工(gong)業(ye)金屬(shu)管(guan)道的(de)膨脹和(he)柔(rou)性計算的(de)基本要求主要有以下幾(ji)點：
一(yi)、一(yi)般規定
1. 管系(xi)對(dui)約束點（諸如管端設備接口處等）產生作(zuo)用力(li)和(he)力(li)矩(ju)。作(zuo)用力(li)和(he)力(li)矩(ju)過大，需(xu)加以限制，以防造(zao)成以下(xia)危害∶
a. 作用力(li)和力(li)矩(ju)過大，在管道與設(she)備或(huo)管道組成件(jian)的(de)連接處易發生泄漏(lou)或(huo)損壞(huai)。
b. 作(zuo)用力(li)和(he)力(li)矩過大(da)會導致與管道相(xiang)連接(jie)的設備(bei)內部（泵、汽(qi)輪機、透平壓縮機等）產生(sheng)過量的應力(li)和(he)變形，無(wu)法正(zheng)常運(yun)行甚至引起機件的損壞(huai)。
2. 本(ben)規范對(dui)劇烈循(xun)環條(tiao)件的管道有(you)關系的條(tiao)文號(hao)列于(yu)下，以便查對(dui)∶本(ben)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(dao)柔(rou)性(xing)計算的范圍及方法
1. 管(guan)道(dao)(dao)柔(rou)性(xing)計(ji)算的(de)(de)范圍(wei)(wei)(wei)基本上包括了-50℃以下(xia)的(de)(de)冷(leng)管(guan)道(dao)(dao)以及絕大部分的(de)(de)熱管(guan)道(dao)(dao)。但按管(guan)道(dao)(dao)公稱(cheng)直徑(jing)規定柔(rou)性(xing)計(ji)算的(de)(de)范圍(wei)(wei)(wei)，與(yu)(yu)設(she)計(ji)溫度、管(guan)道(dao)(dao)重(zhong)要性(xing)、尤其(qi)與(yu)(yu)管(guan)道(dao)(dao)布(bu)置的(de)(de)具體(ti)情況有關。如(ru)管(guan)道(dao)(dao)布(bu)置的(de)(de)剛(gang)性(xing)大，雖(sui)然管(guan)徑(jing)小(xiao)些，柔(rou)性(xing)也(ye)未必合格。而(er)計(ji)算人員的(de)(de)經驗有助于(yu)這(zhe)種判(pan)斷。所以計(ji)算的(de)(de)管(guan)徑(jing)范圍(wei)(wei)(wei)要在工(gong)程設(she)計(ji)時確定。隨著微機的(de)(de)日益(yi)廣泛使用和管(guan)道(dao)(dao)計(ji)算程序及一體(ti)化(hua)設(she)計(ji)的(de)(de)完善，用計(ji)算機計(ji)算的(de)(de)管(guan)道(dao)(dao)范圍(wei)(wei)(wei)可能隨之(zhi)擴大。
2. 對于(yu)(yu)諸(zhu)如高溫高壓蒸汽管(guan)(guan)(guan)(guan)道的疏水管(guan)(guan)(guan)(guan)，雖然(ran)它們(men)管(guan)(guan)(guan)(guan)徑不大，可不在(zai)計(ji)算范圍(wei)內，但由于(yu)(yu)在(zai)工作條件(jian)下(xia)，關斷閥(fa)上游管(guan)(guan)(guan)(guan)道仍處于(yu)(yu)高溫狀態，要(yao)求它具有(you)較好的自(zi)補償能力；同時，這類小管(guan)(guan)(guan)(guan)道由于(yu)(yu)與(yu)主(zhu)管(guan)(guan)(guan)(guan)道相比其剛(gang)度甚小，相差懸殊，致使在(zai)工作條件(jian)下(xia)，主(zhu)管(guan)(guan)(guan)(guan)道熱位(wei)移時對小管(guan)(guan)(guan)(guan)道產生(sheng)較大的牽連，往(wang)往(wang)因此造(zao)成(cheng)小管(guan)(guan)(guan)(guan)道與(yu)主(zhu)管(guan)(guan)(guan)(guan)道相接處損壞。為(wei)此，對此類小管(guan)(guan)(guan)(guan)道要(yao)進行計(ji)算。
