工(gong)業金屬管(guan)道(dao)的膨脹和(he)柔性計算(suan)的基本要(yao)求主(zhu)要(yao)有以(yi)下幾(ji)點：
一、一般規(gui)定
1. 管系對約(yue)束(shu)點（諸如管端設備(bei)接口(kou)處等）產(chan)生(sheng)作用力和力矩(ju)。作用力和力矩(ju)過(guo)大，需(xu)加以(yi)限制，以(yi)防(fang)造成以(yi)下危害∶
a. 作用(yong)力(li)和力(li)矩過大，在管道與設備或(huo)管道組成件的(de)連(lian)接(jie)處易發生(sheng)泄(xie)漏或(huo)損(sun)壞(huai)。
b. 作(zuo)用力和力矩(ju)過大會導致與管道相連接的設備內部（泵、汽輪機、透平壓縮機等）產生過量的應力和變形，無法正常運行甚至引起機件(jian)的損壞。
2. 本規范(fan)對劇烈循環條(tiao)件(jian)的管道有關系的條(tiao)文號(hao)列于(yu)下，以便查(cha)對∶本規范(fan)第(di)(di)2.1.23、5.2.2條(tiao)，第(di)(di)5.3.2.3款(kuan)(kuan)，第(di)(di)5.4.1條(tiao)，第(di)(di)5.4.3.4、5.4.4.2款(kuan)(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)(kuan)，第(di)(di)11.4.1條(tiao)，第(di)(di)13.1.3款(kuan)(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、管道(dao)柔性計算(suan)的范圍及方法
1. 管(guan)道(dao)柔性(xing)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)范圍基本上(shang)包括(kuo)了-50℃以(yi)下的(de)(de)(de)冷管(guan)道(dao)以(yi)及絕大(da)(da)部分的(de)(de)(de)熱管(guan)道(dao)。但按管(guan)道(dao)公稱直徑規定柔性(xing)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)范圍，與(yu)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)溫度、管(guan)道(dao)重(zhong)要性(xing)、尤其與(yu)管(guan)道(dao)布置(zhi)的(de)(de)(de)具(ju)體情況有關(guan)。如管(guan)道(dao)布置(zhi)的(de)(de)(de)剛性(xing)大(da)(da)，雖然管(guan)徑小些，柔性(xing)也未必(bi)合格。而計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)人員(yuan)的(de)(de)(de)經驗有助于這種判(pan)斷。所以(yi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)管(guan)徑范圍要在(zai)工程設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)時確定。隨(sui)著微機(ji)的(de)(de)(de)日益廣泛使用(yong)和(he)管(guan)道(dao)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)程序及一體化設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)完善，用(yong)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)范圍可能隨(sui)之擴(kuo)大(da)(da)。
2. 對于諸如高溫(wen)高壓(ya)蒸(zheng)汽管道(dao)(dao)(dao)的疏水管，雖然它們(men)管徑不(bu)大，可不(bu)在(zai)計算范圍內，但由(you)于在(zai)工作條(tiao)件下，關斷(duan)閥上游管道(dao)(dao)(dao)仍處(chu)于高溫(wen)狀態，要(yao)(yao)求它具(ju)有較好的自補償能力；同時，這類(lei)小(xiao)(xiao)管道(dao)(dao)(dao)由(you)于與(yu)主(zhu)管道(dao)(dao)(dao)相(xiang)比其剛度甚小(xiao)(xiao)，相(xiang)差懸殊，致使在(zai)工作條(tiao)件下，主(zhu)管道(dao)(dao)(dao)熱位移時對小(xiao)(xiao)管道(dao)(dao)(dao)產生較大的牽連，往往因此(ci)(ci)造成小(xiao)(xiao)管道(dao)(dao)(dao)與(yu)主(zhu)管道(dao)(dao)(dao)相(xiang)接處(chu)損壞(huai)。為此(ci)(ci)，對此(ci)(ci)類(lei)小(xiao)(xiao)管道(dao)(dao)(dao)要(yao)(yao)進行計算。
3. 柔性計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)(de)方(fang)法(fa)分(fen)為用計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機程(cheng)序(xu)進行分(fen)析、近似方(fang)法(fa)及簡(jian)化判斷法(fa)等。柔性計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)人員的(de)(de)經驗(yan)與采用的(de)(de)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)方(fang)法(fa)的(de)(de)選(xuan)擇有關，條文(wen)已明確重要的(de)(de)管(guan)道(dao)需要用計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機程(cheng)序(xu)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)。