压力管道讲稿（张世忱）.ppt

压力管道设计审批人员培训班管道机械专题--寰球的培训资料。
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关于压力管道机械设计专题的培训要点，结合行业通用技术规范及设计经验，总结关键内容如下：

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### 一、管道机械设计核心要素
1. **载荷分析**
   - 明确压力管道承受的载荷类型：内压（设计压力×1.1安全系数）、温度载荷（热膨胀量计算）、外部载荷（风载、地震载荷、设备位移）。
   - 典型工况组合示例：操作工况+风载，或水压试验工况+地震载荷。

2. **应力分类与校核**
   - 一次应力（Primary Stress）：由压力、重力等持续载荷产生，校核标准为≤材料许用应力（需考虑温度折减系数）。
   - 二次应力（Secondary Stress）：由热膨胀等位移载荷引起，校核公式：应力幅≤3×许用应力（ASME B31.3要求）。

3. **柔性设计**
   - 自然补偿法：优先采用L型/Z型布置吸收热位移，减少膨胀节使用。
   - 冷紧（Cold Spring）技术：预拉伸管道降低运行态应力，通常按50%-70%热位移量设置。

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### 二、管道支撑与约束设计
1. **支撑选型原则**
   - 固定支架（Anchor）：限制全部位移，用于设备接口或关键节点。
   - 滑动支架（Slide Support）：允许轴向滑动，摩擦系数按0.3（钢对钢）核算。
   - 弹簧支吊架（Spring Hanger）：用于垂直位移补偿，需标注冷/热态载荷值。

2. **典型问题对策**
   - 管道振动：增加阻尼器（Snubber）、设置导向支架（Guide）限制横向位移。
   - 液击（Water Hammer）：通过瞬态分析优化阀门启闭时间，增设蓄能器。

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### 三、关键设备接口处理
1. **泵/压缩机管口**
   - 法兰受力限值：按API 610/617标准，机械应力≤80%许用应力。
   - 柔性要求：管口附加位移量≤0.5mm（API标准）。

2. **换热器连接**
   - 温差补偿：管壳程温差＞50℃时需设置膨胀节或柔性管段。
   - 管口载荷传递：限制管口弯矩≤设备制造商允许值（通常≤1.5倍API值）。

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### 四、应力分析工具应用
1. **CAESAR II建模要点**
   - 边界条件：准确输入设备管口刚度（建议索取厂商数据）。
   - 特殊单元：弹簧属性需输入位移-载荷曲线，波纹管用EXPansion Joint模块建模。

2. **结果判读**
   - 关注应力比（Stress Ratio）＞0.9的节点，检查是否违反规范。
   - 振动敏感区域：频率分析中避开4-8Hz（易与机械共振）。

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### 五、合规性审查重点
1. **文件完整性**
   - 必须包含：管道等级表（Piping Class）、支撑明细表、应力分析报告（含敏感点位移云图）。
   
2. **法规符合性**
   - 标注执行标准版本（如GB/T 20801-2020 vs ASME B31.3-2022）。
   - 超高压管道（≥10MPa）需单独提供材料韧性试验报告。

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注：实际项目需结合TSG D0001-2023《压力管道安全技术监察规程》及具体工艺条件调整设计。涉及氢脆（Hydrogen Embrittlement）、高温蠕变（Creep）等特殊工况时，建议增加专项分析。   

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