【正文】 管子內(nèi)壓折算應力的計算： 式中： Pjs 為計算應力，（ MPa） Dw 為管子外徑，（ mm） S為實測壁厚，（ mm） 壁厚計算 管子或管道的管子壁厚理論計算壁厚 SL： SL= PDw /(2Ψ h［?］ +P ) 。在一般情況下， 徑向應力為最小值，軸向應力介于二者之間；對于內(nèi)壓軸向應力，它與半徑無關，沿管壁是均勻分布的。）（ 343)1( 22 22??????????nwwjszx rr rrP?)333())1()323(22222222????????????????nwwnjsjxnwnjszhrrrrrprrrp?? 37 在管子內(nèi)壁，即 r= rn時，內(nèi)壓徑向應力為最大值；而在管子外壁，即 r=rw時，內(nèi)壓周向應力為最小值。 當管子內(nèi)存在均勻分布的壓力時，在管壁上任何一點的應力狀態(tài)，是由作用在該點上三個互相垂直的主應力決定的， 其中一個主應力沿管壁圓周的切線方向，通常稱內(nèi)壓周向應力（? zx）；第二個主應力平行于管子的軸線方向，稱內(nèi)壓軸向應力（? zh）；第三個主應力是沿著管壁的直徑方向，稱為內(nèi)壓徑向應力（? jx）。當管子外徑（或內(nèi)徑）決定后，應該選用多大的壁厚就要由內(nèi)部介質(zhì)壓力來決定。以上這些因素不帶普遍性，所以 36 在安全系數(shù)中沒有給予考慮，所以遇上有上述情況的 結構件，還要對基本許用應力再進行修正，強度計標中的許用應力為η［?］ J，η稱為許用應力的修正系數(shù)，它可以在有關的技術規(guī)定 查出 或計算出。又如英國 BS管道標準中，對 2 1/4CrlM0鋼， 設計壽命為 15萬 h，安全系數(shù)取 ；設計壽命為 15至 20萬 h，安全系數(shù)取 ；設計壽命為 20至 25萬 h，安全系數(shù)取。如西德的 TRD規(guī)范，對? t2179。 105min ，在內(nèi)壓下的安全系數(shù)由 ；水電部 1978年修定的 SDGJ? — 78規(guī)定，? st 與 ? Dt的安全系數(shù)由 改為 。 許用應力按下列公 式計算并取最小值： ［ ? ］ J≤ ? b20/ ［ ? ］ J≤ ? st/ (3— 31) ［ ? ］ J≤ ? Dt/ 由于科學研究的進展，以及經(jīng)濟觀點上的原因，各個國家的安全系數(shù)具有所不同的，就是在一個國家也是經(jīng)常修改的。為了補償救上述的不足并約管道壽命留有必要的準備，就要在鋼材強度特性值取用上留有余地。就是被考慮的主要應力，也不是準確計算出來，而是采用簡化的近似計標。 20%的分散帶。由于持久中度是具有分散帶的大量試驗點用數(shù)學處理外推得到的，所以沒有特別聲明均指平均值。所以要選用的強度特性值是，常溫強度極限? b；高溫強度極限? bt；高溫屈服極限? st或高溫條件屈服極限? 及持久強度 ? Dt、 。 管道是在高溫下，受各種各樣應力及蒸氣介質(zhì)的作用下工作的，它有可能因大面積屈服、 35 破斷、低周疲勞、熱疲勞或應力腐蝕等原因而失敗。選擇多大的安全系數(shù)就要顧及各方面的情況，除了考慮到應力計算的準確性和鋼材強度特性的可靠性外，還要考慮到?jīng)]法 計算 的其他失效類型等。對于管道，選擇鋼材的什么強度特性值，選擇多大的安全系數(shù)是要經(jīng)過一番研究才能確定的。 三、 鋼材的許用應力 工程上用鋼材的強度特性值除以一定的安全系數(shù)得到基本許用應力。