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[摘 要]管道检验中压力管道应力分析是一个非常关键的部分，并且对于压力管道的应力分析，其技术难度相对较大，计算也必須要精确，因此，检验人员的专业技术必须要过硬，即便如此，这项技术还是很难被完成。文章从压力管道的应力分析任务开始论述，进而对其内容和特点进行了分析和研究。
[关键词]压力管道；应力分析；内容和特点
中图分类号：TV732.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）31-0317-01
对管道的应力分析内容是涉及应力计算内容的力学分析，它可以使管道的经济合理性得到核验，能够使管道的应力得到精准的计算和分析，确保管道与设备、土建结构相联的安全性。在工业生产不断深入发展的过程中，管道的实际应用越来越重要，对压力管道的应力分析也是势在必行，这样，就不会导致因应力不当而使管道运行失效的状况，确保管道的运行安全与可靠。
1.压力管道应力分析的意义剖析
管道广泛应用于石油石化产业、化工行业、市政建设行业等，在这些工程投资额大、安全系数要求较高的行业，需要在明晰压力管道的应力概念之下进行分析。应力是指在建设需要中所应用的管道构件的单位面积上所承受的内力，它在外力的荷载之下产生相应增大的值，如果在材料所能承受的强度极限之外，就会产生管材的变形、破裂、失稳等现象，这主要是由于外部的机械荷载和热荷载所形成的。在对管道的应力分析条件下，可以保证工艺装置的良好使用以及其柔性的保持，在对机械荷载和热荷载进行分析和精准的计算之后，得知管道配件的设计参数，进行荷载与应力、应力与变形之间的计算，为管道配置提供合理的数据依据，可以减少对管道的振动干扰，从而使振动频率与震源的振动频率错开，保持管道的安全可靠性能。
2.管道应力的分类
2.1 一次应力
一次应力是指由于外加荷载，如管道所受的内压、重力、风载、冲击荷载等作用而产生的正应力和剪应力。一次应力的特点是：它满足与外加荷载的平衡关系，随外加荷载的增加而增加，且无自限性，当其值超过材料的屈服极限时，管道就会发生塑性变形而破坏或总体变形。一次应力应该严格的控制，必须为不发生材料屈服留有足够的裕度，以防止过度的塑性变形导致管道的失效或破坏。一次应力校核应根据弹性分析和极限分析条件进行控制。一次应力进一步可以划分为：一次总体薄膜应力、一次局部薄膜应力和一次弯曲应力。定义如下：
薄膜应力：沿截面均匀分布的应力成分，它等于沿所考虑截面的厚度的应力的平均值；
一次总体薄膜应力：影响范围遍及整个结构的一次薄膜应力；
一次局部薄膜应力：影响范围仅限于结构局部区域的一次薄膜应力，通常其应力水平大于一次总体薄膜应力；
一次弯曲应力：由内压力或其他机械荷载所引起的沿截面厚度线性分布的应力。一次弯曲应力不能简单的理解为由弯矩引起的应力，它实际上是指沿厚度线性变化的那一部分应力。
2.2 二次应力
二次应力是指由于热胀、冷缩和其他位移受到约束而产生的正应力和剪应力。二次应力的特点是不能直接与外力平衡，它具有自限性。当荷载超过材料的屈服极限时，由于管道局部的屈服和产生少量塑性变形就能使应力降下来，这时的应力重新分布，使材料的应变达到自均衡。对于塑性良好的管材，一般在管道初次加载时，二次应力不会直接导致破坏，只有当塑性应变在多次重复交变的情况下，才会引起管道疲劳破坏。对于二次应力的限定，并不取决于一个时间的应力水平，而是取决于交变的应力范围和交变的循环次数。二次应力的校核应根据安全性分析条件加以控制。
2.3 峰值应力
峰值应力是由于管道或附件由于局部结构不连续或局部效应附加到一次应力或二次应力的增量，不是应力集中处最大应力的全值。其特点是不引起显著变形，而且在短距离内从它的根源衰减，是一种导致疲劳裂纹或脆性破坏的可能原因。温度、压力、管径、壁厚、荷载、跨距、补偿器形式等都会对应力的结果产生影响。峰值应力的校核应根据管道使用期限内所受的循环荷载进行疲劳分析。
3.压力管道应力分析任务
管道应力分析分为静力分析和动力分析2部分。
3.1 静力分析
静力分析包括：压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算用于防止塑性变形破坏；管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算用于防止疲劳破坏；管道对设备作用力的计算用于防止作用力太大，保证设备正常运行；管道支吊架的受力计算用于为支吊架设计提供依据；管道上法兰的受力计算用于防止法兰泄漏；管系位移计算用于防止管道碰撞和支吊点位移过大。
