管道的应力分析是跨越材料、冶金、材料力学等多学科的交差学科,对于高温、高压管道应力分析研究的动力来源于国家航空航天、核电、石油化工、军工等行业的发展需求,本研究方向相关行业的工程大多为国家重点大型工程,如:“俄气南供”、国内各核电工程、军工、航天等领域,民用建筑热工极少遇到相关参数的工程内容。为了便于压力管道工程的设计、安装、制造、使用、验收和维护,本文采用有限单元法对管道在特定运行工况下进行应力分析。某国家重点实验室建设一套高温、高压的实验装置,该套装置由几个设备组成,设备之间通过管道连接。管道内输送的介质为压缩空气,介质设计温度为500℃～800℃,管道设计压力最大为40.0MPa。我国现行管道应力计算采用的设计规范《工业金属管道设计规范》GB50316-2008规定我国压力管道的设计规范使用的范围是压力(?)42MPa,而对于高温对于管道的影响,《工业金属管道设计规范》GB50316-2008的条文解释中只是说明采用材料需用温度下的金属材料即可,而对材料的选择方式并没有做详细的说明。在高温工作条件下,采用国标的计算方法计算出的计算结果参照美标要相对保守。工程实际参考美标ASMI标准,采用有限单元法对管道、管系进行应力分析。本文通过工程实践的要求采用计算机模拟的方法,结合冶金学的知识,对工作钢管的金属材料进行选择,并校核制管标准与管件标准的可靠性。根据数值模拟分析结果,确定产生应力集中的主要位置为主管的弯头处、主管与支管连接的三通处、支管与设备连接的法兰处。在主管上安装补偿器可以降低主管对于支管切向的应力,通过加大干管与弯头的壁厚,可以改善主管道的受力状况,但会增加主管对于支管切向的应力,采用大转弯半径弯头可以将低弯头处的应力集中。可以通过再支管上增加U型弯及在支管上安装补偿器的手段减少支管对于主管及设备接口法兰处的推力。采用上述措施后,管系内的峰值应力降低到管道及管件自身的能够承受的应力范围内,管道可以在峰值应力工况下运行。