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(xiu)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(ye)有限(xian)公(gong)司技術人員分析這個高壓蒸(zheng)汽管道(dao)熱(re)拱應力(li)問題(ti)主要(yao)由以下原因引(yin)起:


 (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(ru)把原(yuan)管(guan)(guan)托修改成了倒鉤形管(guan)(guan)托,限制了管(guan)(guan)子的熱膨(peng)脹,違背了管(guan)(guan)道柔性(xing)設(she)計(ji)原(yuan)則,限得越(yue)死(si)越(yue)易出問題(ti)。


 (3)操(cao)作人員開工時(shi)(shi)送的(de)(de)蒸汽(qi)(qi)溫(wen)度偏低,這根(gen)高(gao)壓(ya)(ya)蒸汽(qi)(qi)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)配套的(de)(de)疏(shu)水閥不合格(ge),造(zao)成(cheng)高(gao)壓(ya)(ya)蒸汽(qi)(qi)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)內產生(sheng)冷凝(ning)水排(pai)出不暢通(tong),造(zao)成(cheng)40”管(guan)(guan)子的(de)(de)底部比(bi)頂部低100℃,這也是造(zao)成(cheng)這根(gen)高(gao)壓(ya)(ya)蒸汽(qi)(qi)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)拱(gong)起的(de)(de)原因(yin)。一般情(qing)況下(xia)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)內介質通(tong)過管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)截面時(shi)(shi)是均溫(wen)的(de)(de),但是,有時(shi)(shi)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)橫(heng)截面上(shang)溫(wen)度的(de)(de)分布(bu)是不均勻的(de)(de)。在水平管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)的(de)(de)上(shang)表(biao)面溫(wen)度高(gao)于下(xia)表(biao)面,同(tong)一管(guan)(guan)段上(shang)下(xia)部的(de)(de)熱(re)膨脹是不同(tong)的(de)(de),這就產生(sheng)了熱(re)拱(gong)(thermal blowing)現(xian)象。


 熱拱使管道(dao)產生相當大的(de)彎曲位移(yi),可能導致管道(dao)支架(jia)失效、材料疲勞(lao)破、管道(dao)閥門法蘭泄(xie)漏、結(jie)構(gou)框架(jia)超(chao)載等(deng)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(xiu)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。