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隔热耐磨衬里管道

18631758559(微信) 耐磨,堆焊 2021年08月02日
管道隔热耐磨衬里是由衬里混凝土和衬里锚 固钉构成的牢固敷在管道内壁上的特定结构,用 于隔热降温,或抵御固体小颗粒(如催化剂)的冲 蚀。隔热耐磨衬里管道的应力分析与非衬里管道 有所不同,主要问题不在于隔热耐磨衬里给管道 增加的重量,而在于隔热耐磨衬里对管道刚度产 生了重要影响,以及衬里自身也有强度要求。隔 热耐磨衬里有一定的硬度和强度,用龟甲网加固 后,强度更高,其厚度通常也比金属管壁厚很多, 管道衬入隔热耐磨衬里后,刚度明显增加。隔热 耐磨衬里主要由混凝土制成,承载不能过大,否 则,导致衬里破坏。现有的计算机程序未能考虑 到上述因素,不能直接和准确地用于隔热耐磨衬 里管道这种双层(或多层)结构管道的应力分析。 本文提供一种简便和可靠的方法,可以利用非衬 里管道的应力分析程序完成隔热耐磨衬里管道的 应力分析。

。建议对已运行的隔热耐磨衬里管道的位移进

1衬里结构 隔热耐磨衬里有单层设计,也有双层设计。 从管道的横断截面(以下称截面)上看,衬里呈同 心圆结构,如果是双层衬里,则内层为耐磨层,外 层为隔热层。无论单层衬里还是双层衬里均是紧 贴管壁内侧。细分衬里结构,有三种形式:无龟甲 网双层隔热耐磨衬里、龟甲网双层隔热耐磨衬里 和无龟甲网单层隔热耐磨衬里。第一种由于耐磨 层易与隔热层脱离而趋于少用;第二种有龟甲网 加固耐磨层,目前应用最为普遍;第三种衬里既隔 热又耐磨,整体性也好,固愈来愈多地被采用。

无论何种形式的衬里,均采用锚固钉锚固。 锚固钉根部与管道金属壁焊接,其余部分深入衬里内部,锚固钉密布于整个衬里管道,将衬里牢固 敷在金属管壁上。锚固钉的作用防止了衬里脱 落,也阻止了衬里与金属管壁的分层错位。可以 认为,在管道弯曲、扭转或拉伸变形过程中,衬里 与金属管壁始终保持变形一致。

缩小计算与实际的偏差。
2管道应力分析一般方法 管道系统的实际结构是复杂的,所以其应力 分析要用有限元方法进行。根据管道的实际情况 划分单元,形成系统的刚度矩阵和位移矢量和荷 载矢量,求解方程矩阵即可获得应力分析所需要 的管道结构内力、管道结构反力和变形位移。管 道的有限元分析一般采用管单元作为计算单元。 管单元截面刚度属于管道结构的基本特性,是计 算单元刚度,进而形成系统刚度矩阵的基础。管 单元截面刚度包括截面抗弯刚度EJ、截面抗扭刚 度GJ和截面抗拉压刚度EA。

3衬里管道的截面刚度隔热耐磨衬里管道(下称衬里管道)截面内力 由金属管壁截面内力和衬里截面内力构成,用公 式表达为式(1)、式(2)和式(3): 吖=M。+M,+M。 (1) M:=M。。+M。+Ma, (2) N’=N。+N,+N。 (3)

4衬里管道的计算模型 从理论上讲,已知衬里管道单元的截面抗弯 刚度、截面抗扭刚度和截面抗拉压刚度,就可以接 下去计算衬里管单元的单元刚度,进而形成系统 刚度矩阵,然而现有的计算机程序只能计算单层 管道的截面刚度。为能利用计算机进行衬里管道 的结构分析,将衬里管道等效转换为单层管道,下 称此虚拟的单层管道为“虚拟管道”。“虚拟管道”的外径和壁厚取衬里管道金属管 壁的外径和壁厚是出于计算方便的考虑,避免了 对管件柔性系数、应力增强系数、管道重量荷载等 这些基于管道直径和壁厚的参数做一系列复杂的换算调整。

5应力评定 5.1 校核应力 用于应力评定的校核应力为截面最大弯曲应 力所在点的应力强度。衬里管道任意截面上的金 属管壁最大弯曲应力仉隔热耐磨衬里管道的应力评定,包括对金属 管壁的应力评定和衬里的应力评定,可以利用“虚 拟管道”实现对隔热耐磨衬里管道的应力评定。 对于金属管壁,其应力评定有标准规范可以 遵循,一般采用ASME B31.3的规定。按照 ASME B31.3规定,由持续荷载引起的应力不应 超过热态温度下衬里金属管壁的许用应力[仉]。, 最大位移应力范围不应超过相应的许用的位移应 力范围[盯。][1|。 对于衬里,其应力评定没有标准,也没有制造 厂提供的方法可供参考[2|。衬里属于脆性材料, 应力评定不能采用ASME B31.3规定,若遵循安全的原则。认为衬里(隔热层)一点受拉开裂即为 衬里破坏,那么衬里的应力评定条件应为在冷态 下由所有荷载引起的衬里最大拉应力不应超过衬 里冷态的抗折强度[巩]。;在热态下由所有荷载引 起的衬里最大拉应力不应超过衬里热态的抗折强 度。

隔热耐磨衬里管道的衬里径向温差梯度很 大,内外膨胀很不一致,与金属管肇相互作用的机 理也很复杂,很难建立起精确的计算模型。本文 提供的计算方法方便可靠,能够满足工程设计需 要。建议对已运行的隔热耐磨衬里管道的位移进 行实际测量,并与计算值对比,以取得修正系数, 缩小计算与实际的偏差。
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