對于按照有關規(guī)范檢驗合格的環(huán)向焊縫，Φ值按下列規(guī)定選?。? 對于碳素鋼和低合金鋼 Φ = 對于鋼鉻鋼 Φ = （ 2）當驗標點在各類彎管、熱擠壓三通或焊制三通支管與主管交叉點時，取Φ =1。因此，就引入環(huán)向焊縫系數(shù)Φ來考慮這個影響。對于直管，取 m=1。目前已對等徑三通進行應力加強系數(shù)試驗，在其它管件無 試驗可取之前，應力加強系數(shù)均按下式計算： m=（ 3— 29） 式中： m— 應力加強系數(shù)； λ — 尺寸系數(shù)。 4. 應力加強系數(shù) m 34 應力加強系數(shù)表示彎管或三通，在承受交變彎曲疲勞時與直管承受同樣彎矩而產(chǎn)生的最大應力之比值，試驗和實踐都證明這些管件存在局面應力集中。 （ 4）對于直 管，取 K=1。 當計 算 得出的 K1時，取 K=1。其數(shù)值等于在相對變形條件下，按一般彎曲理論求出的彎矩與考慮彎管載面扁平效應時求出的彎矩值之比。 ： 它是表征管件特性的參數(shù)。 (mm3) （ 3— 22） （ 3） Wz=π /32dW(dW4dN4)178。 1. 管子斷面慣性短，管子及三通斷面抗彎矩 （ 1） J=π /? 4（ DW4DN4）178。 二、計算參數(shù) 由原始參數(shù)或管子及管件的具體特點，經(jīng)過計算或按有關規(guī)定可得出計算參數(shù)。如果超溫次數(shù)多、時間長，這是不允許的。 主蒸氣管道計算的溫度，取用鍋爐額定蒸發(fā)量時過熱器出口的額定工作溫度。不考慮安全門動作時的超壓對管道壽命的影響，因為安全門動作次數(shù)很少，而且動作前壓力升高的時間，與整個運行時間 相比是很小的，對管道壽命影響不大。如主蒸氣管道的計算壓力，計算溫度，計算安裝溫度；選用的鋼種、規(guī)格、壁厚負公差、彎管的彎曲半徑，管子自重（包括保溫及介質(zhì)重量在內(nèi)的單位長度重量）；以及鋼材在工作溫度下的線膨脹系數(shù) α t、彈性模數(shù) E20及鋼材工作溫度下的彈性模量 Et，鋼材在設計溫度下的許用應力? t等等。 補裝減振器后，必須進行熱態(tài)調(diào)整，保證彈簧壓縮后的行程裕度大于因管道位移在減振器位置的軸向分量，并使無附加力作用在熱態(tài)的管道上。 減振器與阻尼器一般應在管道處于冷態(tài)線時安裝。 投產(chǎn)后的管道需要增設阻尼器的，阻尼器的型式應與管道動荷特性及阻尼要求相適應，阻尼器的規(guī)格應按動力荷載選用。雙吊桿剛性吊架，冷、熱態(tài)均不應一例失載。否則，按照上述方法調(diào)整。 如采用上述所有的方法，仍不能取出固定銷軸，說明選用的恒力吊架型號不對，實際載荷與支吊架標準載荷偏差過大，應改變分配給的支吊架的荷載或改變吊架。具體的調(diào)整方法見彈簧支吊架一節(jié)中的相關內(nèi)容。 變力彈簧支吊架安裝荷載的調(diào)整應通過松緊 螺母來進行，必要時可用吊桿最上方或橫擔下方的螺紋作輔助調(diào)整。剛性吊架吊桿和水平線的夾角應小于 3176。 2．阻尼器位移是否正常。 3．主要受力焊縫是否有裂紋，是否存在破壞現(xiàn)象。 2．恒吊的位移指示器在兩端有余量，不卡死，不脫載。具體來講： （一） . 彈簧支吊架 : 1．變力彈簧支架是否過度壓縮、卡死、偏斜或失載，彈簧盒內(nèi)有無其它雜物 2．記錄彈簧刻度（如有位移指示器則直接讀數(shù)，沒有，用尺子測量彈簧的高度）。 