一、ASME簡單(dan)判斷(duan)式
ASME簡單判(pan)斷(duan)法(fa)是(shi)(shi)由(you)美(mei)國(guo)ASMEB31.1標準(zhun)給(gei)出的(de)(de)一種(zhong)快速確定管(guan)系(xi)熱(re)膨(peng)脹(zhang)補(bu)償是(shi)(shi)否滿足(zu)要求的(de)(de)簡便方法(fa),在工程設(she)計中得到了廣泛的(de)(de)應(ying)用(yong)。但是(shi)(shi),該方法(fa)僅是(shi)(shi)一個判(pan)斷(duan)式,它并不能計算出管(guan)系(xi)中的(de)(de)應(ying)力(li)、邊界反力(li)和位移等數值,只進行簡單的(de)(de)判(pan)斷(duan)。它的(de)(de)判(pan)斷(duan)結果是(shi)(shi)粗(cu)略的(de)(de),也(ye)是(shi)(shi)比(bi)較保守的(de)(de),因此對貴重的(de)(de)管(guan)道(如合金鋼(gang)、不銹鋼(gang)、特殊耐熱(re)鋼(gang)、超低溫(wen)用(yong)鋼(gang)管(guan)道等)不宜用(yong)它進行最終分(fen)析。
具有同一(yi)直(zhi)(zhi)徑、同一(yi)壁厚、無分支管(guan)、兩(liang)端固(gu)定、中間無支承約束的(de)(de)(de)非劇(ju)毒(du)管(guan)道(dao)若不存在(zai)下列情況則可以按ASME簡單判斷(duan)式[式(9-1)]進行判斷(duan):存在(zai)劇(ju)烈(lie)冷熱循環變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)管(guan)道(dao);大(da)直(zhi)(zhi)徑薄壁管(guan);不等腿的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)展(zhan)開長(chang)(chang)度(du)大(da)于端點連(lian)線長(chang)(chang)度(du)2.5倍的(de)(de)(de)U形管(guan)道(dao);不在(zai)端點連(lian)線方向(xiang)上的(de)(de)(de)端點附加位移占總位移量的(de)(de)(de)大(da)部分;近似直(zhi)(zhi)線的(de)(de)(de)鋸齒(chi)形狀的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)。

U-固定點之(zhi)間的連線(xian)長度,m;
δ-作用于管(guan)道(dao)的總熱(re)位(wei)移(yi)(yi)荷載,mm,由(you)管(guan)端(duan)處管(guan)道(dao)自由(you)熱(re)脹(zhang)冷縮位(wei)移(yi)(yi)以及設備熱(re)脹(zhang)冷縮位(wei)移(yi)(yi)疊加(jia)構成,前者(zhe)在熱(re)脹(zhang)條件(jian)下取(qu)正值(zhi),在冷縮條件(jian)下取(qu)負值(zhi),后者(zhe)以造成端(duan)點相向移(yi)(yi)動取(qu)正值(zhi),相背移(yi)(yi)動取(qu)負值(zhi)。
二、ASME簡單判斷式不適用的管道(dao)
①. 在劇烈循環條件(jian)下運行(xing),有疲(pi)勞危險(xian)的管道。
②. 大直徑(jing)薄(bo)壁(bi)管(guan)道(dao)(管(guan)件(jian)應力增強系數i≥5)。
③. 與端點(dian)連線不(bu)在同一(yi)方向的端點(dian)附(fu)加位(wei)移(yi)量占(zhan)總(zong)位(wei)移(yi)量大部分的管(guan)道。
④. L/U>2.5的不(bu)等(deng)腿U形彎管管道,或近似(si)直(zhi)線的鋸齒狀(zhuang)管道。
三、簡單判斷式的求解步驟
在進(jin)(jin)行(xing)(xing)ASME簡單判斷式的(de)求解時,一(yi)(yi)般情況(kuang)下并(bing)不困難,只需要將式中各參數按(an)各自的(de)定義(yi)求出并(bing)代入公式計算(suan)即(ji)可。但當管系(xi)兩(liang)端(duan)點(dian)(dian)有附加位移(yi)(yi)時,一(yi)(yi)些設計人(ren)員往(wang)往(wang)將端(duan)點(dian)(dian)位移(yi)(yi)的(de)正、負(fu)號(hao)搞(gao)錯(cuo)而導致計算(suan)錯(cuo)誤。為(wei)此,特將端(duan)點(dian)(dian)位移(yi)(yi)的(de)正、負(fu)號(hao)判斷方法進(jin)(jin)行(xing)(xing)介紹(shao)。端(duan)點(dian)(dian)位移(yi)(yi)的(de)正、負(fu)號(hao)可按(an)以(yi)下兩(liang)種方法確定。
