在剛開始運行的某工廠,浙江至德鋼業有限公司技術工程師發現某40"高壓蒸汽管道錯誤設計,選用了不(bu)銹鋼管道材料,造成高壓蒸汽管道在運行時每幾十米起一個上拱形翹空。廠內維護人員和原設計人員認為支吊架設計錯誤,把原管托修改成了倒鉤形限制上拱,但事與愿違,將結構橫梁頂彎也沒有限制住高壓管道的熱供。其實這種現象管道應力分析無問題,原自然補償彎布置和支吊架設計也沒有問題,如果錯誤修改成倒鉤形支架無法解決根本問題。
浙江至德(de)鋼(gang)業有(you)限公司技(ji)術人員分(fen)析這個(ge)高壓蒸汽管(guan)道(dao)熱(re)拱應力(li)問題主要由(you)以下原因引起:
(1)管道材料錯誤設計選用了不銹鋼,不但價格比合金鋼高數倍,而且不銹鋼熱膨脹系數比合金鋼大很多,自然補償彎也多了很多。這種不銹鋼材料熱膨脹后并不能完全恢復原長度,每次冷熱循環,管線就會熱拱更大一些。
(2)如把原管(guan)托修改(gai)成了倒鉤形管(guan)托,限(xian)制了管(guan)子的(de)熱(re)膨脹,違背了管(guan)道柔性(xing)設(she)計原則,限(xian)得越死越易出(chu)問題。
(3)操作人員開工時(shi)送的(de)(de)(de)(de)蒸汽溫(wen)(wen)度偏(pian)低(di),這根高壓蒸汽管(guan)(guan)(guan)道(dao)配套的(de)(de)(de)(de)疏(shu)水(shui)(shui)閥不(bu)合(he)格,造(zao)成(cheng)高壓蒸汽管(guan)(guan)(guan)道(dao)內(nei)產(chan)生冷(leng)凝(ning)水(shui)(shui)排(pai)出不(bu)暢通(tong),造(zao)成(cheng)40”管(guan)(guan)(guan)子(zi)的(de)(de)(de)(de)底(di)部(bu)比(bi)頂部(bu)低(di)100℃,這也是(shi)(shi)造(zao)成(cheng)這根高壓蒸汽管(guan)(guan)(guan)道(dao)拱起的(de)(de)(de)(de)原因。一般情況下(xia)管(guan)(guan)(guan)道(dao)內(nei)介質通(tong)過管(guan)(guan)(guan)道(dao)截面(mian)時(shi)是(shi)(shi)均溫(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de),但是(shi)(shi),有(you)時(shi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)橫(heng)截面(mian)上溫(wen)(wen)度的(de)(de)(de)(de)分布是(shi)(shi)不(bu)均勻的(de)(de)(de)(de)。在水(shui)(shui)平管(guan)(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)(de)(de)上表面(mian)溫(wen)(wen)度高于下(xia)表面(mian),同(tong)一管(guan)(guan)(guan)段(duan)上下(xia)部(bu)的(de)(de)(de)(de)熱膨(peng)脹是(shi)(shi)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de),這就產(chan)生了熱拱(thermal blowing)現象。
熱(re)拱使管(guan)(guan)道(dao)產(chan)生相當(dang)大的彎曲位(wei)移,可能導致(zhi)管(guan)(guan)道(dao)支架失效、材料疲勞破、管(guan)(guan)道(dao)閥(fa)門法(fa)蘭泄(xie)漏(lou)、結構框架超(chao)載等情(qing)況。
因選材錯誤造成熱拱事故的詳細講述見《管道應力分析與工程應用》一書。高溫管道選用不銹鋼(gang)材(cai)料看似符合規范,但在高溫蒸汽管道系統就易出現事故。