6寸钢管应力计算
管道应力计算
3 推力计算
3.1 管道截面二次距
cm4
3.2 温度综合系数
3.3 管形系数
3.4 X向推力
N
3.5 Y向推力
N
3.6 合力
N
3.7 弯曲应力
Mpa
平面L型（90度）自然补偿推力和应力计算 符号或公式
数据
Do S L1; T1 T2
σ;取决于管道的材料和使用温度，见工业金属 管道设计规范
159.00 4.50 30.00
参数 1 基本参数 1.1 管道外径
管道壁厚 1.2 长臂长度L1 1.3 工作温度 1.4 环境温度 1.5 线性膨胀系数
1.6 钢管许用应力
平面L型（90度）自然补偿推力和应力计算 单位源自mm mm m °C °C /°C
Mpa
2 短臂必要长度计算
2.1 △L1
mm
2.2 短臂必要长度L2
m
2.3
120.00 0.00
0.00001266
105.00000000
△L1=L1*a*（T1-T2) L2min=1.1SQRT(△L1*Do/300) L2取值
I;动力管道设计手册，表9-4 C; L1/L2;用以在表9-5查Kx,Ky等 Kx Ky Kb Fx=9.8Kx*C*I/L1/L1 Fy=9.8Ky*C*I/L1/L1 F=SQRT(Fx*Fx+Fy*Fy) σb=0.098*Kb*C*Do/L1
45.576 5.41 5.00
652 0.288
6 52 16 825 106 33 111 12.34
管道应力计算指导
[转贴]压力管道应力分析部分第一章任务与职责1. 管道柔性设计的任务压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用以防止由于管系的温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况；1) 因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏；2) 管道接头处泄漏；3) 管道的推力或力矩过大，而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行；4) 管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏；2. 压力管道柔性设计常用标准和规范1) GB 50316-2000《工业金属管道设计规范》2) SH/T 3041-2002《石油化工管道柔性设计规范》3) SH 3039-2003《石油化工非埋地管道抗震设计通则》4) SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》5) SH 3073-95《石油化工企业管道支吊架设计规范》6) JB/T 8130.1-1999《恒力弹簧支吊架》7) JB/T 8130.2-1999《可变弹簧支吊架》8) GB/T 12777-1999《金属波纹管膨胀节通用技术条件》9) HG/T 20645-1998《化工装置管道机械设计规定》10) GB 150-1998《钢制压力容器》3. 专业职责1) 应力分析(静力分析动力分析）2) 对重要管线的壁厚进行计算3) 对动设备管口受力进行校核计算4) 特殊管架设计4. 工作程序1) 工程规定2) 管道的基本情况3) 用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿4) 用目测法判断管道是否进行柔性设计5) L型U型管系可采用图表法进行应力分析6) 立体管系可采用公式法进行应力分析7) 宜采用计算机分析方法进行柔性设计的管道8) 采用CAESAR II 进行应力分析9) 调整设备布置和管道布置10) 设置、调整支吊架11) 设置、调整补偿器12) 评定管道应力13) 评定设备接口受力14) 编制设计文件15) 施工现场技术服务5. 工程规定1) 适用范围2) 概述3) 设计采用的标准、规范及版本4) 温度、压力等计算条件的确定5) 分析中需要考虑的荷载及计算方法6) 应用的计算软件7) 需要进行详细应力分析的管道类别8) 管道应力的安全评定条件9) 机器设备的允许受力条件（或遵循的标准）10)防止法兰泄漏的条件11)膨胀节、弹簧等特殊元件的选用要求12)业主的特殊要求13)计算中的专门问题（如摩擦力、冷紧等的处理方法）14)不同专业间的接口关系15)环境设计荷载16)其它要求第二章压力管道柔性设计1. 管道的基础条件包括：介质温度压力管径壁厚材质荷载端点位移等。
浅谈压力管道应力分析及计算
浅谈压力管道应力分析及计算摘要：压力管道在工业生产或社会建设中被越来越广泛的使用，以其自身的特殊性和有针对性的特点，成为工业社会的一个重要课题。
管道质量及应力的大小直接影响到工程的质量及安全事故的发生率，应力的分析与计算也显得十分重要。
