埋地管道应力分析方法探讨
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[摘 要]科技的不断发展，高科技术的不断引进，现代的工业发展进入了一个新高度。大量高压高温管道的应用，为了保证不污染环境，不影响人们的生活，也保证安全性，很多的工业都是采用了埋地下管道进行运输、排放，包括建筑，天然气，石油等等都是通过埋地下管道进行排放运输工作。因此，埋地下管道的应力分析成为了关键，在发展中显得尤为重要。本文就主要对埋地下管道应力分析方法进行探讨。
[关键词]埋地下管道；管道应力；计算；分析方法
中图分类号：G635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0090-01
引言
工业技术的不断更新发展，工业项目不断的扩大，管道的使用量也在逐渐增大，所以埋地下管道需要考虑的问题，相关方式方法就成了关注的重点，不光是引起设计单位越来越重视，相关的投资单位也越来越重视这一方面，其中尤为重要的就是管道应力分析。对设计人员的专业能力有着严格要求，需要根据实际情况，探查地理位置等相关内容，设计出安全经济的管道，让其满足工艺流程。
一、 管道应力分析的作用
（一）管道应力
管道的应力就是管道需要承受的压力，负载和热胀冷缩等因素而引起的，管道的应力一般可分为一次应力，二次应力。一次应力就是管道所承受的眼里或者荷载而引起的，设计人员需要考虑相关的条件来设计，保证的他的安全性，因为如果荷载超过了它本身的所承受的范围，就会导致的管道的整理的变形甚至破坏，对工业的运行和发展有着很重要的影响；然后是二次应力，主要是热冷因素和它的支架端点位移等荷载所引起的应力。
埋地下管道是工业生产中一个重要的程序，它具有一定的特殊性和相关的规范要求，主要是承受的压力和所承受的荷等引起的，所以可以得出影响应力分析的因素除温度之外，还有土壤与其的相互作用。
（二）埋地下管道应力分析的作用
埋地下管道的应力分析主要是保证管道的正常工作，它的强度等要素要满足相应的压力和荷载，保证其工业的稳定成产，防止出现问题。具体表现为：（1）防止管道因为压力或者荷载过大而造成管道破坏。（2）防止管道连接处的风险发生。（3）保证管架的强度，防止造成管架的损害。（4）在设计条件范围内，保证相关的设备能够稳定的工作。（5）防止位移而造成破坏，以及一些振动等造成的破坏。
由此可以看出，埋地下管道应力分析的重要性，直接关系到管道和设备的正常工作，企业的稳定生产。
二、应力分析的方法
进行应力分析，首先，确定工厂的类型，是化工业还是石油业还是电力、核工业等等，不同的工业所埋的地下管道的作用不一样，工作情况不一样，所承受的压力或者荷载也不一样。还需要了解调差相关的情况，比如安全性，也就是说是否具有危险性，包括埋地下管道土壤与其之间是否会发生什么看反应，或者会不会有毒，有易燃易爆的情况等等；然后管线的操作情况，包括了温度、压力等，要根据管线的类别，以及相关的要求做管线应力分析；再是地震的情况，发生振动的情况。
（一）目测分析法
目测分析的话，对于设计人员的专业要求和工作经验要求就会高一些，要有丰富的相关经验根据管线的分析情况来进行目测，就需要后续复杂的程序。进行目测分析的设计人员需要满足的要求：（1）要有丰富的工程经验，如果是进行过几次的那肯定是不能完成目测分析的，需要保证其安全正确。（2）对当地的环境，土壤有着一定的了解和熟悉，因为管道分析受温度，压力以及土壤与其之间的推动而影响，所以要完成目测分析，必须要了解当地的地理环境，土壤特征。（3）对埋地管线的应力分析，根据地管线应力的情况来进行目测。
（二）图表分析和公式分析
图表分析和公式分析快速简单，没有严格的专业要求，这样的分析方法主要是根据埋地管线的情况，如管线的位移，柔性等，通过管线的情况来进行管道应力的分析。这样的分析方法主要有三种（1）根据管线的位移范围来计算，这样的埋地管线应力分析法并不是适用于所有管线，有着一定的限制，不适合的管线要求：设计温度不在-20℃-350℃范围内；薄壁管的壁厚和管径比小于等于0.02；非金属管。（2）要求管线必须统一直径，没有中间的约束，管子外径和管子吸收的总位移的积与两固定点间总长度减去其直线距离的平方的比值要小于等于208.3；（3）使用计算机辅助的应力分析，这是利用计算机管道应力分析软件进行埋地下管道的应力分析与计算。这其中又分静力和动力。静力分析：管道在压力，自重等作用下的一次应力计算，在温度荷载下的二次应力计算，管道对设备口的作用力以及支架的受力计算等等。动力分析：管道的频率，管道的振动等等。
（三）材料不同的管道组成的管系
管网中各条不同的管道可能由于介质、压力等因素不同，选用的材质不同。管道应力计算中常见的材料参数如表1。可见其弹性模量E及热膨胀系数A有时相差较大，在有温差热应力的情况下，会带来热力耦合问题：密度Q的不同也会带来重力载荷的不均匀，尤其在考虑惯性力的场合，差别不可忽略。
（四）边界条件和约束的处理
施加的边界条件和约束对管道的计算至关重要，其作用与影响有时远远大于压力载荷，因而必须仔细考虑现场参数，力求给出的约束与现场情况一致。一般压力管道的管网中有多种形式的支架：固定式、滑动式和间隙式等。阀门和变径段的特殊处理阀门的处理：在计算中将阀门及与之相连的法兰处理成与相连接的管道相匹配的一段管道，且认为近似刚性体，输入其几何长度，弹性模量可取为比相连管道的模量高若干个数量级，热膨胀系数取为比相连管道的系数低若干个数量级，密度由实际重量与模型中体积的比值确定。
三、结束语
通过文章的分析探究，了解了埋地下管道应力分析的作用，以及方法和需要注意的地方，也说明了应力分析的重要性，几种分析方法要根据实际的情况來选择。埋地下管道进行应力分析，需要保证管道的安全和工业成产的正常运行，考虑温度、荷载情况和影响的因素、以及压力和土壤的性质还有摩擦力这些情况，才能设计出安全的管线，达到管道和相关设备的安全运行指标。同时，随着工业的发展，需要不断的创新和研发应力分析方法，使其更加准确完美。
参考文献
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