工业管道应力分析在化工设计中的应用

周吴波

摘要：实际上工业管道在化工设计工作当中属于核心项目，能够广泛应用到化工、石油等相关行业当中。为保障工业管道设计工作的经济与合理性，技术人员需要提前分析管道应力，这也是为化工生产工作稳定落实奠定基础的关键。本文先阐述了工业管道应力分析的主要目的，又研究了工业管道应力分析细节在化工设计过程中的实际应用，希望能够为相关工作的优化提供合理参考。

关键词：工业管道;应力;化工设计

工业管道属于一种流程复杂且生产环境和种类变化都比较繁多的设备，当下化工行业发展需要面临的行业竞争以及环境越来越复杂，行业内竞争也是扥激烈，面对这样的情况，技术人员需要寻找合理方式满足行业对工业管道以及化工设计工作提出的新要求。需要注意的是工业管道应力分析工作不仅在化工设计工作当中处于核心位置，在电力等其他行业当中也会对工业生产安全以及管道设计优化，以及工程材料的节约等产生明显效果。

一、工业管道应力分析的主要目的

管道应力分析工作在表面上是通过软件设计和计算得到作用的物体当中，进行应力分布以及数值分析[1]。在一般情况下，工业管道应力扥西工作内容主要就是围绕管道本身展开，重点因在于管道应力计算之后的分析。这方面功罪哦从本质上将，对于工业管道而言，能够结合应力计算分析以及相关工作的落实展开相应的数据分析，不进入西还能促使这项工作当中的细节与标准规范内容相互适应，为后续行业内工作的落实奠定稳定基础。

在通常情况下，工业管道设计工作人员在完成管道配置工作之后，需要继续依靠机械工程师对管道的柔性分析以及应力计算结果解决相应问题。即在计算之后保障工业管道内部各点的应力结果能够控制在标准范围当中，即在安全数值范围内即可。同时与工业管道相互连接的设备管口荷载也与制造商和标准范围内的相关要求相符。简而言之就是要将工业管道和其连接的部分安全性都维持在允许范围之内。此外还要技术人员计算工业管道若处于约束条件下，不同位置的荷载是否还能够与要求相符。同样的，不同工况下的工业管道位移等相关参数也需要技术人员进行计算，为将管道机械振动以及声频振动等情况解决，主要技术人员结合实际情况，不断优化设计，原则就是保障设计方案的合理性。

二、工业管道应力分析在化工设计中的应用

众所周知，工业管道应力分析工作的内容主要体现在三个方面，即正确建模、真实描述边界条件，以及正确分析计算结果[2]。需要注意的是邊界描述工作落实难度较大，想要保障结果准确性，技术人员需要长期积累工作经验，同时在实际工作当中反复尝试，这样才能得到理想的工作结果。其中的建模工作就是要将已经得到分析结果的管道力学模型通过合理形式离散，最终简化成为程序要求的数学模型[3]，其真实性会对后续应力分析效果产生明显影响。在应力分析的过程中，技术人员需要注意的根本就是边界条件相关的问题，若是体现在化工设计当中，就是约束、管口相关具体问题的模拟以及研究，技术人员通过模拟此类便捷条件才能得到相对正确的计算结果。后续只需要对计算结果进行分析，还需要保障管道支吊架设计的正确与否，具体工作细节可与工程力学以及流体力学等相互结合，这样才能保障设计人员更加迅速地完成工作任务。

（一）管道热应力以及柔性调整

众所周知，管道柔性数据是管道本身在变形、吸收热膨胀以及冷缩等情况下产生的位移变形能力。行业内设计人员需要注意在工业管道设计工作落实的初期，就要充分地考虑管道柔性应力，同时对于有可能对工业管道质量产生影响的关键因素进行归纳。这样做可以在保障工业管道铺设合理程度的同时，还能够有效降低相关问题产生率的概率，同时避免工业管道断裂以及松散等不良情况产生。

除此之外，设计人员本身还需要针对工程成本环节进行考虑，主要方向就是在保障后续使用效果的同时，尽量缩短管道长度，最终达到控制成本投入的效果。在针对工业管道柔性应力相关工作和影响因素进行思考的过程当中，行业内技术人员有必要注意到环境的影响，同时结合实际情况对工业管道支撑端点进行优化调整。若环境条件允许，则技术人员可以在工业管道柔性特点的辅助下，促使其在外管径正常的情况下进行自然转向。

（二）管道振动的缓解措施

针对工业管道在介质运输过程中的震动情况，技术人员可以判断其是否长期处于不良状态，若是则需要通过合理手段消减管道的振动，首先是可以选择合适的管道材质，即选择抗震性更强、弹性更好的材料。其次是在工业管道系统的适当位置上设置缓冲器，这样就能够降低流体脉动强度，这样就能够达到降低管道振动的效果。最后是在工业管道设计的阶段，技术人员可以在管道的转弯位置设置更加圆滑的转角，避免急转弯。若材料本身的强度允许，技术人员可以选择直径更大管壁更薄的管道，一方面能够降低工程占地面积，另一方面也能够在保障工业管道质量的同时，合理控制成本。

（三）支吊架的合理设置

工业管道在应力分析的过程中，技术人员需要正确的设置管道支吊架，这项工作属于核心内容。在落实过程中应注意保障安装位置的合理性，这样才能避免后续工业管道在运行过程中产生破损，导致化工生产无法继续落实。

想要保障支架安装的合理程度，技术人员需要保障工作细节符合以下几点要求。首先是要保障将承重架控制在安全距离之内，其次是要利用管道本身的自然补偿满足工程在柔性方面的要求，最后是要控制工业管道位移在管托范围之内，且要根据成和不同选择应用不同样式的支吊架。

结束语：

综上所述，工业管道由于其复杂性和特殊性比较明显，因此管道设计本身对工业的发展来讲也会产生明显影响。管道应力分析本身作为设计的一部分，能够为工业管道设计工作的优化和落实提供比较精准的数据分析，帮助整个行业安全发展。

参考文献：

[1]李国永.石油化工管道设计中基于应力分析的柔性设计分析[J].化工管理，2019（25）：74-75.

[2]谢明.石油化工管道设计的应力分析与柔性设计研究[J].决策探索（中），2019（07）：15-16.

[3]李青燕.基于CAESARII的某医药厂房蒸汽管道应力分析[J].科技创新导报，2019，16（10）：38+40.