管道應(yīng)力分析-孫學(xué)軍

1、管道應(yīng)力分析管道應(yīng)力分析主主 講：孫學(xué)軍講：孫學(xué)軍電電 話話:-mail：壓力管道設(shè)計(jì)審批人員培訓(xùn)班壓力管道設(shè)計(jì)審批人員培訓(xùn)班主辦：石油天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)中心站主辦：石油天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)中心站2主要內(nèi)容主要內(nèi)容管道應(yīng)力分析基本理論埋地管道應(yīng)力分析管道振動(dòng)分析技術(shù)3Man-hours4000500002000000l 先看一組數(shù)據(jù)先看一組數(shù)據(jù)與與6060年代相比年代相比增加增加500500倍倍與與6060年代相比年代相比增加增加1010倍倍l為什么？為什么？1960年與現(xiàn)在相比，一個(gè)化工廠和核電廠管道應(yīng)力分析所需人工時(shí)。年與現(xiàn)在相比，一個(gè)化工廠和核電廠管道應(yīng)力分析所需人工時(shí)。

2、 數(shù)據(jù)來(lái)源：數(shù)據(jù)來(lái)源：PIPE STRESS ENGINEERING（L.C. PENG）4管道應(yīng)力分析基本理論主要內(nèi)容主要內(nèi)容一.管道應(yīng)力分析基礎(chǔ)知識(shí)介紹二.應(yīng)力分析標(biāo)準(zhǔn)詳解三.管道跨距計(jì)算四.管道柔性分析五.管道支吊架設(shè)計(jì)5一.管道應(yīng)力分析基礎(chǔ)知識(shí)介紹管道應(yīng)力分析的目的、范圍、內(nèi)容管道受到的載荷、變形及失效形式材料的物理性能及強(qiáng)度理論基本概念6管道應(yīng)力分析的目的、范圍、內(nèi)容目的：保證管道結(jié)構(gòu)的整體安全各種設(shè)計(jì)載荷作用下管道的應(yīng)力在規(guī)范的許用范圍內(nèi)。保證管道系統(tǒng)運(yùn)行正常動(dòng)（靜）設(shè)備管口載荷符合制造商或公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的要求；避免法蘭等連接件泄露；避免管道位移量過(guò)大，影響其它設(shè)備或管道的運(yùn)行；避免明顯

3、的管道振動(dòng)。優(yōu)化設(shè)計(jì) 7范圍：8內(nèi)容：應(yīng)力分析規(guī)定關(guān)鍵管線表確定管道系統(tǒng)生命周期內(nèi)可能遇到的載荷定義載荷工況靜態(tài)/動(dòng)態(tài)確定應(yīng)力、位移、載荷的限值使應(yīng)力、位移、載荷限值在許用范圍內(nèi)應(yīng)力分析報(bào)告應(yīng)力ISO圖設(shè)備管口載荷結(jié)構(gòu)所受載荷特殊件要求其它建議支撐設(shè)計(jì)、選型提交業(yè)主提交現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目項(xiàng)目計(jì)劃工藝PID工藝管線表數(shù)據(jù)表設(shè)備設(shè)備圖紙管口許用載荷土建土建結(jié)構(gòu)圖紙地質(zhì)參數(shù)配管布置圖、3DISO圖管道等級(jí)特殊件要求9應(yīng)力分析管線分類:sample10關(guān)鍵管線表:sample11應(yīng)力ISO圖:sample在管道單線圖的基礎(chǔ)上增加應(yīng)力分析的節(jié)點(diǎn)號(hào)、約束點(diǎn)的位置及類型、約束點(diǎn)的位移量及載荷、備注等信息。12管道受到

4、的載荷、變形及失效形式管道受到的載荷：壓力操作壓力、試驗(yàn)壓力；溫度重量活荷載：管內(nèi)輸送介質(zhì)的重量、測(cè)試的介質(zhì)重量、由于環(huán)境或操作條件產(chǎn)生的雪/冰荷載等。死荷載：管道重量、保溫重量及閥門（含執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、法蘭等管道組成件重量。位移設(shè)備管口熱位移；基礎(chǔ)沉降、潮汐運(yùn)動(dòng)、風(fēng)等作用下在管道連接處產(chǎn)生的位移；支撐結(jié)構(gòu)的變形；壓力延長(zhǎng)效應(yīng)產(chǎn)生的位移；13安全閥瀉放、柱塞流、風(fēng)、波浪、地震、水/汽錘等偶然荷載；壓力循環(huán)、溫度循環(huán)、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備、渦激振動(dòng)等循環(huán)荷載 。14管道變形的基本形式：拉伸、壓縮剪切扭轉(zhuǎn)彎曲15管道的失效形式：管道應(yīng)力分析的主要目標(biāo)是阻止管道失效，因此了解管道的失效形式非常重要。常見(jiàn)的管道失效形

5、式如下：靜態(tài)斷裂陰影部分表示吸收能量的能力16靜態(tài)斷裂韌性斷裂：隨著載荷增加，材料屈服并產(chǎn)生塑性變形直至破壞。斷裂前的伸長(zhǎng)量可達(dá)到25%，可見(jiàn)韌性材料的能量吸收能力。能量吸收能力對(duì)于靜態(tài)載荷的影響較小，但對(duì)于抵抗沖擊載荷的影響較大。如果沒(méi)有較大的能量吸收能力，非常小的沖擊載荷都可能產(chǎn)生破壞性的應(yīng)力。韌性斷裂主要發(fā)生在裂紋缺陷處或形狀不連續(xù)處。由于屈服，載荷將會(huì)轉(zhuǎn)移到管道系統(tǒng)的其它部位。17脆性斷裂：不可預(yù)期且突然發(fā)生；脆性材料；塑性材料當(dāng)溫度低于某一限定值時(shí)韌性降低。18疲勞斷裂在低于材料強(qiáng)度的交變應(yīng)力作用下突然斷裂。19蠕變斷裂在高溫情況下，溫度和應(yīng)力保持不變而應(yīng)變不斷增加最終斷裂。20失穩(wěn)

