压力管道设计(工业管道和公用管道)5
压力管道设计基本要求
三、压力管道的材料与管部件
1. 管道等级表的内涵
2. 管道特性表的内涵 3. 设计压力和设计温度的确定
4. 材料的选择
5. 管道等级的确定 6. 管道标准和壁厚的确定 7. 法兰、垫片和紧固件的选择 8. 阀门与管件
1、管道等级表的内涵
根据生产流程和管道输送介质的物性、压力、 温度等编制的管道等级表是压力管道设计的基 本依据； 管道等级表的内容包含针对输送介质的管道、 管件、阀门、法兰、垫片、紧固件、安全设施 等在内的标准、型号、规格和技术参数；
4、压力管道的分类和分级
关于工业管道 （1）工业管道的范围：工业管道的使用范围仅限于企业、 事业单位内部，（包括延伸出工厂边界线，但归属于 企、事业单位管辖的工艺管道）主要有别于公用管道。 分三类：工艺管道、公用工程管道 、辅助管道； （2）工业管道的服务对象： 服务对象强调的是为企业、 事业单位的生产服务 。 （3）工业管道的属性：这类压力管道为企、事业单位所有， 属于单位管辖。 （4）介质特性：介质种类多、压力温度范围大。
二、压力管道设计要求与程序
1、压力管道设计应熟悉的规范 2、压力管道设计常备的手册 3、压力管道设计的总体要求
4、压力管道设计基本程序
1、压力管道设计应熟悉的规范
GBJ50016-2006 建筑设计防火规范 GB50160-92 石油化工企业设计防火规范 GB5044-85 职业性接触毒物危害程度分级 GB50316-2000 工业金属管道设计规范 GB50235-97 工业金属管道工程施工及验收规范 GB50236-98 现场设备工业管道焊接工程施工及验收 规范 GB50264-97 工业设备及管道绝热工程设计规范 SDGJ6-90 火力发电厂汽水管道应力计算技术规定 DL/T5054－1996 火力发电厂汽水管道设计技术规定
(完整版)《压力管道规范-工业管道-检验与试验》GB20801.5-2006
GB/T20801.5-2006系“压力管道规范－工业管道”的第5部分，规定了工业金属压力
管道的检验、检查和试验的基本安全要求。
本部分未规定的其他检验、检查和试验要求应符合规范（GB/T20801-2006）其他部分以
及国家现行有关标准、规范的规定。
2.规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其
c)如a)要求增加的被检件中任何一件发现有超标缺陷，则每个有缺陷件应再增加两个相
同件进行检查；
d)如所有c)要求的被检件都合格，则附加检查所代表的全部件数均应为合格。有缺陷件
应予返修或更换并进行重新检查；
e)如c)要求的被检件中任何一件发现有超标缺陷，则该批全部都应进行检查，不合格
者应进行返修或更换，再进行必要的重检。
随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本规
范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新
版本适用于本规范。
GB/T20801.1-2006压力管道规范——工业管道第1部分总则
GB/T20801.2-2006压力管道规范——工业管道第2部分材料
g)完工后接头外观。
5.4.2检查方法
除在工程设计中另有规定外，按5.2条进行目视检查。
5.5硬度检查
焊接接头、热弯以及热成形组件的硬度检查用于检查热处理工艺的可靠性。
6检查范围
6.1检查等级
6.1.1一般规定
a)压力管道的检查等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个等级，其中Ⅰ级最高，Ⅴ级最低；
