雙螺栓管夾等管道元件的失效型式與控制條件

 

    1、雙螺栓管夾局部塑性變形

以前的雙螺栓管夾等管道應(yīng)力計算是以載荷引起的應(yīng)力（或應(yīng)變）使管系發(fā)生屈服為失效，好工作在彈性范圍內(nèi)，故稱為彈性分析。在彈性分析中，它把應(yīng)力限定在屈服極限以下。隨著實踐經(jīng)驗的積累和理論研究的進(jìn)展，認(rèn)為彈性分析的失效準(zhǔn)則是比較保守，所以現(xiàn)在不用了。

2、雙螺栓管夾大面積屈服變形和破裂

其實，管壁上局部屈服，并不意味著管道 會發(fā)生破壞。因為局部的屈服被周圍彈性體所包圍，管系還可以繼續(xù)加載。直到大面積屈服，致使結(jié)構(gòu)處于不增加載荷不發(fā)生塑性流動。才是極限載荷，這種觀點稱為極限分析，它把應(yīng)力限定到大面積屈服。限制了大面積屈服，也間接防止了雙螺栓管夾等鋼材熱強度的降低提高了抗腐蝕性，也防止了彈性轉(zhuǎn)移。

3、雙螺栓管夾脆性破壞

脆性破壞是一種實唯性事故，在破壞之前沒有任何光兆。突發(fā)性地發(fā)生破裂。斷裂力學(xué)的出現(xiàn)與發(fā)展， 是為了防止這種破壞。目前火力發(fā)電廠管道設(shè)計還沒有進(jìn)行防脆性破壞的計算，但在材料的選擇上，很注意它有足夠的韌性；嚴(yán)格控制雙螺栓管夾等元件允許缺陷的尺寸，限制 局部應(yīng)力的水平及 溫度區(qū)間。

4、雙螺栓管夾應(yīng)力腐蝕破壞

在有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，在高應(yīng)力還或材料抗腐蝕性能差的部位，會產(chǎn)生局部的麻坑或麻面，并有發(fā)展成晶間裂紋的趨向。目前汽水雙螺栓管夾等管道還沒有進(jìn)行這種計算，只是用選擇合適的材料進(jìn)，改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計，限制運行方式及應(yīng)力水平等幾種措施來給予定性地防止。

5、雙螺栓管夾彈性或塑性失穩(wěn)

當(dāng)管道的支吊架剛度不夠，可能引起管道的彈性振動，如果某一部分的自振頻率與振源頻率存在共振關(guān)系，有可能出現(xiàn)管道彈性振動引起的破壞。通過研究，可用增設(shè)或 改支吊架的類型來防止。

當(dāng)管道承受的塑性應(yīng)變過大時，在每個啟停循環(huán)時均發(fā)生反復(fù)的塑性變形，甚至出現(xiàn)塑變遞增， 造成塑性失穩(wěn)的塑性疲勞破壞。目前管道設(shè)計是限定極限塑性應(yīng)變，使管道經(jīng)過幾次應(yīng)力循環(huán)后， 安定在完全彈性狀態(tài)，這種方法稱安定分析。

6、雙螺栓管夾蠕變損壞

在蠕變溫度以上工作的管道，在高應(yīng)力區(qū)或應(yīng)力集中處，或者材質(zhì)不好的部位，長期進(jìn)行后可能出現(xiàn)微觀蠕變裂紋，隨后發(fā)展成為宏觀蠕變裂紋， 出現(xiàn)破裂損壞。新設(shè)計的管系用材料的持久強度作為強度指標(biāo) 是為了防止這種損壞。“老管道”的壽命鑒定 是要避免出現(xiàn)不合理的高應(yīng)力區(qū)域，以及測定管材性能“老化”后的持久強度是否低于要求的數(shù)值。

7、雙螺栓管夾疲勞損壞

管道在內(nèi)壓、自重持續(xù)外載及熱脹應(yīng)力作用下，在多次啟運、停的循環(huán)后，可能循規(guī)蹈矩環(huán)次數(shù)很低時在高應(yīng)變區(qū)出現(xiàn)損壞。目前管道設(shè)計用控制一定循環(huán)次數(shù)，采用驗算許用應(yīng)力范圍的方法來控制塑性疲勞損壞。對于峰值應(yīng)力造成的疲勞損壞，僅在三通、彎管等局部應(yīng)力集中處，計入應(yīng)力加強系數(shù)m，以防止峰值應(yīng)力造成管件的疲勞損壞。

8、雙螺栓管夾蠕變——疲勞聯(lián)合作用的損壞

在溫度大于560℃的高溫蒸汽管道，或者溫度沒有達(dá)到此數(shù)值，但由于應(yīng)力狀態(tài) 不好，這時管道的損壞不是單 的蠕變損壞，也不是單 的疲勞損壞，而是二者同時作用，它并比單一種作用進(jìn)壽命降低很多。目前只有在高溫核電站一次回路的管道才進(jìn)行這種驗算，其方法是采用蠕變——疲勞損壞線性迭加準(zhǔn)則。有時也用這原理來分析高溫雙螺栓管夾等管道的事故原因及分析管道的殘余壽命。

 

 

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