双螺栓管夹等管道元件的失效型式与控制条件

 

    1、双螺栓管夹局部塑性变形

以前的双螺栓管夹等管道应力计算是以载荷引起的应力（或应变）使管系发生屈服为失效，好工作在弹性范围内，故称为弹性分析。在弹性分析中，它把应力限定在屈服极限以下。随着实践经验的积累和理论研究的进展，认为弹性分析的失效准则是比较保守，所以现在不用了。

2、双螺栓管夹大面积屈服变形和破裂

其实，管壁上局部屈服，并不意味着管道 会发生破坏。因为局部的屈服被周围弹性体所包围，管系还可以继续加载。直到大面积屈服，致使结构处于不增加载荷不发生塑性流动。才是极限载荷，这种观点称为极限分析，它把应力限定到大面积屈服。限制了大面积屈服，也间接防止了双螺栓管夹等钢材热强度的降低提高了抗腐蚀性，也防止了弹性转移。

3、双螺栓管夹脆性破坏

脆性破坏是一种实唯性事故，在破坏之前没有任何光兆。突发性地发生破裂。断裂力学的出现与发展， 是为了防止这种破坏。目前火力发电厂管道设计还没有进行防脆性破坏的计算，但在材料的选择上，很注意它有足够的韧性；严格控制双螺栓管夹等元件允许缺陷的尺寸，限制 局部应力的水平及 温度区间。

4、双螺栓管夹应力腐蚀破坏

在有腐蚀介质的环境中，在高应力还或材料抗腐蚀性能差的部位，会产生局部的麻坑或麻面，并有发展成晶间裂纹的趋向。目前汽水双螺栓管夹等管道还没有进行这种计算，只是用选择合适的材料进，改进结构设计，限制运行方式及应力水平等几种措施来给予定性地防止。

5、双螺栓管夹弹性或塑性失稳

当管道的支吊架刚度不够，可能引起管道的弹性振动，如果某一部分的自振频率与振源频率存在共振关系，有可能出现管道弹性振动引起的破坏。通过研究，可用增设或 改支吊架的类型来防止。

当管道承受的塑性应变过大时，在每个启停循环时均发生反复的塑性变形，甚至出现塑变递增， 造成塑性失稳的塑性疲劳破坏。目前管道设计是限定极限塑性应变，使管道经过几次应力循环后， 安定在完全弹性状态，这种方法称安定分析。

6、双螺栓管夹蠕变损坏

在蠕变温度以上工作的管道，在高应力区或应力集中处，或者材质不好的部位，长期进行后可能出现微观蠕变裂纹，随后发展成为宏观蠕变裂纹， 出现破裂损坏。新设计的管系用材料的持久强度作为强度指标 是为了防止这种损坏。“老管道”的寿命鉴定 是要避免出现不合理的高应力区域，以及测定管材性能“老化”后的持久强度是否低于要求的数值。

7、双螺栓管夹疲劳损坏

管道在内压、自重持续外载及热胀应力作用下，在多次启运、停的循环后，可能循规蹈矩环次数很低时在高应变区出现损坏。目前管道设计用控制一定循环次数，采用验算许用应力范围的方法来控制塑性疲劳损坏。对于峰值应力造成的疲劳损坏，仅在三通、弯管等局部应力集中处，计入应力加强系数m，以防止峰值应力造成管件的疲劳损坏。

8、双螺栓管夹蠕变——疲劳联合作用的损坏

在温度大于560℃的高温蒸汽管道，或者温度没有达到此数值，但由于应力状态 不好，这时管道的损坏不是单 的蠕变损坏，也不是单 的疲劳损坏，而是二者同时作用，它并比单一种作用进寿命降低很多。目前只有在高温核电站一次回路的管道才进行这种验算，其方法是采用蠕变——疲劳损坏线性迭加准则。有时也用这原理来分析高温双螺栓管夹等管道的事故原因及分析管道的残余寿命。

 

 

沧州力瑞管道设备有限公司    双螺栓管夹