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循环水管道热电偶保护套管断裂原因分析

发布日期:2014-04-16 10:02:58  来源:  作者:  浏览次数:
【导读】:共振是造成温度计套管断裂的主要原因。由于圆柱形保护管处于流体中,会在套管下游产生漩涡脱落效应;由于漩涡的产生是以一定的频率交替脱落的,因此在圆柱面上产生交变的横向力......

1、流体作用形成共振

共振是造成双金属温度计套管断裂的主要原因。由于圆柱形保护管处于流体中,会在套管下游产生漩涡脱落效应;由于漩涡的产生是以一定的频率交替脱落的,因此在圆柱面上产生交变的横向力。当这个交变横向力与圆柱的固有频率相等时,就会引发套管振动,当套管固有频率和流体漩涡脱落频率接近或一致时,可产生共振现象。此时,套管圆柱面可产生流体方向的反复弯曲应力,套管表明的微观缺陷可称为疲劳裂纹源,裂纹将向垂直与流体方向的套管中部轴线扩展。这种共振可导致热电偶套管的加速损坏断裂。

2、工况条件

该循环水管道有振动并伴有较大的噪声,而在附件地面的二级支管振动更大,部分双金属温度计表壳已经碎裂,同时发出较大的噪声。这是由于管道原为空管,运行初期时管道中存有一定量的气相,与循环水混合后形成气液两相流,引起振动和噪声,而套管原设计条件是在单项条件下运行。在管道工艺操作流速下,经过支管三通或阀门时的紊流作用,可将管道中气液流体形成细胞状流型,由于管道直径较大受重力影响,这种水平管道中,含细胞的两相流主要位于管道上不,含气率较低。该温度计安装在一级支管总阀后6m处,使热电偶套管受到支管三通和阀门的紊流作用。气液两相流和流体的紊流作用均加剧了套管的振动。

3、应力分析
  套管与法兰连接角焊缝表面存在一定的焊接残余拉应力,该处角焊缝截面发生变化存在轻微的应力集中现象,以套管侧熔合线处(即断裂处)最高。焊接残余拉应力与流体产生的振动应力叠加,在套管根部形成流体方向的交变应力,作用在微观缺陷处形成疲劳源导致开裂。

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