管道設(shè)計課后作業(yè)

1.查閱《壓力容器壓力管道設(shè)計單位資格許可與管理規(guī)則》和《GB

/T20801.1-2006壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第1部分：總則》等

標準規(guī)范，并簡述壓力管道的設(shè)計類別、級別的劃分方法。

答：壓力管道設(shè)計類別、級別的劃分（一）長輸管道為GA類，級別劃分為：

1.符合下列條件之一的長輸管道為GA1級：

（1）輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計壓力P>1.6Mpa的管道；（2）輸送有毒、可燃、

易爆液體介質(zhì)輸送距離:指產(chǎn)地、儲存庫、用戶間的用于輸送商品介質(zhì)管道的直接距離）>200km

且管道公稱直徑DN2300mm的管道；（3）輸送槳體介質(zhì)，輸送距離250km且管道公稱直

徑DN”50mm的管道；

2.符合下列條件之一的長輸管道為GA2級：

（1）輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計壓力P<l.6Mpa的管道；（2）GA1（2）范圍

以外的管道；（3）GA1（3）范圍以外的管道。

（二）公用管道為GB類，級別劃分為：

1.GB1:燃氣管道；2.GB2:熱力管道。

（三）工業(yè)管道為GC類，級別劃分為：

1.符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC1級：

（1）輸送GB5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》中，毒性程度為極度危害介質(zhì)的管道；

(2)輸送GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》及GBJ16《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定的

火災危險性為甲、乙類可燃氣體或甲類可燃液體介質(zhì)且設(shè)計壓力P24.0MPa的管道；

(3)輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì),設(shè)計壓力P>4.0MPa且設(shè)計溫度大于等于400。<2的

管道；

(4)輸送流體介質(zhì)且設(shè)計壓力P>10.0Mpa的管道。

2.符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC2級：

(1)輸送GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》及GBJ16《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定的

火災危險性為甲、乙類可燃氣體或甲類可燃液體介質(zhì)且設(shè)計壓力P<4.0Mpa的管道；

(2)輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)，設(shè)計壓力P<4.0Mpa且設(shè)計溫度大于等于400°(:的

管道；

(3)輸送非可燃流體介質(zhì)，無毒液體介質(zhì)，設(shè)計壓力P<lOMpa且設(shè)計溫度大于等于40CTC

的管道；

(4)輸送液體介質(zhì)，設(shè)計壓力P<lO.OMpa且設(shè)計溫度<400℃的管道。

2.簡述：何謂應(yīng)用標準體系？管子系列標準如何分類？法蘭系列標

準如何分類？

管子分兩種A系列B系列

A系列通常說是美標口徑2”就是60

B系列通常說是國標口徑2”就是57

法蘭分類方式很多

按國內(nèi)行業(yè)分有化工HG機械JB石化SH等等。

按國家分ANSI美標GB國標JIS日標DIN德標等

按法蘭類型分有平焊PL活套SO對焊WN盲板BL松套LJ等

按材質(zhì)分碳鋼不銹鋼合金鋼鑄鋼等

3簡述:管道壓力等級的概念？管道設(shè)計時設(shè)計壓力和設(shè)計溫度如

何確定？什么條件是最苛刻條件？

GA1,GA2,GB1,GB2,GC1,GC2低壓管道公稱壓力不超過2.5MPa中壓

管道公稱壓力4-6.4MPa高壓管道公稱壓力lOTOOMPa超高壓管道公

稱壓力超過lOOMPa壓力管道級別的劃分6.1長輸管道為GA類，級別劃

分為：6.1.1符合下列條件之一的長輸管道為GA1級：a）輸送有毒、

可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計壓力P>L6MPa的管道；b）輸送有毒、可燃、

易爆液體介質(zhì)，輸送距離（注1）2200Kni且管道公稱直徑DN2300mni的

管道；c）輸送漿體介質(zhì)，輸送距離250Km且管道公稱直徑DN2150mm的

管道。6.1.2符合下列條件之一的長輸管道為GA2級：a）輸送有毒、

可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計壓力PWL6Mpa的管道；b）GAIb）范圍以外

的長輸管道；c）GAIc）范圍以外的長輸管道。6.2公用管道為GB類，

級別劃分為：GB1、燃氣管道；GB2、熱力管道。6.3工業(yè)管道為GC類；

級別劃分為：6.3.1符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC1級：a）輸

送GB5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》中，毒性程度為極度危害介質(zhì)

