CAESARⅡ分析管道安裝存在的問題

孔繁錦

摘要： 根據(jù)某電廠安裝現(xiàn)場的反饋，高壓導汽管在安裝時，管道與接口存在差異。由于差異較大，如果不進行計算分析直接焊接可能會導致管道或設備損壞。用CAESARⅡ計算分析如果按目前狀況焊接管道是否可以繼續(xù)使用。計算結果顯示在高度方向有差異的管道可以繼續(xù)使用，而在水平方向有差異的管道還需要根據(jù)計算結果做進一步的分析。

關鍵詞： 管道安裝;冷緊;CAESAR

前言

某電廠安裝高壓排汽管道的過程中發(fā)現(xiàn)管道一側(cè)中心口位置與設備接口位置存在差異，且差異較大超出了允許誤差范圍，需要通過計算分析管道是否可以直接焊接并繼續(xù)使用。

數(shù)據(jù)測量

根據(jù)現(xiàn)場的測量數(shù)據(jù)和安裝數(shù)據(jù)，獲得的信息如下：

對稱布置的兩個管道的汽缸端和閥門端的高差與設計值不符，最大偏差為32mm，偏差方向為汽缸端接觸，閥門端間隙為32mm;

其中一個管道的左右方向（橫向）存在錯位，錯位數(shù)值為10mm，錯位方向為軸向收口;

無上述管道的詳細測量尺寸;

閥門與汽缸中心距離=2889mm，安裝狀態(tài)為管道冷緊前尺寸。

數(shù)據(jù)分析

計算模型的建立

為了建立準確的計算模型，進行如下處理，將計算模型分為4種：

模型1：管組尺寸為設計值（沒有準確的測量數(shù)據(jù)，假設管組尺寸為設計值），無冷緊要求;

模型2：管組尺寸為設計值，無冷緊要求，模型豎直方向管道長度截斷36mm;

模型3：管組尺寸為設計值，橫向設計冷緊值為6mm;

模型4：管組尺寸為設計值，但管組存在收口現(xiàn)象，收口尺寸為10mm。因此，此狀態(tài)的計算模型橫向冷緊16mm狀態(tài)（10+6=16）。

為方便表述，分別將管道的幾種處理狀態(tài)用簡圖表示，如圖。

其中，AB1C1表示管道不采用冷緊狀態(tài);AB2C2表示管道采用6mm冷緊的狀態(tài);AB3C3表示管道采用16mm冷緊的狀態(tài)。

不考慮冷緊狀態(tài)的管道應力計算

由于沒有詳細的管道測量數(shù)據(jù)，只能根據(jù)管道設計值和高差值32mm進行管道建模，即假設管道在豎直方向短了36mm（由于現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)不全，且測量情況無法估計，假定測量誤差為10%，32×110%=36mm）。

不考慮冷緊時，AB1C1管道模型1受力計算結果

一次應力最大值為35.4MPa，許用應力為119.245MPa。

二次應力最大值為41.8386MPa，許用應力為285.4752MPa。

計算結果分析

計算后發(fā)現(xiàn)，管道豎直方向截短36mm后不會對管道應力和端口受力有太大的影響，此時管道應力是合格的。

冷緊后的計算結果對比后發(fā)現(xiàn)，當冷緊值達到16mm時，冷緊值已經(jīng)超過了管道自身熱脹量。管道對汽缸和閥門的推力巨大，對汽缸和閥門的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，建議對汽缸和閥門進行穩(wěn)定性分析。

冷緊16mm后，管道的冷態(tài)和熱態(tài)推力巨大，可能會對管口造成損傷，建議對汽缸和閥門管口進行局部應力分析。