b)压力管道应按6.1.2和6.1.3确定检查等级，并取其较高者。
5检查类型和方法
压力管道类别定义及范围
压力管道的定义一。
压力管道：是指利用一定的压力，用于输送气体或液体的管状设备。
其范围规定为最高工作压力或者等于0.1MPa(表压）的气体，液体气休，蒸气介质或者可燃，易爆，有毒，有腐蚀性，最高工作温度高于或等于标准的液体介质，且公称直径大于25㎜的管道。
二。
压力管道的划分：（一）GA类（长输管道）管道类别介质状态介质特性设计压力（MPa)公称直径（DN）输送距离（KM）GA1 气体有毒，可燃，易爆P>1.6 >25 / 液体有毒，可燃，易爆P≥0.1 ≥300 ≥200 浆体/ P≥0.1 ≥150 ≥50GA2 气体有毒，可燃，易爆0.1≤P≤1.6 >25 / 液体有毒，可燃，易爆P≥0.1 >25 / 浆体/ P≥0.1 >25 /（二）GB类（公用管道）管道类别管道特性设计压力（MPa) 公称直径（DN）GB1 燃气管道P≥0.1 >25GB2 热力管道P≥0.1 >25 (三）GC类（工业管道）管道类别介质状态介质特性设计压力（MPa)公称直径（DN）设计温度（ C°）GC1 汽体液体毒性程度为极度危害的介质P≥0.1 >25 / 汽体火灾危险性为甲，乙类P≥4.0 >25 / 液体火灾危险性为甲类P≥4.0 >25 / 汽体液体可燃，有毒P≥4.0 >25 ≥400 汽体液体/ P≥10.0 >25 /GC2 汽体火灾危险性为甲，乙类0.1≤P<4.0 >25 / 液体火灾危险性为甲类0.1≤P<4.0 >25 /汽体液体可燃，有毒 1.0≤P<4.0 >25 ≥400汽体液体可燃,有毒 1.0≤P<4.0 >25 /汽体液体/ 1.0≤P<10.0 >25 ≥400汽体液体/ 4.0<P<4.0 >25 /GC3 汽体液体可燃,有毒0.1≤P<1.0 >25 / 汽体液体/ 0.1<P<4.0 >25 /压力管道类别定义及范围一、长输（油气）管道系产地、储存库、使用单位间的用于输送商品介质的管道，代号为GA，划分为GA1级和GA2级。
压力管道的定义及分类
压力管道的定义及分类
压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压)的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。
压力管道的分类：
管道分类一般可以按主体材料、敷设装置、输送介质特性和用途等管道使用特性进行分类。
压力管道按其用途划分为工业管道、公用管道和长输管道。
长输管道、公用管道、工业管道定义是什么?
1)长输管道是指产地、储存库、使用单位用于输送商品介质(油、气等)，并跨省、市，穿、跨越江河、道路等，中间设有加压泵站的长距离(一般大于50Km)管道。
管道设计按照GB50253-2003《输气管道设计工程规范》或GB50251-2003《输油管道工程设计规范》等标准规范设计。
2)公用管道是指城市、乡镇、工业厂矿生活区范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。
管道是按照GB50028-93《城镇燃气设计规范》(2002年版)或CJJ34《城市热力网设计规范》等标准规范设计。
3)工业管道系指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的管道,公用工程管道及其它辅助管道。
包括延伸出工厂边界线，但归属企、事业单位管辖的工艺管道。
GBT 20801.5-2006 压力管道规范 工业管道 第5部分：检验与试验
3)抽样检查管道的螺纹、法兰连接和其它接头。如管道需进行气压试验时，所有螺纹、 螺栓连接及其它接头均应进行检查；
