2024年2月14日发(作者：)
AutoPIPE管道应力分析讲座（一）
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ASME B31《压力管道规范》由几个单独出版的卷所组成，每卷均为美国国家标准。它们是子ASME B31压力管道规范委员会领导下的编制的。
每一卷的规则表明了管道装置的类型，这些类型是在其发展过程中经考虑而确定下来的，如下所列：
B31.1 压力管道：主要为发电站、工业设备和公共机构的电厂、地热系统以及集中和分区的供热和供冷系统中的管道。
B31.3 工艺管道：主要为炼油、化工、制药、纺织、造纸、半导体和制冷工厂，以及相关的工艺流程装置和终端设备中的管道。
B31.4 液态烃和其他液体的输送管线系统;工厂与终端设备剑以及终端设备、泵站、调节站和计量站内输送主要为液体产品的管道。
B31.5 冷冻管道：冷冻和二次冷却器的管道
B31.8 气体输送和配气管道系统：生产厂与终端设备（包括压气机、调节站和计量器）间输送主要为气体产品的管道以及集汽管道。
B31.9 房屋建筑用户管道：主要为工业设备、公共结构、商业和市政建筑以及多单元住宅内的管道，但部包括B31.1所覆盖的尺寸、压力和温度范围。
B31.11 稀浆输送管道系统：工厂与终端设备间以及终端设备、泵站和调节站内输送含水稀浆的管道。
许用应力的确定：
管道材料的许用应力是管材的基本强度特性除以安全系数。钢材的基本强度特性应由钢铁生产部门提供，在国内可取自有关国家标准或冶金部门标准。
在温度较低时的许用应力以材料的抗拉强度和屈服点为基础。
产期处于400度以上高温时，许用应力以1000000h1%蠕变极限和1000000h断裂的持久强度为基础。
对于安全系数，不同规范有不同的规定。
设备的允许推力和力矩：
为了防止管道对设备的推力过大，造成设备损坏、转动设备不能正常运行、或阀门泄漏，应将推力限制在允许范围内。许多公司根据多年的经验采用经验数据。例如对转动设备的管嘴不计内压，由外部荷载产生的应力不大于35~42MPa；对压力容器和带阀门的法兰，由外部荷载产生的应力不大于70MPa。这些数据沿用多年，但理论依据是不严格的。
1.
离心泵的允许推力（API610）
美国石油学会标准API610(炼油厂用离心泵)对离心泵受力有所规定，但这些规定都是推荐性的，是泵的制造厂必须达到的最低要求。在国外定货，制造厂均以此标准
满足用户的要求。此标准要求的受力和力矩较小，有时在设计管道时较为困难，需要增加管长和转弯以增加管道的柔性。而实际调查已运行的泵，验算其受力情况大于此标准也运行良好。所以对于重型的泵此标准是比较保守的。
2.
汽轮机的允许推力（NEMA）
汽轮机对管道推力最敏感的设备。一般汽轮机的外壳（定子）均设有十字滑销系统，相互垂直的十字交点为外壳的固定点。外壳上的管嘴和“猫爪”均由固定点算起向四周膨胀。因此“猫爪”是有位移的，并不是完全固定在基础上，固定螺栓的螺母与“猫爪”有一定的间隙。有的汽轮机外壳和转子分别支撑在基础上，如果外壳受到管道推力产生位移或变形，外壳和转子之间的间隙可能改变或消失而引起设备的振动。有的汽轮机的转子制成在汽轮机的外壳上，比支撑在基础上好，但如果外壳变形太大，仍可能引起振动。汽轮机的轴中心和被其拖动的从动机的轴中心应该对中，近来许多设备采用有一定弹性的联轴器，允许有一定的偏差。不同生产厂家生产的汽轮机的结构不同，可以承受的推力也不相同，但生产厂家又难于准确说明。所以如果生产拖动机泵汽轮机的制造厂没有提出汽轮机的推力和力矩的允许值，一般按照美国电机制造协会（NEMA）的推荐方法（SM-23-1973）计算。但对于重型气轮机可能还是比较保守。
3.
离心式和轴流式压缩机管嘴的允许推力（API617）
4.
