乙二醇供回水管道固定支座及补偿器拉杆装置的失效分析.doc
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1、乙二醇供回水管道固定支座及补偿器拉杆装置的失效分析科f技f论坛科黑龙江技信恩乙二醇供回水管道固定支座及补偿器拉杆装置的失效分析侯彩侠(秦皇岛市宇田科技有限公司,河北秦皇岛066004)摘要:主要是通过对某冶金厂乙二醇管道固定支座及波纹补偿器拉杆的失效进行分析,提出固定支座的设计修改方案及波纹补偿器拉杆的正确使用方法.关键词:乙二醇管道;固定支座;波纹管补偿器;拉杆1问题的提出2007年8月,唐山某冶金厂乙二醇供回水管道,在分段试压过程中,将安装在该管线上的部分固定支座,导向支座从管架上脱落,补偿器导向拉杆拉断,此管段失效,近些年来,国内已发生多起类似事件,管道不能正常工作,有的甚至造成严重损失
2、,为什么会出现拉杆拉断,支座脱落的情况呢?原因何在?怎么防止此类事故再发生?这是现在所要讨论的主要议题.2基本情况乙二醇供回水架空管线基本.隋况&管线通径:DN3OO(垂325X8);h管线介质压力:设计(工作)压力0.6MPa;管线试验压力:0.9MPa;c.介质温度(设汁温度):-20C;d.管线相邻管架间距分别为:6m,7m,8m等;e轴向型补偿器有4根M16的导向拉杆;安装补偿器的管段呈z字形布置,如附图所示;补偿器两侧采用木哈夫(固定支座)固定,固定时将镀锌扁钢两端双头螺栓连接到型钢支架上,木哈夫即做了管托又代替了一段保温材料.3试压时出现的问题采用水压进行压力试验,当试验压
3、力达到0.85MPa时,固定支座(如图1)由刚性梁上脱落,各补偿器(DN300复式轴向型)的导向拉杆全部断裂,波纹管受到冲击力的作用被拉伸,并超出波纹管额定伸长补偿量而失效.4设计分析由于管内流通介质(-I1)与外界温度不一致,尤其是在开启,关闭时温差图1较大,造成管道伸长量不一致,有一个相对位移x,该位移由轴向复式拉杆型波纹补偿器来吸收,而由于内压引起的盲板力由固定支座来吸收.5发生问题分析5.1木哈夫支座受力分析.在压力试验中,安装补偿器后,此管线会产生内压推力(盲板力),此力将作用在主固定支座上.主固定支座的作用是将管线分段,设置固定点,确保膨胀节在两个固定支座之间的管段内正常工作.主固
4、定支座主要承受三个力的作用,即膨胀节内压产生的盲板力,嘭胀节位移时产生的刚度反力fF和管道伸缩时与导向支座和滑动托座产生的摩擦力(F),即F-Ft管道内产生的盲板力F,FA78175N式中:P_试验压力(MPa);Ae_补偿器波纹管有效面积(mm);位移产生的刚度反力Fk=Kxe;K-膨胀节的刚度(N/mm1;e_膨胀节的补偿量(mm).通常刚度反力及摩擦力与盲板力相比很小,计算时以盲板力为主,其他力可忽略不计.通常非低温固定支座采用支座底板与支架焊为一体的结构,盲板力由整个支座各焊道共同承受,而木哈夫固定支座由管道和木托或木托与扁钢之间摩擦力较大者承受.摩擦力为筒N:(W+W)+F=6990
5、+140000=146990(N)Nx1.t.=146990x035=51446.5(N)<78175(N)N_压力;木材与铸铁(或钢);w一水的重力;w管的重力;F_螺栓预紧力.f值小于F,所以支座是不稳定的.5.2补偿器拉杆受力分析.由于固定支座的失效,内压推力将会转移到导向拉杆上,如果导向拉杆也不能承受此力,将会被拉断;如果能过承受此力,波纹补偿器将得到保护.现对拉杆进行校核看是否有足够的强度承受此力:每根拉杆所受拉应力:_F/(axA)-7817N(4x157)=124A8MPa式中:a一拉杆的数量;A一拉杆有效截面积(mill).强度校核:拉杆应满足f(r拉杆在安装温度下的许用
6、应力cr=-87MPa124A8>87,可见此拉杆是不能承受内压推力的,所以被拉断.6原因分析结论6.1管道固定支座是承受盲板力的装置,通过计算支座自身的摩擦力小于盲板力,没有起到固定支座的作用,使管线沿轴向发生较大的滑动位移,造成固定支座和导向支座从管架上脱落.6.2由于该管线上的补偿器为复式轴向补偿器,其上拉杆起运输和导向作用,不能用来承受由于内压引起的肓板力,在压力试验中作为刚性承载部件从上述计算结果看是不成立的,所以被拉断.如果要将其作为分段打压试验时保护补偿器的临时受力装置,应事先通知制造厂家,为其特殊制作.打压试验完成后,将拉杆两端螺母调整到最大位移值,但不可拆除.7管道支座
7、的改进根据上述情况,管道支座宜改为另一种结构形式,如图2所示,既可以保证支座的强度,又起到隔热效果,这样可消除单靠摩擦力来负担盲板力的问题,又可以起到不将支架与管道之间温度过量传导的作用.防止因介质低温而在支座及支撑钢梁上结冰或产生冷凝水的现象,降低使用寿命.管道两端固定支座,采用四周焊接挡环来承受管道内压推力,且上端与管道焊接要合符要求,保证焊接质量.8结论经过分析,该管道失效的主要原因是固定支座强度不满足要求所造成的,其二是波图2纹补偿器运输及导向拉杆不能作为承力件,将其作为承力件,在冲击力作用下,瞬间将被拉断.波纹管部分最终失效.通过力学分析计算,固定支座最好采用底部隔离的结构.由于此管
8、段只补偿轴向位移,此装置选用复式拉杆轴向型补偿器是合理的,其补偿量大,为保证不失稳及管道正确走向,拉杆在工作时松开而不拆除.图3(下转198页一45一蔫函科黑龙江技信总文l化I教I育浅谈钳工实习教学李让勘(徐州机电工程学校,江苏徐州221131)摘要:分析了钳工实习目前教学与实际需求存在的差异,指出重视基础训练,突出钳工的重要地位,利用现有条件,丰富教学内容,改进老,旧教学模式与手段,调动学生的主观能动性,努力提高钳工实习教学质量,重视学生工程素质的培养以适应当前社会需求.关键词:基础训练;主观能动性;工程素质近几十年来,由于材料科学,高新技术的发展和激烈的市场竞争,发展尖端国防和科学研究的需
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