化工管道设计中常用的自然补偿策略分析

化工管道设计中常用的自然补偿策略分析

王家明

南京庆阳工程设计有限公司

摘要:本文主要围绕化工管道设计过程中应用的自然补偿策略展开研究，通过分析不同情况下应用的自然补偿方法，结合其施工过程中出现的问题开展调整工作，合理开展设备布置和管道柔性调整等工作，保障化工工作以安全高效的方式开展。

关键词:化工管道设计；自然补偿补偿策略；具体分析

1.化工管道自然补偿设计

1.1自然补偿量计算公式

化工管道自然补偿设计工作开展过程中，根据其集中形式差异，需要具体开展管道热位移计算工作，明确管道不同区域的热位移情况，继而得到线性膨胀的具体数据。计算原理为温差等于管材现象膨胀系数和管道支架间的热位移长度的乘积。

1.2L型直角弯的自然补偿设计

L型直角弯是一种较为常见的自然补偿形式，只需要设计一个弯头即可开展补偿变形等各项工作。相关人员测量出明确长臂L的有效热伸长量和管道的外径，再取它们的乘积即可得到该类型的自然补偿的短臂长，再以此为依据开展后续工作，一般来说，该类形式的自然补偿工作开展过程中，可以结合设计的具体情况，通过在管壁的两侧设置导向支架等形式来将接口连接起来，可以有效降低施工难度。图一为L型自然补偿的示意图。

Figure1L型自然补偿示意图

1.3Z型折角弯自然补偿

受到实际管理铺设要求等方面的影响，施工过程中使用更多的是Z型自然补偿的方式。使用该方式计算短臂长度的过程中，需要工作人员将两根管总热伸长量和管道材料弹性模量以及弯曲应力和管道外径等相关数据计算出来，结合一定的计算方法和计算步骤进行计算，才能得出标准的短臂长度要求。使用该方式开展工作的过程中，可以结合两方向上的不同位移和推力等开展各项工作，随着垂直臂和水平臂不断伸长，其补偿能力也会随之强化。

Figure2Z型自然补偿示意图

1.4Π型自然补偿

除了L型和Z型自然补偿之外，部分工作人员还会利用Π型自然补偿来开展各项工作，一般会选择将四个该类型的弯头连接起来使用，打造立体的设计布局，该类布局方式对其连接稳定性的要求相对较高，以靠近中间点为宜。同时，为了避免该类补偿方式安装与要求差距过大导致自然补偿的质量受到影响，相关人员还应当在安装过程中及时测量相关数据，尽可能将其安装在与固定点距离在管路长度三分之一以内的位置，同时还应当将水平方向的支架间距控制在一定范围内，尽可能降低其对自然补偿质量造成的影响。

2.提高化工管道自然补偿能力的方法

2.1合理开展管道柔性设置工作

自然补偿工作开展过程中，受到实际的管道柔性等方面的影响，其各项工作开展过程中可能会出现一定类型的问题，影响其各项工作的质量。为了降低该类因素对后续工作造成的影响，相关人员必须加强对整体管理弹性变形能力的重视，结合施工的具体要求，尽可能选择弹性变形能力相对较好的管道来开展管道铺设工作，降低出现管道塑性变形问题的几率。此外，在平面管路系统铺设工作开展过程中，工作人员可以通过计算等来适当延长远离固定点的部分管路的长度，在该方式下，管道的整体长度自然会增加，同时使用一定数量的膨胀系数相对较小的管道来开展后续工作，管道的柔性自然可以得到保证，对推动后续各项工作合理开展具有重要意义。除上述方法外，工作人员也可以选择在施工过程中调整管道的平面布置形式，从一开始就选择自然补偿能力相对较强的平面布置形式来开展各项工作，管道的柔性也可以随之提高。

2.2开展管路支架布置工作

除了增加管道的整体柔性之外，工作过程中也可以对管路的支架布置方式进行调整，对提高管路的自然补偿能力也有一定的作用。实际工作开展过程中，工作人员可以结合管路具体位置的差异，通过设置弹性吊架支撑的方式，使得各区域的支架可以充分发挥其工作能力，及时将热应力过大的区域的热应力分散开来，避免管道在长期使用过程中出现较为强烈的积累效应，在此基础上开展各项工作，可以避免因为管线固定性等对管道造成的变形影响，推动后续工作合理开展。同时，长距离管道在工作过程中也应当加强对该部分工作的重视，通过开展管路系统分解等工作，将原有的相对复杂的长关系调整为结构比较简单的简单管系，提高管道的荷载承受能力和其它相关能力。

2.3调整设备布置

管路铺设工作开展时，使用常规的设计方案来进行自然补偿设计时可能并不能收到预期的效果，导致热应力分散等工作的质量受到影响。为了提高其工作质量，及时将温度应力降低到科学范围内，相关人员应当合理开展设备布置方案调整工作，结合施工过程中存在的问题进行调整，推动各类问题及时解决。在施工开始之前，相关人员也应当结合施工过程中的具体要求，合理开展计算工作，明确管线布置的限制性要求和相关内容，及时开展各类调整，降低出现超限等问题的几率。相关人员还应当尽可能一次性完成应变补偿等工作，对保障其工作质量等具有重要意义。

3.小结

化工行业各项工作开展之前必须加强对管线布置的重视，科学机型管路系统和自然补偿设计工作，结合施工的具体要求进行调整，使得管线的应力状态可以满足其化工工作开展的需求，保障设备安全。

参考文献:

[1]杜志勇.化工管道设计中常用的自然补偿法探究[J].中国化工贸易,2015,(1):65-65.

[2]王丽春.化工管道设计中的自然补偿法简述[J].化工设计通讯,2017,43(11):137,152.