如何确定管段是否需要使用膨胀节

(一)确定管段是否需要使用膨胀节。

1．已知条件。一是设备参数(由设备图纸提供)。设备管口：1DW K2726RF一端允许载荷，FX=210．OOF／KN，FY=150．00 F／K N，FZ=220．O0 F／K N。二是管道参数。根据设计温度和管道材料，从台山项目《M aterial database of PipingStress Ana lysis))文件6．1．1章节和RCCM—C篇得到此管段的热态许用应力为162．00M pa。

2．计算管段所受热应力和设备接口处受力情况。

(1)按不设置膨胀节的情况进行计算。此次应力计算只考虑二次应力计算，因为一次应力计算主要是计算地震载荷所产生的应力，对二次应力计算无影响，可假设为校验通过，二次应力计算主要是计算热膨胀所产生的应力。经过SYSPIP234D计算，设备接口(节点1)和管段(其余节点都为管段节点)所受热应力情况参见热应力计算表，此表略(注：除端点外，其余节点都有左右两个单元，单元值不一定相同。)。从SYSPIP234D计算数据来看，节点1和节点2的右单元处所受热应力值大于热态许用应力162．OOM pa，力学计算不能通过。对设备接口处进行力学分析，结果参见力学报告数据，此报告略。从力学报告中可以看出，x、Y向所受的力大于设备管口允许载荷，即539．O0>210．00，4 549．O0>150．00。不设置膨胀节，设备管口受力不能通过。

(2)按设置膨胀节的情况进行计算。先设定管段上膨胀节处为可释放六个方向力的刚性单元，通过SYSPIP234D计算，再次得出各节点的热应力数值。从热应力数值可得，设置膨胀节后各节点处的热应力值都小于热态许用应力值，计算结果可以通过。此时对设备接口处进行力学分析，从数据上可知，设置膨胀节后，X、Y、Z方向受力值在设备管口允许载荷范围内，计算结果可以通过。根据此端管段的特点和管段所在的空间大小，选用波纹管膨胀节是一个即经济又可靠的办法。

(二)确定膨胀节类型。根据公式(1)，设备接口处的热位移如下：U X=D X X叮X A T=362 X 11．50 X 10 X(60—2O)=16．65m m；U Y=D Y×盯X△T=(一423)×11．50××10一×(60—20)=一19．55r a m；U Z：D Z X盯X A T=(一475)X 11．50×X 10一×(60—20)=一21．85m m；R X=R Y=R Z=0．0 0。(注：D X、D Y、D Z是在PD M S中测出的距离。R指角偏转位移，设备端点的附加位移是相对于设备固定点的位移。负值指某坐标轴的反向。)根据公式(2)，此管段在x方向上△X=仅×LX X A T=l1．14×10一x 458×(60—20)：20．41m m，在Y方向上△Y=0lT×LY×A T=11．14×10一X(一139)×(60—20)：一6．19 m m，A Z=0．O0。设备接口处和管段位移合并：此系统x方向的热位移为37．06r a m，Y方向的热位移为一25．74r a m，Z方向的热位移为一21．85m m。经过位移数据分析，能够同时吸收x、Y、z三个方向位移的波纹管膨胀节只有单式万向铰链型。

(三)确定膨胀节数目。根据公式(6)和厂家提供的参数，一个膨胀节的热位移△=(10×305／2)×(~／180)=26．62m m>25．74r a m，所以选用一个膨胀节即可满足吸收要求。(四)选型后的校验。将选型后的参数输入到SYSPIP234D中，此时得出各节点的热应力。从数据上可知，设置单式万向铰链型波纹管膨胀节后，各节点处的热应力值都为零，说明此膨胀节可以把管段的热膨胀全部吸收，选型合理。选型后对设备接口处进行力学分析，从结果上可知，设置单式万向铰链型波纹管膨胀节后，只存在Z向热胀力且数值较小。说明设置此类型膨胀节对减少设备接口处热胀力，效果明显，选型合理。