的管道；b）輸送GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》及GBJ16《建筑

設(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定的火災危險性為甲、乙類可燃氣體或甲類可燃液體

介質(zhì)且設(shè)計壓力P24.0MPa的管道；c）輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體

介質(zhì)，設(shè)計壓力P24.0MPa且設(shè)計溫度大于等于400C的管道；d）輸

送流體介質(zhì)且設(shè)計壓力P210.OMPa的管道。6.3.2符合下列條件之一的

工業(yè)管道為GC2級：a）輸送GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》及

GBJ16《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定的火災危險性為甲、乙類可燃氣體或甲

類可燃液體介質(zhì)且設(shè)計壓力P<4.OMPa的管道；b）輸送可燃流體介質(zhì)、

有毒流體介質(zhì)，設(shè)計壓力P<4.OMPa且設(shè)計溫度2400℃的管道；c）輸

送非可燃流體介質(zhì)、無毒流體介質(zhì)，設(shè)計壓力P<10.OMPa且設(shè)計溫度2400C

的管道；d）輸送流體介質(zhì)，設(shè)計壓力PVO.OMpa且設(shè)計溫度<400℃的管

道；注1：輸送距離指產(chǎn)地、儲存庫、用戶間的用于輸送商品介質(zhì)管道的

直接距離

第二問=======2管道設(shè)計溫度系指管道在正常工作過程中，在相應(yīng)設(shè)計壓

力下可能達到的管道材料溫度。工藝系統(tǒng)專業(yè)人員根據(jù)化工工藝專業(yè)提供的

正常工作過程中各種工況的工作溫度，按“最苛刻條件下的壓力溫度組合”

來選取管道設(shè)計溫度。由工藝系統(tǒng)專業(yè)提出的管道設(shè)計溫度（本節(jié)中即是管

道中介質(zhì)的最高工作溫度）可由以下方法確定：2.6.1以傳熱計算或?qū)?/p>

測得出的正常工作過程中介質(zhì)的最高工作溫度下的管道壁溫，作為設(shè)計溫

度。2.6.2在不便于傳熱計算或?qū)崪y管壁溫度的情況下，以正常工作過程

中介質(zhì)的最高（或最低）工作溫度作為管道設(shè)計溫度。2.6.2.1金屬管

道a）不保溫管道1）介質(zhì)溫度V38C管道管道設(shè)計溫度=介質(zhì)最

高溫度2）介質(zhì)溫度》38℃管道管道設(shè)計溫度=95%介質(zhì)最高溫

度b）外部保溫管道管道設(shè)計溫度=介質(zhì)最高溫度c）內(nèi)保溫管道

（用絕熱材料襯里）管道設(shè)計溫度=傳熱計算管壁溫度或試驗實測的管壁

溫度d）介質(zhì)溫度W0℃時設(shè)計溫度=介質(zhì)最低溫度2.6.2.2非金屬

管道及非金屬襯里的金屬管道a）無環(huán)境溫度影響的管道管道設(shè)計溫

度=介質(zhì)最高溫度b）安裝在環(huán)境溫度高于介質(zhì)最高溫度的環(huán)境中的管道

（除已采取防護措施者以外）

管道設(shè)計溫度=環(huán)境溫度

2.6.3以化工工藝專業(yè)提出的正常工作過程中介質(zhì)的正常工作溫度加（或

減）一定裕量作為設(shè)計溫度，按下式確定：介質(zhì)正常工作溫度為0?300C,

設(shè)計溫度2介質(zhì)正常工作溫度+30℃介質(zhì)正常工作溫度大于300℃,設(shè)計

溫度2介質(zhì)正常工作溫度+15C2.6.4當流體介質(zhì)溫度接近所選材料允許

使用溫度界限時，應(yīng)結(jié)合具體情況慎重選取設(shè)計溫度，以免增加投資或降低

安全性。如：按2.6.3計算結(jié)果會引起更換高一檔的材料時，從經(jīng)濟上考慮，

允許按工程設(shè)計要求，將15℃附加量減小，但工藝必須有措施，使運行中不

至于超溫。2.7其它說明當工作壓力和對應(yīng)工作溫度有各種不同工況

或周期性的變動時，工藝系統(tǒng)設(shè)計者應(yīng)將化工工藝專業(yè)提出的各種工況數(shù)據(jù)