3. 柔性計(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)方(fang)法分(fen)為(wei)用(yong)(yong)計(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)程序進行(xing)分(fen)析(xi)、近似方(fang)法及簡化(hua)判斷(duan)法等。柔性計(ji)(ji)算(suan)(suan)人員的(de)經驗與(yu)采用(yong)(yong)的(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)方(fang)法的(de)選擇有關(guan)，條(tiao)文已明(ming)確重要的(de)管(guan)道需要用(yong)(yong)計(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)程序計(ji)(ji)算(suan)(suan)。對于(yu)復雜(za)的(de)管(guan)道系統都是在用(yong)(yong)電子計(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)程序進行(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)之列。簡化(hua)計(ji)(ji)算(suan)(suan)包(bao)括(kuo)采用(yong)(yong)圖(tu)表(biao)計(ji)(ji)算(suan)(suan)在內(nei)，一(yi)般(ban)要求計(ji)(ji)算(suan)(suan)結果可信，又能節(jie)省設計(ji)(ji)計(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)工時的(de)情(qing)況下使用(yong)(yong)。
三、管道柔(rou)性計算的(de)基本(ben)要求
在(zai)(zai)設計(ji)中(zhong)導向架的(de)結構(gou)應符合計(ji)算(suan)(suan)程序中(zhong)所設定的(de)約(yue)束(shu)條(tiao)件。對于滑動支架所產生的(de)摩(mo)擦力在(zai)(zai)計(ji)算(suan)(suan)程序中(zhong)沒有考慮時，則計(ji)算(suan)(suan)結果會有誤差。
四(si)、管(guan)道的位移應力(li)
1. 全補償值(zhi)是管(guan)系(xi)由冷態(tai)到熱(re)態(tai)間的(de)變化所引起的(de)，包括有管(guan)系(xi)本(ben)身的(de)熱(re)膨(peng)脹(zhang)值(zhi)和管(guan)道端點(dian)的(de)附加位移值(zhi)。
2. 當量力(li)矩的(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)。在計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)當量合(he)成(cheng)力(li)矩時，不(bu)論計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)點是(shi)在彎頭彎管上(shang)還(huan)是(shi)在三通(tong)上(shang)，應力(li)增大系(xi)數(shu)可有兩種取法。在柔性(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)中，應注(zhu)意檢查法蘭接頭處的(de)合(he)成(cheng)彎矩值，并加以控制。以防在熱態下產生泄漏。見本(ben)規(gui)范條(tiao)文(wen)說(shuo)明第9.1.1條(tiao)的(de)要求。
3. 截面系數的計算參(can)照了ASME B31.1及B31.3的規定。
4. 熱脹應(ying)力(li)范(fan)圍(wei)的(de)(de)計算(suan)。工業管(guan)道大多(duo)數(shu)使用了(le)具有良好塑性的(de)(de)管(guan)材，它(ta)們在(zai)運(yun)行初期往往不會(hui)因(yin)二(er)次應(ying)力(li)過(guo)大而馬上(shang)引起管(guan)道的(de)(de)破(po)壞，總要經歷反復啟動停運(yun)多(duo)次重復地交變運(yun)行，才可能產生疲(pi)勞破(po)壞。因(yin)此(ci)，對(dui)該(gai)類型應(ying)力(li)的(de)(de)限制(zhi)就(jiu)不取決于(yu)某(mou)一時間(jian)的(de)(de)應(ying)力(li)水平，而取決于(yu)交變的(de)(de)應(ying)力(li)范(fan)圍(wei)和交變循環的(de)(de)次數(shu)。本(ben)規范(fan)對(dui)這種(zhong)應(ying)力(li)是計算(suan)其應(ying)力(li)范(fan)圍(wei)。并按本(ben)規范(fan)第3.2.7條式（3.2.7-1）及式（3.2.7-2）進行限制(zhi)。由于(yu)當量(liang)力(li)矩編人兩(liang)種(zhong)公(gong)(gong)式，故熱脹應(ying)力(li)范(fan)圍(wei)的(de)(de)計算(suan)式也有兩(liang)種(zhong)公(gong)(gong)式。