6、管道失穩(wěn)主要由壓應(yīng)力導(dǎo)致；主要出現(xiàn)在大直徑薄壁管道；深水環(huán)境中的厚壁管也可能出現(xiàn)失穩(wěn)。21其它失效形式腐蝕：壁厚減??；小腐蝕坑處應(yīng)力增大降低了疲勞強(qiáng)度。侵蝕：流體對(duì)管道的侵蝕，如漿體管道、兩相流、泵進(jìn)口汽蝕；碳鋼管道氫蝕因素有喘流、低PH值、低含氧量。應(yīng)力腐蝕：金屬材料在腐蝕介質(zhì)中經(jīng)歷一段時(shí)間拉應(yīng)力后出現(xiàn)裂紋與斷裂的現(xiàn)象。氫蝕：氫脆現(xiàn)象（溶于鋼中的氫，聚合為氫分子，造成應(yīng)力集中，超過(guò)鋼的強(qiáng)度極限，在鋼內(nèi)部形成細(xì)小的裂紋。）22材料的力學(xué)性能及強(qiáng)度理論力學(xué)性能：1.強(qiáng)度極限 2.屈服強(qiáng)度 3.斷裂 4.強(qiáng)化階段 5.局部變形階段最大拉應(yīng)力理論：該理論認(rèn)為：該理論認(rèn)為：最大拉應(yīng)力是引起斷裂的主要原

7、因最大拉應(yīng)力是引起斷裂的主要原因即認(rèn)為：即認(rèn)為：無(wú)論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)力達(dá)到無(wú)論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)力達(dá)到單向拉伸時(shí)的抗拉強(qiáng)度，材料就會(huì)發(fā)生脆性斷裂。單向拉伸時(shí)的抗拉強(qiáng)度，材料就會(huì)發(fā)生脆性斷裂。屈服判據(jù)：屈服判據(jù)：強(qiáng)度準(zhǔn)則：強(qiáng)度準(zhǔn)則：適用于鑄鐵等脆性材料。這一理論沒(méi)有考慮其它兩個(gè)主應(yīng)力適用于鑄鐵等脆性材料。這一理論沒(méi)有考慮其它兩個(gè)主應(yīng)力的影響，且對(duì)沒(méi)有拉應(yīng)力的應(yīng)力狀態(tài)無(wú)法應(yīng)用。的影響，且對(duì)沒(méi)有拉應(yīng)力的應(yīng)力狀態(tài)無(wú)法應(yīng)用。23最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變理論：該理論認(rèn)為：該理論認(rèn)為：最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變是引起斷裂的主要原因最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變是引起斷裂的主要原因即認(rèn)為：即認(rèn)為：無(wú)論材料處于什么

8、應(yīng)力狀態(tài)，只要最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變無(wú)論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變達(dá)到單向拉伸時(shí)的極限應(yīng)變，材料就會(huì)發(fā)生脆性斷裂。達(dá)到單向拉伸時(shí)的極限應(yīng)變，材料就會(huì)發(fā)生脆性斷裂。屈服判據(jù)：屈服判據(jù)：強(qiáng)度準(zhǔn)則：強(qiáng)度準(zhǔn)則：適用于鑄鐵等脆性材料。適用于鑄鐵等脆性材料。24最大切應(yīng)力理論(Tresca準(zhǔn)則)：該理論認(rèn)為：該理論認(rèn)為：最大切應(yīng)力是引起屈服的主要原因最大切應(yīng)力是引起屈服的主要原因即認(rèn)為：即認(rèn)為：無(wú)論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要最大切應(yīng)力達(dá)到無(wú)論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要最大切應(yīng)力達(dá)到單向拉伸屈服時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大切應(yīng)力值，材料就會(huì)發(fā)生塑性單向拉伸屈服時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大切應(yīng)力值，材料就會(huì)發(fā)生塑性屈服。屈服。屈服

9、判據(jù)：屈服判據(jù)：強(qiáng)度準(zhǔn)則：強(qiáng)度準(zhǔn)則：適用于塑性材料。形式簡(jiǎn)單，一般情況下與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比偏適用于塑性材料。形式簡(jiǎn)單，一般情況下與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比偏于安全，工程中廣泛應(yīng)用。于安全，工程中廣泛應(yīng)用。25形狀改變比能理論(Mises準(zhǔn)則)：該理論認(rèn)為：形狀改變比能該理論認(rèn)為：形狀改變比能是引起屈服的主要原因是引起屈服的主要原因即認(rèn)為：即認(rèn)為：無(wú)論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要形狀改變比能達(dá)無(wú)論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要形狀改變比能達(dá)到單向拉伸屈服時(shí)所對(duì)應(yīng)的形狀改變比能值，材料就會(huì)發(fā)生到單向拉伸屈服時(shí)所對(duì)應(yīng)的形狀改變比能值，材料就會(huì)發(fā)生塑性屈服。塑性屈服。屈服判據(jù)：屈服判據(jù)：強(qiáng)度準(zhǔn)則：強(qiáng)度準(zhǔn)則：適用于塑性材料。

10、考慮較全面，更加精確。適用于塑性材料?？紤]較全面，更加精確。2627基本概念壓力管道應(yīng)力分類的必要性：管道應(yīng)力的校核主要是為了防止管壁內(nèi)應(yīng)力過(guò)大造成管道自身的破壞。各種不同荷載引起不同類型的應(yīng)力，不同類型的應(yīng)力對(duì)損傷破壞的影響各不相同，如果根據(jù)綜合應(yīng)力進(jìn)行應(yīng)力校核可能導(dǎo)致過(guò)于保守的結(jié)果，因此管道應(yīng)力的校核采用了將應(yīng)力分類校核的方法。應(yīng)力分類校核遵循的是等安全裕度原則，也就是說(shuō)，對(duì)于危險(xiǎn)性小的應(yīng)力，許用值可以放寬;危險(xiǎn)性大的應(yīng)力，許用值要嚴(yán)格控制。應(yīng)力分類是根據(jù)應(yīng)力性質(zhì)不同人為進(jìn)行的，它并不一定是能夠?qū)嶋H測(cè)量的應(yīng)力。28一次應(yīng)力：一次應(yīng)力是由壓力、重力、和其它外力荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力。它必須滿足外部