加热炉的允许推力（API560）
所有以上设备管嘴允许推力标准，都是推荐的操作情况下的最下值。一般情况是可以根据买卖双方讨论，允许推力是可以增加的。
AutoPIPE管道应力分析讲座（二）
一：管道承受荷载及其应力状态。
1：压力荷载:
内压和外压：
内压：管壁上产生环向拉应力和纵向拉应力。其环向拉应力约为纵向拉应力的一半。
外压：管壁上产生环向压应力和纵向压应力。（外压出现的情况比较少）
2：持续外荷载:
包括：管道的基本荷载（管子及其附件的重量，管内介质的重量和管外保温的重量）、支吊架的反作用力、以及其他集中和均布的持续荷载。
持续外荷载可使管道产生弯曲应力，扭转应力，纵向应力和剪应力。
压力荷载和持续外荷载宰管道上产生一次应力，其特征是非自限性的。即应力随着荷载的增加而增加，当管道产生塑性变形时，荷载并不减少。
3：热胀和端点位移：
管道由安装状态过渡到运行状态，由于管内介质的温度变化，管道产生热胀或冷缩使之变形。与设备相连的管道，由于设备的温度变化而出现端点位移，端点位移也使管道变形。
这种变形使管道承受弯曲、扭转、拉伸和剪切等应力。属于二次应力，其特征是自限性的。当局部超过屈服极限而产生塑性变形时，可时应力不再成比例的增加，而限定在某个范围内。当温度恢复到原始状态时，则产生反方向的应力。
4：偶然性荷载
包括风雪荷载、地震荷载、水冲击以及安全阀动作而产生的冲击荷载。这些荷载都是偶然发生的临时荷载，而且不致同时发生。而一般静力分析中，不考虑这些荷载。
对于大口径，高温，高压，剧毒，可燃、易爆介质的管道应加以核算。
偶然荷载与压力荷载、持续外荷载组合后，允许达到许用应力的1.33倍。
作用在管道上荷载一览表:
荷载种类
荷载特点
荷载来源
备注
产生一次应力的荷载：为非自限性荷载，荷载过大，管道会被破坏。
装置运行时在操作温度因为在运行条件下管内压力和内压力或外压力
在装置运行时产生，属长期静荷载
下，管内流体的内压或温度有种种变化，所以取最不利外压
其中包括管道、阀门、的压力温度组合作为设计条件
重力
长期静荷载
管件、隔热材料和流动介质的重量
管内气体或蒸汽，在停应区分均布荷载和集中荷载
工时由于大气的冷却，通常在应力分析中不考虑，必要环境影响
短期静荷载
管内形成负压。由于气温升高或太阳直射使管内压力升高
管道安装完毕后，进行试验荷载
短期静荷载
水压试验或气压试验的荷载
积雪荷载
风荷载
地震荷载
短期静荷载
短期动荷载
短期静荷载
降雪地区的室外管道
作用于室外管道
由地震引起的振动
时设真空破坏器或安全阀防止管道破坏
一般试验压力根据有关压力规范确定
按气象资料确定
一般根据气象资料按静力计算
一般根据气象资料按静力计算
在运行规程中设定机泵启动和关闭的规定，蒸汽管暖管的规定。对大口径的水泵出口设缓闭的逆止阀，以减少冲击荷载
压力冲击（水锤）
机泵启动或关闭，阀门短期动荷载
快速启闭时和蒸汽管道暖管时等
产生二次应力的荷载为非自限性荷载，管道变形后何在减轻
在管道上产生交变应因管道热胀或冷缩，管热膨胀变形
力，每运行周期变化道变形而产生的交变应一次
冷紧可减少管道对设备和固定支架的力
在管道上产生交变应力
力
用计算机程序或有关图表计算
安装时冷紧
施工过程中产生
对二次应力无影响
管道端点位移
与管道连接的设备膨胀
用计算机程序或有关图表计算
管道受往复式机泵的压管道振动
长期振动荷载
力脉动、两相流的压力脉动和机泵喘振而引起的振动
可能引起管道对设备或支架的作用力改变或法兰泄漏
基础较差
往复式机泵的进出口设置缓冲罐或增加管道的刚度
设备或支架基础下沉
如果在设计时能预知可能的下沉量，应在设计中予以考虑
AutoPIPE里面各种工况的代表符号：
GR
T1 - T20
P1 - P20
E1 - E10
W1 - W10
U1 - U20
S1 - S10
重力
温度(操作)工况1到20
压力工况1到20
地震荷载1到10
风荷载1到10
自定义荷载1到20
