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管道應(yīng)力的產(chǎn)生及分類
化工企業(yè)管道安裝需要考慮到管道的受力情況,,實(shí)際上是考慮管道的應(yīng)力和分布情況。如果管道長期受到較大的應(yīng)力或頻繁的應(yīng)力變動則容易導(dǎo)致管道材料出現(xiàn)疲勞,,從而發(fā)生安全事故,。
通常情況下,金屬材料的疲勞,,在事故發(fā)生之前幾乎無法發(fā)現(xiàn),,屬于比較隱蔽的一種事故隱患,只能通過管道的受力和應(yīng)力分析,,來發(fā)現(xiàn)和提前預(yù)估管道可能出現(xiàn)應(yīng)力受損的位置點(diǎn),。從而針對性的加強(qiáng)管道的檢查和維護(hù),進(jìn)而避免管道出現(xiàn)應(yīng)力受損破裂的情況,。
如果管道設(shè)置不當(dāng),,管道受到較大的應(yīng)力,可能會造成以下情況:
1、管道應(yīng)力過大,,導(dǎo)致管道移位,,從而導(dǎo)致管道附件或支架的破壞。
2,、管道應(yīng)力過大,,導(dǎo)致管道金屬產(chǎn)生疲勞,導(dǎo)致管道本身破裂,。
3,、管道應(yīng)力過大,導(dǎo)致管道的連接處受力過大,,從而導(dǎo)致連接處因應(yīng)力而受損,,從而產(chǎn)生泄漏。
4,、管道應(yīng)力過大,,導(dǎo)致管道因?yàn)閼?yīng)力而發(fā)生位移,從而產(chǎn)生的推力或拉力,。與管道相連的設(shè)備受到管道的力或力矩過大,,導(dǎo)致相連的設(shè)備產(chǎn)生受力變形或損壞,導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生移位,、震動,,影響設(shè)備的正常運(yùn)行,甚至產(chǎn)生安全隱患,。
管道上的應(yīng)力主要是由管道所受的載荷影響,。管道上的載荷主要分為一次應(yīng)力的載荷和二次應(yīng)力的載荷。
產(chǎn)生一次應(yīng)力的荷載的特點(diǎn)是:該荷載產(chǎn)生的應(yīng)力是非自限性的,,管道內(nèi)的應(yīng)力不會隨著管道的變形而減少,。
產(chǎn)生二次應(yīng)力的荷載的特點(diǎn)是:該荷載產(chǎn)生的應(yīng)力是自限性的,即管道內(nèi)的應(yīng)力隨著管道的變形會減少,。
可以簡單地看作:一次應(yīng)力載荷可以看作通常所說的常規(guī)情況下的受力,,由于外力而產(chǎn)生的應(yīng)力。二次應(yīng)力可以看作是由于管道本身變形所產(chǎn)生的應(yīng)力,。
管道的一次應(yīng)力主要有:
1,、壓力產(chǎn)生的應(yīng)力
管道運(yùn)行過程當(dāng)中,管道內(nèi)外部介質(zhì)產(chǎn)生的壓力,。壓力對管道會產(chǎn)生一種壓力載荷,,是應(yīng)力產(chǎn)生的一種情況。計(jì)算這種載荷或考慮這種載荷時,,通常以最嚴(yán)苛的條件來進(jìn)行,,即選用所能達(dá)到的極限壓力和極限溫度,。
2、重力載荷
管道本身管道上的附件,,如閥門,、管件、儀表以及管道的保溫材料,、加熱材料等附件所產(chǎn)生的重量,,他們的重力對管道所產(chǎn)生的應(yīng)力。通常情況下,,這種重力載荷分為根據(jù)區(qū)域不同而不同,。
計(jì)算重力載荷時,還不要忘記了管道內(nèi)介質(zhì)的重量,。管道內(nèi)的介質(zhì)重量有時是一個主要的重力載荷,,尤其是高密度介質(zhì)在長輸管道當(dāng)中輸送時。
3,、特殊的試驗(yàn)載荷
指的是在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中進(jìn)行的一些實(shí)驗(yàn)載荷,,他們也會對管道應(yīng)力產(chǎn)生一定的影響,如進(jìn)行的水壓試驗(yàn),,氣壓試驗(yàn)以及冷熱等其它各種條件的試驗(yàn)等,,他們都有可能對管道應(yīng)力產(chǎn)生影響。
4,、風(fēng)雨雪載荷,。
由于管道設(shè)備安裝在室外而受到室外風(fēng)的影響而造成的應(yīng)力為風(fēng)載荷產(chǎn)生的應(yīng)力。雨雪條件下,,由于積雪或冰的重力對管道和設(shè)備產(chǎn)生的應(yīng)力,。在特殊地理位置時需要考慮這些因素。
5,、地震載荷,。
考慮在地震這種情況下,由于地震波所產(chǎn)生的震動而造成的管道受應(yīng)力情況,。這種情況下需要考慮地震的等級,,一般情況下,,按當(dāng)量的靜載荷計(jì)算,。
6、沖擊載荷
由于運(yùn)動的機(jī)械部件,,如風(fēng)機(jī),、泵、壓縮機(jī)等運(yùn)動或閥門的快速啟停運(yùn)動,,以及管道內(nèi)部液體,、氣體流動產(chǎn)生的水錘、氣錘而造成管道應(yīng)力產(chǎn)生,也稱為動載荷或沖擊載荷,。這部分的載荷通常情況下產(chǎn)生速度比較快,,瞬間應(yīng)力比較大,而且通常情況下具有一定的頻率性,,因此是一種破壞性,、危害性極大的應(yīng)力,是需要格外注意和考慮的情況,。
二次應(yīng)力主要由熱膨脹變形產(chǎn)生的一些受力用力,,如:
安裝時由于冷緊產(chǎn)生的載荷,管道內(nèi)介質(zhì)運(yùn)行時的溫度與安裝時溫度不一致而產(chǎn)生的應(yīng)力,。
與管道相連的設(shè)備由于溫度受熱膨脹或受冷收縮而產(chǎn)生對管道的拉力,,導(dǎo)致管道產(chǎn)生應(yīng)力。
與管道相連的設(shè)備因?yàn)榘l(fā)生沉降而導(dǎo)致管道受力而產(chǎn)生的應(yīng)力,。
由于二次應(yīng)力其特征是具有自限性,,當(dāng)管道發(fā)生局部屈服和小量變形時應(yīng)力就會自動降低下來。二次應(yīng)力產(chǎn)生的破壞,,是在反復(fù)交變應(yīng)力作用下引起的疲勞破壞,。
應(yīng)力是看不到摸不著的,需要我們自己分析判別,,最終確定應(yīng)力的大小和影響,,有針對性的處理和解決,減小安全隱患,。