11、、內(nèi)部力和力矩的平衡。一次應(yīng)力的基本特征是非自限性的，它始終隨所加荷載的增加而增加，超過(guò)屈服極限或持久強(qiáng)度將使管道發(fā)生塑性破壞或者總體變形。管道承受內(nèi)壓和持續(xù)外載而產(chǎn)生的應(yīng)力屬于一次應(yīng)力。管道承受風(fēng)荷載、地震荷載、水擊和安全閥瀉放荷載產(chǎn)生的應(yīng)力也屬于一次應(yīng)力，但這些荷載屬于偶然荷載。29二次應(yīng)力：二次應(yīng)力是由于熱脹、冷縮、端點(diǎn)位移等位移荷載的作用所產(chǎn)生的應(yīng)力。它不直接與外力相平衡。二次應(yīng)力的特點(diǎn)是具有自限性，即局部屈服或小量變形就可以使位移約束條件或自身變形連續(xù)要求得到滿足，從而變形不再繼續(xù)增大。一般在管系初次加載時(shí)，二次應(yīng)力不會(huì)直接導(dǎo)致破壞，只有當(dāng)應(yīng)變?cè)诙啻沃貜?fù)交變的情況下，才會(huì)引起管道疲勞

12、破壞。但也應(yīng)該注意，當(dāng)位移荷載極大，局部屈服或小量變形不足以滿足位移約束條件或自身變形連續(xù)要求時(shí)，管道也可能在一次加載過(guò)程中就發(fā)生破壞。 30應(yīng)力增大系數(shù)：當(dāng)管道幾何形狀發(fā)生急劇變化時(shí)，位移應(yīng)力范圍的計(jì)算值與直管相比有所增加。對(duì)于平滑過(guò)渡的彎頭和彎管，受彎后管道出現(xiàn)扁平化，抗彎剛度有所減小,對(duì)于斜接彎管和支管連接，由于幾何不連續(xù)產(chǎn)生應(yīng)力集中, 導(dǎo)致材料抗疲勞能力有所削弱。二次應(yīng)力校核主要是為了防止疲勞破壞，為了考慮這種效應(yīng)，在進(jìn)行二次應(yīng)力校核時(shí)引入了應(yīng)力增大系數(shù)。定義: 受彎矩的作用，在非直管的組成件中，產(chǎn)生疲勞損壞的最大彎曲應(yīng)力與承受相同彎矩、相同直徑及厚度的直管產(chǎn)生疲勞損壞的最大彎曲應(yīng)力的

13、比值，稱為應(yīng)力增大系數(shù)。因彎矩與管道組成件所在平面不同，有平面內(nèi)及平面外的應(yīng)力增大系數(shù)。31確定方法:疲勞試驗(yàn)方法:按照不同應(yīng)力幅對(duì)直管進(jìn)行一系列疲勞試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，擬合得到直管疲勞曲線表達(dá)式:按照不同應(yīng)力幅對(duì)管件進(jìn)行一系列疲勞試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，擬合得到管件疲勞曲線表達(dá)式:應(yīng)力增大系數(shù):由以上兩式得:32ASME B31JASME B31J33數(shù)值分析方法:步驟:建立管件有限元分析模型;提取峰值應(yīng)力強(qiáng)度和基準(zhǔn)應(yīng)力;計(jì)算應(yīng)力集中系數(shù)SIF;應(yīng)力增大系數(shù)取應(yīng)力集中系數(shù)的1/2.FE PipeANSYS34這是因?yàn)橐罁?jù)規(guī)范進(jìn)行柔性分析計(jì)算的彎曲載荷引起的應(yīng)力范圍約是峰值應(yīng)力范圍的一半。對(duì)于典型

14、的對(duì)焊管的焊接接頭，其應(yīng)力集中系數(shù)為2。由于應(yīng)力是與對(duì)焊管的疲勞曲線相比較，計(jì)算得到的是實(shí)際峰值應(yīng)力范圍的一半。因此，理論應(yīng)力，例如彎頭中由彎曲載荷產(chǎn)生的應(yīng)力，是按規(guī)范進(jìn)行管道柔性分析計(jì)算的應(yīng)力的2倍。35柔性系數(shù)：表示管道元件在承受力矩時(shí)，相對(duì)于直管而言其柔性增加的程度。即:在管道元件中由給定的力矩產(chǎn)生的每單位長(zhǎng)度元件的角變形與相同直徑及厚度的直管受同樣力矩產(chǎn)生的角變形的比值。36二.應(yīng)力分析標(biāo)準(zhǔn)詳解ASME B31.1ASME B31.3ASME B31.4ASME B31.837ASME B31.1-2016持續(xù)應(yīng)力：沒(méi)有包含持續(xù)軸向外載產(chǎn)生的軸向應(yīng)力Fax/A；在計(jì)算持續(xù)外載彎扭合成力

15、矩產(chǎn)生的持續(xù)應(yīng)力時(shí)考慮0.75i（且不小于1）的應(yīng)力增大系數(shù)；38解釋：管道在內(nèi)壓作用下，管壁將產(chǎn)生內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力SHP、內(nèi)壓軸向應(yīng)力SLP和內(nèi)壓徑向應(yīng)力SR。由于內(nèi)壓徑向應(yīng)力較小，通常忽略不計(jì)。在持續(xù)外載作用下，將產(chǎn)生持續(xù)外載軸向應(yīng)力SAX、彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。由于外載產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力較小，可以認(rèn)為外載彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力組合的當(dāng)量應(yīng)力方向基本沿管道軸向。因此，管道在內(nèi)壓和持續(xù)外載作用下，管壁上的三個(gè)主應(yīng)力仍為環(huán)向應(yīng)力、軸向應(yīng)力（包括內(nèi)壓軸向應(yīng)力SLP 、持續(xù)外載軸向應(yīng)力SAX 、當(dāng)量應(yīng)力SC）和徑向應(yīng)力。39由于內(nèi)壓作用下直管壁厚計(jì)算公式是薄壁模型，基于第三強(qiáng)度理論：因此，合成軸向應(yīng)力不大于內(nèi)壓

