工业金属管道的膨胀和柔性计算的基本要求主要有以下几点:


一、一般规定


 1. 管系对约束点(诸如管端设备接口处等)产生作用力和力矩。作用力和力矩过大,需加以限制,以防造成以下危害∶


    a. 作用力和力矩过大,在管道与设备或管道组成件的连接处易发生泄漏或损坏。


    b. 作用力和力矩过大会导致与管道相连接的设备内部(泵、汽轮机、透平压缩机等)产生过量的应力和变形,无法正常运行甚至引起机件的损坏。


 2. 本规范对剧烈循环条件的管道有关系的条文号列于下,以便查对∶本规范第2.1.23、5.2.2条,第5.3.2.3款,第5.4.1条,第5.4.3.4、5.4.4.2款,第5.6.3、5.8.7条,第5.9.1.2、5.9.2.4、5.9.3.2款,第11.4.1条,第13.1.3款;附录D第D.0.1条,附录J第J.1.3、J.2.1条。



二、管道柔性计算的范围及方法


 1. 管道柔性计算的范围基本上包括了-50℃以下的冷管道以及绝大部分的热管道。但按管道公称直径规定柔性计算的范围,与设计温度、管道重要性、尤其与管道布置的具体情况有关。如管道布置的刚性大,虽然管径小些,柔性也未必合格。而计算人员的经验有助于这种判断。所以计算的管径范围要在工程设计时确定。随着微机的日益广泛使用和管道计算程序及一体化设计的完善,用计算机计算的管道范围可能随之扩大。


 2. 对于诸如高温高压蒸汽管道的疏水管,虽然它们管径不大,可不在计算范围内,但由于在工作条件下,关断阀上游管道仍处于高温状态,要求它具有较好的自补偿能力;同时,这类小管道由于与主管道相比其刚度甚小,相差悬殊,致使在工作条件下,主管道热位移时对小管道产生较大的牵连,往往因此造成小管道与主管道相接处损坏。为此,对此类小管道要进行计算。


 3. 柔性计算的方法分为用计算机程序进行分析、近似方法及简化判断法等。柔性计算人员的经验与采用的计算方法的选择有关,条文已明确重要的管道需要用计算机程序计算。对于复杂的管道系统都是在用电子计算机程序进行计算之列。简化计算包括采用图表计算在内,一般要求计算结果可信,又能节省设计计算的工时的情况下使用。



三、管道柔性计算的基本要求


  在设计中导向架的结构应符合计算程序中所设定的约束条件。对于滑动支架所产生的摩擦力在计算程序中没有考虑时,则计算结果会有误差。



四、管道的位移应力


 1. 全补偿值是管系由冷态到热态间的变化所引起的,包括有管系本身的热膨胀值和管道端点的附加位移值。


 2. 当量力矩的计算。在计算当量合成力矩时,不论计算点是在弯头弯管上还是在三通上,应力增大系数可有两种取法。在柔性计算中,应注意检查法兰接头处的合成弯矩值,并加以控制。以防在热态下产生泄漏。见本规范条文说明第9.1.1条的要求。


 3. 截面系数的计算参照了ASME B31.1及B31.3的规定。


 4. 热胀应力范围的计算。工业管道大多数使用了具有良好塑性的管材,它们在运行初期往往不会因二次应力过大而马上引起管道的破坏,总要经历反复启动停运多次重复地交变运行,才可能产生疲劳破坏。因此,对该类型应力的限制就不取决于某一时间的应力水平,而取决于交变的应力范围和交变循环的次数。本规范对这种应力是计算其应力范围。并按本规范第3.2.7条式(3.2.7-1)及式(3.2.7-2)进行限制。由于当量力矩编人两种公式,故热胀应力范围的计算式也有两种公式。


 5. 虽然超过屈服极限的应力在运行状态下随时间的推移而减小,但热态、冷态的应变会自均衡至一定程度而稳定下来,任一循环中热态与冷态应变的总和却基本保持不变,把冷态与热应变总和称为应变范围;冷态与热态应力总和称为应力范围。


 6. 管道热胀或位移应力不直接与外力相平衡,具有自限性。热胀和其他位移在运行条件下产生的初应力大到某一程度,就会由于屈服、蠕变、应力松弛而降低下来,回到停运状态则出现相反方向的应力,这种现象类似于管系的冷拉,称为自拉。它与管材性能、运行温度、初应力水平、安装应力大小、持续运行时间长短等因素有关。


 7. 热胀应力范围的评定。目前许用热胀应力范围的评定有两种模式,采用该两个公式的分别为∶前者以国家现行标准《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》SDGJ6为代表,同时还有其他部的一些设计院的热力管道设计;后者以国家现行标准《化工管道设计规范》HG20695为代表,以及有关设计院的管道设计。在本规范第3.2.7条中已提出本规范采用后者的公式,并在本规范条文说明第3章中已有解释。如果需要降低材料的许用应力时,符合ASMEB31.1的规定。则评定值大幅度降低。上述两种公式评定模式仅差6%,由于安全系数不同,评定值相差竟达20%以上。这说明上述第一种公式,评定值仍不能接近ASME B31.1的水平。



五、管道对设备或端点的作用力


  在计算运行初期冷态作用力时,计算补偿值即冷补偿值仅为冷拉值;在计算运行初期热态作用力时,计算补偿值除管系热膨胀值和管道端点的附加位移值外,还要计及冷拉值的无效部分(不冷拉就不存在这项)。



六、改善管道柔性的措施


 1. 改善管系的柔性问题,首先需考虑能否用改变支架型式来解决。因管系可能存在局部过应变。


 2. 当管系结构中的绝大部分或比较大的范围处于弹性状态,仅·有很小部分管道运行在非弹性范围,就会发生弹性转移引起应变集中。当管道工作在蠕变范围且变形分布很不均匀时,这种现象就更突出。管系中刚性强的部分与刚性弱的部分相连接时,随时间的推移,作用在结构两端的位移将发生再分布,刚性强的部分应变减小,刚性弱的部分应变增大,发生局部过应变,并易引起屈服变形。


 3. 为保证管系整体结构安全运行,避免因弹性转移引起的局部过应变,设计管系时应在以下方面充分注意∶


    a. 管系中小直径管道与大直径或刚性强的管道串联相接;


    b. 管系中局部管道的尺寸或断面缩小,或者是采用了性能较弱的管道材料


    c. 管系中管道材质和规格相同,但在布置格局上大部分的管道处于或接近中性轴(或推力线),小部分管道偏离中性轴,甚至有较多的偏离却要吸收较大的应变。


上述情况应在布置管道时尽量避免,尤其采用延展性较低的材料时更应引起重视。若无法避免,就应采取一些有效措施如加限位装置等。





51.jpg 01.jpg 36.jpg

镍合金.jpg 43.jpg 87.jpg

34.jpg 56.jpg 99.jpg



 至德钢业,我们根据您的实际需求,给出参考建议,为您提供高性价比的不锈钢管道及配件。