在剛開始運行的某工廠,浙江至德鋼業有限公司技術人員發現某40"高壓蒸汽管道錯誤設計選用了不銹鋼管道材料,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以為支吊架設計錯誤,把原管托修改成了倒鉤形想限制上拱,但最后把結構橫梁頂彎了也沒有限制住高壓管道的熱拱。
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沒有問題,修改成倒鉤形支架無法解決根本問題。
浙江至德鋼業有限公司技術人員通過分析這個高壓蒸汽管道熱拱應力問題主要由以下原因引起:
①. 管道材料錯誤設計選用了不銹鋼;
②. 操作人員開工時送的蒸汽溫度偏低,這根高壓蒸汽管道配套的疏水閥不合格,造成高壓蒸汽管道內產生的冷凝水排出不暢通,造成40”管子的底部比頂部低100℃,這也是造成這根高壓蒸汽管道拱起的原因。
一般情況下管道內介質通過管道截面時是均溫的,但是有時管道橫截面上溫度的分布是不均勻的。水平管道的上表面溫度高于下表面的溫度,管道同一個段上下部的熱膨脹是不同的,就產生了熱拱(Thermal Blowing)現象。熱拱使管道產生相當大的彎曲位移,可能導致管道支架失效、材料疲勞破壞、管道閥門法蘭泄漏、結構框架超載等情況。
管道布置設計熱拱問題可參考《管道應力分析與工程應用》一書。