一、ASME簡單(dan)判斷(duan)式(shi)
ASME簡單判斷法是由美國ASMEB31.1標準給出(chu)的(de)(de)(de)一種快速確定管(guan)系熱(re)膨脹補(bu)償(chang)是否(fou)滿(man)足(zu)要求的(de)(de)(de)簡便方(fang)法,在(zai)工程設計中得(de)到了廣泛的(de)(de)(de)應用。但是,該方(fang)法僅是一個判斷式,它并不能計算(suan)出(chu)管(guan)系中的(de)(de)(de)應力(li)、邊界(jie)反力(li)和位移等數值,只進行(xing)簡單的(de)(de)(de)判斷。它的(de)(de)(de)判斷結果是粗(cu)略的(de)(de)(de),也(ye)是比較(jiao)保守(shou)的(de)(de)(de),因此對貴重的(de)(de)(de)管(guan)道(如合金(jin)鋼、不銹(xiu)鋼、特殊耐(nai)熱(re)鋼、超低溫用鋼管(guan)道等)不宜(yi)用它進行(xing)最終分析(xi)。
具有同一直(zhi)(zhi)徑、同一壁厚(hou)、無(wu)分支管(guan)、兩(liang)端(duan)固定、中(zhong)間無(wu)支承約束的(de)非劇毒管(guan)道(dao)(dao)若不(bu)(bu)存在(zai)下列(lie)情況則可以(yi)按ASME簡單判(pan)斷式[式(9-1)]進行判(pan)斷:存在(zai)劇烈冷熱循環變(bian)化的(de)管(guan)道(dao)(dao);大直(zhi)(zhi)徑薄壁管(guan);不(bu)(bu)等腿的(de)管(guan)道(dao)(dao)展(zhan)開長(chang)度(du)大于端(duan)點連線(xian)長(chang)度(du)2.5倍的(de)U形管(guan)道(dao)(dao);不(bu)(bu)在(zai)端(duan)點連線(xian)方向(xiang)上的(de)端(duan)點附加位移占總位移量的(de)大部分;近似直(zhi)(zhi)線(xian)的(de)鋸(ju)齒形狀的(de)管(guan)道(dao)(dao)。
U-固定點(dian)之(zhi)間的連線長(chang)度,m;
δ-作用于管道的總熱位移荷(he)載,mm,由管端處管道自由熱脹(zhang)冷縮(suo)位移以(yi)及設備熱脹(zhang)冷縮(suo)位移疊加(jia)構(gou)成(cheng),前者在(zai)(zai)熱脹(zhang)條(tiao)件(jian)下取(qu)正(zheng)值,在(zai)(zai)冷縮(suo)條(tiao)件(jian)下取(qu)負值,后者以(yi)造(zao)成(cheng)端點(dian)相向(xiang)移動取(qu)正(zheng)值,相背(bei)移動取(qu)負值。
二、ASME簡單判斷式不適用的(de)管道
①. 在劇烈循環(huan)條件下(xia)運行,有疲勞危險的管道。
②. 大直徑薄壁管(guan)道(管(guan)件應力增(zeng)強系數(shu)i≥5)。
③. 與(yu)端(duan)點連線不在同一方向的端(duan)點附加位移(yi)量(liang)占總位移(yi)量(liang)大部分的管道。
④. L/U>2.5的不等腿U形彎管(guan)管(guan)道(dao),或(huo)近似直線的鋸齒(chi)狀管(guan)道(dao)。
三、簡單判斷式(shi)的求解步驟
在(zai)進行ASME簡單判(pan)斷式(shi)的(de)求解時,一般情況下并不困(kun)難,只需要(yao)將(jiang)(jiang)式(shi)中各參數按各自的(de)定義求出(chu)并代入公式(shi)計算即可。但當管系兩端(duan)(duan)點(dian)有附加位(wei)移時,一些設計人員(yuan)往往將(jiang)(jiang)端(duan)(duan)點(dian)位(wei)移的(de)正、負號(hao)(hao)搞錯而導致計算錯誤。為此,特(te)將(jiang)(jiang)端(duan)(duan)點(dian)位(wei)移的(de)正、負號(hao)(hao)判(pan)斷方(fang)法進行介(jie)紹。端(duan)(duan)點(dian)位(wei)移的(de)正、負號(hao)(hao)可按以下兩種方(fang)法確定。