16、環(huán)向應(yīng)力。合成軸向應(yīng)力最大時(shí)與內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力相等，此時(shí)再依據(jù)第三強(qiáng)度理論有：B31.1沒(méi)有包含持續(xù)軸向外載產(chǎn)生的軸向應(yīng)力SAX，忽略內(nèi)壓徑向應(yīng)力SR，上式變?yōu)椋杭矗?0偶然應(yīng)力：許用應(yīng)力放大系數(shù)K：1.15-每次作用時(shí)間不超過(guò)8h,每年不超過(guò)800h;1.20-每次作用時(shí)間不超過(guò)1h,每年不超過(guò)80h;41位移應(yīng)力范圍：沒(méi)有區(qū)分平面內(nèi)和平面外應(yīng)力增大系數(shù);采用最大剪應(yīng)力理論.42結(jié)構(gòu)安定性條件：結(jié)構(gòu)安定性的定義:當(dāng)荷載在一定范圍內(nèi)反復(fù)變化時(shí)，結(jié)構(gòu)不發(fā)生連續(xù)的塑性變形循環(huán)。也就是說(shuō)，在初始幾個(gè)循環(huán)之后，結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變都按線彈性變化，不再出現(xiàn)塑性變形。為防止結(jié)構(gòu)發(fā)生低周疲勞，結(jié)構(gòu)必須具有安定性。結(jié)

17、構(gòu)安定性條件:彈性應(yīng)力范圍不大于屈服極限的二倍（準(zhǔn)確地說(shuō)是冷態(tài)屈服強(qiáng)度與熱態(tài)屈服強(qiáng)度的和）。材料的彈塑性應(yīng)變循環(huán)43二次應(yīng)力校核來(lái)源：根據(jù)結(jié)構(gòu)安定性條件，彈性許用應(yīng)力范圍是冷態(tài)屈服強(qiáng)度與熱態(tài)屈服強(qiáng)度的和，即：一般許用應(yīng)力取2/3屈服強(qiáng)度Markl suggested持續(xù)應(yīng)力SPW最大為熱態(tài)許用應(yīng)力Sh當(dāng)循環(huán)次數(shù)低于7000時(shí)，許用應(yīng)力范圍減小系數(shù)f不再增大，因?yàn)閒 =1時(shí)彈性許用應(yīng)力范圍已經(jīng)達(dá)到安定性條件界限。但當(dāng)循環(huán)次數(shù)低于7000時(shí)，實(shí)際的安全系數(shù)是增大的。44ASME B31.3-2016持續(xù)應(yīng)力：ASME B 31.3要求由重量、內(nèi)壓和其它持續(xù)載荷所產(chǎn)生的縱向應(yīng)力之和SL不超過(guò)在操作溫

18、度下材料的基本許用應(yīng)力Sh，但ASME B 31.3 2010年以前的版本并沒(méi)有明確給出縱向應(yīng)力的計(jì)算公式。ASME B31.3在1985年5月8日的釋義4-10中，要求計(jì)算縱向應(yīng)力時(shí)考慮軸向力的作用。因此，一般認(rèn)為管道縱向應(yīng)力由附加軸向外力、彎矩和內(nèi)壓引起，計(jì)算公式為：SL=Fax/A+(iiMi)2+(ioMo)21/2/Z+Pdo/4t=Sh45自ASME B 31.3 2010版給出了縱向應(yīng)力的計(jì)算公式：區(qū)分平面內(nèi)、平面外應(yīng)力增大系數(shù)；應(yīng)力增大系數(shù)取0.75i且不小于1。! 2014版本開(kāi)始46解釋：管壁徑向應(yīng)力很小，分析時(shí)通常忽略不計(jì)，管壁的應(yīng)力狀態(tài)可以看作二向應(yīng)力狀態(tài)。垂直紙面可以

19、看做壁厚方向因此，最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力為：）2222xyyxyxm inm ax （xy x xy yO47根據(jù)最大剪應(yīng)力理論：最大許用剪應(yīng)力是最大許用拉應(yīng)力的一半,因此：假設(shè)x方向沿管道的軸向，則x主要由內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向應(yīng)力SLP、持續(xù)軸向力產(chǎn)生的軸向應(yīng)力SAX、彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力Sb組成，y主要是內(nèi)壓產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力SHP，xy是扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。48則x= SLP+ SAX + Sb（注意的是SAX和Sb均存在正負(fù)）又y= SHP =2 SLP xy= St上式最大值為：由于：其最大值為：由于：已經(jīng)為正值。49偶然應(yīng)力：公式與一次應(yīng)力相同，應(yīng)力放大系數(shù)K取1.33。50位移應(yīng)力范圍：2010版：2

20、012版：位移應(yīng)力范圍計(jì)算區(qū)分彎矩扭矩；區(qū)分平面內(nèi)和平面外應(yīng)力增大系數(shù)；位移應(yīng)力范圍許用值計(jì)算公式與B31.1一致，但兩個(gè)規(guī)范的許用應(yīng)力取值不同。51ASME B31.4-2016管道的約束狀態(tài)影響管道的應(yīng)力及所采用的分析方法，出于設(shè)計(jì)目的，B31.4將管道分為完全受約束（restrained）和非完全受約束（unrestrained）兩種情況?！胺峭耆s束”指管道能夠產(chǎn)生軸向應(yīng)變和橫向位移，能夠產(chǎn)生軸向應(yīng)變和橫向位移，不能滿足以上兩個(gè)條件的為“完全約束” 。約束狀態(tài)可能變化，與施工、支撐條件、土壤屬性、地形、時(shí)間等因素有關(guān)。52（a）非完全約束的管道非完全約束的管道包含以下但不限于以下方面：

21、1）能夠吸收溫度膨脹和支撐移動(dòng)的地上管道系統(tǒng)；2）敷設(shè)在軟質(zhì)或非固結(jié)土壤中的彎頭及與其相鄰的管道；3）埋地管道的未回填段（能夠橫向變形或包含彎頭）；4）未錨固段。（b）完全約束的管道1）遠(yuǎn)離彎頭部分的埋地管道；2）靠近剛性支撐、兩端及方向改變處錨固的地上管道；3）敷設(shè)在堅(jiān)硬或固結(jié)土壤中的彎頭及與其相鄰的管道。目的在于區(qū)分應(yīng)力類型，自限性/非自限性。場(chǎng)站內(nèi)的埋地管道屬于非完全約束。線路埋地長(zhǎng)直管道屬于完全約束，靠近彎管及錨固墩的部分應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況確定。53應(yīng)力計(jì)算：54555657不超過(guò)1.258應(yīng)力校核：2009版縱向應(yīng)力SL校核條件是不大于0.54SY59ASME B31.8-2016ASM

