静设备
石油化工设备技术，2016，37（3）·1· Petro-Chemical Equipment Technology
管道附加载荷在容器上产生应力的正确评定
一压力容器应力分析设计中的六个重要问题（三）
桑如苞，夏少青，闫东升，王小敏，郭雪华
（中国石化工程建设有限公司，北京100101)
摘要：从跟随效应出发，阐述了容器管口对管道附加载荷作用下的应力不以一次应力控制，则跟随效应必然发生。跟随效应发生后，必须对整个管道和容器系统进行安定分析。然而现今按管道专业提供的载荷（力的形式)对容器管口进行安定分析是无效的。当管道专业向容器专业提供的管道附加载荷是以力的形式给出时，容器专业在进行容器应力分析时，应力必须以一次应力加以控制。只有将整个管道和与之相连的容器连为一整体，施加管道热载荷后一并进行安定性分析，其时容器中的应力方能以二次应力加以控制。
关键词：管道附加载荷压力容器应力分析应力评定
随着工业装置的大型化，压力容器管口受到
来自管道的附加载荷越来越大，为此容器管口附近的局部应力分析势在必行。在有限元分析方法普及前，人们一般借助美国WRC-107或WRC 297局部应力计算方法进行计算。有限元普及后如今常用ANSYS软件进行应力分析计算，但无论采用WRC方法还是有限元法，人行均将由此计算得出的应力以二次应力加以控制，原因是认为这种应力是由管道热载荷引起，故属二次应力。近期就此与有关专家进行商，认为存在一个很大的误区，该应力评定是压力容器应力分析设计中存在的又一重大问题，为此专文加以分析，并感谢全国著名压力容器应力分析力学专家清华大学陆明教授的帮助。
1管道热膨胀引起的跟随效应
连接于两容器之间的管道，由于工作温度的
影响，管道的执胀冷缩是不可避免的，当管道操作温度高于常温时，受热膨胀作用的管道犹如连接在两容器管口间的1根压缩弹簧，它对两容器管口产生一定的推力。如果容器管口部位经受不住这种弹簧力的作用，则管道这个弹簧就会轴向伸长，随之使容器管口引起一定的塑性变形。这种因管道热膨胀使容器管口产生大变形的现象，即所谓的跟随效应[11。
当管道长度较长时，由跟随效应引起的容器
管口部位的变形可以达到相当严重的程度，甚至
造成容器的破坏，所以容器管口应避免跟随效应的发生。防止跟随效应发生的条件是容器管口应具有定足够的强度，以保证在管道轴向推力作用下，材料不发生塑性变形，为此要求容器管口在管道推力等作用下的应力按一次应力进行控制，才能确保容器管口能经得住管道的推力作用，而不发
生塑性变形，从而避免了跟随效应的发生。 2容器管口的安定分析
如果容器管口经不住管道推力的作用，即其收稿日期：2016-02-25。
作者简介：案如苞，男，是我国压力容器国家标准体系GB 150等的开创编制人之一，在压力容器强度计算与应力分析方面主要建树：①指出西德和荷兰凸缘法兰计算方法的重大错误，提出合理计算方法，为西德国家检验局（TUV)所承认；②科学论证原苏联及西德薄管板计算方法的重大间题，论证我国管板计算方法（GB151)正确合理性，在以上基础上，提出以塑性设计与弹性分析相结合的管板计算新思路，得到比GB151更为经济合理的设计结果。变通应用GB 151管板计算原理，解决八种特殊管板的计算间题；③论证美国ASME大开孔单弯矩计算方法的重大缺失，提出正确合理的双弯矩模型大开孔计算方法（应力计算与有限元分析相符）；④应用一次结构法原理全面解决了球罐、塔、换热器等容器有限元应力分析结果的科学合理评定，从而使应力分析设计真正地体现出其先进性和经济性；①对Waters法兰计算方法和浮头法兰提出一整套优化设计方法。提出蒸压釜法兰，凸缘法兰弹性应力分析设计方法。发表论文90篇
合作专著多部，1999年载人中国专家大词典》， Tel:010-64899761.