列出，并向管道材料專業(yè)加以說明。設(shè)計的基礎(chǔ)就是：一定要管道的，是

什么材質(zhì)的需要選擇，重要的是細節(jié)的東西：上面的一些配件三通，四通，

彎頭，閥門，溫度計，伸縮節(jié)，過濾器，壓力表，溫度計，流量計，阻火圈等

等等等安全閥，通氣閥，減壓閥，疏水器等等等等等安裝專業(yè)，設(shè)備動

力專業(yè)用的就是：管道和介質(zhì)外加設(shè)備，以及介質(zhì)的源泉（量的東西）要做

就是選擇配件和型號例如電就是利用電纜，空氣開關(guān)，開關(guān)，熔斷器，漏

電保護

4管道應(yīng)力分析主要包括哪些內(nèi)容，各種分析的目的是什么？

1.進行應(yīng)力分析的目的是1）使管道應(yīng)力在規(guī)范的許用

范圍內(nèi)；2）使設(shè)備管口載荷符合制造商的要求或公認的標

準；3）計算出作用在管道支吊架上的荷載；4）解決管

道動力學問題；5）幫助配管優(yōu)化設(shè)計。2.管道應(yīng)力

分析主要包括哪些內(nèi)容？各種分析的目的是什么？答：管道應(yīng)

力分析分為靜力分析和動力分析。1）靜力分析包括：（1）

壓力荷載和持續(xù)荷載作用下的一次應(yīng)力計算一一防止塑性變形破

壞；（2）管道熱脹冷縮以及端點附加位移等位移荷載作用下的二

次應(yīng)力計算一一防止疲勞破壞；（3）管道對設(shè)備作用力的計

算一一防止作用力太大，保證設(shè)備正常運行；（4）管道支吊架的

受力計算一一為支吊架設(shè)計提供依據(jù)；（5）管道上法蘭的受力計

算一一防止法蘭泄漏；（6）管系位移計算一一防止管道碰撞和

支吊點位移過大。2）動力分析包括：（1）管道自振頻率分

析一一防止管道系統(tǒng)共振；（2）管道強迫振動響應(yīng)分析一一控制

管道振動及應(yīng)力；（3）往復壓縮機氣柱頻率分析一一防止氣柱共

振；力分析的目的是1）使管道應(yīng)力在規(guī)范的許用范圍

內(nèi)；2）使設(shè)備管口載荷符合制造商的要求或公認的標

準；3）計算出作用在管道支吊架上的荷載；4）解決管

道動力學問題；5）幫助配管優(yōu)化設(shè)計。2.管道應(yīng)力

分析主要包括哪些內(nèi)容？各種分析的目的是什么？答：管道應(yīng)