压力管道应力可分为一次应力、二次应力及峰值应力，三种类型，各种类型应力的特点各有不同，可以通过科学的方法如CAESAR II分析系统及复杂的公式多次计算，得出准确数值。
关键词：压力管道应力分析计算随着我国现代化技术的革新，工业蓬勃发展，国家大力支持公共设施建设项目，油田建设、大兴水利、天然气工程、南水北调工程等，压力管道成为最常见设备之一，其承担着输送易燃易爆能源、放射性及高腐蚀性物资的重大任务。
压力管道的安全与质量问题也成为从设计、安装、维护到使用等各个环所有相关部门都关注的重点防范问题，但其生产和使用过受到各种荷载因素的影响，加之自身应力的原因，使得压力管道事故频频发生，成为重大公共安全隐患，其也是国家相关安全监督管理项目之一[1]。
压力管道的应力分析与计算成为各种建设项的必要课题。
现对当前常用的压力管道应力进行分析及计算，相关报告如下：一、压力管道的特点压力管道在工作过程中所承担的重任和性质的特殊性，使其呈现出与一般管道与压力容器完全不同的特性，按照使用领域来划分，压力管道了分为一般工业压力管道和大跨度的公用管道，具体分以下几点：①工业压力管道构建出现代工业化生产体系，其特点是连接点多，管道的弯曲较多，分布密度大。
各个车间职能不同，使用的压力管道材料、规格要求各不一样，降低了整个系统的均衡质量。
生产过程中影响荷载的因素众多，如温度、运送物资质量、密度、化学性质等[2]。
②大跨度公用管道该类工程均跨越地理、气候各不一样的省市，有以下几个特点即长度极大，压力荷载复杂，性质不稳定，且受自然条件影响较多，如地质压力、风雪天气、地震塌陷等。
各项安全指标的测量准确度不高，维护难度大。
压力钢管安全鉴定的应力分析与强度计算
压力钢管安全鉴定的应力分析与强度计算压力钢管作为一种用于输送气体或液体的重要管道设备，其安全鉴定对于保障工业生产和人员安全至关重要。
在进行安全鉴定时，应力分析和强度计算是必不可少的步骤。
本文将针对压力钢管的应力分析和强度计算进行探讨。
一、应力分析1.1 弹性应力分析弹性应力分析通过对压力钢管所受力的计算，确定其在工作条件下的应力状态。
弹性应力可以分为轴向应力、周向应力和切向应力。
轴向应力是指压力钢管在管轴方向上受到的拉伸或压缩作用产生的应力。
其计算公式为：σz = (P * D) / (2 * t)其中，σz表示轴向应力，P表示管内的压力，D表示管道的直径，t 表示管壁的厚度。
周向应力是指在管壁厚度方向上产生的应力。
其计算公式为：σθ = (P * D) / (4 * t)切向应力是指在周向应力方向上的切应力。
其计算公式为：τ = (P * D) / (2 * t)1.2 塑性应力分析当压力钢管的应力超过弹性极限时，塑性应力开始发挥作用。
塑性应力分析需要考虑材料的屈服强度、变形硬化指数等因素。
塑性应力的计算涉及到材料的本构关系，常用的本构关系有屈服准则、应变硬化准则等。
根据材料的特性和具体情况，可以选取适合的本构关系进行计算。
二、强度计算2.1 材料的强度计算压力钢管的强度计算主要涉及材料的屈服强度和破坏强度。
屈服强度是指在材料屈服时承受的最大应力，破坏强度是指材料在极限状态下承受的最大应力。
通常采用屈服准则或破坏准则进行强度计算。
常用的屈服准则有von Mises准则、Tresca准则等，常用的破坏准则有最大应力准则、最大应变准则等。
2.2 结构的强度计算压力钢管的结构强度计算需要考虑管道本身的结构特点和外部载荷等因素。
常用的计算方法有弹性理论法、有限元法等。
弹性理论法是一种简化的计算方法，适用于结构相对简单、载荷较小的情况。
有限元法是一种更为精确的计算方法，可以考虑更复杂的结构和不同的载荷条件。
钢管应力计算
第一章总则第1.0.1条管道应力计算的任务是：验算管道在内压、自重和其它外载作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力，以判明所计算的管道是否安全、经济、合理以及管道对设备的推力和力矩是否在设备所能安全承受的范围内。
第1.0.2条本规定适用于以低碳钢、低合金钢和高铬钢为管材的火力发电厂汽水管道的应力计算。
油、空气介质的管道应力计算，可参照本规定执行。
核电站常规岛部分管道应力计算，可参照本规定执行。
第1.0.3条管道的热胀应力按冷热态的应力范围验算。
管道对设备的推力和力矩按在冷状态下和在工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。
第1.0.4条恰当的冷紧可减少管道运行初期的热态应力和管道对端点的热态推力，并可减少管系的局部过应变。
冷紧与验算的应力范围无关。
第1.0.5条进行管系的挠性分析时，可假定整个管系为弹性体。
第1.0.6条使用本规定进行计算的管道，其设计还应遵守《火力发电厂汽水管道设计技术规定》。
