蒸汽管道應(yīng)力計(jì)算核心是應(yīng)力分類法（一次 / 二次 / 峰值應(yīng)力分別評(píng)定），按DL/T 5366或ASME B31規(guī)范，用CAESAR II等軟件建模，校核內(nèi)壓、重力、熱脹、支反力與設(shè)備管口載荷。

一、適用標(biāo)準(zhǔn)

• 國(guó)內(nèi)電力：DL/T 5366-2014 發(fā)電廠汽水管道應(yīng)力計(jì)算技術(shù)規(guī)程

• 國(guó)內(nèi)供熱：CJJ/T 34-2022 城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

• 國(guó)際通用：ASME B31.1（動(dòng)力）/ B31.3（工藝）

二、應(yīng)力分類與評(píng)定（核心）

1. 一次應(yīng)力（非自限性，內(nèi)壓 + 重力）

• 內(nèi)壓環(huán)向（薄膜）：σ? = pD/(2δ)

• 內(nèi)＊＊向：σ? = pD/(4δ)

• 重力 / 彎矩：σ? = M/W

• 一次總體薄膜：σ_L = σ? + σ? ≤ [σ]?（設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力）

2. 二次應(yīng)力（自限性，熱脹 + 位移約束）

• 熱脹當(dāng)量應(yīng)力范圍：σ_E ≤ f (1.25 [σ]2? + 0.25 [σ]?)f：疲勞系數(shù)（常溫常壓取 1）

3. 峰值應(yīng)力（管件 / 焊縫局部，疲勞校核）

• 三通 / 彎頭 / 焊縫應(yīng)力集中，有限元精細(xì)計(jì)算

三、設(shè)計(jì)參數(shù)

• 設(shè)計(jì)壓力 p、設(shè)計(jì)溫度 t

• 材料：20G、15CrMoG、12Cr1MoVG、P91 等

• 許用應(yīng)力 [σ]2?、[σ]?（按標(biāo)準(zhǔn)查取）

• 熱膨脹系數(shù) α、彈性模量 E、泊松比 ν

四、計(jì)算步驟（工程流程）

1. 建模：管徑、壁厚、溫度、壓力、材料、支吊架、設(shè)備約束

2. 工況組合

• 持續(xù)：內(nèi)壓 + 自重 + 保溫

• 偶然：水擊、地震、風(fēng)載

• 熱脹：冷態(tài)→熱態(tài)位移

五、關(guān)鍵公式（DL/T 5366）

• 壁厚（內(nèi)壓）：δ = pD/(2 [σ]?φ - p) + Cφ：焊縫系數(shù)；C：腐蝕 / 壁厚負(fù)偏差

• 熱脹量：ΔL = α?L?ΔT

• 熱脹應(yīng)力（簡(jiǎn)化）：σ_E = E?α?ΔT / √(1-ν2)（理想約束）

六、軟件與方法

• 主流：CAESAR II、AutoPIPE、GLIF

• 復(fù)雜管件：ANSYS / ABAQUS 有限元

• 原則：應(yīng)力分類 + 彈性分析 + 疲勞驗(yàn)算

七、常見問題與控制

• 熱應(yīng)力過大：增加 π 型 / 波紋補(bǔ)償器、優(yōu)化走向

• 局部應(yīng)力集中：三通補(bǔ)強(qiáng)、合理彎頭半徑

• 支吊架失效：彈簧選型、導(dǎo)向 / 固定布置

• 設(shè)備過載：管系柔性設(shè)計(jì)、減小管口推力

八、簡(jiǎn)要示例（高壓主蒸汽）

• p=16MPa，t=540℃，D=406mm，δ=30mm，12Cr1MoVG

• [σ]?≈80MPa

• 內(nèi)壓環(huán)向：σ?≈16×406/(2×30)≈108MPa

• 一次應(yīng)力疊加自重彎矩后 ≤ 80MPa（需減薄 / 加強(qiáng)）

• 熱脹當(dāng)量應(yīng)力控制在許用范圍

九、交付物

• 應(yīng)力計(jì)算書（工況、應(yīng)力、支反力、評(píng)定）

• 支吊架布置與選型表

• 管系優(yōu)化方案