力分析分為靜力分析和動力分析。1）靜力分析包括：（1）

壓力荷載和持續(xù)荷載作用下的一次應(yīng)力計算一一防止塑性變形破

壞；（2）管道熱脹冷縮以及端點附加位移等位移荷載作用下的二

次應(yīng)力計算一一防止疲勞破壞；（3）管道對設(shè)備作用力的計

算一一防止作用力太大，保證設(shè)備正常運行；（4）管道支吊架的

受力計算一一為支吊架設(shè)計提供依據(jù)；（5）管道上法蘭的受力計

算一一防止法蘭泄漏；（6）管系位移計算一一防止管道碰撞和

支吊點位移過大。2）動力分析包括：（1）管道自振頻率分

析一一防止管道系統(tǒng)共振；（2）管道強迫振動響應(yīng)分析一一控制

管道振動及應(yīng)力；（3）往復壓縮機氣柱頻率分析一一防止氣柱共

振；

5常見的管道連接方法有哪些？各自的適宜使用條件如何

1、管道絲扣連接（鍍鋅鋼管、襯塑鍍鋅鋼管）

2、管道法蘭連接（需要拆卸、與設(shè)備閥門等連接）

3、管道焊接，（工作壓力在0.IMPa以上的蒸汽管道、一般管徑

在32mm以上的采暖管道以及高層建筑消防管道可采用電、

氣焊連接。）

4、管道承插口鏈接（一般用于室內(nèi)、外鑄鐵排水管道的承插口

連接）

5、管道粘接連接（管道粘接不宜在濕度很大的環(huán)境中進行，操

作場所應(yīng)遠離火源，防止撞擊），

6、管道卡套式鏈接（鋁塑復合管）

7、管道熱熔鏈接（目前，多用于室內(nèi)生活給水PP—R管、PB

管的安裝）

8、銅管連接（在建筑供水系統(tǒng)中使用銅管，其連接方式主要有

卡套式和焊接兩種）

9、溝槽式鏈接（用鋼管切割機將鋼管按所需長度切割，切口應(yīng)

平整，切口毛刺應(yīng)用砂輪機磨平，使其端面平整光滑）

10、柔性排水鑄鐵管鏈接（A型承插橡膠圈法蘭壓蓋連接W型不

銹鋼卡箍內(nèi)襯橡膠圈連接）

11、薄壁鋼管鏈接

12、HDPE埋地排水管道熱收縮帶鏈接

6.簡答壓力管道工程材料選用的一般原則？

壓力管道金屬材料的選用原則

①滿足操作條件的要求首先應(yīng)根據(jù)使用條件判斷該管道是否承受壓力，屬于哪一類壓力

管道。不同類別的壓力管道因其重要性各異，發(fā)生事故帶來的危害程度不同，對材料的要求

也不同。同時應(yīng)考慮管道的使用環(huán)境和輸送的介質(zhì)以及介質(zhì)對管體的腐蝕程度。例如插入海

底的鋼管樁，管體在浪濺區(qū)腐蝕速度為海底土中的6倍：潮差區(qū)腐蝕速度為海底土中的4

倍。在選材及防腐蝕措施上應(yīng)特別關(guān)注。

②可加工性要求材料應(yīng)具有良好的加工性和焊接性。

③耐用又經(jīng)濟的要求壓力管道，首先應(yīng)安全耐用和經(jīng)濟。一臺設(shè)備、一批管道工程，在

投資選材前，必要時進行可行性研究，即經(jīng)濟技術(shù)分析，擬選用的材料可制定數(shù)個方案，進

行經(jīng)濟技術(shù)分析，有些材料初始投資略高，但是使用可靠，平時維修費用省；有的材料初始

投資似乎省，但在運行中可靠性差，平時維修費用高，全壽命周期費用高。

7簡述常用閥門類型并回答應(yīng)從哪些方面評定閥門質(zhì)量？

“閥’'的定義是在流體系統(tǒng)中，用來控制流體的方向、壓力、流量的裝置。閥門是使配管和設(shè)備內(nèi)的介

質(zhì)(液體、氣體、粉末)流動或停止并能控制其流量的裝置。

閥門是管路流體輸送系統(tǒng)中控制部件，它是用來改變通路斷面和介質(zhì)流動方向，具有導流、截止、調(diào)