二、檢查內(nèi)容 對于管道、支吊架在冷熱態(tài)時位移正常，不與其他構件相碰。 300MW及以上新裝機組的主蒸汽管道、高低溫再熱蒸汽管道運行 3— 4萬 h后的大修時，應對所有支吊架的根部、功能件、連接件和管部進行一次全面檢查。發(fā)現(xiàn)異常應分析原因，并進行調(diào)整或處理。 30 第三節(jié) 支吊架的運行維護和檢查 一、檢查周期 管道支吊架在管道的運行時應定期進行檢查和維護，在 DL/T616火力發(fā)電廠汽水管道與支吊架維修調(diào)整導則中作了明確的 規(guī)定。液壓式阻尼器對管道熱脹冷縮的緩慢移動幾乎沒有阻尼，而且它對低幅高頻振動也不起作用。它適用于防止管道因地震、流動瞬變成風載產(chǎn)生的破壞性響應。 輪鼓式減振器是靠摩擦力來控制管道擺動、振動和吸收沖擊載荷，起限制管道熱位移的作用。常見的減震器的類型有彈簧式減振器、輪鼓式減振器、液壓式阻尼器和機械式阻尼器。按柔性分配冷緊量的方式，在冷緊過程中，對承重支吊架的載荷狀態(tài)無特殊要求，冷緊工序也較為簡便。而冷緊的主要目的就在于使熱態(tài)二次應力減小，使管道投運初期的蠕動速度減小，因而此種冷緊方式較為合理。特別是按管段柔度分配冷緊位移的整體冷緊，冷緊工序與無限位管道沒有什么區(qū)別。就管道施工工序而言，施工中需預先清洗接口，焊接式流量裝置需在沖管后才能正式安裝，管道安裝工作難以一次正式完成，給分段冷緊工作帶來困難。特別需要指出的是，支吊架載荷調(diào)整，不但包括各彈性支吊架，也包括承重的限位支吊架（需實測整定），此冷態(tài)載荷由設計給定。冷緊口兩側的冷緊位移量，可不作 29 嚴格規(guī)定。 采用按限位段膨脹量分配冷緊量的分段冷緊，與前者比較，只是冷緊量分配方式和冷緊效果不同，冷緊工序和要求則一樣。如管系中有 x、 z向限位所在管段的 y向冷緊，然后依次進行相臨冷緊口的冷緊。各冷 緊口兩側的冷緊位移量，一般可不進行嚴格控制。冷緊時需對冷緊口兩側和各限位點的冷緊位移進行嚴格控制，故限位支吊架需在冷緊前裝好。如限位支吊架需在冷緊前安裝（如限位剛吊），則冷緊口兩側的冷緊位移量和已安裝的限位支吊架的冷緊位移量（即冷緊時限位支吊架的調(diào)整量），冷緊過程中需按要求嚴格控制。此法的冷緊效果、限位支吊架的冷熱態(tài)推力，等效于按柔度分配冷緊量的分段冷緊。當采用不同的冷緊位移分配方式時，冷緊效果和冷緊工藝要求也不相同。熱態(tài)時 ，管道二次應力和對限位支吊架的推力各限位段按同一比例反向變化（相對于冷態(tài)的）；如果冷緊比取 冷緊有效系也為 則熱態(tài)時各管道段的二次應力為零，限位支吊架和端點熱脹推力也為零。 分段冷緊采用按限位段的膨脹量分配冷緊量時，各限位段的冷緊比相同。因此，只要二次 28 應力值和端點推力滿足要求，冷緊比可大可小，各限位段的冷緊比也不必強求一律，這是按限位段柔度分配冷緊量冷緊法實際應用的前題。 管道二次應力不但要看應力水平，而且還要看冷熱態(tài)的應力變化幅度。對端點的冷緊力和管道的冷緊應力，與同一總冷緊量的無限位時相同。 分段冷緊采用按限位管道柔度分配冷緊量時，由于各限位段的柔度和膨脹量并不成比例，各段的冷緊比不相同，特別是各限位段的柔度和膨脹量之比相差懸殊時，各段冷緊比就會相差很大。進行冷緊前，需對各冷緊量統(tǒng)一進行檢查，然后依次進行冷緊。 分段冷緊是各 限位段都設冷緊口，分別進行冷緊。按冷緊量的分配方式，可分為按限位段柔度分配冷緊量和按膨脹量分配冷緊量兩類。 