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(dao)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(zhi)德鋼業有限公司(si)技(ji)術(shu)人員(yuan)分析這個高壓蒸汽(qi)管道熱拱(gong)應力問題主要由以(yi)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(ba)原(yuan)(yuan)管(guan)托修改成了(le)(le)倒鉤形管(guan)托,限制了(le)(le)管(guan)子的熱膨脹,違背了(le)(le)管(guan)道柔性(xing)設計原(yuan)(yuan)則,限得越死越易出問(wen)題。


 (3)操作人員開工(gong)時送的(de)蒸(zheng)汽溫(wen)(wen)度(du)偏低,這根(gen)高壓蒸(zheng)汽管(guan)(guan)道配套的(de)疏水(shui)閥不合格,造成高壓蒸(zheng)汽管(guan)(guan)道內(nei)產生冷(leng)凝水(shui)排出不暢通(tong),造成40”管(guan)(guan)子的(de)底部(bu)比頂部(bu)低100℃,這也(ye)是(shi)(shi)造成這根(gen)高壓蒸(zheng)汽管(guan)(guan)道拱起的(de)原因。一般情(qing)況下管(guan)(guan)道內(nei)介質通(tong)過管(guan)(guan)道截面時是(shi)(shi)均(jun)(jun)溫(wen)(wen)的(de),但(dan)是(shi)(shi),有時管(guan)(guan)道橫截面上溫(wen)(wen)度(du)的(de)分(fen)布是(shi)(shi)不均(jun)(jun)勻的(de)。在水(shui)平管(guan)(guan)道的(de)上表面溫(wen)(wen)度(du)高于下表面,同(tong)一管(guan)(guan)段上下部(bu)的(de)熱(re)膨脹是(shi)(shi)不同(tong)的(de),這就產生了熱(re)拱(thermal blowing)現象。


 熱(re)拱使管道(dao)產生相當(dang)大的彎曲位移,可能導(dao)致管道(dao)支架失效(xiao)、材料疲勞破(po)、管道(dao)閥門法蘭泄漏、結構框(kuang)架超載(zai)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(xiu)鋼材(cai)料(liao)看似符合規范,但在高溫蒸汽管道系統就易出現事故。