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值不同,实际补偿器[N]也大不相同,相差甚大。 行标“城镇供热预制蒸汽保温管技术规程”中,要求管道寿命25年以上,实际直埋管道,由于使用负荷变化,操作频率大,昼夜用量不均,这就要求制造厂家,提供的产品[N]≥1000次以上。文献[4]提供膨胀节许用疲劳寿命的推荐值如表1。热力管网,投资强度大,特别是蒸汽直埋管道,一次性投资更为偏重,这就更要求我们用好资金,加强薄弱环节的力度,提高波纹补偿器的许用疲劳寿命达到化工I 级管道点应力循环次数7000次水平,才能保证管道安全。 波纹节补偿器的位移量,也称补偿量,与疲劳寿命有关。次数多,位移量就小;反之,次数少,补偿量就大。文献[8]给出产品补偿量修正系数C N 如表2。 X=C N X 0 X ——许用疲劳循环次数下的修正补偿量 C N —— 补偿量修正系数 X 0——设计条件下的补偿量值(200次) 各供应制造厂修正系数不同,设计选用时应注意。图3给出了国标GB16749“压 力容器膨胀节”波纹补偿器循环次数对位 移量修正曲线数据。 (3)使用温度对补偿器压力、位移量 的影响 各膨胀节生产厂,由于设计温度T 、压 力P 不同,采用的安全疲劳系数n f 不同, 波纹补偿器具有的性能相差很大。故设计 选择时一定要明确这些关键技术参数值。 a. 温度对压力的影响 如某公司[7]样本列出温度影响系数Kt ,见表3。(此300℃为设计基准) 两者明显不同,但 P 0=P/ Kt P 0——补偿器额定压力 MPa P ——补偿器实际压力 MPa b. 温度对位移量的影响 对各种不同材质的波纹膨胀节,温度对位移量(补偿量)影响也不同。文献 [2]给出了多种材料波纹管温度对位移量的修正曲线。详见图4a 、4b 。 图4a 分析,Q235A 材质,150℃前不变化, 300℃降为0.75。 从图4b 分析,不锈钢0Cr19Ni9等材料,25 ℃ 开始变化1.13,150℃降为1.01水平,250℃时 为1.00,至350℃不变。可见不锈钢在高温度时 位移量修正影响比Q235A 小。 根据此性能,我们建议直埋蒸汽管外套管 (外护管)如设有补偿时,应选择碳钢Q235A 或相应材料为宜,而工作管补偿器就不能像过去有的厂家为“降低成本”夹设碳钢材料在内,此是危险的。实践证明,其寿命也确实不长。)膨胀节(补偿器)补偿量的确定 综上所述,膨胀节的补偿量相对不是一个定数,工作温度影响压力,同时也影响位移量。这就要求我们设计时,必须通盘考虑许用疲 劳寿命(次)、安全系数、实际的工作温度、压力和补偿 器可提供的位移(补偿量)。建议,依照CJJ34-2002 (J216-2002)设计规范[10]要求,蒸汽直埋保温管道补偿 器宜按: 通常工作压力/公称压力=0.75,通常工作位移/额定位 移=0.70,来选择补偿器,才能确保超常规安全裕度,使城 镇供热管网压力管道寿命在25年以上,点应力循环次数在 7000次水平。 (5)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 数下发生疲劳破坏而失效。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。 波纹破坏的主要原因是疲劳破坏,腐蚀破坏以及扭曲破坏: 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破坏,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,爆破性水锤,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,使之恢复应力造成波纹节扭曲破坏; 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)变形破坏的原因之一。 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年又申请授权专利,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,采用压力枪注射密封填料为生产、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。 5.结束语 (1)蒸汽直埋管道热补偿,结合管路走向(路由)采用自然补偿方式经济、合理、可靠、安全。使用推制弯管,消弱弯头顶部大环向应力及与凸面相差 随着我国城镇建设的发展、城镇美化标准的逐步提高、地下埋设的管道(给水、污水、雨水、供暖、供冷、蒸汽、天然气等)及线路(动力线、照明线、通讯、宽带等)敷设的增多,城镇道路两旁埋设管道线路的位置越来越少。原来蒸汽管道均采用地上架空敷设或地下管沟敷设,现在都改为地下直埋敷设。