管 道設限位支吊架后，由于膨脹位移和冷緊位移受到限位支吊架的制約，故冷緊量如何分配到各限位段，或冷緊口兩側的冷緊位移如何分配，以及冷緊過程的工序和工藝，將直接影響到冷緊效果，因而冷緊方法和具體要求也就變得較為復雜。冷緊時，如果冷緊口兩側的冷緊位移量不按兩側管段 的柔性進行分配，則冷緊裝置未松開前，兩側管段冷緊效果不相同；但冷緊裝置松開后，管道可按各段的柔性自行調(diào)整冷緊位移量，特別是支吊架的載荷調(diào)好后，管道重量對冷緊位移的影響因素可以消除，管道各點的冷緊位移，完全由管道各段柔性自行調(diào)整，熱位移時，各點的熱位移量也是按各段柔度自行分配膨脹量，達到整體管道為同一冷緊比。為了說明設有限位支吊架管系的冷緊特點，首先回顧一下無限位管系的冷緊。 限位支架是限制支吊點水平位移的限位支吊架，可裝于水平 27 管和立管上。火力發(fā)電廠主蒸汽、再熱蒸汽管道的 y向膨脹量都很大，因而限位剛吊應用很普遍。按限位剛吊的限位功能，一般只能用于有向下 y向位移的吊點，但實際工程中也用于有向上熱位移的吊點。限位剛吊用在有 y 向熱位移的吊點，用來限制吊點的向下熱位移。 導向支架多用于水平布置的門形補償器兩側，或用于軸向補償?shù)牟ㄐ窝a償器兩側，達到防止門形補償器背部熱位移過大和避免波形補償器的目的。 現(xiàn)行標準中，導向板與支架管部的間隙為 4mm，允許管道水平面角位移為 ~2186。下面介紹幾種常用的限位支吊架型式和它們 的特點。如固定支架是限制三個方向的線位移和角位移（即完全限位）；一般的滑動支架和剛性吊架，用在 y向位移近似為零的支吊點，因而也就不存在限位問題。 2 . 限位支吊 架常用型式 廣義的說，凡是具有限位功能的支吊架都應屬于限位支吊架，如固定支架、滑動支架、導向支架、剛性吊架等，但目前所指的限位支吊架并不完全包括這些支吊架。如果管道中采用了一定數(shù)量的承重型限位支吊架，則上述不平衡力將分攤到限位支吊架和管道端點上，對管道和連接設備的危害將大大減小。 26 管道重量偏離設計值，或支吊架載荷調(diào)整偏離設計值的情況是大量存在的。 如果需要限制管道對設備的推力，也可通過限位支吊架實 現(xiàn)。 通過限位支吊架，可以把管道熱脹人為的分成若個獨立段，使支吊點的熱位移值大幅度降低；也可根據(jù)需要，改變管道上某些點的熱位移值和方向。與固定支架不同的是，限位支吊架只限一個或二個方向的線位移，而對管道的角位移一般不加限制。 上述各種問題，單純通過管道布置方式的改變，很難圓滿的解決問題，而且會增加材料消耗，采用限位支 吊架則是解決問題的較方便途徑。 旁路管道，由于管線較短，管系剛度往往較大，且與主管的接口位置有較大的熱位移，使管道的熱脹二次應力普遍偏高。 隨機組容量的增大，主蒸汽、再熱蒸汽等管線長度不斷增長，加上工作溫度的提高，使管道支吊點熱位移值（包括垂直和水平位移）也大幅度增加，以至于 吊架的選用， 吊桿偏裝和滿足吊桿長度等問題變得很困難。以往的高溫管道，除了端點是剛性支撐外，幾乎全部采用彈性支吊架。 三、限位支吊架 1. 限位支吊架的基本概念 彈簧支吊架和恒力吊架都屬彈性支吊架，它們的共同點是，不承受管道的熱脹和冷緊推力，對管道熱位移不起限制作用。 ） = 定位齒定在Δ y=[Δ y]A =。 吊架允許熱位移為： [Δ y]A=300179。 QH178。 ，選用 。 120=144mm 類別 基本吊架號 并聯(lián)數(shù) 25 查圖 3— 14，可選 、 179。