管道零件和部件的结构、尺寸、加工等，应符合《火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计》的要求。
第二章钢材的许用应力第2.0.1条钢材的许用应力，应根据钢材的有关强度特性取下列三项中的最小值：σb20/3，σs t/1.5或σs t(0.2%)/1.5，σD t/1.5其中σb20——钢材在20℃时的抗拉强度最小值（MPa）；σs t——钢材在设计温度下的屈服极限最小值（MPa）；σs t(0.2%)——钢材在设计温度下残余变形为0.2%时的屈服极限最小值（MPa）；σD t——钢材在设计温度下105h持久强度平均值。
常用钢材的许用应力数据列于附录A。
国产常用钢材和附表中所列的德国钢材的许用应力按本规定的安全系数确定。
美国钢材的许用应力摘自美国标准ASME B31.1。
对于未列入附录A的钢材，如符合有关技术条件可作为汽水管道的管材时，它的许用应力仍按本规定计算。
第三章管道的设计参数第3.0.1条设计压力的取用管道设计压力（表压）系指管道运行中内部介质最大工作压力。
钢管应力计算
第一章总则第1.0.1条管道应力计算的任务是：验算管道在内压、自重和其它外载作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力，以判明所计算的管道是否安全、经济、合理以及管道对设备的推力和力矩是否在设备所能安全承受的范围内。
第1.0.2条本规定适用于以低碳钢、低合金钢和高铬钢为管材的火力发电厂汽水管道的应力计算。
油、空气介质的管道应力计算，可参照本规定执行。
核电站常规岛部分管道应力计算，可参照本规定执行。
第1.0.3条管道的热胀应力按冷热态的应力范围验算。
管道对设备的推力和力矩按在冷状态下和在工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。
第1.0.4条恰当的冷紧可减少管道运行初期的热态应力和管道对端点的热态推力，并可减少管系的局部过应变。
冷紧与验算的应力范围无关。
第1.0.5条进行管系的挠性分析时，可假定整个管系为弹性体。
第1.0.6条使用本规定进行计算的管道，其设计还应遵守《火力发电厂汽水管道设计技术规定》。
管道零件和部件的结构、尺寸、加工等，应符合《火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计》的要求。
第二章钢材的许用应力第2.0.1条钢材的许用应力，应根据钢材的有关强度特性取下列三项中的最小值：σb20/3，σs t/1.5或σs t(0.2%)/1.5，σD t/1.5其中σb20——钢材在20℃时的抗拉强度最小值（MPa）；σs t——钢材在设计温度下的屈服极限最小值（MPa）；σs t(0.2%)——钢材在设计温度下残余变形为0.2%时的屈服极限最小值（MPa）；σD t——钢材在设计温度下105h持久强度平均值。
常用钢材的许用应力数据列于附录A。
国产常用钢材和附表中所列的德国钢材的许用应力按本规定的安全系数确定。
美国钢材的许用应力摘自美国标准ASME B31.1。
对于未列入附录A的钢材，如符合有关技术条件可作为汽水管道的管材时，它的许用应力仍按本规定计算。
第三章管道的设计参数第3.0.1条设计压力的取用管道设计压力（表压）系指管道运行中内部介质最大工作压力。
钢管应力计算
第一章总则第1.0.1条管道应力计算的任务是：验算管道在内压、自重和其它外载作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力，以判明所计算的管道是否安全、经济、合理以及管道对设备的推力和力矩是否在设备所能安全承受的范围内。
第1.0.2条本规定适用于以低碳钢、低合金钢和高铬钢为管材的火力发电厂汽水管道的应力计算。
油、空气介质的管道应力计算，可参照本规定执行。
核电站常规岛部分管道应力计算，可参照本规定执行。
第1.0.3条管道的热胀应力按冷热态的应力范围验算。
管道对设备的推力和力矩按在冷状态下和在工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。
第1.0.4条恰当的冷紧可减少管道运行初期的热态应力和管道对端点的热态推力，并可减少管系的局部过应变。
冷紧与验算的应力范围无关。
第1.0.5条进行管系的挠性分析时，可假定整个管系为弹性体。
第1.0.6条使用本规定进行计算的管道，其设计还应遵守《火力发电厂汽水管道设计技术规定》。
管道零件和部件的结构、尺寸、加工等，应符合《火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计》的要求。
