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循環水管道熱電偶保護套管斷裂原因分析

發布日期:2014-04-16 10:02:58  來源:  作者:  瀏覽次數:
【導讀】:共振是造成溫度計套管斷裂的主要原因。由于圓柱形保護管處于流體中,會在套管下游產生漩渦脫落效應;由于漩渦的產生是以一定的頻率交替脫落的,因此在圓柱面上產生交變的橫向力......

1、流體作用形成共振

共振是造成雙金屬溫度計套管斷裂的主要原因。由于圓柱形保護管處于流體中,會在套管下游產生漩渦脫落效應;由于漩渦的產生是以一定的頻率交替脫落的,因此在圓柱面上產生交變的橫向力。當這個交變橫向力與圓柱的固有頻率相等時,就會引發套管振動,當套管固有頻率和流體漩渦脫落頻率接近或一致時,可產生共振現象。此時,套管圓柱面可產生流體方向的反復彎曲應力,套管表明的微觀缺陷可稱為疲勞裂紋源,裂紋將向垂直與流體方向的套管中部軸線擴展。這種共振可導致熱電偶套管的加速損壞斷裂。

2、工況條件

該循環水管道有振動并伴有較大的噪聲,而在附件地面的二級支管振動更大,部分雙金屬溫度計表殼已經碎裂,同時發出較大的噪聲。這是由于管道原為空管,運行初期時管道中存有一定量的氣相,與循環水混合后形成氣液兩相流,引起振動和噪聲,而套管原設計條件是在單項條件下運行。在管道工藝操作流速下,經過支管三通或閥門時的紊流作用,可將管道中氣液流體形成細胞狀流型,由于管道直徑較大受重力影響,這種水平管道中,含細胞的兩相流主要位于管道上不,含氣率較低。該溫度計安裝在一級支管總閥后6m處,使熱電偶套管受到支管三通和閥門的紊流作用。氣液兩相流和流體的紊流作用均加劇了套管的振動。

3、應力分析
  套管與法蘭連接角焊縫表面存在一定的焊接殘余拉應力,該處角焊縫截面發生變化存在輕微的應力集中現象,以套管側熔合線處(即斷裂處)非常高。焊接殘余拉應力與流體產生的振動應力疊加,在套管根部形成流體方向的交變應力,作用在微觀缺陷處形成疲勞源導致開裂。

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