3.2 动力分析
动力分析包括：管道自振频率分析用于防止管道系统共振；管道强迫振动响应分析用于控制管道振动及应力；往复压缩机气柱频率分析用于防止气柱共振；往复压缩机压力脉动分析用于控制压力脉动值；管道的地震分析用于防止管道在地震中发生破坏；水锤、安全阀泄放荷载和两相流所产生的支架荷载计算。
4.压力管道应力分析的特征
压力管道具有自身的特点，并且现阶段，我国在压力管道应力分析方面还存在一定的缺陷，造成这些问题的最主要因素就是校核准则的不完善，不科学。这就要求相关的工作人员要更加努力，积极地总结经验，虽然这是一个漫长的过程，但是还是要对其校核准则进行完善和改革，使其能够更加适应实际的需求。压力管道应力分析的特征包括很多方面，具体如下：
1）在进行管道应力测试的时候，工作人员对其薄膜应力以及局部韧性的分析不够彻底，进而使得同一次的应力测试中应力没有与总体薄膜应力相对应，局部薄膜应力与弯曲应力也没有相对应，这样的情况普遍存在于压力管道的应力测试中。在一次应力校核准则中往往忽视了对一次弯曲应力和一次局部薄膜应力进行校核，而只对一次总体薄膜应力进行了校核。
2）计算一次应力主要是为了避免管道在安装的时候承受不住压力而塌下来。计算二次应力是为了防止管道在发生热变形之后是否会出现问题，通过二次应力计算管道是否发生偏移、移位，并防止并排管道所产生的相互影响。
3）二次应力校核具有着自身的操作方式，最主要是针对其结构的安定性，只需满足结构安定性条件，就可以避免压力管道产生低周疲劳。
4）一次应力校核主要是校核压力管道的纵向应力，其最主要的特点是不遵循剪应力理论，二次应力校核虽然遵循的是最大剪应力，但其计算应力过程中不会计算管道轴向立，只考虑管道弯矩和扭矩的作用。
5.总结
随着经济水平的不断提高，各种管道工程的施工建设已经成为了人们生活中的所不能缺少的重要部分，但管道在安装过程中容易形成各种焊接缺陷，一旦管道发生泄漏或爆炸，极易发生灾难性事故，而且管道工程结构复杂，检测技术难度大，因此，为了保证压力管道在安装和使用过程中的安全，需要测试压力管道应力，并对其进行分类校核。
参考文献
[1] 邹梅芳.论压力管道应力分析的内容及特点[J].冶金动力，2014，08： 43-47.
[2] 张其莘，赵静，崔志伟.压力管道的应力分析及计算[J].石化技术，2016，01： 148 + 204.
[3] 李雪晶.浅析压力管道应力分析[J].纯碱工业，2016，01： 34-36.
[关键词]压力管道；应力分析；内容和特点
中图分类号：TV732.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）31-0317-01
对管道的应力分析内容是涉及应力计算内容的力学分析，它可以使管道的经济合理性得到核验，能够使管道的应力得到精准的计算和分析，确保管道与设备、土建结构相联的安全性。在工业生产不断深入发展的过程中，管道的实际应用越来越重要，对压力管道的应力分析也是势在必行，这样，就不会导致因应力不当而使管道运行失效的状况，确保管道的运行安全与可靠。
1.压力管道应力分析的意义剖析
管道广泛应用于石油石化产业、化工行业、市政建设行业等，在这些工程投资额大、安全系数要求较高的行业，需要在明晰压力管道的应力概念之下进行分析。应力是指在建设需要中所应用的管道构件的单位面积上所承受的内力，它在外力的荷载之下产生相应增大的值，如果在材料所能承受的强度极限之外，就会产生管材的变形、破裂、失稳等现象，这主要是由于外部的机械荷载和热荷载所形成的。在对管道的应力分析条件下，可以保证工艺装置的良好使用以及其柔性的保持，在对机械荷载和热荷载进行分析和精准的计算之后，得知管道配件的设计参数，进行荷载与应力、应力与变形之间的计算，为管道配置提供合理的数据依据，可以减少对管道的振动干扰，从而使振动频率与震源的振动频率错开，保持管道的安全可靠性能。
2.管道应力的分类
2.1 一次应力
一次应力是指由于外加荷载，如管道所受的内压、重力、风载、冲击荷载等作用而产生的正应力和剪应力。一次应力的特点是：它满足与外加荷载的平衡关系，随外加荷载的增加而增加，且无自限性，当其值超过材料的屈服极限时，管道就会发生塑性变形而破坏或总体变形。一次应力应该严格的控制，必须为不发生材料屈服留有足够的裕度，以防止过度的塑性变形导致管道的失效或破坏。一次应力校核应根据弹性分析和极限分析条件进行控制。一次应力进一步可以划分为：一次总体薄膜应力、一次局部薄膜应力和一次弯曲应力。定义如下：