第(di)一種方(fang)法(熱脹趨勢法)判斷步(bu)驟如下。
①. 選擇任(ren)一(yi)端(duan)點(dian)為(wei)始端(duan),而另一(yi)端(duan)則為(wei)末端(duan)。
②. 假想始(shi)端固(gu)定,而末端開放,并以此判斷管系(xi)的熱脹方向。
③. 管系中(zhong)各管段的(de)熱脹量 Δl=ΔTt 同一方(fang)向的(de)管道熱脹量為各管段熱脹量的(de)代數和,并判斷末端在該(gai)方(fang)向上的(de)位移(yi)趨勢。
④. 兩端(duan)點有附(fu)加(jia)位(wei)移(yi)時(shi)(shi),對(dui)于(yu)始端(duan),其附(fu)加(jia)位(wei)移(yi)方(fang)向與(yu)管(guan)系的熱脹趨(qu)勢相(xiang)同時(shi)(shi)取“十(shi)”,與(yu)管(guan)系位(wei)移(yi)趨(qu)勢相(xiang)反時(shi)(shi)取“一”。對(dui)于(yu)末端(duan),其附(fu)加(jia)位(wei)移(yi)方(fang)向與(yu)管(guan)系的熱脹趨(qu)勢相(xiang)同時(shi)(shi)取“-”,與(yu)管(guan)系的熱脹趨(qu)勢相(xiang)反時(shi)(shi)取“十(shi)”;
第二種(zhong)方法(熱脹坐(zuo)標法)判斷步驟如下(xia)。
①. 選(xuan)擇任(ren)一端(duan)為(wei)始端(duan),另(ling)一端(duan)則為(wei)末端(duan)。
②. 假想始(shi)端固定,末(mo)端開放,并以始(shi)端為原點建立坐標系。
③. 從(cong)始(shi)端(duan)(坐(zuo)(zuo)標原點)沿管系向末端(duan)行走,與(yu)坐(zuo)(zuo)標同(tong)(tong)向時位移(yi)為正,反向時為負,最后分別取各方向的(de)位移(yi)代數和(he)。該(gai)代數和(he)具(ju)有(you)“十”“-”號(hao),“十”號(hao)表示該(gai)方向的(de)總位移(yi)方向與(yu)坐(zuo)(zuo)標軸(zhou)同(tong)(tong)向,而“一”號(hao)表示該(gai)方向的(de)總位移(yi)方向與(yu)坐(zuo)(zuo)標軸(zhou)反向。
④. 端(duan)點有附(fu)加(jia)位(wei)移時,對于(yu)始端(duan),如果其附(fu)加(jia)位(wei)移方(fang)向(xiang)與坐標(biao)軸(zhou)同向(xiang)則為(wei)“+”,反(fan)(fan)向(xiang)則為(wei)“一”;對于(yu)末(mo)端(duan),如果其附(fu)加(jia)位(wei)移方(fang)向(xiang)與坐標(biao)軸(zhou)同向(xiang)則為(wei)“十”,反(fan)(fan)向(xiang)則為(wei)“-”。
熱(re)脹(zhang)趨勢法(fa)和熱(re)脹(zhang)坐標法(fa)得到的結(jie)果(guo)是相同的。
工(gong)程實例
ASME簡(jian)單判斷式的工程應用
有一Φ273mm×8mnm的碳(tan)鋼管道(dao),其(qi)設計溫度為250℃,安裝溫度為20℃,線(xian)脹系數(shu)為at=12.8×10-6℃-1。管道(dao)走向如圖9-5所示,其(qi)中(zhong)A、D為固定點(dian)。試計算其(qi)柔性(xing)是否足夠。
因為A=501.12>208.4,所以該管道不能滿足柔性要求。