4)管道安装时的抽样检查，包括组对、支撑件和冷紧的检查；
5)焊缝目视检查比例应符合表 5-1 的要求，应对每一焊工或焊接操作工所焊的焊缝进行 检查。 b)GC1 级管道的目视检查 除 6.2.1a)外，尚应包括： 除 6.2.1 a) 1)外，所有制作、安装及焊缝均应进行 100%目视检查；所有螺纹、螺栓以 及其它连接接头均应进行 100%目视检查。 c)剧烈循环工况管道的目视检查 除 6.2.1 b)外，所有安装管道应校核尺寸和偏差。支架、导向件和冷紧点都应检查以 保证管道的位移能适应开车、操作和停车等所有的工况，不发生卡住和意外约束的现象。 6.2.2 焊接接头目视检查应按表 5-2 的规定。 6.3 焊接接头无损检测 6.3.1 焊接接头表面无损检测 a)检查比例应不低于表 5-1、表 5-3 的规定。 b)有再热裂纹倾向的焊接接头应在焊接及热处理后各进行一次表面无损检测。 c)验收标准按 JB4730Ⅰ级合格（PT 或 MT）。 6.3.2 焊接接头的射线照相检测和超声波检测 a)检查比例应不低于表 5-1、表 5-3 的规定，抽样检查时，固定焊的焊接接头不得少于检 测数量的 40%。 b)管道的名义厚度小于或等于 30mm 的对接环缝应采用射线照相检测，名义厚度大于 30mm 的对接环缝可采用超声波检测代替射线照相检测；当规定采用射线照相检测但由于条件限制 需改用超声波检测代替时，应征得设计单位和建设单位的同意。 c)焊接接头的射线照相检测和超声波检测验收标准为：
压力管道的分类和分级
压力管道的分类和分级管道的用途广泛，品种繁多。
不同领域内使用的管道，其分类方法也不同。
一般可以按用途、主体材料、敷设状态和输送介质等管道使用特性进行分类。
具体情况可见图1。
在一般法规、标准、规范中，为了便于设计、施工验收和使用管理和检验，往往根据介质的特性和设计参数采用综合分类、分级的方法，同时，在各行业的设计规范，施工验收规范和维修、检验规程之间，对管道的分级或分类尚存在差异。
如：国家标准《工业金属管道设计规范》GB50316中的流体根据状态、性质和设计参数分为A1、A2、B、C、D五类。
A1类为剧毒介质；A2类为有毒介质B类为可燃介质；C类、D类为非可燃、无毒介质，其中设计压力小于等于1MPa，且设计温度为-29～186℃的为D类。
化工、石油化工和电力等行业的施工及验收规范对管道的分级或分类如下：化工行业标准《化工金属管道工程施工及验收规范》HG20225—95按流体特性和设计参数分为A、B、C、D四类。
基本与国家标准一致，但将有毒介质管道划入B类管道。
石油化工行业标准《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501—2002按流体特性和设计参数分为SHA、SHB、SHC、SHD四级，如表3。
表3SH3501-2001管道分级电力行业标准《电力建设施工及验收技术规范》（管道篇）DL5031—94按设计压力分为高压、中压和低压三级管道。
设计压力大于8MPa的为高压管道；设计压力大于1.6MPa，小于等于8MPa的为中压管道；设计压力小于等于1.6MPa 的为低压管道。
《压力管道安全管理与监察规定》将压力管道分工业管道、公用管道和长输管道三类。
这主要是从管道的用途和地域特性进行的分类，其具体定义是：（1）工业管道：企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道。
