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1、管道基础知识,靖江龙威物流部 许正龙,管道按照铺设位置分为：地下管道、地上管道、海底管道。 在油库和炼油厂中的输油管道，常设置在地面管架上和地下管沟中。 地上敷设的优点有：不影响土壤环境，且不受地下水位的影响，检修方便，发现和清除事故容易。 缺点是：管道直接设置在空气中，对于非常温管增加了热冷温度的损失，限制了通道的高度，不美观。,油气储运管道多处于高压状态，有的管道还要处于高温状态。油气为易燃易爆物质，并存在氢腐蚀等问题。 长距离、大管径、高压力、薄管壁现已成为油气输送管道发展的方向。为了减少钢材的消耗和节省投资，获得最佳的经济效益，就要求提高管材强度；对高强度薄管壁管道，为防止断裂事故发生

2、，则要求管材有较好的韧性；良好的可焊性保证管道制管和焊接质量的基本条件。,管道材料选择,三项最基本的质量控制指标：强度、韧性、可焊性,强度,强度 强度就是指钢管产品的“公称最低屈服强度（SMYS）”其指标包括屈服极限（屈服点）、屈服强度和抗拉强度 选用高强钢无疑可获得一定的经济效益，但国外一些资料建议，为了提高管道的抗断裂及抗疲劳性能和大口径管道的稳定性，适当增加壁厚和相应的屈服比应给予重视,举例 1950年 美国TRANSWERSTERN公司有一条管径782MM的管道在试压时断裂，长度达13KM据美国统计1970-1975的六年间操作管线发生2459次事故。新管道试压时发生1389次事故。,

3、韧性,二、韧性 韧性是指管材塑性变形和断裂全过程中吸收的能量，其主要指标包括断后伸长率、断面收缩率、冲击韧性和硬度 油气管道的断裂大多属于管材或焊缝中裂纹（缺陷）的扩张超过临界裂纹长度所引起的。油气管道在应力作用下，裂纹扩张可产生两种不同性质的断裂形式，一种是延性断裂，另一种是脆性断裂 管壁温度接近或低于材料的韧脆转变温度，则产生延性断裂 反之为脆性断裂 原因有：钢材中含有害的化学成分、应力集中、加工硬化、低温以及焊接区域结晶组织的改变等。 在钢材冶炼过程中添加铌、钛等增强合金元素，采用控制轧钢工艺，是改善管材韧性的有效途径,根据对管材韧性的研究，人民得出以下结论： 管径越大、管壁越厚、则管道

4、的抗断裂性能越好 管材的冲击韧性在一定范围内，冲击韧性越高，抗缺陷能力越高当管材的冲击韧性高到某一确定值时，韧性的提高对管材的抗断裂性能不产生明显影响 钢管在韧性指标应满足以下条件 A 在最低操作温度下，落锤试验（DWTT）的剪切面积SA85%,管线一般不会发生脆性失稳扩张 B 在最低操作温度下，油管道的夏比冲击功（做夏比V形缺口冲击试验）在0.1SMSY以上，气管道在0.125SMYSJ以上，则可控制延性失稳断裂,可焊性,可焊性是指金属材料在一定的焊接工艺条件下，施焊获得优质焊缝接头的难易程度。 影响可焊性的因素很多，但主要取决于材料的化学成分、纯洁度和轧制工艺。现代冶金通过加入有益的微量合

5、金元素，冶炼脱出有害杂质，提高金属的纯净度，采用新的轧制工艺等方法,管材的要求,较之一致的看法是要求管材的强度高，韧性高，具有良好的焊接性、抗断裂性抗疲劳性和耐浊性；同时，要求钢管管体尺寸精度高，易于加工和安装，并且成本低,管道器材的分类,压力管道按其用途分为3种 GA ：长输管道 指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质的管道如油气长输管道 GB: 公用管道 指市政公共设施管道如燃气管道和热力管道 GC:工业管道 指企业内部的工艺管道,钢管的尺寸系列,1 管的公称直径（DN）系列 公称直接是用以表示管道系统组件规格的一个尺寸数字。在一般情况下，是一个完整的数字，与组件的真实尺寸接近，但不相等

6、。国际上通常把钢管的公称尺寸称为公称直径而不称为公称通径,2 管的外径系列 根据钢管的生产工艺的特点，钢管产品是按外径壁厚系列组织生产的。,了解了对管道材料的要求下面来了解管道厚度设计方面基础知识,管道许用应力计算,管道的许用应力按下式计算 式中 -许用应力 K-强度设计系数(设计系数由设计规范确定，它反映具体管段的运行特性、可能出现的破坏后果、检修的难度、安全和环保要求等。) -焊缝系数 -钢管的最低屈服强度,管道厚度设计,管道的壁厚由环向应力公式并遵循有关规范或标准确定，按照我国输油管道工程设计规范（GB50253-2003）中规定，输油管道直管段的设计公式如下： 壁厚，m P设计压力，m

7、pa D外径，m 输油管道的许用应力,真正管道壁厚设计时前面介绍的远远达不到要求，要考虑的因素很多。下面给大家介绍大家比较关心的管道随着时间会出现的一些问题！,轴向应力和变形,轴向应力产生的原因是温度变化和环向应力的泊松效应。温度变化等因素的变化的作用将使管道产生不可忽视的轴向变形。 热应力 物体一般都有热胀冷缩的性质，管道也不例外。当温度升高时管道要伸长，在温度下降时管道要缩短。显然，如果温度变化时管道能够自由伸缩，管道将不受力。当管道到某种约束时，它不能自由伸缩或伸缩受到一定限制，管道就要受力 。在管道中由于温度变化产生的应力，称为管道热应力。 管道出现温度变化的主要原因是：管道在敷设施工

8、时的温度由外部气温决定，而在运行过程中则由输送产品的温度决定，两者之间必然存在误差，不可避免地在管道运行过程中产生应力或伸缩变形。管道工作温度高于按照温度时，热应力为压应力；管道工作温度低于按照温度时热应力为拉应力。,设一直管两端被固定，管段长度为L，横截面积为A，弹性模量为E，管道的温度变化为t，管材的线膨胀系数为a。 如果管道能自由伸缩，则伸长量为 Lt=aLt,管道振动问题,管道振动问题 管道振动会引起管道和管架的疲劳损坏。诱发建筑物振动以及噪声等。因此管道设计时要考虑防止或控制管线发生振动。 管道振动的原因 流体脉动是往复式机泵进出口管道振动的主要原因。由于旺夫式泵的工作特点是吸排流体呈间歇性和周期性。因此不可避免地要激起管内流体呈脉动状态，致使管内流体参数（例如压力、温度、密度等）随位置变化，又随时间作周期性变化。这种现象对于气体压缩机管道为气流脉动，对往复泵称为液流脉动 共振 管道与内部流体构成的系统具有一系列固有频率。当往复式机泵激起频率与某阶固有频率相等时，系统即产生对应于该阶频率的共振。共振时管道将产生大的位移和应力，管内流体的脉动达到最大值 机泵本身的振动,管道的屈服分析,管道的屈服分析 屈服也称为失稳，是结构丧失承载能力的一种方式，它是结构丧失了保持其平衡状态的能力。由于管道的薄壁，细长的结构特性，在其受力和变形条件稍有恶化时，容