双螺栓管夹在管道应力计算方法

  1：管系应力分析

　　管道静力计算的任务是确定在外载（温度、自重等）作用下，管道的变形、应力分布及支撑结构的约束反力等，并以此为基础确定管系的薄弱环节或关键部位，计算评估管系的使用 性。

  3.1 管道应力验算方法

　　为了便于分析和计算双螺栓管夹，根据力学中力的 立性原理，将管道应力分为两种，分别为由管道内压、自重和其它持续外载产生的轴向应力之和（称为一次应力）以及由热胀、冷缩和其它位移受约束而产生的热胀应力范围（称为二次应力）。

　　管道在工作状态下，由内压、自重和其它持续外载产生的一次应力，不得大于钢材在计算温度下的基本许用应力。

　　бL=pD i 2／(D o 2－D i 2)+0.75iMA／W1.0t （1）

式中 p 设计压力，MPa；

　　Do管道外径，mm；

　　Di 管道内径，mm；

　　MA自重和其他持续外载作用在管道横截面上的合成力矩，Nmm；

　　W管道截面抗弯矩，mm3；

　　t钢材在设计温度下的许用应力，MPa；

　　i 应力增大系数；　

　　бL由于内压、自重和其他持续外载所产生的轴向应力之和，MPa。

双螺栓管夹及管道由热胀/冷缩和其它位移受约束而产生的热胀应力范围必须满足以下计算式：

　　E=iMC／Wf [1.220+0.2t+ (t－L) ] （2）

式中20管道钢材在20℃时的许用应力，MPa；

　　MC  按全补偿值和钢材在20℃时的弹性模量计算的，热胀引起的合成力矩范围，Nmm；

　　E  热胀应力范围，MPa；

　　f  应力范围的减小系数。

　　预期电厂在运行年限内，系数f与管道全温度周期性的交变次数N有关。当N2500时，f = 1；当N2500时，f = 4.78N-0.2 。

  3.2管系应力计算对象及计算参数

　　本文计算的对象为双螺栓管夹所在的主蒸汽管道、再热热段蒸汽管道、高压旁路阀前管道及低压旁路阀前管道。计算中对管道冷紧力、阀门及三通等刚性管件均作了相应处理或简化。在管系应力计算中，需要以下四类基本参数，各管道的主要计算参数见表1。

　　①管件材料性能，包括弹性模量、材料许用应力及线膨胀系数等；

　　②运行工况，如运行温度、压力及其波动范围等；

　　③各种管道的几何尺寸，弯管形状及尺寸、三通类型等；

　　④管道的保温状况。

表1 双螺栓管夹 管道主要管种计算参数表1各参数为：

　　t计算温度，℃；

　　P计算压力，MPa；

　　热膨胀系数，10-6/℃；

　　E20钢材20℃时弹性模量，GPa；

　　Et钢材计算温度下弹性模量，GPa；

　　20钢材20℃时基本许用应力，MPa；

　　tb钢材计算温度下的许用应力，MPa；

　　R弯管弯曲半径，mm。

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