其地域特性是一个企业或事业单位内使用的管道；（2）公用管道：城市或乡镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道，其地域特性是一个城市或乡镇范围内使用的管道；（3）长输管道：产地、储存库、使用单位间用于输送商品介质的管道，其地域特性是跨地区（跨省、跨地市）使用的管道。
压力管道设计—工业管道、公用管道
三、设计参数的确定
3.1 设计执行主要标准：管道设计标准较多，要准确选用、现行有效。 GA：GB50251《输气管道工程设计规范》 GB50253《输油管道工程设计规范》
分级分为：SH3051管道分级.docx SHA(有毒的，SHA1、SHA2、SHA3、SHA4)、 SHB(可燃的SHB1、SHB2、SHB3、SHB4)、 SHC(无毒、非可燃SHC1、SHC2、SHC3、SHC4、SHC5) 没有压力的限制(＜0.1MPa)，没有管径的限制(＜25mm)
一、压力管道级别类别的划分
二、压力管道可燃、易爆、毒性程度的划分
2.1 一般规定 • (1)压力管道中介质毒性程度、腐蚀性和火灾危险性的划分应当
以介质的“化学品安全技术说明书”(CSDS)为依据，按照本附 件的划分原则确定。
• (2)介质同时具有毒性及火灾危险性时，应当按照毒性危害程度 和火灾危险性的划分原则分别定级。
• (3)介质为混合物时，应当按照有毒化学品的组成比例及其急性 毒性指标（LD50、LC50），采用加权平均法，获得混合物的急性 毒性（LD50、LC50），然后按照毒性危害级别最高者，确定混合 物的毒性危害级别。
• 1.1 新的《特种设备目录》 • 压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，
其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），介质为气 体、液化气体、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温 度高于或者等于标准沸点的液体，且公称直径大于或者等于50mm的 管道。公称直径小于150mm，且其最高工作压力小于1.6MPa（表压） 的输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体的管道和设备本体所属管道除外。 其中，石油天然气管道的安全监督管理还应按照《安全生产法》、 《石油天然气管道保护法》等法律法规实施。目录.doc • 长输管道（GA）输油管道、输气管道 • 公用管道（GB）燃气管道、热力管道 • 工业管道（GC）工艺管道、动力管道、制冷管道
压力管道设计方案
压力管道泄漏检测与修复
泄漏检测方法
采用多种泄漏检测方法，如人工巡检、智能巡检、压力测试等，及时发现管道 泄漏问题。
泄漏修复措施
根据泄漏情况采取相应的修复措施，如焊接修复、更换部件等，以确保管道的 安全运行。
05
压力管道设计计算与优化
水力计算
流量计算
根据系统负荷、运行工况等参数，计算管道内的 流量。
压力管道安全防护措施
防爆和防泄漏措施
在管道设计时考虑防爆和防泄漏 的措施，如设置安全阀、防爆阀 等，以及时排放异常气体和防止
爆炸。
静电和雷电防护
根据需要，在管道上设置静电消 除器、防雷击装置等，以防止静 电和雷电对管道及周围环境的影
响。
紧急切断系统
在管道上设置紧急切断系统，以 便在紧急情况下快速切断流体流
耐用性
考虑管道的使用寿命和维护要求，方 便维修和更换。
压力管道设计的前期准备
了解项目需求和设计条件
进行风险评估
收集相关资料，明确设计要求，确定设计 参数和工艺流程。
对可能存在的风险因素进行分析和评估， 制定相应的应对措施。
进行可行性研究
确定设计方案
对设计方案进行技术经济分析，确保方案 的可行性。
根据前期准备工作成果，确定最终的设计 方案，包括管道布置、材料选择、设备选 型等。