地震时支座位移引起荷载1到 10
AutoPIPE管道应力分析讲座（三）
1管道支吊架的功能管道支吊架的功能主要可概括为：承受管道荷载、限制管道位移和控制管道振动三个方面。其中以承受管道荷载为支吊架最主要、最普遍的功能。
1.1
承受管道荷载作用于管道上的荷载通常包括介质运行压力、自重、风、雪、地震、流动瞬变引起的冲击或振动等机械荷载，还包括管道热胀冷缩和管道端点附加位移等位移荷载及由于温度梯度或热冲击引起的热荷载，它们都可能以使管道产生内力和变形。上述荷载按其作用的性质，还可分为静荷载和动荷载两类。静荷载是缓慢地、毫无振动地作用于管道上的荷载。它可分为永久荷
载（恒荷载）和变化荷载（活荷载）两种。永久荷载的大小和位置与时间无关，或者是极为缓慢地变化，因而其变化值可忽略不计。变化荷载则随时间变化，且变化值与平均值相比不可忽略。动荷载是指随时间有迅速变化的荷载，例如由于外部或内部条件引起的冲击力、地震以及热冲击等。这类荷载在管道运行期间不一定出现，也可能偶尔发生，故又可称为偶然荷载。上述管道荷载的主要类型如表 1-1所示。
表 1-1
管道荷载的主要类型
荷载性质
荷载类型
引起荷载的原因
管道自重(包括阀门、管件及绝热层)
管内介质重力
机械荷载
内压(或外压)
静荷载
其他持续外载
热膨胀受约束
热荷载
稳定的温度梯度
压力波动或冲击
动荷载
机械荷载
受激扰(地震、管道破裂及流体排放等)
热荷载
不稳定和类稳定的温度梯度、或热冲击
管道荷载均可能传递给管道支吊架承受。
1.2
限制管道位移管道在各种荷载作用下,都会产生不同程度的变形和位移。其中,有些荷载(如外力荷载),其大小与变形受约束与否有关,这类荷载属于非自限性能荷载；另一些荷载(如热胀荷载),则是由于结构变形受约束所引起的荷载,这类荷属于自限性荷载。
对于非自限性荷载作用下产生的管道变形位移,大都需要通过设置支吊装置加以约束限制,以防止管道因受非自限性荷载作用而被破坏。为减小自限性荷载,防止管道因疲劳而破坏,要求管道能自由位移而不被约束限制。然而,要求管道完全不受约束,是不可能的,也是不必要的。事实上,管道在自限性荷载作用下产生的二次应力,只要控制在一定范围内,就可以保证管道的安全。对于复杂的管系，各管段的二次应力水平是各不相同的，有时其差异会相当大。此时,为了使整个管系的应力水平都在安全范围内,有必要对管道位移给以适当的约束和限制,以降低应力水平超限的管段的二次应力。
综上所述,在管系中的适当位置设置限位装置,不仅是可能的,而且是必要的。关键在于正确选定设置限位装置的位置和采用限位装置的型式(主要是约束模型)。
1.3
控制管道振动管道在动荷载作用下,会产生程度不同的摆动、振动。由于管系中支吊架的设置,在一定程度上提高了管系的刚度,增加了管系的阻尼,一般说来,支吊架都或多或少地起到减小管道振动效应的作用。但当支吊架设置不当,也可能加剧管道的振动,而且以承重为主要目的的支吊架，其减振效果往往不太明显。因此,对于在运行期间伴随发生有强迫振动和(或)冲击振动的地方,仍需增加合适的拉撑杆、支架、减振器或阻尼器等装置,以维护管道振动安全。
核电厂的管道设计还必须考虑冲击防护装置,以承受管道破裂而喷出蒸汽或汽水混合物所产生的反作用力,从而防止事故扩大和损坏附近的重要设备或构筑物。尤其是主冷却介质管道、主蒸汽管道、给水管道、停堆和事故冷却水管道系统以及快速停机系统的主要管道应装设冲击防护装置。这类防护装置所承受的冲击力可能高达2000kN,因此,必须精确地计算其荷载,并细致地考虑其荷载的传递方式和冲击防护装置的结构。这类防护装置的制造和安装应该非常精确,还应对其进行严格的检验,以保证其实际防护效果。
2
管道支吊架的类型
根据管道支吊装置承载、限位和防振三大功能,以及支吊装置各自的主要性能和用途；可将其分为承重支吊架、限位支吊装置和振动控制装置三大类(见表 1-2)。
表 1-2
管道 支吊装置的类型
分类
编号
名称