5. 雖然超過屈服極限的應(ying)(ying)力在運行狀態(tai)下隨時間的推移而(er)減小，但熱態(tai)、冷(leng)(leng)態(tai)的應(ying)(ying)變(bian)會自(zi)均衡至一(yi)定程度而(er)穩(wen)定下來，任一(yi)循(xun)環中熱態(tai)與(yu)(yu)冷(leng)(leng)態(tai)應(ying)(ying)變(bian)的總和卻(que)基本保(bao)持(chi)不(bu)變(bian)，把(ba)冷(leng)(leng)態(tai)與(yu)(yu)熱應(ying)(ying)變(bian)總和稱為應(ying)(ying)變(bian)范圍；冷(leng)(leng)態(tai)與(yu)(yu)熱態(tai)應(ying)(ying)力總和稱為應(ying)(ying)力范圍。
6. 管道(dao)熱脹或位移應力(li)不直(zhi)接與外力(li)相(xiang)平(ping)(ping)衡，具有自限性。熱脹和其(qi)他位移在運行(xing)條(tiao)件下(xia)(xia)產生的初應力(li)大(da)(da)到(dao)某一(yi)程(cheng)度，就會由于屈(qu)服、蠕(ru)變、應力(li)松弛(chi)而降低下(xia)(xia)來(lai)，回到(dao)停(ting)運狀態則(ze)出現(xian)(xian)相(xiang)反方向的應力(li)，這種現(xian)(xian)象類似于管系的冷拉，稱為自拉。它(ta)與管材(cai)性能、運行(xing)溫度、初應力(li)水平(ping)(ping)、安裝應力(li)大(da)(da)小、持(chi)續運行(xing)時間長(chang)短等因素有關(guan)。
7. 熱(re)脹(zhang)應(ying)(ying)力(li)范圍的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)。目前許用(yong)熱(re)脹(zhang)應(ying)(ying)力(li)范圍的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)有(you)兩(liang)(liang)種(zhong)模(mo)式(shi)(shi)(shi)，采用(yong)該兩(liang)(liang)個公式(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)別為∶前者(zhe)以(yi)國家現行(xing)標準《火(huo)力(li)發電廠汽水(shui)管道(dao)應(ying)(ying)力(li)計(ji)算技術規定(ding)(ding)(ding)》SDGJ6為代表，同時還有(you)其他(ta)部的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)些設(she)(she)計(ji)院的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)力(li)管道(dao)設(she)(she)計(ji)；后者(zhe)以(yi)國家現行(xing)標準《化工(gong)管道(dao)設(she)(she)計(ji)規范》HG20695為代表，以(yi)及有(you)關設(she)(she)計(ji)院的(de)(de)(de)(de)(de)管道(dao)設(she)(she)計(ji)。在本規范第(di)(di)3.2.7條(tiao)中已(yi)提出本規范采用(yong)后者(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)公式(shi)(shi)(shi)，并(bing)在本規范條(tiao)文說明第(di)(di)3章中已(yi)有(you)解(jie)釋。如(ru)果需要降(jiang)低材料的(de)(de)(de)(de)(de)許用(yong)應(ying)(ying)力(li)時，符合ASMEB31.1的(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding)(ding)(ding)。