22、E B 31.8輸氣和配氣管道系統(tǒng)也將管道分為完 全 受 約 束 （ r e s t r a i n e d ） 和 非 完 全 受 約 束（unrestrained）兩種情況，區(qū)分原則與ASME B 31.4一致。除ASME B31.4、B31.8以外，Z662、AS 2885.1等標(biāo)準(zhǔn)也區(qū)分“restrained”和“unrestrained”。60管件彎矩考慮應(yīng)力增大系數(shù)，0.75i且大于1；扭矩不考慮應(yīng)力增大系數(shù)；溫度應(yīng)力計(jì)入縱向應(yīng)力。2014變化61不超過(guò)1.06263由于大部分長(zhǎng)輸管道相對(duì)簡(jiǎn)單，管道應(yīng)力相對(duì)容易預(yù)見(jiàn)，因此長(zhǎng)輸管道規(guī)范許用應(yīng)力與工藝管道相比較高。然而，由于采用大口徑高

23、強(qiáng)鋼、特殊地質(zhì)條件及自然災(zāi)害導(dǎo)致的滑移、漂管、沉降等特殊問(wèn)題對(duì)管道應(yīng)力分析提出了更高的要求！64三.管道跨距計(jì)算影響管道跨距的因素管道跨距強(qiáng)度條件管道跨距剛度條件建議的管道跨距支撐位置設(shè)置原則65影響管道跨距的因素管道尺寸管道布置形式管內(nèi)流體管外絕緣管道上的集中質(zhì)量，如閥門等。防止管道振動(dòng)管道材料在設(shè)計(jì)溫度的許用應(yīng)力允許撓度，防止積液66管道跨距強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件：管道中的最大縱向應(yīng)力不大于設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力。（一次應(yīng)力校核準(zhǔn)則）式中：Mmax 最大彎距；W 管道抗彎截面模量；Di 管道內(nèi)徑；Do 管道外徑；D 管道平均直徑；S 管道壁厚。按薄壁理論，W也可以：6768管道跨距剛度條件剛度條件

24、：以固有頻率表示，避免管道在輕微干擾力下振動(dòng)。對(duì)大部分非振動(dòng)管線，固有頻率在4Hz以上基本可以避免振動(dòng)。 靜態(tài)下管道在重力下的撓度，in。GB50316：裝置內(nèi)最大撓度15mm，裝置外最大撓度38mm。69建議的管道跨距不適用于立管70支撐位置設(shè)置原則盡量利用已有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,減小額外的設(shè)置（振動(dòng)管道除外）；在方向改變處跨距應(yīng)折減；在集中載荷附近設(shè)置支撐；在需要拆卸的設(shè)備或儀表附近設(shè)置支撐，以方便維護(hù)；支撐的位置應(yīng)盡量減小設(shè)備管口的受力，敏感設(shè)備附近考慮足夠的空間設(shè)置補(bǔ)償；支撐的位置盡量使其本身受力減小，且不影響生根部件；振動(dòng)管道應(yīng)結(jié)合詳細(xì)應(yīng)力分析確定支撐位置和類型；盡量少用彈簧支撐；盡量不影響

25、巡檢通行。71增加額外結(jié)構(gòu)增加額外結(jié)構(gòu)且有可能滑落且有可能滑落7273盡量靠近管嘴盡量靠近管嘴或至少在重心或至少在重心以上（承重以上（承重架）；架）；立管較高時(shí)下立管較高時(shí)下方應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向方應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向架。架。74四.管道柔性分析柔性分析的目的保證管道柔性足夠的方法支撐的剛度容器管口的柔性法蘭校核設(shè)備管口校核75柔性分析的目的管道柔性反映管道變形的難易程度，表示管道通過(guò)自身變形吸收熱脹、冷縮和其他位移變形的能力。柔性分析的目的是保證管道在設(shè)計(jì)條件下具有足夠的柔性，防止管道因熱脹、冷縮、端點(diǎn)附加位移等造成下列問(wèn)題：管道應(yīng)力過(guò)大或疲勞引起的破壞；管道連接處產(chǎn)生泄露；管道推力或力矩過(guò)大，使與其連接的設(shè)備

26、產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力或變形，影響設(shè)備正常運(yùn)行；管道推力或力矩過(guò)大引起管道支吊架破壞。76保證管道柔性足夠的方法管道自身的柔性1ASME B31.377假設(shè)1臺(tái)泵運(yùn)行：東西向膨脹長(zhǎng)度：0.9m南北加豎直長(zhǎng)度：1.5+1.2+0.6=3.3m南北向膨脹長(zhǎng)度：1.2m東西加豎直長(zhǎng)度：1.5+0.9+0.6=3.0m豎直向膨脹長(zhǎng)度：0.3+1.5+0.6+0.9=3.3m南北加?xùn)|西長(zhǎng)度：1.2+0.9=2.1m50為粗粒土，通過(guò)0.075 mm篩的顆粒含量50為細(xì)粒土)，粗粒土按各粒徑的含量進(jìn)行分類，細(xì)粒土按液限和塑性指數(shù)的關(guān)系點(diǎn)在塑性圖上的位置進(jìn)行分類。但因試驗(yàn)所用設(shè)備在尺寸、形狀以及其他的型號(hào)規(guī)格上有許