无损检测
耐压试验
泄漏检测
防腐层检测
对焊缝进行无损检测，如射线探伤、 超声波探伤等，确保焊缝质量符合要 求。
采用气泡法、涂抹法等方法检测管道 密封性能，确保管道无泄漏。
压力管道验收流程与注意事项
验收申请
施工单位在完成施工 后应向建设单位提交 验收申请。
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3.1.4 管道应力分析3.1.4.1 管道的载荷和应力1.载荷均布载荷：作用于管道的载荷有管内介质产生的压力，管子质量（包括管内介质、保温材料等）产生的集中载荷：阀门、三通、法兰等管件质量产生的热载荷：管道温度变化热胀冷缩受约束产生的安装残余应力：管道安装施工时各部分尺寸误差产生与管道连接的设备变位或其它原因的管端位移引起管系变形而产生的载荷动载荷：管内介质压力脉动引起的管道振动以及液击产生的冲击波等随机载荷：风载荷，地震载荷等根据载荷的性质一静力载荷：指缓慢、毫无振动地加到管道上的载荷，它的大小和位置与时间无关，或者是极为缓慢地变化自限性载荷：指管道由于结构变形受约束所产生的载荷。
只要管材塑性良好，初次施加自限性载荷不会直接导致破坏非自限性载荷：指外力载荷，例如介质内压非自限性载荷超过一定的限度，就会直接导致破坏二动力载荷：指随时间有迅速变化的载荷载荷的分类◆ 一般管道静力计算主要考虑的载荷有压力载荷：介质内压力机械载荷（持续外载）：管道自身质量、支吊架反力和其它外载位移载荷（热载荷）：热胀冷缩和端点附加位移2.应力分类管道在压力载荷、持续外载及热载荷等作用下，在整个管路或某些局部区域产生不同性质的应力压力管道的应力◆ 一次应力：是由于外载荷作用而在管道内部产生的正应力或剪应力a.一次总体薄膜应力b.一次弯曲应力c.一次局部薄膜应力◆ 二次应力：主要考虑的是由于热胀冷缩以及其它位移受约束而产生的应力◆ 峰值应力：是由于载荷、结构形状的局部突变而引起的局部应力集中的最高应力值3.1.4.2 管道应力许用值及安全性的判据压力管道的静力分析，主要考虑内压，持续外载和热载荷的作用1.由内压和持续外载在管道中引起的应力属于一次应力，它的基本特征是没有自限性2.热载荷在管道中引起的应力属于二次应力，它的特征是有自限性3.管道的局部形状突变等原因会造成峰值应力，峰值应力的特征是结构不产生任何显著的变形一次应力：极限载荷准则来规定其许用应力值二次应力：安定性准则来限定其许用范围一次应力根据极限载荷准则来规定其许用应力值，这是一个防止结构过度变形的准则极限载荷法认为，一旦在某结构单元的整个截面上发生屈服，该结构就达到极限状态，不能再承担任何附加载荷。
结构在极限状态下承受的外载荷称之为极限载荷一次弯曲应力和一次局部薄膜应力可以比一次总体薄膜应力有较高的许用应力值二次应力采用安定性准则来限定其许用范围安定性是指结构在载荷（包括热载荷）反复变化的过程中，不发生塑性变形的连续循环。
对管道热胀二次应力的限定，是控制冷、热态的应变在一定的应力范围和控制一定的交变次数，以保证管道安全运行而不产生疲劳破坏钢材在20℃时的基本许用应力[σ]取[σ]=σb /3和[σ]=σs/1.5二者中的较小值。
式中σb为材料20℃时的强度极限σs为材料20℃时的屈服极限钢材在工作温度时的基本许用应力[σ] t取[σ] t＝σtb /3 和[σ]t= σtb/1.5二者中的较小值式中σtb为材料在工作温度下的强度极限σtb为材料在工作温度下的屈服极限一次应力的验算内压折算应力验算：内压折算应力是由内压在管壁上产生的三个互相垂直的主应力（内压环向应力，内压轴向应力和内压径向应力），按最大剪应力理论和以管壁平均应力为基础导出的当量应力，内压折算应力不得超过钢材在工作温度下的基本许用应力σzh1≤[σ]tσzh1——内压和持续外载合成的轴向应力内压和持续外载合成的轴向应力验算：在持续外载作用下，管壁上产生持续外载轴向应力、弯曲应力和扭转应力，其中外载产生的扭转应力一般很小，可以认为弯扭合成应力的方向基本上是沿轴向的。
