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彈簧支吊架管道應力驗算方法
文:稻殼網    來源: 稻殼網    時間:2012-10-25 14:31:05    點擊::1879
 
1:彈簧支吊架管系應力分析
  管道靜力計算的任務是確定在外載(溫度、自重等)作用下,管道的變形、應力分布及支撐結構的約束反力等,并以此為基礎確定管系的薄弱環節或關鍵部位,計算評估管系的使用安全性。
3.1 管道應力驗算方法
  為了便于分析和計算彈簧支吊架,根據力學中力的獨立性原理,將管道應力分為兩種,分別為由管道內壓、自重和其它持續外載產生的軸向應力之和(稱為一次應力)以及由熱脹、冷縮和其它位移受約束而產生的熱脹應力范圍(稱為二次應力)。
  彈簧支吊架管道在工作狀態下,由內壓、自重和其它持續外載產生的一次應力,不得大于鋼材在計算溫度下的基本許用應力。
  бL=pD i 2/(D o 2-D i 2)+0.75iMA/W≤1.0 [σ]t (1)
式中 p ——設計壓力,MPa;
  Do——管道外徑,mm;
  Di ——管道內徑,mm;
  MA——自重和其他持續外載作用在管道橫截面上的合成力矩,N·mm;
  W——管道截面抗彎矩,mm3;
  [σ]t——鋼材在設計溫度下的許用應力,MPa;
  i ——應力增大系數; 
  бL——由于內壓、自重和其他持續外載所產生的軸向應力之和,MPa。
管道由熱脹/冷縮和其它位移受約束而產生的熱脹應力范圍必須滿足以下計算式:
  σE=iMC/W≤f [1.2 [σ]20+0.2 [σ]t+ ( [σ]t-σL) ] (2)
式中[σ]20——管道鋼材在20℃時的許用應力,MPa;
  MC —— 按全補償值和鋼材在20℃時的彈性模量計算的,熱脹引起的合成力矩范圍,N·mm;
  σE —— 熱脹應力范圍,MPa;
  f —— 應力范圍的減小系數。
  預期電廠在運行年限內,系數f與管道全溫度周期性的交變次數N有關。當N≤2500時,f = 1;當N>2500時,f = 4.78N-0.2 。
3.2 彈簧支吊架 管系應力計算對象及計算參數
  本文計算的對象為主蒸汽管道、再熱熱段蒸汽管道、高壓旁路閥前管道及低壓旁路閥前管道。計算中對管道冷緊力、閥門及三通等剛性管件均作了相應處理或簡化。在管系應力計算中,需要以下四類基本參數,各管道的主要計算參數見表1。
  ①管件材料性能,包括彈性模量、材料許用應力及線膨脹系數等;
  ②運行工況,如運行溫度、壓力及其波動范圍等;
  ③各種管道的幾何尺寸,彎管形狀及尺寸、三通類型等;

  ④管道的保溫狀況。

  彈簧支吊架表1各參數為:
  t—計算溫度,℃;
  P—計算壓力,MPa;
  α—熱膨脹系數,10-6/℃;
  E20—鋼材20℃時彈性模量,GPa;
  Et—鋼材計算溫度下彈性模量,GPa;
  [σ]20—鋼材20℃時基本許用應力,MPa;
  [σ]tb—鋼材計算溫度下的許用應力,MPa;
  R—彎管彎曲半徑,mm。

 
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