薄膜应力：沿截面均匀分布的应力成分，它等于沿所考虑截面的厚度的应力的平均值；
一次总体薄膜应力：影响范围遍及整个结构的一次薄膜应力；
一次局部薄膜应力：影响范围仅限于结构局部区域的一次薄膜应力，通常其应力水平大于一次总体薄膜应力；
一次弯曲应力：由内压力或其他机械荷载所引起的沿截面厚度线性分布的应力。一次弯曲应力不能简单的理解为由弯矩引起的应力，它实际上是指沿厚度线性变化的那一部分应力。
2.2 二次应力
二次应力是指由于热胀、冷缩和其他位移受到约束而产生的正应力和剪应力。二次应力的特点是不能直接与外力平衡，它具有自限性。当荷载超过材料的屈服极限时，由于管道局部的屈服和产生少量塑性变形就能使应力降下来，这时的应力重新分布，使材料的应变达到自均衡。对于塑性良好的管材，一般在管道初次加载时，二次应力不会直接导致破坏，只有当塑性应变在多次重复交变的情况下，才会引起管道疲劳破坏。对于二次应力的限定，并不取决于一个时间的应力水平，而是取决于交变的应力范围和交变的循环次数。二次应力的校核应根据安全性分析条件加以控制。
2.3 峰值应力
峰值应力是由于管道或附件由于局部结构不连续或局部效应附加到一次应力或二次应力的增量，不是应力集中处最大应力的全值。其特点是不引起显著变形，而且在短距离内从它的根源衰减，是一种导致疲劳裂纹或脆性破坏的可能原因。温度、压力、管径、壁厚、荷载、跨距、补偿器形式等都会对应力的结果产生影响。峰值应力的校核应根据管道使用期限内所受的循环荷载进行疲劳分析。
3.压力管道应力分析任务
管道应力分析分为静力分析和动力分析2部分。
3.1 静力分析
静力分析包括：压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算用于防止塑性变形破坏；管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算用于防止疲劳破坏；管道对设备作用力的计算用于防止作用力太大，保证设备正常运行；管道支吊架的受力计算用于为支吊架设计提供依据；管道上法兰的受力计算用于防止法兰泄漏；管系位移计算用于防止管道碰撞和支吊点位移过大。
3.2 动力分析
动力分析包括：管道自振频率分析用于防止管道系统共振；管道强迫振动响应分析用于控制管道振动及应力；往复压缩机气柱频率分析用于防止气柱共振；往复压缩机压力脉动分析用于控制压力脉动值；管道的地震分析用于防止管道在地震中发生破坏；水锤、安全阀泄放荷载和两相流所产生的支架荷载计算。
4.压力管道应力分析的特征
压力管道具有自身的特点，并且现阶段，我国在压力管道应力分析方面还存在一定的缺陷，造成这些问题的最主要因素就是校核准则的不完善，不科学。这就要求相关的工作人员要更加努力，积极地总结经验，虽然这是一个漫长的过程，但是还是要对其校核准则进行完善和改革，使其能够更加适应实际的需求。压力管道应力分析的特征包括很多方面，具体如下：
1）在进行管道应力测试的时候，工作人员对其薄膜应力以及局部韧性的分析不够彻底，进而使得同一次的应力测试中应力没有与总体薄膜应力相对应，局部薄膜应力与弯曲应力也没有相对应，这样的情况普遍存在于压力管道的应力测试中。在一次应力校核准则中往往忽视了对一次弯曲应力和一次局部薄膜应力进行校核，而只对一次总体薄膜应力进行了校核。
2）计算一次应力主要是为了避免管道在安装的时候承受不住压力而塌下来。计算二次应力是为了防止管道在发生热变形之后是否会出现问题，通过二次应力计算管道是否发生偏移、移位，并防止并排管道所产生的相互影响。
3）二次应力校核具有着自身的操作方式，最主要是针对其结构的安定性，只需满足结构安定性条件，就可以避免压力管道产生低周疲劳。
4）一次应力校核主要是校核压力管道的纵向应力，其最主要的特点是不遵循剪应力理论，二次应力校核虽然遵循的是最大剪应力，但其计算应力过程中不会计算管道轴向立，只考虑管道弯矩和扭矩的作用。
5.总结
随着经济水平的不断提高，各种管道工程的施工建设已经成为了人们生活中的所不能缺少的重要部分，但管道在安装过程中容易形成各种焊接缺陷，一旦管道发生泄漏或爆炸，极易发生灾难性事故，而且管道工程结构复杂，检测技术难度大，因此，为了保证压力管道在安装和使用过程中的安全，需要测试压力管道应力，并对其进行分类校核。
参考文献
[1] 邹梅芳.论压力管道应力分析的内容及特点[J].冶金动力，2014，08： 43-47.
[2] 张其莘，赵静，崔志伟.压力管道的应力分析及计算[J].石化技术，2016，01： 148 + 204.
[3] 李雪晶.浅析压力管道应力分析[J].纯碱工业，2016，01： 34-36.