采用曲管壓力平衡型膨脹節(jié)的蒸汽管道應(yīng)力分析

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1、第49卷第6期化工設(shè)備與管道VbI．49No．62012年12月PROCESSEQUIPMENT&PIPINGDec．2012采用曲管壓力平衡型膨脹節(jié)的蒸汽管道應(yīng)力分析彭翠玲，馬普東，丁立軍(1．中國(guó)廣東核電集團(tuán)中科華核電技術(shù)研究院有限公司，廣東深圳5181242．大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司，廣東深圳518214)摘要：曲管壓力平衡型膨脹節(jié)是一種結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜的金屬膨脹節(jié)類型，主要用于吸收管道或設(shè)備因熱脹冷縮等原因產(chǎn)生的軸向與橫向組合位移。簡(jiǎn)述了曲管壓力平衡型膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，結(jié)合工程實(shí)踐，采用專用管道應(yīng)力分析軟件

2、CAEsARII建立包含曲管壓力平衡型膨脹節(jié)的管道模型，對(duì)該管道進(jìn)行應(yīng)力分析與評(píng)定，并校核運(yùn)行工況下該膨脹節(jié)的軸向與橫向位移是否滿足膨脹節(jié)設(shè)計(jì)的允許位移值要求。關(guān)鍵詞：曲管壓力平衡型膨脹節(jié)；應(yīng)力分析；CAESARII中圖分類號(hào)：TQ050．2；TH123文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009—3281(2012)06—0069—003核電站常規(guī)島熱力系統(tǒng)管道廣泛采用金屬膨脹節(jié)來吸收由于熱脹冷縮等原因引起的管道或設(shè)備的位移變化，具有結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、補(bǔ)償能力強(qiáng)等特點(diǎn)。金屬膨脹節(jié)的種類很多，其中曲管壓力平衡型膨脹節(jié)是一種結(jié)構(gòu)形式較復(fù)

3、雜的膨脹節(jié)類型。某核電站常規(guī)島從汽水分離再熱器至低壓缸的蒸汽管道采用這種曲管壓力平衡型膨脹節(jié)作為管道的撓圖1曲管壓力平衡型膨脹節(jié)示意性元件，主要用于吸收管道的軸向與橫向組合位移，并平衡波紋管壓力推力。本文結(jié)合該工程實(shí)例，對(duì)采1．端管；2．端板；3．中間管；4．工作波紋管；5．三通；6．平衡波紋管；7．拉桿；8．球面、錐面墊圈；9．封頭用曲管壓力平衡型膨脹節(jié)的蒸汽管道建立分析模型，進(jìn)行管道應(yīng)力分析，并判斷所采用的膨脹節(jié)是否滿足2管道應(yīng)力計(jì)算與分析管道運(yùn)行的相關(guān)要求[I-10]。2．1設(shè)計(jì)參數(shù)1曲管壓力平衡型膨脹節(jié)工程實(shí)例中，蒸汽

4、管道外徑1170mnq，管道壁厚13mm，設(shè)計(jì)溫度316℃，設(shè)計(jì)壓力1．05MPa。蒸曲管壓力平衡型膨脹節(jié)通常由中間管所連接的汽管道采用的曲管壓力平衡型膨脹節(jié)的軸向剛度為兩個(gè)工作波紋管和一個(gè)平衡波紋管及彎頭或三通、封1413N／mm，橫向剛度為281N／ram，允許的軸向頭、拉桿、端板、封頭等結(jié)構(gòu)件組成，如圖1所示。與橫向位移分別為54mm和50mm，膨脹節(jié)質(zhì)量為壓力平衡型膨脹節(jié)因內(nèi)壓產(chǎn)生的推力作用在設(shè)6630kg。備末端，通過剛性拉桿跨過柔性膨脹節(jié)而傳遞到另一該蒸汽管道為L(zhǎng)形布置，兩端分別連接汽水分端，拉桿代替膨脹節(jié)承受了內(nèi)

5、壓拉力，這樣設(shè)備整體離再熱器和低壓缸，管道上布置有一個(gè)截止閥和一個(gè)如同一個(gè)“剛性體”，內(nèi)壓不會(huì)再對(duì)固定支點(diǎn)產(chǎn)生推收稿日期：2叭2一O7—18力。管系的熱膨脹量一部分將由兩個(gè)工作波紋管的變作者簡(jiǎn)介：彭翠玲(1976～)，女，湖北黃陂人，高級(jí)工程師，碩形來吸收，另一部分通過剛性拉桿傳遞到管道末端，士。主要從事核電站設(shè)備與管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與力學(xué)分析使平衡波紋管也產(chǎn)生變形。工作。2012年12月彭翠玲，等．采用曲管壓力平衡型膨脹節(jié)的蒸汽管道應(yīng)力分析表明，該蒸汽管道的應(yīng)力滿足ASMEB31．1的評(píng)定準(zhǔn)原安崎，于振毅，耿志成．采用波紋補(bǔ)償器管

6、道的應(yīng)力計(jì)算則要求，且曲管壓力平衡型膨脹節(jié)的軸向和橫向位移與分析[JJ．管道技術(shù)與設(shè)備，2005(4)：10—13．王芳，張榮克．壓力平衡型膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理[J]．小于膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)允許值，因此該管道能滿足管道運(yùn)石油化工設(shè)備技術(shù)，2005(5)：12．14．行的要求。李小梅，馮延忠．膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J]．化工設(shè)備與管道，2011，48(4)：6-7．參考文獻(xiàn)岑鵬，錢才富，陳朝暉．膨脹節(jié)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比分析[J]．化[1]ASMEB31．1—2001，動(dòng)力管道[s]．工設(shè)備與管道，2008，45(1)：1-5．[2】GB

7、／T12777-2008，金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件[S】．周強(qiáng)，李永生．不同材料波形膨脹節(jié)抗應(yīng)力腐蝕性能研究[J]．[3]CAESARIIUserManual[CP]．化工機(jī)械，2011(5)：543—545．[4】孫志強(qiáng)，李鳳娟．CAESARII對(duì)壓力平衡型膨脹節(jié)的模擬與賈振柱，左才，李希會(huì)，等．煙機(jī)人口膨脹節(jié)變形過熱應(yīng)力分析[J】．制造業(yè)信息化，2010(2)：116一l17．評(píng)定及分析．石油化工設(shè)備，2005(4)：32—34．StressAnalysisforSteamPipingwithBendPressureB

8、alancedExpansionJoint56789(jiPENGCuMing’，MAPu．dong2，DINGLi-jun(1．ChinaNuclearPowerTechnologyResearchInstitute,Shenzhen518124_Chian；2．DAYAB