27、多差別之處，因此兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)也有不同點(diǎn)。119一.土壤分類與定義ASTM D2487粘土clay：在一定含水量范圍內(nèi)通過(guò)0.075mm標(biāo)準(zhǔn)篩，呈現(xiàn)塑性，風(fēng)干后具有一定的強(qiáng)度。塑性指數(shù)4，位于塑性圖表A線之上。粉土silt：通過(guò)0.075mm標(biāo)準(zhǔn)篩，基本不呈現(xiàn)塑性，風(fēng)干后沒(méi)有強(qiáng)度。塑性指數(shù)10的深埋管道不適用。的深埋管道不適用。126下方極限載荷：下方屈服位移：127注意： 軸向土彈簧采用回填土的參數(shù)，其它土彈簧通常采用原狀土的參數(shù)。 只有當(dāng)管線的移動(dòng)沒(méi)有受到管溝以外土壤的影響時(shí)，水平及上方土彈簧才采用回填土的參數(shù)。(通常管溝寬度3D時(shí)) 對(duì)于地表到管道埋深處土壤參數(shù)是變化的深埋管道，可能不能代表真

28、實(shí)的土壤載荷條件。 對(duì)于海底管道，水平土壤載荷將會(huì)隨著管道側(cè)方土壤的堆積逐漸增加。128Peng理論（CAESAR II Basic Soil Modal）129橫向極限載荷：管道單位長(zhǎng)度上的橫向剛度：屈服位移：管道單位長(zhǎng)度上的軸向剛度：屈服位移系數(shù)默認(rèn)為0.015。130131132ASME B31.1 附錄VII管土接觸面最大相對(duì)應(yīng)變：133土壤反作用模量（土壤剛度）：只給出水平方向的計(jì)算公式，豎直方向給出了參考文獻(xiàn)及相關(guān)建議134管土接觸面單位摩擦力：管土系統(tǒng)特征參數(shù)：135136錨固段長(zhǎng)度計(jì)算137138三.內(nèi)壓對(duì)管道系統(tǒng)柔性分析的影響 內(nèi)壓作用下，管道壁厚上產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力、軸向應(yīng)力和徑

29、向應(yīng)力，同時(shí)產(chǎn)生軸向和環(huán)向伸長(zhǎng)。軸向伸長(zhǎng)對(duì)管道系統(tǒng)的影響與溫度膨脹的影響相同，使柔性不足的管系產(chǎn)生較高的彎曲應(yīng)力。內(nèi)壓的作用也會(huì)提高彎管的剛度，減小彎管柔性系數(shù)和應(yīng)力增大系數(shù)。然而，大部分管道應(yīng)力分析專業(yè)大部分管道應(yīng)力分析專業(yè)軟件（軟件（CAESAR IICAESAR II、AutoPipe AutoPipe 等）采用梁?jiǎn)卧荒芟袢S殼體單元那樣直等）采用梁?jiǎn)卧?，不能像三維殼體單元那樣直接反映內(nèi)壓的影響接反映內(nèi)壓的影響，內(nèi)壓對(duì)管道的伸長(zhǎng)作用和對(duì)彎管剛度的影響，是通過(guò)修改軟件的配置文件實(shí)現(xiàn)的。目前，大部分設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行管道應(yīng)力分析時(shí)，通常采用軟件的默認(rèn)設(shè)置，忽略了內(nèi)壓對(duì)管道系統(tǒng)柔性的影響，這種

30、做法可能導(dǎo)致非保守的應(yīng)力分析結(jié)果。因此，有必要就內(nèi)壓對(duì)管道系統(tǒng)柔性的影響進(jìn)行討論。139將內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向伸長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成等效溫度升高產(chǎn)生的軸向膨脹將內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向伸長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成等效溫度升高產(chǎn)生的軸向膨脹，上圖 所示為環(huán)向應(yīng)力與等效溫度升高的關(guān)系。以設(shè)計(jì)壓力 12MPa 的某輸氣管道為例，對(duì)于線路 121918.4 X80 管道，內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向伸長(zhǎng)相當(dāng)于 32.97的溫度升高（環(huán)向應(yīng)力 391.5MPa）產(chǎn)生的軸向膨脹，對(duì)于站內(nèi) 121927.5 X80 管道，內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向伸長(zhǎng)相當(dāng)于 21.89的溫度升高（環(huán)向應(yīng)力 259.9MPa）產(chǎn)生的軸向膨脹，對(duì)于站內(nèi)21914 L245 管道，內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向伸長(zhǎng)

31、相當(dāng)于 7.39的溫度升高（環(huán)向應(yīng)力 87.9MPa）產(chǎn)生的軸向膨脹?？梢?jiàn)，內(nèi)壓對(duì)管道軸向伸長(zhǎng)的影響較大，特別是大口徑高強(qiáng)度、溫度變化范圍小的管道大口徑高強(qiáng)度、溫度變化范圍小的管道（如長(zhǎng)輸管道），內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向伸長(zhǎng)不容忽視（如長(zhǎng)輸管道），內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向伸長(zhǎng)不容忽視。140 內(nèi)壓對(duì)管道的軸向伸長(zhǎng)作用較大， 特別是對(duì)于長(zhǎng)輸管道， 內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向伸長(zhǎng)尤為顯著。因此，長(zhǎng)輸管道的應(yīng)力分析應(yīng)考慮內(nèi)壓的軸向伸長(zhǎng)作用。對(duì)于壁厚一致的彎管，內(nèi)壓有使彎管張開(kāi)的作用，而實(shí)際彎管內(nèi)弧壁厚大于外弧壁厚，大大減小張開(kāi)作用。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)行應(yīng)力分析時(shí)，通通常不考慮內(nèi)壓對(duì)彎管的張開(kāi)作用常不考慮內(nèi)壓對(duì)彎管的張開(kāi)作用。 內(nèi)壓使彎

32、管的柔性系數(shù)和應(yīng)力增大系數(shù)折減， ASME B31 管道規(guī)范在計(jì)算彎管柔性系數(shù)和應(yīng)力增大系數(shù)時(shí)考慮該影響，但在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于對(duì)于壓力迅速減小到零，而溫度處于逐漸減小壓力迅速減小到零，而溫度處于逐漸減小或維持狀態(tài)的工況，不應(yīng)考慮內(nèi)壓對(duì)柔性系數(shù)和應(yīng)力增大系數(shù)的折減作用。141四.地震分析GB 50316：地震烈度在9度及以上時(shí)，應(yīng)進(jìn)行地震驗(yàn)算。SH 3039：對(duì)于懸臂結(jié)構(gòu)及僅有承重支撐的長(zhǎng)管道也應(yīng)考慮豎直方向。142GB50470：油氣輸送管道線路工程抗震技術(shù)規(guī)范143144GB50011：145管道系統(tǒng)阻尼比通常為0.020.08。146五.含缺陷管道的評(píng)價(jià)采用有限元法根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)14