第一(yi)種方法(熱脹趨勢法)判斷(duan)步驟如(ru)下。
①. 選擇任(ren)一端點為始端,而另一端則為末端。
②. 假想始端(duan)固定,而末端(duan)開放,并以此判斷管系的熱脹方向。
③. 管系中(zhong)各管段(duan)的(de)熱(re)脹量(liang)(liang) Δl=ΔTt 同一方(fang)向的(de)管道熱(re)脹量(liang)(liang)為各管段(duan)熱(re)脹量(liang)(liang)的(de)代數(shu)和,并判斷末端在該方(fang)向上的(de)位(wei)移趨勢。
④. 兩端(duan)(duan)點有附(fu)(fu)加(jia)位(wei)移(yi)(yi)時(shi),對于始端(duan)(duan),其附(fu)(fu)加(jia)位(wei)移(yi)(yi)方(fang)向與管(guan)系(xi)的熱脹趨勢(shi)(shi)(shi)相同時(shi)取“十”,與管(guan)系(xi)位(wei)移(yi)(yi)趨勢(shi)(shi)(shi)相反時(shi)取“一(yi)”。對于末端(duan)(duan),其附(fu)(fu)加(jia)位(wei)移(yi)(yi)方(fang)向與管(guan)系(xi)的熱脹趨勢(shi)(shi)(shi)相同時(shi)取“-”,與管(guan)系(xi)的熱脹趨勢(shi)(shi)(shi)相反時(shi)取“十”;
第二(er)種(zhong)方(fang)法(熱脹坐標法)判斷(duan)步驟如下。
①. 選擇任一端(duan)為(wei)始(shi)端(duan),另(ling)一端(duan)則為(wei)末(mo)端(duan)。
②. 假(jia)想(xiang)始端固定,末端開(kai)放,并以始端為原點建立坐標系(xi)。
③. 從(cong)始端(坐(zuo)標(biao)原點)沿(yan)管系(xi)向(xiang)末(mo)端行走,與(yu)坐(zuo)標(biao)同向(xiang)時(shi)(shi)位(wei)(wei)(wei)移(yi)為(wei)正,反向(xiang)時(shi)(shi)為(wei)負,最后分別(bie)取各方(fang)向(xiang)的位(wei)(wei)(wei)移(yi)代(dai)數(shu)和(he)。該代(dai)數(shu)和(he)具有“十”“-”號,“十”號表(biao)示(shi)該方(fang)向(xiang)的總位(wei)(wei)(wei)移(yi)方(fang)向(xiang)與(yu)坐(zuo)標(biao)軸(zhou)同向(xiang),而“一”號表(biao)示(shi)該方(fang)向(xiang)的總位(wei)(wei)(wei)移(yi)方(fang)向(xiang)與(yu)坐(zuo)標(biao)軸(zhou)反向(xiang)。
④. 端(duan)點(dian)有附加(jia)位(wei)移(yi)時,對于(yu)始端(duan),如果(guo)其附加(jia)位(wei)移(yi)方向(xiang)與(yu)坐(zuo)標軸(zhou)同(tong)向(xiang)則為“+”,反(fan)(fan)向(xiang)則為“一(yi)”;對于(yu)末端(duan),如果(guo)其附加(jia)位(wei)移(yi)方向(xiang)與(yu)坐(zuo)標軸(zhou)同(tong)向(xiang)則為“十”,反(fan)(fan)向(xiang)則為“-”。
熱(re)脹趨勢法和熱(re)脹坐(zuo)標法得到的結果(guo)是(shi)相同的。
工程實例
ASME簡單判斷式的工程應用
有一Φ273mm×8mnm的碳鋼管道,其設(she)計(ji)溫(wen)度(du)為(wei)(wei)250℃,安裝溫(wen)度(du)為(wei)(wei)20℃,線脹(zhang)系數為(wei)(wei)at=12.8×10-6℃-1。管道走向(xiang)如圖9-5所示,其中A、D為(wei)(wei)固(gu)定點(dian)。試計(ji)算其柔(rou)性是否足夠。

因為(wei)A=501.12>208.4,所以該管(guan)道不能(neng)滿足柔性要求(qiu)。

