在剛開始運行的某工廠,浙江至德鋼業有限公司技術工程師發現某40"高壓蒸汽管道錯誤設計,選用了不銹鋼管道材料,造成高壓蒸汽管道在運行時每幾十米起一個上拱形翹空。廠內維護人員和原設計人員認為支吊架設計錯誤,把原管托修改成了倒鉤形限制上拱,但事與愿違,將結構橫梁頂彎也沒有限制住高壓管道的熱供。其實這種現象管道應力分析無問題,原自然補償彎布置和支吊架設計也沒有問題,如果錯誤修改成倒鉤形支架無法解決根本問題。


浙江至德鋼業有限公司技術人員分(fen)析這個高壓蒸汽管道熱拱(gong)應力(li)問題主要(yao)由以(yi)下(xia)原因引起(qi):


 (1)管道材料錯誤設計選用了不銹鋼,不但價格比合金鋼高數倍,而且不銹鋼熱膨脹系數比合金鋼大很多,自然補償彎也多了很多。這種不銹鋼材料熱膨脹后并不能完全恢復原長度,每次冷熱循環,管線就會熱拱更大一些。


 (2)如把(ba)原管(guan)托(tuo)修改成(cheng)了(le)倒鉤(gou)形(xing)管(guan)托(tuo),限(xian)制了(le)管(guan)子的熱膨(peng)脹(zhang),違背了(le)管(guan)道柔性(xing)設計原則(ze),限(xian)得越死(si)越易(yi)出(chu)問題。


 (3)操作(zuo)人(ren)員(yuan)開工時(shi)(shi)送(song)的(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)溫(wen)度(du)(du)偏(pian)低(di)(di),這(zhe)根高壓蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)配套的(de)(de)(de)(de)疏(shu)水(shui)(shui)閥不(bu)(bu)合格,造(zao)成(cheng)高壓蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)內產生冷凝水(shui)(shui)排(pai)出不(bu)(bu)暢通,造(zao)成(cheng)40”管(guan)(guan)(guan)子(zi)的(de)(de)(de)(de)底部比頂部低(di)(di)100℃,這(zhe)也是(shi)(shi)造(zao)成(cheng)這(zhe)根高壓蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)拱(gong)起的(de)(de)(de)(de)原因。一(yi)般情況下管(guan)(guan)(guan)道(dao)內介質(zhi)通過管(guan)(guan)(guan)道(dao)截面時(shi)(shi)是(shi)(shi)均溫(wen)的(de)(de)(de)(de),但是(shi)(shi),有時(shi)(shi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)橫截面上(shang)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)分布是(shi)(shi)不(bu)(bu)均勻(yun)的(de)(de)(de)(de)。在(zai)水(shui)(shui)平管(guan)(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)(de)(de)上(shang)表面溫(wen)度(du)(du)高于下表面,同(tong)一(yi)管(guan)(guan)(guan)段上(shang)下部的(de)(de)(de)(de)熱(re)膨脹(zhang)是(shi)(shi)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de),這(zhe)就產生了熱(re)拱(gong)(thermal blowing)現象(xiang)。


 熱(re)拱(gong)使管道(dao)產生相(xiang)當(dang)大的彎曲位移(yi),可(ke)能導致管道(dao)支架(jia)失效、材料(liao)疲勞破、管道(dao)閥門法蘭泄漏、結構框架(jia)超載(zai)等情況。


 因選材錯誤造成熱拱事故的詳細講述見《管道應力分析與工程應用》一書。高溫管道選用不(bu)銹鋼材料看似符合規范,但在高溫蒸汽管道系統就易出現事故。