第二章钢材的许用应力第2.0.1条钢材的许用应力，应根据钢材的有关强度特性取下列三项中的最小值：σb20/3，σs t/1.5或σs t(0.2%)/1.5，σD t/1.5其中σb20——钢材在20℃时的抗拉强度最小值（MPa）；σs t——钢材在设计温度下的屈服极限最小值（MPa）；σs t(0.2%)——钢材在设计温度下残余变形为0.2%时的屈服极限最小值（MPa）；σD t——钢材在设计温度下105h持久强度平均值。
常用钢材的许用应力数据列于附录A。
国产常用钢材和附表中所列的德国钢材的许用应力按本规定的安全系数确定。
美国钢材的许用应力摘自美国标准ASME B31.1。
对于未列入附录A的钢材，如符合有关技术条件可作为汽水管道的管材时，它的许用应力仍按本规定计算。
第三章管道的设计参数第3.0.1条设计压力的取用管道设计压力（表压）系指管道运行中内部介质最大工作压力。
钢管应力计算【可编辑范本】
第一章总则第1。
0.1条管道应力计算的任务是:验算管道在内压、自重和其它外载作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力,以判明所计算的管道是否安全、经济、合理以及管道对设备的推力和力矩是否在设备所能安全承受的范围内。
第1.０.2条本规定适用于以低碳钢、低合金钢和高铬钢为管材的火力发电厂汽水管道的应力计算。
油、空气介质的管道应力计算，可参照本规定执行。
核电站常规岛部分管道应力计算，可参照本规定执行。
第1.0.3条管道的热胀应力按冷热态的应力范围验算。
管道对设备的推力和力矩按在冷状态下和在工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。
第１.0.４条恰当的冷紧可减少管道运行初期的热态应力和管道对端点的热态推力,并可减少管系的局部过应变。
冷紧与验算的应力范围无关.第1。
０。
5条进行管系的挠性分析时,可假定整个管系为弹性体。
第1.0。
6条使用本规定进行计算的管道,其设计还应遵守《火力发电厂汽水管道设计技术规定》。
管道零件和部件的结构、尺寸、加工等，应符合《火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计》的要求。
第二章钢材的许用应力第2。
０.1条钢材的许用应力，应根据钢材的有关强度特性取下列三项中的最小值：σb20/3，σsｔ／1。
5或σｓt(０。
2%)/1.5,σD t/１.5其中σb２0—-钢材在２0℃时的抗拉强度最小值（MＰa);σs t－—钢材在设计温度下的屈服极限最小值（MＰａ);σs t(０。
2％）—-钢材在设计温度下残余变形为0。
２％时的屈服极限最小值(MPa）;σＤｔ——钢材在设计温度下１05h持久强度平均值。
常用钢材的许用应力数据列于附录Ａ.国产常用钢材和附表中所列的德国钢材的许用应力按本规定的安全系数确定．美国钢材的许用应力摘自美国标准ASMＥB３1.1。
ﻩ对于未列入附录Ａ的钢材，如符合有关技术条件可作为汽水管道的管材时,它的许用应力仍按本规定计算.第三章管道的设计参数第3.0。
管道应力计算
PX,=A,αEJΔt/107L12=A,/L12·αEJΔt/107(Kg)
PY,=B,αEJΔt/107L12=B,/L12·αEJΔt/107(Kg)
我们所需要计算的管道L1为4.65m，L2为11.2m，L2/L1=2.4，夹角为φ为0。
式中：根据图10-10查得A=15，B=3.3
热力管道计算书
原始数据
序号
名称
单位
符号
数据
1
计算压力
Kg/cm2
Pjs
8
2
计算温度
℃
tjs
175
3
计算安装温度
℃
tas
20
4
管子材料
/
/
20号钢
5
管子外径
cm
Dw
15.9
6
管子内径
cm
Dn
14.7
7
管子壁厚
cm
S
0.6
8
弯管弯曲半径
mm
R
650
9
钢材在计算温度下的线膨胀系数
Cm/m.℃
αt
11.92×10-4
10
钢材在20℃时的弹性模数
Kg/cm2
Eto
2.02×106
11
钢材在计算温度下的弹性模数
Kg/cm2
Et
1.8×106
12
环向焊缝系数
/
φ
0.91
13
钢材在20℃时的基本许用应力
Kg/mm2
〔σ〕2j0\
13.67
14
钢材在计算温度下的基本许用应力
Kg/mm2
〔σ〕tj
13.67
计算数据
管道应力计算
1.9 应力分类 1.9.1一次应力 由压力、重力与其他外力荷载的作用所产生的应力。
（1）一次一般薄膜应力，是在所研究的截面厚度上均匀 分布的，且等于该截面应力平均值的法向应力（即正应 力）的分量。
（2）一次局部薄膜应力，是由内压或其他机械荷载产生 的，由于结构不连续或其他特殊情况的影响，而在管道 或附件的局部区域有所增强的一次薄膜应力。
（4）剪切弹性模数 表示材料在线性弹性性态时对剪切变形的抵抗能力,单位
为单位面积的力。
1.6 强度指标与塑性指标 钢材的强度特征与变形特征是用一定的强度指标与塑
性指标来衡量，表示钢材力学性能。