内压和持续外载合成的轴向应力（包括内压轴向应力、持续外载轴向应力和弯扭合成应力）也不得大于材料在工作温度下的基本许用应力σzh1≤[σ]tσzh1——内压和持续外载合成的轴向应力二次应力的许用应力范围对二次应力的限定，并不是一个时期的应力水平，而是采用许用应力范围和控制一定的交变循环次数管系在内压、持续外载、热载荷等作用下产生的一次应力加二次应力的许用应力范围为1.25f（[σ] +[σ]t）单独计算二次热胀应力的许用范围为f［1.25（[σ] +[σ]t）- σzh1］f为交变次数N对许用应力范围的修正系数，N＜7000次时，f =1.0；N≥7000次时，f =0.93.1.4.3 承受内压管子的强度计算1.承受内压管子的强度分析σθ= PDn/2Sσz =PDn2/4s（Dn+s）σr=P/2管壁上的三个主应力服从关系式σθ＞σz＞σr最大剪应力强度理论，强度条件为σe=σθ-σr≤[σ]理论壁厚公式S≥ PDn/2 [σ]φ-PS≥ PDw/2 [σ]φ+PDn：内径Dw：外径P:管内介质压力S:管子壁厚Φ：焊缝系数2.管子壁厚计算承受内压管子理论壁厚公式1.通常按管子外径确定时为 S=PDw/2 [σ]φ+P2.若按管子内径确定时为S=PDn/2 [σ]φ-P式中 S ——管子理论壁厚，mm；φ ——焊缝系数；P——管子的设计工作压力，MPa；[σ] ——管子材料在设计温度下的基本许用应力，MPa。
Dw 、Dn的单位均为mm管子理论壁厚公式实际上就是圆筒形压力容器的理论壁厚公式管子理论壁厚，是按照强度条件确定的承受内压所需的最小管子壁厚。
工程使用的管道壁厚还需考虑管子由于制造工艺等方面造成强度削弱的因素。
其管子壁厚计算公式为S I =Sl+CSI——管子计算壁厚，mm； C——管子壁厚附加值，mm 焊缝系数无缝钢管，φ=1.0对单面焊接的螺旋焊接钢管，φ=0.6纵缝焊接钢管，参照《钢制压力容器》的有关标准选取此焊缝系数是指焊接钢管的焊缝（如水管，煤气管等）此焊缝系数反映焊接钢管的纵焊缝和螺旋焊缝对钢管强度的削弱（如水管，煤气管等）壁厚附加量CC=C1+ C2C1——管子壁厚负偏差、弯管减薄量的附加值，mmC2——管子腐蚀、磨损减薄量的附加值，mm壁厚负偏差：管子计算壁厚中必须计入管子壁厚负偏差的附加值C 1=aSl/（100-a）a为管子壁厚负偏差百分数对于采用钢板或钢带卷制的焊接钢管，其壁厚S负偏差就是钢板、钢带的允许负偏差腐蚀速度小于0.05mm/a时，单面腐蚀取C2=1～1.5mm，双面腐蚀取C2=2～2.5mm当管子外面涂防腐油漆时，可认为是单面腐蚀，当管子内外壁均有较严重腐3.弯管壁厚计算采用直管弯制成弯管后，壁厚是有变化的弯管外侧壁的实际环向应力仍比直管大，内侧壁的环向应力则比直管小。
且应力值与弯管的弯曲半径R有关。
而弯管的径向应力与直管相同，没有变化弯制弯管的管子理论壁厚公式S lw =Sl（1+Dw/4R）S lw = [PDw/2 [σ]φ+P]（1+Dw/4R）Slw——弯管理论计算壁厚，mm；R——弯管弯曲半径，mm 弯制弯管时，管子横截面的外侧受拉，内侧受压而呈扁园。