用途
名称
恒力支吊架
变力支吊架
(弹簧支吊架)
刚性支吊架
型式
用途
用于管道垂直位移较大或需要限制转移荷载的地方
用于管道垂直位移不太大的地方
用于管道无垂直位移或垂直位移很小且允许约束的地方
用于管系中需要限制某一(些)方向位移的地方
用于引导管道位移方向或需要控制管道沿轴线转动的地方
用于管道上不允许有任何方向位移的地方
用于需要控制持续性流体振动的地方
用于需要控制冲击性的流体振动和地震激扰的地方
1
承重支吊架
以承受管系重量目的的装置
限位装置
以限制和约束因热胀引起管系自由位移为目的的装置
2
限位支吊装置
导向支架
(导向装置)
固定支架
3
振动控制装置
用于制止管道摆动振动或冲击的控制装置
减振器
阻尼器
2.1
承重支吊架以承受管道自重(包括管件、绝热保温层和管内流体等重量)为目的的装置,统称为承重支吊架(简称支吊架)。
支吊架按其承载结构与管道在空间的相对位置可分为支架和吊架两类。通常将管道经可摆动吊杆悬吊在承载结构下方的装置称为吊架；管道经支承部件支承在结构上方的装置称为支架。也就是说,吊架的承重部件主要受拉伸荷载,支吊的承重部件主要受压缩荷载。但也有例外,如双吊架的管部可能受压缩荷载；悬吊构架作为管道支架的承重部件,其吊杆受拉伸荷载,承载结构也在管道的上方。
承重支吊架按其在管道垂直位移时其荷重的变化情况可大致分为恒力支吊架、变力支吊架和刚性支吊架三种。
2.1.1恒力支吊架恒力支吊架在理论上对管道的任何方向位移均不产生约束力和力矩。
这样，管道在整个垂直位移范围内其支承点上具有近似不变的支承力。因此,它适用于管道垂直位移较大或需要限制转移荷载的地方。
2.1.2变力支吊架变力支吊架亦即弹簧支吊架。这意味着,弹簧支吊架对管道的支承力随着支承点管道垂直位移的变化而变化,故称其为变力支吊架。
由于管道在运行过程中(冷态或热态),会受到弹簧支吊架与其重量不平衡的附加力，而且管道垂直位移愈大,其荷载变化率愈大。为了把荷载变化率控制在一定范围内，弹簧支吊架只适用于管道垂直位移不太大的地方。
2.1.3刚性支吊架刚性支吊架对管道垂直方向位移呈刚性约束,故只能用于管道没有垂直位移或垂直位移很小且允许约束的地方。
2.2
限位支吊装置以限制和约束因热胀引起管系自由位移为目的装置,统称为限位支吊装置。
限位支吊装置按其是否承受管系荷重可分为限位支吊架和限位装置两类。在限制管道位移的同时也承受管系重量的装置，称为限位支吊架。单纯限制管道位移而不承受管系重量的装置称为限位装置。
限位支吊装置按其限位特性可分为限位装置、导向支架(导向装置)和固定支吊架三种。其中,前两种限位支吊装置没有明确的分界。
2.2.1限位装置限位装置用于管系中需要限制某一方向或某些方向位移的地方,它不承受管系的重量。当限位装置的元件坐标系取成图 1-2(即λ1为承受管道重量的方向)时,则其相对于元件坐标系的刚度矩阵有以下几种:
即不同结构型式限位装置可限制管道某一方向或两个方向的线位移,也可同时限制某一、二个方向乃至三个方向的角位移。这需根据管系设计的具体要求选择合适的约束类型。
2.2.2导向支架导向支架用于引导管道位移方向或需要控制管道沿轴线转动的地方。对于水平管道的导向支架,一般都同时承受管系的荷重；对于垂直管道的导向支架，则不承受管系荷重,因此应称为导向装置。实际上,不承重的导向装置就是限位装置的一种型式。从严格的定义出发,导向支架是引导管道按一定方向移动,必定有限制角位移的功能。当导向支架的元件坐标系取成图 1-2时,则其相对于元件坐标系的理论刚度矩阵可以为:
Kq1=diag[K1,0,K3,Kq1,0,Kq3]
(1-20)
Kq2=diag[K1,0,K3,Kq1,Kq2,Kq3]
(1-21)
但习惯上,将具有限制管道沿轴线法向运动的支吊架也称为导向支架,这类支架的理论刚度矩阵为:
Kq3=diag[K1,0,K3,0,0,0]
(1-22)
