热网工程中波纹膨胀节损坏的事故分析
波纹膨胀节是典型低频疲劳部件(即频率<105),其
波峰和波谷处于塑性高应力范围内,极易在较低的循环次
数下发生疲劳***而失效。蒸汽直埋管道在输送介质、气
流脉冲、阀门开启、封关、分支节点、弯管阻力变化,特别是管道的汽水冲击——水锤,使之管道发生变频震动。
波纹***的主要原因是疲劳***,腐蚀***以及扭曲***:
1)水质处理不好,蒸汽中含有Cl离子,造成不锈钢波纹点蚀或晶格腐蚀;
2)输送介质高压蒸汽,线速υ>30m/s以上,在三通、弯头、阀门处形成湍流,使之补偿器原设计的导流筒低频大幅震动而***,特别是大口径,大补偿量导流筒L>460mm以上更易发生导流筒疲劳断裂,吹掉;
3)设计或操作失误,造成汽水冲击,***性水锤,严重打(震)破波纹管元件;
4)大口径螺旋管道,因其内应力没消除,使之***应力造成波纹节扭曲***;
5)安装偏转,固定墩发生滑移,应力失去平衡,也是造成波纹元件扭转(曲)变形***的原因之一。
上述几点,我们必须在设计、安装、制造、操作中注意防范。
4.3 柔性填料套筒补偿器
近年来,军转民,许多国防骨干企业转民用发展,柔性填料套筒补偿器诞生就是一例[7]。早在1989年经省级技术鉴定,93年又申请***专利,94年获辽宁省高新技术金奖的RMT型套筒补偿器实际应用多年,效果良好。它补偿量大,造价低,安全可靠(带限位环)。泄漏小,寿命长8~10年维修一次。在不停汽,不降低正常工作压力的情况下,采用压力枪***密封填料为生产、维修带来更大方便。为提高使用寿命,内筒采用喷射工艺,增强了防腐性能,消除Cl离子晶格腐蚀和应力腐蚀。
结合管道分支、设阀井室操作,选用套筒式补偿器作管道热补偿是科学、经济、安全的。
究了蒸汽供热管道设计中常用的外***向型波纹管补偿器、拉杆型波纹管补偿器、铰链型波纹管补偿器在典型管段中的布置、设计计算,提出了波纹管补偿器的选用程序。
关键词:蒸汽供热管道;波纹管补偿器;热补偿
在城市直埋蒸汽供热管道的设计中***经济的补偿应为自然补偿,自然补偿利用弯曲管段中管道的挠曲来补偿热位移,但补偿能力有限。当自然补偿不能满足要求时,通常选用补偿器吸收热位移。常用补偿器有方型补偿器、套筒补偿器、球型补偿器及波纹管补偿器[1-6]。本文主要研究蒸汽供热管道设计中常用的波纹管补偿器及其在典型管段设计中的计算、选用。
1 常用的波纹管补偿器
波纹管补偿器是以波纹管作为挠性元件,并由端管及受力附件组成。波纹管补偿器补偿量大,补偿方式灵活,结构紧凑,位移反力小,使用过程中不需维护。可根据固定支座及设备的受力要求,灵活设计结构型式。
①外***向型波纹管补偿器
外***向型波纹管补偿器由承受外压的波纹管、导流筒及进、出口管等组成。外***向型波纹管补偿器能吸收轴向位移,但不能承受管道内压产生的强大推力,因此外***向型波纹管补偿器一般用于低支架敷设、埋地管道敷设的直管段中。
②拉杆型波纹管补偿器
拉杆型波纹管补偿器由经中间管道连接的2个波纹管及拉杆、端板、垫圈等组成。拉杆型波纹管补偿器能吸收任一平面内的横向位移并能承受管道内压产生的推力,因此广泛应用于高支架的地上敷设蒸汽供热管道,特别是管道穿越道路、高垂直段或水平转弯段的设计中。因此在设计中一般优先考虑使用拉杆型波纹管补偿器。
③铰链型波纹管补偿器
铰链型波纹管补偿器由经中间管道连接的2个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成。2~3个铰链型波纹管补偿器配套使用时,能吸收一个平面内横向位移并能承受管道内压产生的推力。铰链型波纹管补偿器以角位移的方式吸收平面弯曲管段的热位移。一对铰链型波纹管补偿器吸收横向位移时,角位移一定,其所能吸收的横向位移与2个铰链型波纹管补偿器之间的距离成正比,在施工现场条件允许下尽量增加2个铰链型波纹管补偿器之间的距离,可更有效发挥其补偿能力。因此铰链型波纹管补偿器被广泛应用于蒸汽供热管道设计中。
钢套钢”蒸汽管道简介
如图1所示,“钢套钢”蒸汽管道就是在内部的工作钢管外再加一个钢套管。工作钢管主要用来输送高温高压蒸汽;外部钢套管既是工作钢管的保护管,也是保温管的保护管,更重要的还是整个蒸汽管道伸、缩固定的主要受力件。内、外管之间是保温材料和空气层。
“钢套钢“直埋式预制蒸汽管道一般适用于输送温度在150~300℃之间,压力小于1.6 MPa的蒸汽。该产品在国外实施的比较早,例如德国在1979年就开始使用[1]。在我国兴起于20世纪90年代。
该产品在技术上解决了埋地管道在防水、防腐、热桥、疏水等方面关键性问题,使蒸汽管道全线处于全密封状态下运行,经过工程实践证明是安全、可靠。并且具有节约占地面积、减少管网占用地下空间位置的特点。
2工程应用概况
前年中原某钢厂蒸汽管网工程中,采用了直埋“钢套钢”预制蒸汽管道形式。其接市政蒸汽管道的主干线管径为?准273×7/?准660×6.4,两个支管分别为?准219×6/?准580×5.6和?准108×4/?准325×4.8,分别供冬季采暖和食堂做饭使用。除过河采用架空外,其他均采用“钢套钢” 直埋敷设。本项目凝结水不再回收。
蒸汽管道设计供汽参数为:P=1.1 MPa,t=260℃,工程管道总长为350m。该钢厂“钢套钢”蒸汽管网运行两年来,未发生任何问题,运行正常。