隔热耐磨衬里管道应力分析方法.pdfVIP

静设备 P石油化工设备技术，2O10，31(6)·15· etro—ChemicalEquipmentTechnology 磨衬里管道的应力分析方法 顾 比伦 (中国石化工程建设 公司，北 京 100101) 摘 要 ：导 出了隔热 耐磨衬里管道 的截 面刚度 ，以此为基础 构造 隔热耐磨衬 里管道 的计算模 型 ，给 出相 应的应力评定条件 ，并分析 了导致计算偏差 的因素及其影 响 。解 决 了计算机程序不能进行 隔热耐磨衬里管 道结构分析和 应力评定 的 问题 。 关键 词：衬里 管道 ；应力分析 ；应力评定 管道 隔热耐磨衬里是 由衬里混凝土和衬里锚 里 内部 ，锚固钉密布于整个衬里管道 ，将衬里牢 固 固钉构成的牢固敷在管道 内壁上的特定结构 ，用 敷在金属 管壁上。锚 固钉 的作用 防止 了衬 里脱 于隔热降温 ，或抵御 固体小颗粒 (如催化剂)的冲 落 ，也 阻止了衬里与金属管壁的分层错位 。可 以 蚀 。隔热耐磨衬里管道的应力分析与非衬里管道 认为，在管道弯 曲、扭转或拉伸变形过程中，衬里 有所不同，主要问题不在 于隔热耐磨衬里给管道 与金属管壁始终保持变形一致 。 增加的重量 ，而在于隔热耐磨衬里对管道刚度产 2 管道应力分析一般方法 生了重要影响 ，以及衬里 自身也有强度要求 。隔 管道系统 的实际结构是 复杂的，所 以其应力 热耐磨衬里有一定的硬度和强度 ，用龟 甲网加 固 分析要用有限元方法进行 。根据管道的实际情况 后 ，强度更高 ，其厚度通常也 比金属管壁厚很 多， 划分单元 ，形成 系统 的刚度矩 阵和位移矢量和荷 管道衬入隔热耐磨衬里后 ，刚度 明显增加 。隔热 载矢量 ，求解方程矩 阵即可获得应力分析所需要 耐磨衬里 主要 由混凝 土制成 ，承 载不能过大 ，否 的管道结构 内力、管道结构反力和变形位移 。管 则 ，导致衬里破坏。现有 的计算机程序未能考虑 道 的有限元分析一般采用管单元作为计算单元 。 到上述 因素，不能直接和准确地用于隔热耐磨衬 管单元截面刚度属于管道结构的基本特性 ，是计 里管道这种双层 (或多层)结构管道的应力分析 。 算单元刚度 ，进而形成系统刚度矩阵的基础 。管 本文提供一种简便和可靠 的方法 ，可以利用非衬 单元截面刚度包括截面抗弯刚度 EI、截面抗扭 刚 里管道的应力分析程序完成隔热耐磨衬里管道的 度 GJ和截面抗拉压 刚度 EA。 应力分析。 3 衬里管道的截面刚度 1 衬里结构 3．1 截面 内力 隔热耐磨衬 里有单 层设计 ，也 有双层 设计 。 隔热耐磨衬里管道 (下称衬里管道)截面 内力 从管道的横断截面 (以下称截 面)上看 ，衬里呈 同 由金属管壁截面 内力和衬里 截面 内力构成 ，用公 心圆结构 ，如果是双层衬里，则 内层为耐磨层 ，外 式表达为式 (1)、式 (2)和式 (3)： 层为隔热层 。无论单层衬里还是双层衬里均是紧 一 M + Mr+ Ma (1) 贴管壁内侧 。细分衬里结构 ，有三种形式 ：无龟甲 Mt—M + M + M (2) 网双层隔热耐磨衬里 、龟 甲网双层 隔热耐磨衬里 』＼，一N + N +