由此可见,它允许管道有角位移,亦即对管道的运动方向并不限定。
2.2.3固定支架固定支架在其固定点不允许管道有任何方向的平动和转动.当固定支架的元件坐标系取成图 1-2时,则其相对元件坐标系的理论刚度矩阵为:
Kq3=diag[K1,,K2,K3,Kq1,Kq2,Kq3]
(1-23)
2.3
控制振动装置专门用来控制管道摆动、振动或冲击的装置统称为控制振动装置。
上述支吊架和限位装置中，除恒力吊架外,都有不同程度的减振作用。控制振动装置则不承受管系的重量,在正常情况下,不约束或较小约束管道自由地热位移。
控制振动装置通常分为减振装置和阻尼装置两类。
2.3.1减振装置减振装置在一定程度上限制了管道的正常热位移,但能有效地控制任何频率和任何振幅的摆动或振动。它适用于控制持续性的流体振动激扰的管系振动。
2.3.2阻尼装置阻尼装置允许管道自由地热位移,但对低频高幅或高幅低频的振动不能有效地控
制。它适用于控制冲击性的流体振动，如主汽门快速关闭、安全阀排放、水锤等冲击激扰和地震激扰的管系振动。
3
管道支吊架的构成每个支吊架装置都是由装在管子上的部件和固定在承载结构（建筑结构或设备）上的部件以及与这两类部件相连的中间部件(支吊架装置的功能部件或中间连接件)所组成。
3.1
管部结构直接安装在管子上的部件称为管部,它是管道支吊装置中的唯一不可缺少的部件。
管部结构按其对管道的支承方式可分为:悬吊式(用于吊架)、支承式(用于支架或带横担吊架)和拉撑式(用于限位数置和振动控制装置)三类；按其同管道的连接方式可分为:焊接式(一般用于介质参数不高的管道)和夹持式(推荐普遍采用的型式)两种；按其所连接管道的布置形式可分为:水平管道、垂直管道(立管)和弯头(管)三种。
3.2
功能件用于实现管道支吊装置主要功能的核心部件称为功能件。承重支吊架中的恒力弹簧组件、变力弹簧组件；限位支吊装置中的拉撑杆；振动控制装置中的减振器、阻尼器等都属于功能件。
3.3
根部结构将管道支吊装置固定到承载结构上的部件称为根部。通常情况下,尽量将管道支吊装置直接固定(生根)在承载结构上。这种生根部件也可看作根部结构的一部分,但通常将其归在中间连接件中,这样对于此类支吊装置就没有独立的根部结构。在多数情况下,尤其是混凝土建筑结构,管道支吊点偏离承载结构,需要添加辅助钢结构,才能实现支吊装置的生根固定。这种辅助钢结构就是支吊装置的根部结构。
辅助钢结构有梁、立柱和构架三类,其中最常用的有悬臂梁、简支梁和三角架三种。
3.4
连接件用于连接管部结构与功能件；连接功能件与根部桔构或连接管部结构与根部结构的部件均称为连接件。连接件大部分介于上述各类部件之间,故又称为中间连接件。这些连接件又都是刚性结构,也可称为刚性连接件。
中间连接件按其连接方式可分为夹持式、焊接式、螺纹连接式、销(轴)孔连接式、埋(嵌)入式、滚滑式等类型。
AutoPIPE管道应力分析讲座（四）
支吊架摩擦力悬吊在吊架
或支承在支架上的管道,当它因热胀冷缩产生位移时,支吊架的固定部件将对活动部件产生摩擦阻力。这一摩擦阻力增加了管系的刚度,约束了管系的位移；还对支吊架的承载结构产生载荷。支吊架摩擦力对管系的作用既有不利的因素,也有有利的因素,其综合效应如何，则是一个复杂的问题，难以明确的定论。若在进行管系计算时，能将支吊架磨擦力考虑进去，那么就可对具体的管系作出明确的结论。这在理论上是可行的，只要在解方程式组时，采用迭代法就可得到支吊架磨擦力对管系影响的分析。然而，这要大大增加计算的工作量，因此在目前工程设计中绝少予以考虑。
对支吊架来说，由于磨擦力的存在所产生的影响有两个方面：一是管道实际热位移比忽略支吊架磨
擦力的管系静力计算结果小，但由于热胀受约束对支吊架的约束反力要增加；一是支吊架的承载结构要承受磨擦反务产生的各种荷载。前一项，通常都不予考虑，此处亦不作论述。后一项，正是本节所要论述的内容。
支吊架承载结构所承受的磨擦力，其大小与磨擦面法线方向的荷载大小及磨擦面的磨擦系数大小成正比，其方向与管道位移方向相一致。即：
