摘要：管道在化工生产中是不可分割的一个重要组成部分，管路的故障和损坏将直接影响生产。在化工项目设计过程中必须重视化工管路的设计工作，保证管道应力情况在规范允许的范围内，避免管系及管道支吊架出现疲劳破坏。化工管道应力分析在整个设计过程中具有关键的作用，是确保化工产业安全生产的必要前提。因此在设计实践中务必加强对化工管道的应力分析，根据管道实际分布情况来确定管道分析方法，进行科学合理的管道应力分析。
关键词：化工产业、应力分析、工业管道
引言：管道设计是化工产业中很重要的一环，如果管道的强度及柔性不合理，在生产过程中极易损坏，对化工产业的生产有严重影响。由此可见，管道的应力分析在化工产业中十分重要，是不可缺少的一环。随着化工产业的不断发展，人们对于化工产业的专业化、科学化要求在不断提升，对工业管道的应力分析的要求也不断提升。本文对于管道应力的分类进行了简单的介绍，探讨了管道应力分析，并提出相应的改善措施，希望能够为相关化工设计提供一定的参考。
1.工业管道的应力分类
1.1一次应力
由于受到外界载荷力量的作用而出现的应力被称作一次应力，这主要包含介质内压、介质重量以及管道自重等长时间外界载荷所作用而产生的应力。在一定范围内管道自身能够和外加荷载平衡，另外还会根据外界载荷大小而进行相应改变。但是如果一次应力超过规范允许的范围，就会出现一些生产问题，会严重影响化工产业的生产状态，甚至会出现工业管道损坏的问题。
1.2二次应力
一次应力的作用造成管道发生变形而进一步受到约束而出现的应力被称作二次应力，通常主要是由于端点位移和热胀冷缩引起。因为其自限性特点，所以其应力会随管道出现一定量的变形或局部屈服而降低，同时也无法和外界载荷相平衡，二次应力值过大会造成管道出现疲劳破坏的现象。
1.3峰值应力
管道或者其零部件局部热应力效应到一次应力或二次应力的附加增量通常被称作峰值应力，另外还包含管道连接处的焊缝位置未焊透以及一些小角度所存在的应力。峰值应力不会造成比较明显的变形，但其会造成一定的脆性锻炼或疲劳裂纹扩展。
2 管道应力的分析在化工产业中的应用
随着化工产业的不断发展，层出不穷不断创新，这就对于化工管道提出了更严格的要求与标准，并且管道的质量也应该相对提升，不能仅仅局限于传统对于管道的要求，要与时俱进，不断以新的方案、新的思想去加强对管道制造的要求。因为加强其对管道的应力分析有着比较关键的作用，我们就要从管道的壁厚程度、管道的材质硬度等方面考虑，才能更好的加强我们对于管道的制造水平提升。因为化工行业的管道相对特殊，所以其采取的应力分析方法也不相同，根据目前的行业发展现状来看，比较常见的应力分析方法主要有目测检验法、简单分析法和计算机辅助应力分析法。
2.1目测检验法
这种方法通常应用于运作良好的管道中，因为只有管道的柔性相同，或者是相近的管道中，才能够采取这种方法来进行对管道的应力分析，只能将两个相邻的管道之间进行排比分析，这样才能得出结论，并且通过观察就能够发现其应力集中点，确认其工作的应力集中状况。这种方法针对的只能是工作经验丰富，常年在一线的工程师，如果是化工产业的新手，或者工作经验不够的人员建议采用下面的方法。
2.2简单分析法
简单分析方法就是以电脑软件程序为基础，再通过依据工业管道的相关数据，制作的简单图表，还有化工专业的相关公式计算对管道应力进行分析，可以保证管道具有一定的柔性，虽然无法进行精确的载荷应力计算，但这种分析方法相对简单，具有一定的普及性和应用性。
2.3计算机辅助应力分析
在化工产业中采用的信息科技技术较为复杂繁多，其中很多都是专业技术，或者高新技术，其中应力方面的分析，就可以通过应用化工设计中的针对工业管道的应力分析软件，来对具体管道展开应力数据分析。根据其具体结构来判断应力集中点，能够将每一处的受力位置、受力大小、受力后果都标记出来，这样能够有效地减少频繁的无效测试。同时计算机相关软件还能够对管道应力分布进行模拟，不仅仅是模拟管道的分布性、功能性这种基础的数据，而是对全部的化工工业管道的系统性分析，将整个管道系统都纳入模拟测试之中，这就使得整个管道应力分析过程更加直观可靠，这种方法也是针对于要求精度较高且对于其安全性力度较大的管道分析。
3 管道应力分析的主要内容
上文中的三种工业管道应力分析方法，具体内容为以下七条。
①计算压力荷载和持续载荷作用下的管道一次应力--防塑性变形破坏；
②计算管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移载荷作用下的管道二次应力--防止疲劳破坏；
③计算管道对机器、设备的作用力--防止作用力太大，保证机器、设备正常运行。计算管道支吊架受力，为支吊架设计提供依据；
④计算管道支吊架的受力--为支吊架设计提供依据；
⑤管道自振频率分析--防止管道系统共振；
⑥管道强迫振动响应分析--控制管道振动及应力；
⑦往复式压缩机气柱频率分析--防止气柱共振。
4 如何改善现有管道的受力情况
4.1增加管道柔性
在进行化工管道设计的过程中管道柔韧性，是首先需要关注的，如果想要修改管道的方向的话，就必须要在管道柔韧性这个特点上下功夫。在整改的过程中，我们可以从固定相关管道的位置，确定固定点，之后以柔软性为依据进行管道性质改变，遇到管道在某一方向过硬时能够通过延长其长度来提高管道柔性，这也是最简单便捷的方法。弹簧支吊架的基本原理是通过放松其约束力来达到提高管道柔性的目的。
4.2合理选用并设置管道支吊架
支吊架是在管道设计中是很重要的一环，能够减少管道的承重、均衡管道的受力、使管道分布合理。每一个支吊架都在整个管道排布系统中有着关键作用，其合理应用能够有效降低管道的应力集中，但如果其选择不当则会导致管道由于超载和负重而出现应力超标的问题。还有很重要的一点，在支吊架的安置之后，不仅能对工业管道的受力状态、承重大小、分布情况都有优化，还能够有效的减少化工产业的生产过程中对工业管道造成的损伤，这些损伤很多都是实质性的，永久性的，所以支吊架的存在能够有效的增加工业管道的使用寿命，与此同时，支吊架对于工业管道有一定的固定作用，能大幅度减少生产过程中出现的安全隐患，达到安全生产的目标。另外选择科学合理的支架于往复机械的振动管道来讲，还可以在一定程度上降低管道振动频率。
结语：综上所述，我们可以得知，工业管道在整个化工产业中，都是很重要的环节，工业管道不仅仅起到应力作用，更重要的是它是必不可少的。化工管道应力分析是化工行业开展生产运行的重要基础，如果没有工业管道的存在，化工行业的发展可能会变得十分缓慢。因此工作人员必须引起足够的重视，加强对化工管道的应力分析，根据具体的管道分布情况来确定管道分析方法，从而进行科学合理的管道分析。
参考文献：
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