對(dui)于復(fu)雜(za)的(de)(de)管(guan)道(dao)系統都是在用電子計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機程(cheng)序(xu)進行計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)之列(lie)。簡(jian)化計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)包括采用圖表計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)在內，一(yi)般要求(qiu)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)結(jie)果可信(xin)，又能節省設計(ji)(ji)(ji)(ji)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)(de)工(gong)時的(de)(de)情況(kuang)下使用。
三、管(guan)道柔性計算的基本(ben)要求
在設(she)計中導向架的(de)(de)結構應(ying)符(fu)合計算程(cheng)序中所(suo)設(she)定的(de)(de)約束條(tiao)件。對(dui)于滑動支架所(suo)產生的(de)(de)摩(mo)擦力在計算程(cheng)序中沒有考慮時，則計算結果會有誤(wu)差。
四(si)、管道(dao)的位(wei)移應力(li)
1. 全補償值是管(guan)系由冷態(tai)到熱態(tai)間的變(bian)化所引起的，包括有管(guan)系本身的熱膨(peng)脹(zhang)值和管(guan)道端(duan)點的附加(jia)位移值。
2. 當量力矩的(de)(de)計(ji)(ji)算(suan)。在(zai)計(ji)(ji)算(suan)當量合成力矩時，不(bu)論計(ji)(ji)算(suan)點是在(zai)彎頭彎管上(shang)還是在(zai)三通上(shang)，應力增(zeng)大系數可(ke)有(you)兩種取法(fa)。在(zai)柔性計(ji)(ji)算(suan)中，應注意檢查法(fa)蘭接頭處的(de)(de)合成彎矩值，并加(jia)以控制(zhi)。以防在(zai)熱(re)態下產(chan)生泄漏(lou)。見本規范(fan)條(tiao)(tiao)文說明第9.1.1條(tiao)(tiao)的(de)(de)要求。
3. 截(jie)面系(xi)數的(de)計算參照了ASME B31.1及B31.3的(de)規定(ding)。
4. 熱(re)脹應(ying)力范(fan)圍(wei)的計算。工業(ye)管(guan)道大多(duo)數(shu)使用了具(ju)有良好塑性(xing)的管(guan)材，它們在運(yun)(yun)行初(chu)期(qi)往往不會(hui)因二次(ci)應(ying)力過大而馬上引起(qi)管(guan)道的破壞，總要經歷反復(fu)啟動停運(yun)(yun)多(duo)次(ci)重復(fu)地交變(bian)運(yun)(yun)行，才可能產生疲勞破壞。因此，對該類型應(ying)力的限(xian)制就不取決(jue)于(yu)某一時間的應(ying)力水(shui)平，而取決(jue)于(yu)交變(bian)的應(ying)力范(fan)圍(wei)和交變(bian)循(xun)環的次(ci)數(shu)。本規范(fan)對這(zhe)種(zhong)(zhong)應(ying)力是計算其(qi)應(ying)力范(fan)圍(wei)。并(bing)按(an)本規范(fan)第3.2.7條式（3.2.7-1）及式（3.2.7-2）進行限(xian)制。由于(yu)當量力矩編人兩(liang)(liang)種(zhong)(zhong)公式，故熱(re)脹應(ying)力范(fan)圍(wei)的計算式也(ye)有兩(liang)(liang)種(zhong)(zhong)公式。
5. 雖然超過屈服極限的(de)應力(li)(li)在運(yun)行狀態下隨時間(jian)的(de)推移而減小，但熱(re)態、冷(leng)態的(de)應變會自均(jun)衡(heng)至一定程度(du)而穩定下來，任一循(xun)環中熱(re)態與冷(leng)態應變的(de)總(zong)(zong)和(he)卻(que)基(ji)本保持不變，把冷(leng)態與熱(re)應變總(zong)(zong)和(he)稱為應變范圍(wei)；冷(leng)態與熱(re)態應力(li)(li)總(zong)(zong)和(he)稱為應力(li)(li)范圍(wei)。
6. 管(guan)道熱脹或位移(yi)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)不直接與(yu)外力(li)(li)(li)(li)相平衡，具有自限性(xing)。熱脹和其他位移(yi)在運行(xing)條件下產生的初(chu)(chu)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)大(da)到某一程度，就會由于(yu)屈服、蠕變、應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)松弛而降低下來，回到停運狀態則出現相反方(fang)向的應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)，這種現象類(lei)似于(yu)管(guan)系(xi)的冷拉，稱為自拉。它與(yu)管(guan)材(cai)性(xing)能(neng)、運行(xing)溫(wen)度、初(chu)(chu)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)水平、安(an)裝應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)大(da)小、持續運行(xing)時(shi)間(jian)長短(duan)等因素(su)有關。