(2-42)
式中： —支吊架磨擦面上承受的磨擦力(N)；
—支吊架磨擦面上所承受的各种荷载在磨擦面法线方向上的分量之各(N)；
—磨擦面的磨擦系数。
钢对钢滑动磨擦： =0.3～0.45
钢对钢滚动磨擦： =0.08～0.10
钢对聚四氟乙烯滑动磨擦： =0.05～0.10
凡管架上有一根以上管道采用滑动或滚动支座时，管道磨擦力及管架位移计算均应考虑各管道不同时工作而产生的牵制影响，其牵制系数规定如下：
①管道根数n≤2时，牵制系数： ＝1.0；
②管道根数n＝3或n≥4且a≥0.5时，按表 2-3选择。
③管道根数n≥4且a＜0.5时，按图2-22选择。
表 2-3及图2-22中的a值，按下列公式计算：
式中： —管道荷载；
n—管道根数(包括对管道支的工作状态起控制作用的主动管)，对多层管架按下列要求考虑：①计算横梁的磨擦力时，简支梁取该横梁上全部管道；悬臂梁取不利一侧的全部管道；②计算立柱时，取管架上全部管道计算刚性管架磨擦力和柔性管架位移；计算柔性管架的磨擦力取该横梁上全部管道。
—主支管(最重管)荷载，如主动管包括在n范围内，取主动管荷载，否则取最重管荷载。
表 2-3
牵制系数
a
0.5～0.7
>0.7
0.67
1
支架考虑牵制系数的管道磨擦力，按下列公式计算：
(2-44)
管道支吊架的磨擦力(包括吊架拉杆偏斜产生的水平力)，终将传递至邻近的设备接口、固定支架或水平方向的限位支架上。因此，固定支架或水平方向的限位支架的荷载计算应考虑其两侧各支吊架磨擦力的共同作用。
AutoPIPE管道应力分析讲座（五）
管道变形位移的因素
1管道自重
管道由于其自身重量作用,将产生挠曲变形。它的变形犹如多跨连续梁,大多数是向下位移。但当支吊点间距很不均匀或某一跨有相当的集中荷载而未缩小跨距时，支吊点间距小或邻近集中荷载一跨的跨中可能出现向上位移，如图2-7(a)和图3-1(a)所示。当采用吊零分配管道自重时，管道在吊零状态下，支吊点处的自重位移为零。而对某些按人为给定荷载的支吊点处，其自重位移不为零。
2支吊架附加反力
支吊架附加反力是指管道由一个状态(冷或热状态)变到另一个状态(热或冷状态)时,支吊力的改变量。从广义上讲,它包括弹簧反力改变量、刚性约束支吊架的约束力改变量和支吊磨擦力等。其中刚性约束力支吊架约束力变化并不改变约束方向的位移；支吊架摩擦力,虽然会减少管道位移,但因计算相当繁复,目前尚难以在工程设计中考虑。因此,通常所说的支吊架附加反力是指弹簧组件（可变弹簧支吊架、弹簧式减震器）的附加反力。弹簧附加力作用于管道产生的管道位移如图3-1(c)所示。
3管道端点附加位移
管道端点通常是指管道与设备的连接点。设备接口随着温度变化会产生热胀冷缩位移,还因为支承设备的地基在整个施工和运行期间会产生不均匀的沉降。这就是引起端点附加位移的两个主要因素。前者主要是产生线位移；后者不仅产生线位移,还会产生角位移。管道端点附加位移,将会引起整个管系的变形位移(如图3-1(d)所示)。
4管道热胀冷缩
管道在输送介质或停止运行时,管道金属将因温度变化产生热胀冷缩位移，这就是通常所说的热位移。在长管道中,热位移值可能很大,它是管道位移的主要因素。管道热伸长如果受到约束，就将产生很大的应力。它可采用专门补偿装置补偿,亦可由管系自身柔性产生弹性弯曲和扭转变形实现自补偿。依靠管道自身补偿能力来吸收管道热伸长,不仅有线位移,还有角位移(如图3-1(b)所示)。
5管道冷紧
为了减少管道热胀在运行初期的热态应力，减少管道对端点的热态推力，促使管道的冷、热态应变达到最佳的自均衡,常常需对管道进行冷紧。冷紧作业通常是在安装时在管道一定位置上沿冷紧方向长度切短(有时加长)一定尺寸,待所有支吊架配齐和管道牢固地固定在固定点(包括设备端点或固定支架)上之后，将冷紧口两端管道拉紧对接上。冷紧引起的管道变形位移如图3-1(f)所示，它和该管道热位移的方向相反。