1.6.1 强度极限σｂ 是拉伸应力－应变曲线上的最大应力点，单位为MPａ。 1.6.2 屈服极限σｓ 材料在拉伸应力超过弹性范围，开始发生塑性变形时
的应力。产生0.2%残余变形的应力值作为条件屈服极限， 用σｓ（0.2%）表示，单位为MPａ。 1.6.3 持久强度σDｔ 在给定温度下，使试样经过一定时间发生蠕变断裂时 的应力。工程上使用在设计温度下10万小时断裂时的平 均值表示，σDｔ单位为MPａ。
1.6.4 蠕变极限σnｔ 在给定温度下和规定的持续时间内，使试样产生一定
载作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约 束时所产生的二次应力，以及管道对设备产生的推力和 力矩。保证设备和管道的安全运行。 1.2 管道应力计算常用的规范、标准 （1）DL/T 5366-2006 火力发电厂汽水管道应力计 算技术规程 （2） ASME B 31.1-2004 动力管道 1.3 管道应力分析方法 管道应力分析方法分为静力分析和动力分析。 1.4 管道荷载 （1）重力荷载 （2）压力荷载 （3）位移荷载
2.8 作用力和力矩计算的基本方法 早期采用简化的弹性中心法，是将计算管系当作一根
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∴FNDF=FNFH=FNAD=-77.22KN
FNCE=FNEG=FNAC=54.6KN
3.轴心受拉强度计算
桁架材料为钢管，型号为外径48mm，壁厚为3.5mm
轴心受拉公式：σ=N∕An≤fd
N―轴心拉力设计值
AN―截面面积，查得为489mm2
fd―钢材抗拉强度设计值，查得为215N∕mm2
∴σ=N∕An= 54.6×103∕489=111.7N∕mm2＜fd=215N∕mm2，满足受拉条件。
4.立杆稳定计算
采用6寸钢管，外径为165mm，截面面积为907.1mm2
1）.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
其中N——立杆的轴心压力设计值，N=77.22KN；
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.9；
∴ < [f],满足要求!
Байду номын сангаас2).考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
其中N——立杆的轴心压力设计值，N=77.22kN；
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.19；
i——计算立杆的截面回转半径，i=58.3mm；
l0——钢管长度(m), l0=3.36m；
A——立杆净截面面积，A=907.1mm2；
桁架应力计算
一、计算过程
1.计算均布荷载
人的重量：6人×75kg=450kg
钢筋混凝土的重量：0.75×0.55×2500kg∕m3×6.1=6291kg
模板重量：25块×17.78kg=444.5kg
振捣器重量：40kg×6=240kg
取安全系数为1.5，1kg=9.8N
G=（450＋6291＋444.5＋240）×1.5×9.8N=109.2KN
线荷载：G∕L=109.2÷6.2=17.6KN∕m
∴q=17.6KN∕m
2.内力计算
取桁架的一半做受力分析，如图所示
取A结点为脱离体，如下图
ΣFy=0 FNAD•sin45°＋54.6=0→FNAD=-77.22KN(压力)
ΣFx=0 FNAc＋ FNAD•cos45°=0→FNAc=54.6KN（拉力）
i——计算立杆的截面回转半径，i=1／ 58.3mm；
l0——钢管长度(m),l0=3.36m；
A——立杆净截面面积，A=907.1mm2；
W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=88.6cm3；
——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2)；经计算得到 =94.6
[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f] = 215.00N/mm2；
W——立杆净截面模量(抵抗矩)，W=88.6cm3；
MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=ql∕8=84.6kN·m；
——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2)；经计算得到 =189.6
[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f] = 215.00N/mm2；
∴ < [f],满足要求!