【论坛】热管道布置与应力分析探讨

 

2018-11-24 14:11

  热管道布置会影响热管道的使用效果,而热管道的应力分析也是安装热管道的重要环节之一。因此,我们对热管道布置和应力分析进行研究很有现实意义,研究的结果将能够进一步的提高热管道的使用效果。

  热力管道除具有一般内压管道的特性外,管道输送热介质时还具有明显的轴向应力和轴向位移,需正确使用各种管托及采取补偿措施来吸收应力和抵消位移。若没有合理的补偿,管道伸缩会受阻,在管道内部引起很大的内力,会破坏焊缝、引起或加速焊缝应力腐蚀,损坏管件、支架、阀门及仪表一次部件等,因此热力管道的重中之重是热力补偿器和管托的设置和安装。常见的补偿有自然补偿和补偿器补偿。自然补偿的补偿量小且管道产生横向位移大,因此采用补偿器进行补偿是行之有效的途径。

  热力管道区别于其他管道的最大特点是关于它的热应力(即钢材热胀冷缩时产生的力),也称为二次应力。对于常温管道在设计时只作一次应力(即由管道内压和作用于管道的持续外载而在管道内部产生的正应力或剪应力)分析,它是结构为满足静力平衡条件而产生的,当应力达到或超过屈服极限时,材料进入屈服状态,静力平衡条件得不到满足,管道会产生变形直至破坏。而对于热力管道除进行一次应力分析外,更重要的是要重视对二次应力影响的分析和控制,从而保证热力管道的质量与安全。

  管道在内压、持续外载以及热胀、冷缩和其它位移等载荷作用下,其最大应力往往超过材料的屈服极限,使材料在工作状态下发生塑性变形,另外高温管道的蠕变和应力松弛,也将使管系上的应力状态发生变化。对于不同种类的应力应当区别对待,根据它可能产生的效应和对于破坏所起的作用不同,给与不同的限定。管道上的应力,一般分析一次应力、二次应力和峰值应力三类。一次应力(Primary Stress)是指由于外加荷载,如压力和重力等的作用而产生的应力。一次应力的特点是:满足与外加荷载的平衡关系,随外加荷载的增加而增加,且无自限性,当其值超过材料的屈服极限时,管道将产生塑性变形而破坏。管道承受的介质内压、自重、介质重量等持续外荷载而产生的应力属于一次应力。二次应力(Secondary Stress)是由于管道变形受到约束而产生的应力,它不直接与外力平衡,二次应力的特点就是具有自限性,当管道局部屈服和产生小量变形时应力就能降下来。二次应力过大时,将使管道产生疲劳破坏。在管道中,二次应力一般由热胀冷缩和端点位移引起。峰值应力(Peak Stress)是管道或附件由于局部结构不连续或局部热应力效应(包括局部应力集中)附加到一次应力或二次应力的增量。

  (二)为了使与管系相连的设备的管日荷载在制造商或国际规范(如NEMASM-23、API-610、API-617等)规定的许用范围内;

  根据多年来热管道布置与应力分析的经验,尽量依据下述原则布置的管道,其应力较易验算合格,管端推力和力矩较易满足要求。对于平面管系,管道布置应根据现场情况通过设置合适的固定点使管道布置成柔性较大的管系形状,如:“L’’形、“II”形、“S”形、“Z”形、形等。对于立体管系,管道布置应尽量按照“正方体边线”形状布置。如汽轮机进汽主蒸汽管为减少对汽轮机管口的力和力矩,其管道形状常布置成环形形。对于长距离热管系,管道布置应通过设置合适的固定点使管系简化,两固定点间管道采用“II”形、“立体II”形补偿器补偿。

  对管道形状进行布置后,就必须确定管道支吊架的间距、型式。管支吊架间距必须满足两个条件:

  (一)强度条件,管道附件的重量以及其它荷载引起管道产生的弯曲应力不超过许用值。

  根据上述条件确定管道基本跨距为水平直管支吊架间距。对于水平方向改变的管道,其管道支吊架间距为水平直管支吊架间距的0.73倍。管道支吊架有:滑动、导向、固定、弹吊支、刚吊等,支吊架型式的选用视现场情况或应力分析结果而定。对于长管道两固定支架间用II形、立体II形补偿器补偿的固定点最大间距的确定,应根据①补偿器的尺寸;②现场实际情况;③管托、支架、管道间允许的热位移量;④固定点最大允许间距表等方面综合考虑。对于“L”形、“Z”形自然补偿,其臂长应尽量相等,其臂长之和不得大于水平管道固定点最大允许间距的0.7—0.8倍。

  经过初步布置的管系,若逐一计算每一根管道的话,必将耗费大量的人工时。一般地,输送非有毒介质的常温管道按照上述方法布置的管道可不作完整应力分析。对能满足下列判别式的管系,也可以不作完整应力分析。

  除此以外的所有管系均需作应力分析,特别是高温、高压管线,与泵、汽轮机、压缩机等连接的热管线、管道应力分析及管道布置调整

  进行管道应力分析的目的,根据工程上的要求,主要有以下几个方面:(一)为了使管道应力在规范的许用范围内;(二)为了使设备管口荷载符合制造商或公认的标准;(三)为了使与管道连接的容器应力保持在其规定的许用范围内;(四)为了计算出各种支撑及约束的设计载荷;(五)为了确定因各种冲击所导致的管道位移;(六)解决管道动力学问题,如管道的机械振动,流体锤等;(七)帮助配管优化设计。

  要想提高热管道未来的使用效果,就必须不断的提高热管道的布置水平,不断的研究其应力的要点,只有将两者统筹兼顾起来分析,才能够提高热管道的使用效果。

  声明:该文观点仅代表作者本人,搜狐号系信息发布平台,搜狐仅提供信息存储空间服务。

上一篇:北京猴车衬垫价格 天轮导向轮衬块    下一篇:幻动旋棒音乐机 三星SGH-F200首发评测
关于我们
产品展示
新闻中心
技术中心
联系我们
在线QQ

88888888 (24小时在线)

Copyright © 2002-2018 和记娱乐 版权所有鄂ICP备14012414号