這(zhe)種(zhong)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)是(shi)計算(suan)其應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)范(fan)(fan)圍。并按(an)本規范(fan)(fan)第3.2.7條式（3.2.7-1）及式（3.2.7-2）進行限制。由于當量力(li)(li)(li)矩編人兩種(zhong)公式，故(gu)熱(re)脹應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)范(fan)(fan)圍的(de)(de)(de)(de)計算(suan)式也(ye)有(you)兩種(zhong)公式。
5. 雖然超(chao)過(guo)屈服極限(xian)的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)在運(yun)行狀態(tai)(tai)下隨(sui)時間的(de)(de)推移而減(jian)小，但(dan)熱(re)態(tai)(tai)、冷態(tai)(tai)的(de)(de)應(ying)(ying)變(bian)(bian)會自均(jun)衡至一定(ding)(ding)程度而穩定(ding)(ding)下來，任一循環(huan)中熱(re)態(tai)(tai)與冷態(tai)(tai)應(ying)(ying)變(bian)(bian)的(de)(de)總和卻基本保持不變(bian)(bian)，把冷態(tai)(tai)與熱(re)應(ying)(ying)變(bian)(bian)總和稱(cheng)為應(ying)(ying)變(bian)(bian)范圍；冷態(tai)(tai)與熱(re)態(tai)(tai)應(ying)(ying)力(li)總和稱(cheng)為應(ying)(ying)力(li)范圍。
6. 管道熱(re)脹或位移應力不直(zhi)接與外力相平衡，具(ju)有自限性(xing)。熱(re)脹和其他位移在(zai)運(yun)行(xing)條件下產生的(de)初應力大(da)到某一程度，就會由(you)于(yu)屈(qu)服、蠕(ru)變、應力松弛而降低下來，回到停運(yun)狀態(tai)則出現相反(fan)方向(xiang)的(de)應力，這種現象類似(si)于(yu)管系的(de)冷拉，稱為(wei)自拉。它(ta)與管材性(xing)能、運(yun)行(xing)溫度、初應力水平、安(an)裝應力大(da)小、持續運(yun)行(xing)時間長短(duan)等因素有關。
7. 熱(re)脹應力(li)(li)范(fan)圍(wei)的(de)評(ping)定。目(mu)前許用(yong)(yong)熱(re)脹應力(li)(li)范(fan)圍(wei)的(de)評(ping)定有兩種模式(shi)，采用(yong)(yong)該兩個公式(shi)的(de)分別為∶前者(zhe)以國(guo)家現(xian)行標準《火力(li)(li)發(fa)電廠汽(qi)水管道(dao)(dao)應力(li)(li)計算技術規(gui)定》SDGJ6為代表，同時還(huan)有其他部的(de)一(yi)些設(she)計院的(de)熱(re)力(li)(li)管道(dao)(dao)設(she)計；后者(zhe)以國(guo)家現(xian)行標準《化(hua)工(gong)管道(dao)(dao)設(she)計規(gui)范(fan)》HG20695為代表，以及有關設(she)計院的(de)管道(dao)(dao)設(she)計。在本(ben)規(gui)范(fan)第(di)3.2.7條(tiao)(tiao)中已提出本(ben)規(gui)范(fan)采用(yong)(yong)后者(zhe)的(de)公式(shi)，并(bing)在本(ben)規(gui)范(fan)條(tiao)(tiao)文說明(ming)第(di)3章中已有解(jie)釋。如果需要(yao)降(jiang)低(di)材料(liao)的(de)許用(yong)(yong)應力(li)(li)時，符合ASMEB31.1的(de)規(gui)定。則(ze)評(ping)定值大幅(fu)度降(jiang)低(di)。上(shang)述兩種公式(shi)評(ping)定模式(shi)僅(jin)差(cha)6%，由于安全系(xi)數不同，評(ping)定值相差(cha)竟(jing)達20%以上(shang)。這(zhe)說明(ming)上(shang)述第(di)一(yi)種公式(shi)，評(ping)定值仍不能接近(jin)ASME B31.1的(de)水平。
