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(guan)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(zhe)江至德鋼業有限公司技術(shu)人員分析這個(ge)高(gao)壓蒸汽(qi)管道熱拱應力問題主要(yao)由以下(xia)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)原管(guan)(guan)(guan)托(tuo)修改成了倒鉤形管(guan)(guan)(guan)托(tuo),限(xian)制(zhi)了管(guan)(guan)(guan)子的熱膨脹,違背了管(guan)(guan)(guan)道柔性(xing)設計原則,限(xian)得越死(si)越易(yi)出問題。
(3)操作人員開(kai)工時送的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽溫(wen)度偏低,這根高(gao)(gao)(gao)壓蒸(zheng)(zheng)汽管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)配套的(de)(de)疏水(shui)閥不(bu)(bu)合格,造成(cheng)高(gao)(gao)(gao)壓蒸(zheng)(zheng)汽管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)內產生冷凝水(shui)排出(chu)不(bu)(bu)暢通,造成(cheng)40”管(guan)(guan)(guan)子的(de)(de)底部比頂部低100℃,這也(ye)是造成(cheng)這根高(gao)(gao)(gao)壓蒸(zheng)(zheng)汽管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)拱(gong)起的(de)(de)原因。一般情(qing)況下(xia)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)內介質通過管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)截面(mian)(mian)時是均溫(wen)的(de)(de),但(dan)是,有時管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)橫截面(mian)(mian)上(shang)溫(wen)度的(de)(de)分(fen)布是不(bu)(bu)均勻的(de)(de)。在水(shui)平管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)的(de)(de)上(shang)表面(mian)(mian)溫(wen)度高(gao)(gao)(gao)于下(xia)表面(mian)(mian),同(tong)一管(guan)(guan)(guan)段上(shang)下(xia)部的(de)(de)熱膨脹是不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de),這就(jiu)產生了熱拱(gong)(thermal blowing)現象。
熱拱(gong)使管(guan)道(dao)產(chan)生相當大的彎曲位移(yi),可能導致管(guan)道(dao)支架失效、材料疲勞破(po)、管(guan)道(dao)閥(fa)門法(fa)蘭泄漏、結構框架超載等情況。
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材料看似符合規范,但在高溫蒸汽管道系統就易出現事故。