則評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)值大幅度降(jiang)低。上述兩(liang)(liang)種(zhong)公式(shi)(shi)(shi)評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)模(mo)式(shi)(shi)(shi)僅(jin)差(cha)6%，由于(yu)安全系(xi)數(shu)不同，評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)值相差(cha)竟(jing)達20%以(yi)上。這說明上述第(di)(di)一(yi)種(zhong)公式(shi)(shi)(shi)，評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)值仍不能接近ASME B31.1的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)平。
五、管道對設備或端(duan)點的(de)作(zuo)用力
在計(ji)算(suan)運(yun)行(xing)初期(qi)冷態作用力時，計(ji)算(suan)補償(chang)值(zhi)即冷補償(chang)值(zhi)僅為冷拉值(zhi)；在計(ji)算(suan)運(yun)行(xing)初期(qi)熱態作用力時，計(ji)算(suan)補償(chang)值(zhi)除(chu)管系熱膨(peng)脹值(zhi)和管道端點的附加位移值(zhi)外，還要(yao)計(ji)及(ji)冷拉值(zhi)的無效部分(fen)（不冷拉就不存在這項）。
六、改善管道柔性的措施
1. 改善(shan)管系(xi)的柔(rou)性(xing)問題，首先(xian)需考慮(lv)能否(fou)用改變支(zhi)架(jia)型式來(lai)解決。因管系(xi)可能存在局部過(guo)應變。
2. 當(dang)管系(xi)結構中(zhong)的絕大部(bu)分(fen)或比(bi)較(jiao)大的范圍處于彈性(xing)(xing)狀(zhuang)態，僅(jin)·有很小(xiao)部(bu)分(fen)管道運行在非彈性(xing)(xing)范圍，就會(hui)發(fa)(fa)生(sheng)彈性(xing)(xing)轉移引起(qi)應(ying)變(bian)集中(zhong)。當(dang)管道工作在蠕(ru)變(bian)范圍且(qie)變(bian)形(xing)分(fen)布很不均勻時，這(zhe)種現(xian)象(xiang)就更突出。管系(xi)中(zhong)剛(gang)性(xing)(xing)強的部(bu)分(fen)與剛(gang)性(xing)(xing)弱的部(bu)分(fen)相(xiang)連接時，隨時間的推(tui)移，作用在結構兩端的位移將發(fa)(fa)生(sheng)再分(fen)布，剛(gang)性(xing)(xing)強的部(bu)分(fen)應(ying)變(bian)減(jian)小(xiao)，剛(gang)性(xing)(xing)弱的部(bu)分(fen)應(ying)變(bian)增大，發(fa)(fa)生(sheng)局部(bu)過應(ying)變(bian)，并易引起(qi)屈(qu)服變(bian)形(xing)。
3. 為保(bao)證管系整體結構安全(quan)運(yun)行(xing)，避免因(yin)彈性轉移引起(qi)的局部(bu)過應變，設(she)計管系時(shi)應在(zai)以下方面(mian)充分注(zhu)意∶
a. 管系中小直(zhi)(zhi)徑(jing)管道(dao)與大直(zhi)(zhi)徑(jing)或(huo)剛性強(qiang)的管道(dao)串聯相接；
b. 管系中局部管道的尺寸或斷面縮小，或者是(shi)采用(yong)了性(xing)能較(jiao)弱的管道材料
c. 管(guan)系中管(guan)道材(cai)質和(he)規格相同(tong)，但在布置格局上(shang)大(da)部分(fen)的管(guan)道處于或(huo)(huo)接近中性軸（或(huo)(huo)推力線），小部分(fen)管(guan)道偏離中性軸，甚(shen)至有較(jiao)多的偏離卻要吸(xi)收較(jiao)大(da)的應變。
上述情(qing)況應在布(bu)置(zhi)(zhi)管道時盡量避(bi)(bi)免(mian)，尤其采用延(yan)展性(xing)較(jiao)低的材料時更應引起重視。若無(wu)法避(bi)(bi)免(mian)，就(jiu)應采取一些(xie)有效(xiao)措施如加限位裝置(zhi)(zhi)等。
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