架空敷设造价低,施工、检修都方便,但影响城镇美观。管沟敷设不但施工建设慢而且需要的线位较宽、较深,实际施工现场根本达不到施工条件要求。因此蒸汽管道钢套钢直埋保温管的应用近十年来得到了普及。上世纪九十年代采用的塑(玻璃钢)套钢直埋保温管在实际应用中出现了许多进水爆管事故,即使没有发生重大事故,实际运行中温降很大,热耗很高,尤其夏季多雨季节,地下水位高,有的管道热损到了30%。这都是因为塑套钢或玻璃钢套钢的外护层与钢管的材质不同,在固定支架、变径处等部位在设计、施工、技术、验收等方面很难处理好,钢套钢直埋保温管客服以上敷设方式上述种种缺点,因此蒸汽管道采用钢套钢直埋敷设方式成为好的方式。钢套钢直埋保温管的保温结构可依据滑动方式的不同分为:内滑动式与外滑动式 外滑动结构技术特点: 1、外滑动结构由于保温层与外护管之间有一层空气层,管道在运输、施工的过程中浸的水能在暖管的过程逐步中排出,因此适于雨量充沛、水位高的地区。但对于氯离子、硫离子等生物质能含量较高的土壤(尤其呢是在沿海等地区),对于外钢管的防腐保护则更需加强。 2、外滑动结构是基于“钢地沟”的思想设计而成,可充分的利用弯头来进行自然补偿,降低了整个生产过程的成本,同时呢也减小了固定的墩推力。 3、将管线在固定的墩处分为多个相对独立的部分,在两固定墩之间设排潮管(好为两套),则排潮管既能排除潮湿的气体,又可当作日常运行的一个信号管,可随时随地的监测管网的运行情况。 4、外滑动结构可根据需要改造成抽真空结构。 直埋保温管设计和施工中应注意的问题 (1)直埋保温管在我国起步较晚,有许多条件需要完善。从实践中出现的质量问题来看,应在设计和施工中注意以下几个问题: (一)在设计和施工中,一定要真正理解官网直埋敷设方式分为有补偿器和无补偿器两种直埋敷设方式。有补偿器直埋方式,是通过官网自然补偿和补偿器来解决官网受热的伸缩量,从而使热应力达到小。这种方法是我国北京煤气热力设计院提出的计算方法。这种方式充分发挥钢材塑性潜力,无需加热,施工方便。;无补偿直埋方式,是官网受热时没有任何补偿措施,而是靠管线自身的强度来吸收热应力。这种方法在安装管线时,给管线加热到一定温度,然后将管道焊接固定,当管线温度降低时,管线预先承受了一定的拉力。当管线加热工作时,随着温度的升高,管线应力为零,当加热到工作温度时,管线热应力应小于许用应力。这样管线可以不用补偿装置能正常工作。这种方式施工时需要对管线进行加热,施工比较麻烦,国内很少采用这种方式进行施工。掌握这两种方式各自的工作原理及所能应用的地方,以便在设计上合理应用,保证施工安全和可靠。 (二)两种方式敷设深度不同,有补偿直埋敷设方式,埋设深度只考虑由于地面荷载不会破坏管道的稳定便可,从经济、施工方便等方面考虑。当采用有补偿直埋方式时,进了浅埋,一般覆土厚度大于0.6M即可。且与管径大小无关;无补偿直埋敷设方式,埋设深度要考虑管道的稳定要求,稳定性与埋设深度有关,一般要比有补偿方式的埋的深,当采用不预热的无补偿直埋敷设管道时,小覆土深度应按《城市热网设计规范》(CJJ34——90)第7.2.15条执行,覆土厚度应与管径大小成正比。 蒸汽管道直埋敷设技术随着我国国民经济的发展,人民生活水平不断提高,人们对环境和城市景观要求也越来越高的情况下,已开始在城市热网中逐步取代传统的蒸汽管道架空敷设方式。这项新技术已在上海、武汉、南京、苏州等大中城市工程中试验应用。经过一系列的工程实践运行、已基本取得成功,并取得了许多宝贵经验。以上资料由河北友元管道有限公司编辑整理。希望对您能有所帮助。。 当前直埋蒸汽管道在国内很多工程设计中已有较多的应用,这主要是因为直埋蒸汽管道技术的日趋成熟,应用市场的广泛和它与传统的架空敷设或地沟敷设相比具有多方面的社会与经济优势。下面就直埋蒸汽管道设计谈一点体会: 1、直埋蒸汽管道的设计与计算 1.1 直埋蒸汽管道结构的选择 目前,直埋管道的结构形式有很多,其中主要有以下几种: ①工作钢管 软质保温层 外护钢管 防腐层; ②工作钢管 软质保温层 外护钢管 聚氨酯保温层 缠绕玻璃钢夹克; ③工作钢管 软质保温层 铝箔反射层 空气隔热层 外护钢管 防腐层; ④工作钢管 硬质保温层 聚氨酯保温层 缠绕玻璃钢夹克。 直埋管道结构形式的选择主要依据输送介质的设计参数和当地的实际条件,如:土壤条件、地下水位条件等,对管网的安全运行和工程造价也必须给予足够的重视。在兖矿甲醇项目厂前区部分直埋蒸汽管道的设计中,我们采用了外护钢管的结构形式,这主要考虑到输送的蒸汽温度较高,非外护钢管形式不能满足设计要求。我们采用的外护钢管直埋蒸汽管道的结构形式是:工作钢管 软质保温层十铝箔反射层 空气隔热层 外护钢管 防腐层。此结构的优点为钢外壳具有整体连续性,强度高,密封性能好,一般不需要混凝土固定墩,施工周期短,占地面积小,适于浅埋。缺点为外护钢管防腐要求较高,接口施工工艺较复杂。
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