7. 熱(re)脹應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)范(fan)(fan)圍的(de)(de)評(ping)定(ding)(ding)(ding)。目前許用(yong)熱(re)脹應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)范(fan)(fan)圍的(de)(de)評(ping)定(ding)(ding)(ding)有兩(liang)(liang)種模式(shi)(shi)(shi)，采用(yong)該兩(liang)(liang)個公式(shi)(shi)(shi)的(de)(de)分別(bie)為(wei)∶前者(zhe)以(yi)(yi)國(guo)家(jia)現行標(biao)準(zhun)《火力(li)(li)(li)(li)(li)發電(dian)廠汽水管(guan)(guan)道應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)計(ji)(ji)算(suan)技術規(gui)(gui)定(ding)(ding)(ding)》SDGJ6為(wei)代表，同時還有其他部的(de)(de)一(yi)(yi)些設計(ji)(ji)院的(de)(de)熱(re)力(li)(li)(li)(li)(li)管(guan)(guan)道設計(ji)(ji)；后者(zhe)以(yi)(yi)國(guo)家(jia)現行標(biao)準(zhun)《化工管(guan)(guan)道設計(ji)(ji)規(gui)(gui)范(fan)(fan)》HG20695為(wei)代表，以(yi)(yi)及有關設計(ji)(ji)院的(de)(de)管(guan)(guan)道設計(ji)(ji)。在(zai)本(ben)規(gui)(gui)范(fan)(fan)第3.2.7條(tiao)中已提出本(ben)規(gui)(gui)范(fan)(fan)采用(yong)后者(zhe)的(de)(de)公式(shi)(shi)(shi)，并(bing)在(zai)本(ben)規(gui)(gui)范(fan)(fan)條(tiao)文說(shuo)(shuo)明第3章中已有解釋(shi)。如果需(xu)要降低材料的(de)(de)許用(yong)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)時，符合(he)ASMEB31.1的(de)(de)規(gui)(gui)定(ding)(ding)(ding)。則(ze)評(ping)定(ding)(ding)(ding)值大幅度降低。上(shang)述兩(liang)(liang)種公式(shi)(shi)(shi)評(ping)定(ding)(ding)(ding)模式(shi)(shi)(shi)僅差6%，由于安全(quan)系數不同，評(ping)定(ding)(ding)(ding)值相差竟達20%以(yi)(yi)上(shang)。這說(shuo)(shuo)明上(shang)述第一(yi)(yi)種公式(shi)(shi)(shi)，評(ping)定(ding)(ding)(ding)值仍(reng)不能接近ASME B31.1的(de)(de)水平(ping)。
五、管道對(dui)設(she)備(bei)或端點的作用力
在計算(suan)運(yun)行初期冷態作用力時(shi)，計算(suan)補償值(zhi)(zhi)即冷補償值(zhi)(zhi)僅為冷拉值(zhi)(zhi)；在計算(suan)運(yun)行初期熱(re)態作用力時(shi)，計算(suan)補償值(zhi)(zhi)除管(guan)系(xi)熱(re)膨脹值(zhi)(zhi)和管(guan)道端點的附(fu)加位移值(zhi)(zhi)外，還(huan)要(yao)計及(ji)冷拉值(zhi)(zhi)的無效部(bu)分(fen)（不冷拉就不存(cun)在這項）。
六、改善管道柔性(xing)的措(cuo)施
1. 改善管系的柔性(xing)問題，首先(xian)需考慮能否(fou)用改變支架(jia)型式來解決。因管系可能存在局(ju)部過應變。
2. 當管系結構中的(de)絕大(da)部分(fen)(fen)或比較大(da)的(de)范(fan)圍處于(yu)彈性(xing)(xing)(xing)狀態，僅·有很小部分(fen)(fen)管道運(yun)行在(zai)非(fei)彈性(xing)(xing)(xing)范(fan)圍，就會(hui)發生(sheng)彈性(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)移(yi)引起應變(bian)(bian)集中。當管道工作在(zai)蠕變(bian)(bian)范(fan)圍且(qie)變(bian)(bian)形分(fen)(fen)布很不均(jun)勻時(shi)，這種(zhong)現象(xiang)就更突出。管系中剛性(xing)(xing)(xing)強的(de)部分(fen)(fen)與剛性(xing)(xing)(xing)弱(ruo)的(de)部分(fen)(fen)相連接時(shi)，隨(sui)時(shi)間(jian)的(de)推移(yi)，作用在(zai)結構兩端的(de)位移(yi)將(jiang)發生(sheng)再分(fen)(fen)布，剛性(xing)(xing)(xing)強的(de)部分(fen)(fen)應變(bian)(bian)減小，剛性(xing)(xing)(xing)弱(ruo)的(de)部分(fen)(fen)應變(bian)(bian)增(zeng)大(da)，發生(sheng)局(ju)部過(guo)應變(bian)(bian)，并易引起屈(qu)服(fu)變(bian)(bian)形。
3. 為保證(zheng)管(guan)系整體(ti)結構安(an)全(quan)運行，避免因彈性(xing)轉移引起(qi)的局部過應變，設計(ji)管(guan)系時應在以下方面充(chong)分注意(yi)∶
a. 管(guan)(guan)系中小直徑(jing)管(guan)(guan)道與(yu)大直徑(jing)或剛性強(qiang)的管(guan)(guan)道串聯相接；
b. 管系中局部管道的尺寸(cun)或斷(duan)面縮小，或者是采用(yong)了性能較(jiao)弱的管道材(cai)料
c. 管(guan)系中(zhong)管(guan)道(dao)材(cai)質和規格相同，但(dan)在布置格局上大部分的管(guan)道(dao)處于或接近中(zhong)性軸（或推(tui)力線），小部分管(guan)道(dao)偏離中(zhong)性軸，甚至(zhi)有較多的偏離卻(que)要吸收(shou)較大的應變。
上述情況應在布置管道時盡量避免，尤(you)其采用延展(zhan)性較(jiao)低的(de)材(cai)料時更應引起重(zhong)視。若無法避免，就應采取一(yi)些有效措施如加限位裝(zhuang)置等(deng)。
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