節(jié)、節(jié)流、止回、分流或溢流卸壓等功能。用于流體控制的閥門，從最簡單的截止閥到極為復雜的自控系

統(tǒng)中所用的各種閥門，其品種和規(guī)格繁多，閥門的公稱通徑從極微小的儀表閥大至通徑達10m的工業(yè)管路

用閥。閥門可用于控制水、蒸汽、油品、氣體、泥漿、各種腐蝕性介質(zhì)、液態(tài)金屬和放射性流體等各種類

型流體的流動，閥門的工作壓力可從0.0013MPa到lOOOMPa的超高壓，工作溫度從-269℃的超低溫到1430匕

的高溫。閥門的控制可采用多種傳動方式，如手動、電動、液動、氣動、蝸輪、電磁動、電磁液動、電液

動、氣液動、正齒輪、傘齒輪驅(qū)動等；可以在壓力、溫度或其它形式傳感信號的作用下，按預定的要求動

作，或者不依賴傳感信號而進行簡單的開啟或關(guān)閉，閥門依靠驅(qū)動或自動機構(gòu)使啟閉件作升降、滑移、旋

擺或回轉(zhuǎn)運動，從而改變其流道面積的大小以實現(xiàn)其控制功能。

閥門的分類

1.按作用和用途分類

(1)截斷閥：截斷閥又稱閉路閥，其作用是接通或截斷管路中的介質(zhì)。截斷閥類包括閘閥、截止閥、

旋塞閥、球閥、蝶閥和隔膜閥等。

(2)止回閥：止回閥乂稱單向閥或逆止閥，其作用是防止管路中的介質(zhì)倒流。水泵吸水關(guān)的底閥也

屬于止回閥類。

(3)安全閥：安全閥類的作用是防止管路或裝置中的介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值，從而達到安全保護的

目的。

(4)調(diào)節(jié)閥：調(diào)節(jié)閥類包括調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥和減壓閥，其作用是調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力、流量等參數(shù)。

(5)分流閥：分流閥類包括各種分配閥和疏水閥等，其作用是分配、分離或混合管路中的介質(zhì)。

(6)排氣閥:排氣閥是管道系統(tǒng)中必不可少的輔助元件，廣泛應(yīng)用于鍋爐、空調(diào)、石油天然氣、給排

水管道中。往往安裝在制高點或彎頭等處，排除管道中多余氣體、提高管道路使用效率及降低能耗。

2.按公稱壓力分類

(1)真空閥：指工作壓力低于標準大氣壓的閥門。

(2)低壓閥：指公稱壓力PNW1.6Mpa的閥門。

(3)中壓閥：指公稱壓力PN為2.5、4.0、6.4Mpa的閥門。

(4)高壓閥：指工稱壓力PN為10?80Mpa的閥門。

(5)超高壓閥：指公稱壓力PNNlOOMpa的閥門。

3.按工作溫度分類

(1)超低溫閥：用于介質(zhì)工作溫度t<-io(rc的閥門。

(2)低溫閥：用于介質(zhì)工作溫度一100eW5—40℃的閥門。

(3)常溫閥：用于介質(zhì)工作溫度-4(rc0wi2(rc的閥門。

(4)中溫閥：用于介質(zhì)工作溫度120℃

(5)高溫閥：用于介質(zhì)工作溫度t>45(TC的閥門。

4.按驅(qū)動方式分類

(1)自動閥是指不需要外力驅(qū)動，而是依靠介質(zhì)自身的能量來使閥門動作的閥門。如安全閥、減壓閥、

疏水閥、止回閥、自動調(diào)節(jié)閥等。

(2)動力驅(qū)動閥：動力驅(qū)動閥可以利用各種動力源進行驅(qū)動。

電動閥：借助電力驅(qū)動的閥門。

氣動閥：借助壓縮空氣驅(qū)動的閥門.

液動閥：借助油等液體壓力驅(qū)動的閥門。

此外還有以上幾種驅(qū)動方式的組合，如氣-電動閥等。

(3)手動閥：手動閥借助手輪、手柄、杠桿、鏈輪，由人力來操縱閥門動作。當閥門啟閉力矩較大時,

可在手輪和閥桿之間設(shè)置此輪或蝸輪減速器。必要時，也可以利用萬向接頭及傳動軸進行遠距離操作。

5.按公稱通徑分類

(1)小通徑閥門：公稱通徑DNWWmm的閥門。

(2)中通徑閥門：公稱通徑DN為50~300mm的閥門。

(3)大通徑閥門:公稱閥門DN為350?1200mm的閥門。

(4)特大通徑閥門：公稱通徑DN多400mm的閥門。

6.按結(jié)構(gòu)特征分類

(1)截門閥：關(guān)閉件沿著閥座中心移動；

(2)旋塞閥：關(guān)閉件是柱塞或球，圍繞本身的中心線旋轉(zhuǎn);