五、管道對設備或端點的作(zuo)用(yong)力
在計(ji)算(suan)(suan)運行初期冷(leng)(leng)態作用(yong)力時，計(ji)算(suan)(suan)補(bu)償(chang)(chang)值(zhi)(zhi)(zhi)即(ji)冷(leng)(leng)補(bu)償(chang)(chang)值(zhi)(zhi)(zhi)僅為冷(leng)(leng)拉值(zhi)(zhi)(zhi)；在計(ji)算(suan)(suan)運行初期熱(re)態作用(yong)力時，計(ji)算(suan)(suan)補(bu)償(chang)(chang)值(zhi)(zhi)(zhi)除管系熱(re)膨脹值(zhi)(zhi)(zhi)和(he)管道端(duan)點的附(fu)加位移(yi)值(zhi)(zhi)(zhi)外，還要(yao)計(ji)及冷(leng)(leng)拉值(zhi)(zhi)(zhi)的無效部分（不(bu)冷(leng)(leng)拉就不(bu)存在這項）。
六、改善管道柔性的措施
1. 改善管系的柔性(xing)問題，首先需考慮能否用改變支架(jia)型式來(lai)解決。因管系可能存(cun)在局部過應變。
2. 當管系(xi)結構中的絕大(da)(da)部(bu)分(fen)(fen)或比較大(da)(da)的范圍處于彈(dan)性(xing)狀(zhuang)態，僅(jin)·有(you)很小(xiao)部(bu)分(fen)(fen)管道運(yun)行在(zai)(zai)非(fei)彈(dan)性(xing)范圍，就會(hui)發生(sheng)彈(dan)性(xing)轉移(yi)引(yin)起應(ying)變(bian)集(ji)中。當管道工作在(zai)(zai)蠕變(bian)范圍且變(bian)形分(fen)(fen)布很不(bu)均勻時(shi)，這種(zhong)現象就更突出。管系(xi)中剛(gang)(gang)性(xing)強的部(bu)分(fen)(fen)與剛(gang)(gang)性(xing)弱(ruo)的部(bu)分(fen)(fen)相(xiang)連接(jie)時(shi)，隨時(shi)間的推(tui)移(yi)，作用在(zai)(zai)結構兩端的位移(yi)將發生(sheng)再分(fen)(fen)布，剛(gang)(gang)性(xing)強的部(bu)分(fen)(fen)應(ying)變(bian)減小(xiao)，剛(gang)(gang)性(xing)弱(ruo)的部(bu)分(fen)(fen)應(ying)變(bian)增(zeng)大(da)(da)，發生(sheng)局(ju)部(bu)過應(ying)變(bian)，并易引(yin)起屈服變(bian)形。
3. 為保證管系整體結(jie)構安全運(yun)行，避免因彈性轉移引(yin)起的局部過應變，設計(ji)管系時應在以下(xia)方面充(chong)分(fen)注意∶
a. 管系中小直徑管道與大直徑或(huo)剛性強的管道串聯相接；
b. 管系(xi)中局(ju)部管道的(de)(de)尺寸或斷面縮小，或者是采用(yong)了性能較弱(ruo)的(de)(de)管道材料
c. 管(guan)(guan)系中(zhong)管(guan)(guan)道(dao)材質(zhi)和規格相同(tong)，但在布(bu)置格局(ju)上(shang)大(da)部分(fen)(fen)的管(guan)(guan)道(dao)處于或接近中(zhong)性(xing)軸（或推力線），小(xiao)部分(fen)(fen)管(guan)(guan)道(dao)偏離中(zhong)性(xing)軸，甚至有較多的偏離卻(que)要吸收(shou)較大(da)的應變。
上述(shu)情況應(ying)在布置管道(dao)時盡(jin)量避(bi)免，尤其采用(yong)延展性較低(di)的材料時更應(ying)引起重視。若無法避(bi)免，就(jiu)應(ying)采取一些有效措(cuo)施(shi)如加限位裝置等。
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