33、7管道振動(dòng)分析技術(shù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容一.振源二.設(shè)備振動(dòng)引起的管道振動(dòng)三.流體引起的管道振動(dòng)四.振動(dòng)評(píng)價(jià)五.振動(dòng)預(yù)防和緩解措施148管道振動(dòng)引起的疲勞失效會(huì)導(dǎo)致： 安全問(wèn)題 產(chǎn)量降低 整改費(fèi)用 環(huán)境影響等英國(guó)安全與健康部：發(fā)布的關(guān)于海上工業(yè)的數(shù)據(jù)顯示，英國(guó)北海區(qū)域碳?xì)浠衔镄孤┦鹿食^(guò)20%是由于管道振動(dòng)和疲勞失效導(dǎo)致的。西歐：石油化工廠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，大約10%15%的管道疲勞失效是由于管道振動(dòng)導(dǎo)致的。數(shù)據(jù)來(lái)源：數(shù)據(jù)來(lái)源：Guidelines for the Avoidance of Vibration Induced Fatigue in Process Pipework（Energy In

34、stitute）149導(dǎo)致管道振動(dòng)的因素通常是多方面的，可能是管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，也可能是施工質(zhì)量差降低了管道的剛度或者運(yùn)行操作不當(dāng)導(dǎo)致。國(guó)外經(jīng)驗(yàn)表明，減小或消除管道振動(dòng)最好的辦法是在設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)階段進(jìn)行管道振動(dòng)分析、在施工階段保證良好的施工質(zhì)量、在運(yùn)營(yíng)階段運(yùn)營(yíng)階段將管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)作為投產(chǎn)運(yùn)行測(cè)試的一部分。在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行大量的分析是復(fù)雜的、且問(wèn)題較多，目前除API618往復(fù)壓縮機(jī)管道外，很少有項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行系統(tǒng)的管道振動(dòng)分析。這主要有兩方面原因：兩方面原因：一方面是管道規(guī)范關(guān)于管道振動(dòng)方面的要求通常只是一些原則性的要求，這些原則性的要求在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中可操作性差，從而導(dǎo)致管道振動(dòng)被認(rèn)為是一種

35、特殊的、通常被忽視的情況；另一方面是管道振動(dòng)分析技術(shù)涉及機(jī)械振動(dòng)、材料力學(xué)、流體力學(xué)、聲學(xué)、數(shù)值分析等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)及工程經(jīng)驗(yàn)，一般設(shè)計(jì)人員較難掌握。振源設(shè)備振動(dòng)導(dǎo)致的流體導(dǎo)致的直接的間接的設(shè)備振動(dòng)引起結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)振動(dòng)，再通過(guò)支撐傳遞給管道設(shè)備振動(dòng)通過(guò)管嘴直接傳遞給管道脈動(dòng)湍流葉片、活塞產(chǎn)生的周期性壓力脈動(dòng)管內(nèi)形成湍流引起壓力波動(dòng)振源液擊泵的啟停，閥門突然開(kāi)關(guān)150氣蝕設(shè)備振動(dòng)引起的管道振動(dòng)兩種原因：通過(guò)管嘴直接傳到管道；通過(guò)安裝在橇裝設(shè)備上的支撐或剛度低的基礎(chǔ)傳到管道上。如果轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備動(dòng)平衡差，振動(dòng)頻率是旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。如果轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備沒(méi)有牢固固定在基礎(chǔ)上，比如某個(gè)螺栓沒(méi)有固定好，也以旋轉(zhuǎn)軸的頻率

36、振動(dòng)。如果設(shè)備振動(dòng)頻率接近管道固有頻率，管道發(fā)生振動(dòng)，同時(shí)會(huì)放大泵或壓縮機(jī)的機(jī)械振動(dòng)。151激發(fā)頻率60關(guān)鍵轉(zhuǎn)速 ,RPMf 152 分析時(shí)，確定主要振動(dòng)頻率和振動(dòng)方向后進(jìn)行管道結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析，并進(jìn)行評(píng)價(jià)。153流體引起的管道振動(dòng)154葉片和活塞運(yùn)動(dòng)葉片和活塞運(yùn)動(dòng)往復(fù)機(jī)離心機(jī)155泵、壓縮機(jī)以平均壓力P輸送流體，當(dāng)葉片通過(guò)出口管嘴或活塞完成一個(gè)沖程，下游流體會(huì)出現(xiàn)一個(gè)正弦壓力波動(dòng)dP。連續(xù)排出的流體導(dǎo)致周期的壓力P+dP沿著管子向下游傳播，在方向改變或橫截面變化的位置產(chǎn)生一個(gè)不平衡力。通常，離心機(jī)產(chǎn)生的力很小，除非管道柔性較大，一般不會(huì)導(dǎo)致管道明顯振動(dòng)，但對(duì)于往復(fù)機(jī)，將會(huì)產(chǎn)生明顯的振動(dòng)。主頻率

37、 Hz葉片通過(guò)葉片數(shù)RPM/60活塞運(yùn)動(dòng)活塞數(shù)CPM注：RPM為每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)；CPM為每分鐘活塞完成沖程的個(gè)數(shù)。壓力脈動(dòng)頻率156在流體剪切層，靠近壁面的流體流速低、遠(yuǎn)離壁面的流體流速高，在分支處流體剝離，形成渦流。渦流對(duì)支管內(nèi)的流體產(chǎn)生周期性擠壓，從而引起管道振動(dòng)。渦流引起的壓力波動(dòng)也可能引起安全閥打開(kāi)。 湍流引起的振動(dòng)湍流引起的振動(dòng)內(nèi)流157158流體在流過(guò)儀表套管等障礙物處，障礙物后方也會(huì)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致障礙物振動(dòng)。外流159160where:v is the fluid velocity, d is the representative dimension of the compon