(3)閘門形：關(guān)閉件沿著垂直閥座中心移動；

(4)旋后閥：關(guān)閉件圍繞閥座外的軸旋轉(zhuǎn)；

(5)蝶閥：關(guān)閉件的圓盤，圍繞閥座內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)；

(6)滑閥：關(guān)閉件在垂直于通道的方向滑動。

7.按連接方法分類

(1)螺紋連接閥門：閥體帶有內(nèi)螺紋或外螺紋，與管道螺紋連接。

(2)法蘭連接閥門閥體帶有法蘭，與管道法蘭連接。

(3)焊接連接閥門閥體帶有焊接坡口，與管道焊接連接。

(4)卡箍連接閥門閥體帶有夾口，與管道夾箍連接。

(5)卡套連接閥門與管道采用卡套連接。

(6)對夾連接閥門：用螺栓直接將閥門及兩頭管道穿夾在一起的連接形式。

8.按閥體材料分類

(1)金屬材料閥門：其閥體等零件由金屬材料制成。如鑄鐵閥、碳鋼閥、合金鋼閥、銅合金閥、鋁合

金閥、鉛合金閥、鈦合金阿、蒙乃爾合金閥等。

(2)非金屬材料閥門：其閥體等零件由非金屬材料制成。如塑料閥、陶閥、搪閥、玻璃鋼閥等。

(3)金屬閥體襯里閥門：閥體外形為金屬，內(nèi)部凡與介質(zhì)接觸的主要表面均為襯里，如襯膠閥、襯塑

料閥、襯陶閥等。

8閱讀《壓力管道應(yīng)力分析》第一章第三節(jié)內(nèi)容，并抄作判斷式

1.3.1的應(yīng)用實例

3)轉(zhuǎn)系的固定點間的直找距肉為：

u=yzs5?(3.75+1.93)2(2.5-I.ii)7=6.弘m

4)計算AX-A%.AZ,：

AXt=0-0±0

Ar,=0-10.8=-10.8mm

AZ(="5.6-0=-5.6mm

5)計算h端放松后由于管道熱膨脹引起的b端位移值M?、AY,、AZ1：

根據(jù)標準.管系安裝溫度?般取2(H：n山附求A查得磁鋼從20t變?yōu)?。0七的平均線

6

影脹系數(shù)為12.9x10-rnm/(tnm?T)0

4rt=12.9x10*x2500x<300-20)=9.03mm

ar,=12.9XiO*x{-(3750+1950)]x(300-20)=-20.59mm

?12.9x104x(-1280+2500)x(300-20)=441mm

6)計第管系在X、y、z三個方向的變形ax,AY、AZ；

AX=AX2-AA,-9.03-0-9.03mm

AY-AY,?-20.59-(-10.8)=-9.79mm

AZ=AZ:-AZ,=4.41-(-5.6)=10.01mtn

7)計算由要由管系吸收的總變形合成值Y.