不圆度的表达式为T u =（Dmax- Dmin）/ Dmax×100%T u 弯管不园度（%）； Dmax、Dmin分别为弯管横截面最大和最小外径，mm我国的GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》对弯制弯管Tu的规定为高压管道不超过5%，中、低压管道不超过8%4.焊制三通壁厚计算三通处曲率半径发生突然变化以及方向的改变，导致主支管接管处出现相当大的应力集中，这种应力集中现象只发生在局部区域，离接管处稍远就很快衰减。
只要将接管处的主管或支管加厚或主、支管同时加厚，或采用补强的方法，满足强度要求三通主管和支管的理论壁厚公式分别S lz =[PDw/2 [σ]φ+P]Sld= Slzdw/DwS lz ——三通主管理论计算壁厚，mm；Sld——支管理论壁厚，mm；dw——支管外径，mm；.φ——强度削弱系数，对于单筋、蝶式等局部补强的三通，φ=0.9适用于Dw ≤660mm；支管内径与主管内径之比dn/Dn≥0.8；主管外径与内径之比β=Dw /Dn的取值范围在1.05≤β≤1.5的焊制三通。
焊制三通所用管子为无缝钢管（否则应考虑焊缝系数）。
焊制三通长度一般取3.5 Dw ，高度一般取1.7Dw3.1.4.4 管系的热应力1.管系的热应力概念压力管道系统必须考虑由持续外载与热载荷所引起的一次应力和二次应力，以便对管系进行应力验算管道有热胀冷缩的性质，如果温度变化时，管道不受外界的限制而完全自由地伸缩，这时管道中并不产生热应力。
如果管道受到约束，温度变化时不能自由地膨胀或收缩，这时管道将产生热应力，或称热胀应力P=（ΔLt/L）EA=αΔtEAσ= P/A=αΔtE管中的热应力σ管道工作温度大于安装温度时热应力为压应力；工作温度小于安装温度则热应力为拉应力2.管道热应力的计算直线管道中热应力很大，并将对管端设备产生很大的推力，造成油罐局部变形甚至破坏直线管道的热胀应力大小与管道长度和截面积无关，而仅与材料热膨胀系数和温度变化有关例如，设某油罐进出油管线为φ159×4.5钢管，如图6.17。
管材为20钢，操作温度100℃，安装温度0℃，求管中热应力和管子对油罐的推力查20钢α =12.2×10-6/℃；E=2.0×105MPa管子截面积A=2.17×10-3m2温度变化Δt=（100-0）=100℃则管中热应力σ=αΔtE =244 Mpa管子对油罐的推力P=σA=0.52948×106N3.平面管系的热变形除温度变化外，管道热胀可能性的大小对热应力的影响很大温度变化时管道系统的热胀可能性称为管系的柔性（或弹性）在同样的温度变化下，管系的柔性愈大，热应力就愈小管系的柔性与管系的几何形状、管系的展开长度，管子的直径和壁厚、管材的弹性模量等有关管道中的热应力将由于立体管系有更大的柔性而比相似条件下的平面管系中的热应力更小平面管系当一端自由时，管系总的热伸长等于管系两端点之间直线管长的热伸长如果平面管系两端都固定管系中的热应力将比相似条件下直线管道中的热应力小得多。
因为平面管系由于几何形状的原因比直线管系有更大的柔性3.1.4.5 管道补偿器和管道支吊架3.1.4.5.1 管道补偿器管道的热应力与管道柔性（即弹性）有关，因此在温度较高的管道系统中，常常设置一些弯曲的管段或可伸缩的装置以增加管道的柔性，减小热应力这些能减小热应力的弯曲管段和伸缩装置称为补偿器或伸缩器补偿器可分成两类1）由于工艺需要在布置管道时自然形成的弯曲管段，称自然补偿器，如L 型补偿器和Z型补偿器2）专门设置用于吸收管道热膨胀的弯曲管段或伸缩装置，称人工补偿器，如п型补偿器，波纹式补偿器或填料函式补偿器等自然补偿自然补偿器在布置管道时自然形成，不必多费管材，也不增加管内介质的流动阻力，因此应尽量采用自然补偿器，只有在自然补偿器不能满足要求时，才采用人工补偿器采用L型自然补偿器，则需考虑其中较短管（图6.25a中OB管段）是否有足够的吸收管系热膨胀之能力，如OB管段之长度不够，则应加长至C或重新考虑管线布置。