38、ent,S is the Strouhal number.161當(dāng)壓力脈動(dòng)從激振源(如泵或壓縮機(jī)進(jìn)出口)向管道上下游傳播時(shí)，在不連續(xù)處(關(guān)閉的閥門、孔板等)或體積變大處(罐，匯管等)會(huì)發(fā)生反射，入射波和反射波的疊加在管道系統(tǒng)內(nèi)將形成駐波。當(dāng)壓力脈動(dòng)頻率與管道系統(tǒng)的聲學(xué)頻率接近時(shí)，便會(huì)發(fā)生聲學(xué)共振。聲學(xué)振動(dòng)聲學(xué)振動(dòng)復(fù)雜管道：通過(guò)轉(zhuǎn)移矩陣法或有限元法計(jì)算。氣柱固有頻率：波動(dòng)方程：兩端為開(kāi)口或兩端為閉口：)2/( LnafAP一端為開(kāi)口一端為閉口：)4/()12(LanfAP162當(dāng)往復(fù)機(jī)的激振頻率或渦流脫落頻率與流體聲學(xué)固有頻率相同或接近時(shí)，流體便發(fā)生共振，支管內(nèi)流體壓力的不均勻度會(huì)達(dá)到一個(gè)極大值

39、。：質(zhì)量因子（振幅放大因子）：激發(fā)頻率0：固有頻率：阻尼比對(duì)于天然氣，阻尼比非常小，當(dāng)氣柱發(fā)生共振時(shí)，聲壓值會(huì)放大上百倍。聲學(xué)響應(yīng)：163 聲壓分布力編號(hào)正常（N）共振時(shí)（N）FA-B93.715648FB-C22.23707氣柱共振時(shí)的激振力164165截止頻率：小于該頻率平面聲波沿管道軸向傳播平面波平面波橫向波橫向波方管方管圓管圓管166橫向波波形：管壁振動(dòng)通常發(fā)生在高頻率下，特別是大直徑薄壁管 (直徑與壁厚比值D/t大于100)，其周向呈葉狀振型。167脈動(dòng)源脈動(dòng)源傳遞到管道系統(tǒng)傳遞到管道系統(tǒng)管道和結(jié)構(gòu)響應(yīng)管道和結(jié)構(gòu)響應(yīng)材料屬性和截面參數(shù)材料屬性和截面參數(shù)壓力和流量波動(dòng)壓力和流量波動(dòng)脈動(dòng)

40、力脈動(dòng)力振動(dòng)振動(dòng)位移位移循環(huán)應(yīng)力和疲勞失效循環(huán)應(yīng)力和疲勞失效聲學(xué)響應(yīng)放大聲學(xué)響應(yīng)放大結(jié)構(gòu)響應(yīng)放大結(jié)構(gòu)響應(yīng)放大脈動(dòng)和振動(dòng)：PulsimPulsAnsys FluentAnsys CFXPulsimPulsAnsys FluentAnsys CFXPulsimCAESAR IIPulsimCAESAR IIAnsys MechanicalAnsys Mechanical1680.1110100100010000012脈動(dòng)幅值（脈動(dòng)幅值（u/Uo）頻率（頻率（Hz）工藝介質(zhì)往復(fù)機(jī)流致振動(dòng)離心機(jī)閥門噪音振動(dòng)評(píng)價(jià)振動(dòng)評(píng)價(jià)API 618 Reciprocating CompressorAPI 618 Re

41、ciprocating Compressor 按照API618標(biāo)準(zhǔn), 根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中壓力的高低及功率的大小將管道振動(dòng)評(píng)價(jià)分為三種設(shè)計(jì)方法。 方法一: 經(jīng)驗(yàn)的脈動(dòng)抑制裝置確定尺寸；脈動(dòng)準(zhǔn)則 方法二: 聲學(xué)模擬和管路約束力分析；脈動(dòng)準(zhǔn)則、激振力準(zhǔn)則、固有頻率分離裕度準(zhǔn)則 方法三: 聲學(xué)模擬和管路約束力分析，加上力學(xué)分析（如必要帶強(qiáng)制機(jī)械響應(yīng)的分析）。振動(dòng)準(zhǔn)則/交變應(yīng)力準(zhǔn)則 方法一最簡(jiǎn)單，但對(duì)壓力不均勻度的要求最嚴(yán)格，方法二、三較復(fù)雜，但所需分析的內(nèi)容更多。169170頻率低于10Hz：許用振幅0.5mm；頻率10200Hz：許用振動(dòng)速度32mm/s；振動(dòng)水平超過(guò)上述值，應(yīng)確保循環(huán)應(yīng)力峰峰值低于18

42、0N/mm2；僅用于設(shè)計(jì)階段，不宜用于現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)驗(yàn)收。171TNO頻率低于10Hz：許用振幅1.3mm；頻率10150Hz：許用振動(dòng)速度80mm/s；TNO通常計(jì)算循環(huán)應(yīng)力，為避免疲勞，附屬設(shè)備的振動(dòng)也要計(jì)算。Energy Institute AVIFF GuidelineEnergy Institute AVIFF Guideline適用于新建、已建、改造項(xiàng)目定性評(píng)估:通過(guò)激振源初步評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；定量評(píng)估:對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，進(jìn)行定量評(píng)估。172Southwest Research InstituteSouthwest Research Institute 曲線的經(jīng)驗(yàn)值是基于往復(fù)式壓縮機(jī)管道系統(tǒng)的

43、大量測(cè)試數(shù)據(jù)Note: Indicated vibration limits are for average piping system constructed in accordancewith good engineering practices. Make additional allowances for critical applications, unreinforced branch connections, etc.173174EFRCEFRC 測(cè)試程序： 主要測(cè)試21000Hz振動(dòng)速度（mm/s RMS）； 對(duì)于低于10Hz的，同時(shí)測(cè)試振動(dòng)幅值； 對(duì)于高于200Hz的，同時(shí)測(cè)試振動(dòng)加速度； 所有位置的振動(dòng)均應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)； 如果某一振動(dòng)水平超過(guò)限值，應(yīng)進(jìn)行頻譜分析。175 定義： 176 不同部位振動(dòng)水平限