Y=?A臚+3=AOS3?(-9.79):+10.of=16.66mm

8)計算右端項

由式(5.1.6)計算5、：

5?=|x(1.25x130*0.25x101)=l87.75MPa

2.08x10'xS/￡.=2.08xIO5x187.75/(1.92x1(y)=203.4

9)利用式(1.3.I)進行核算：

o,xr273x16.66

=143<203.4

（t.-U）1(Tl.98-6.34p

因此不必ift行正式的柔性分析“

r=vaA+ai+az

判斷式（1.3.1）的應(yīng)用實例：

如圖1.3.1所東，DA250的管道外在為273mm,操作溫度為300七，管道材質(zhì)為20號

鋼，材料在20t和300t時的許用應(yīng)力分別為106mm

130MPa和101MPa,位移應(yīng)力范圍減小系數(shù)/等

于1.材料在20七時的彈性模量為

1.92x1O3MPa,判斷該管系是否需要進行正式

的柔性分析。

解答：

1）選定的坐標及a,h端如圖13.1所示；

2）管系兩固定點間的展開長度為：

圖I.3.1判斷式應(yīng)用實例

L=1.28+3.75+2.5+】,95+25=11.98m

9.閱讀《壓力管道應(yīng)力分析》第三章第二節(jié)內(nèi)容，并回答公式3.2.5

的適用條件

y-溫度影響系數(shù)，其數(shù)值見表3.2.1,對于中間溫度，y值可用插值方法求得。

式(3.2.5)的適用條件是5。＜0/6。式(3.2.5)就是GB50316和GB/T20801中內(nèi)壓作

用下直管計算壁厚的確定公式，它與ASMEB31.3中的計算公式完全相同。GH50316、

GB/T20801和ASMEB31.3都指出，當S。三。。/6或〃(［。］‘罵)＞0.385時，需按斷裂理

論、疲力和熱應(yīng)力的因素予以特別考慮，但并未具體說明應(yīng)如何考慮。實際匕ASME

B31.3在高壓配管部分已經(jīng)給出/厚壁情況下的跑厚計算公式，只是該公式是按期性極限分

析得出的，并未考慮斷裂理論、疲勞和熱應(yīng)力因素，在這一點上ASMEB31.3前后不夠一

致。高壓管道壁厚的確定方法將在第七章第五節(jié)進行討論。

式(3.2.5)的適用條件5。＜。./6與條件K=。,/。，＜1.5是等價的。對于內(nèi)壓圓筒，如

果采用薄壁假設(shè)，共計算結(jié)果是偏J危險的。當K=l.2時的訂算誤差約為20%,即此時

。/%)=12;o■加為厚壁筒采用最大剪應(yīng)力理論時的最大當置應(yīng)力(發(fā)生在內(nèi)壁處)，為

薄壁筒采用最大薊應(yīng)力理論時的當量應(yīng)力。當K=1.5時，計算結(jié)果的誤差可達45%,即此

時。#/。此=1,45。一般情況下，屈服極限明的許用應(yīng)力安全系數(shù)為1.5左右，即［＜r］=

＜T./1.50所以對于K=L5的情況，當薄型模型的當量應(yīng)力。如等于時，厚壁模型的最大

當量應(yīng)力為crdh=l.45ali,=1.45。,/1.5=0.97a.,此時厚壁模型的當量應(yīng)力仍未達到屈服，

因此仍然是安全的。但-?般認為K=L5為最大允許范圍，超過此范圍則不能再采用由薄壁

圓筒模型推導出的壁厚計算公式，而應(yīng)采用根據(jù)厚壁筒極限分析得出的壁厚計算公式“

式(3.2.5)是一個半經(jīng)驗性的公式，這主要是由于式中引入了溫度影響系數(shù)匕當K等

于0.5時，式(3.2.5)就是式(3.2.4)。丫等于0.4時.式(3.2.5)的計算結(jié)果接近于采用厚

壁Lamd公式的計算結(jié)果，這主嬖是為了彌補薄壁理論計算公式因未考慮應(yīng)力沿壁厚的變

化，而導致計算壁厚數(shù)值偏小的缺陷。

由表3.21可以看到，總體來講當溫度較|高時，y值也逐漸增大。當y值大于o.5時，

式(3.2.5)的計算值比式(3.2.4)的計算值要小。這主要是考慮到，當溫度較高發(fā)生蠕變時，

環(huán)向應(yīng)力外和縱向應(yīng)力＜7.沿壁厚的分布將發(fā)生變化，在此過程中,0。的數(shù)值將由彈性時

的內(nèi)壁最大外壁最小，逐漸趨尸沿壁厚均勻分布，最終達到內(nèi)壁最小外壁最大；外的數(shù)值

將由彈性時沿壁厚均勻分布，最終轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)壁小于零，而外壁大于零且比彈性數(shù)值有所增

大。式(3.2.5)按照丫等于0.7計算得到的數(shù)值，與考慮姑變后的最終結(jié)果相當接近。

10.GB50316《工業(yè)金屬管道設(shè)計》對允許跨距的確定原則如何規(guī)定？

1連續(xù)敷設(shè)的水平直管段按圖3.1.1確定。

2水平彎管的允許最大外伸尺寸按圖3.1.2確定。

3水平II形管段的最大懸伸尺寸按圖3.1.3確定。

4帶垂直段的Z形管段其最大允許外伸及垂直段尺寸按圖