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    高能管道断裂分析

    2018-11-14   来源:   点击数:13次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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       中国钢管信息港专题报道:主蒸汽管道Fig.主给水管道Fig.2 2管道断裂位置分析常规岛内的高能管道非核级动力管道,粒度分布先将沉积物湿法过20目筛后用丹东百特BT-9300S激光粒度分析仪进行测定。密度测定采用比重瓶法。总固体质量(Totalsediment,TS)为在103°下烘至恒重测得,沉积物在马弗炉中600°烧至恒重的质量,即为不可挥发性固体质量(non-volatilesediment,NVS),挥发性固体质量(VS,volatilesediment)为TS和NVS之差。化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的测定采用清时捷公司的相应的快速测定试剂。重金属采用石墨炉加原子吸收分光光谱仪进行分析。
      
      试验结果和讨论2.1不同功能区管道沉积物基本性质(见表1)表1不同功能区沉积物性质管道类型密度粒度分布/on体积平比表功能区均粒径面积雨水广场污水生活雨水小区污水雨水学校污水雨水服务区污水从表1各功能区沉积物的VS/TS可以看出,不同功能区管道沉积物中有机物比例差别明显:广场<学校<生活小区<服务区;不同功能区沉积物密度差异明显:广场>学校>生活小区>服务区。通过线性表征,得到密度(与无机物比例NVS/TS(7)之间的关系为:/o=8. =8),说明沉积物的密度与无机物相对含量成正相关,无机物成分的增高能提高沉积物密度,进而会提高颗粒沉降性。从表1可以看出,各功能区管道沉积物D5.在12. 3833.00pm,除广场外,雨水管沉积物粒度均小于污水管沉积物粒度。功能区之间沉积物粒度分布略有差异,生活小区管网沉积物粒度较大,整体无显着规律。
      
      不同管道功能影响管道沉积物的类型,雨水管道中沉积物主要来自于雨水冲刷下垫面和大气降尘,其有机物含量相对来说低于污水管道沉积物,VS/TS比例在0. 1,同时沉积物密度较大;污水管道中沉积物主要来自人体排泄物小粒径残渣或餐厨生活垃圾,有机物含量较高,VS/TS比例在0. 0520190,一般大于0.1,同时密度偏小。管道断裂位1的判断主要荇2种方法。
      
      (1)方法丨为应力分析法:报据工程的实际情况确定管道断裂分析的边界条件或堪本假定,对管道进行抗震分析,在不同的荷载组合工况下对主蒸汽和主给水符道进行应力计算根据管道的应力情况进行分析。找出可能发生断裂的位置。按照ANSI/ANS-58.2-1998给出的判定准则,假想的管道破裂位置发生在管道应力。S超过0.8(1+10处。S为在热膨胀、持续荷载及偶然荷载(包括地震荷载)的荷载组合下的应力为在压力、重最、其他持续荷载及偶然荷载(包括地震荷载)的荷载组合下的许用应力;y为热膨胀应力的许用应力。
      
      (2)方法2为特定位置法:按照ANSI/ANS-58.2-1998给出的判定准则,假定破裂位置发生在管网承压部分的端点及可能有高应力或高疲劳的中间位置,如管件、阀门、法兰基焊接附件处。对上述位置逐一分析破裂后可能对核岛造成的影响,确定危及核安全系统或部件的管道断裂位置。
      
      3管道断裂荷载计算从高能管道的环向或纵向破口释放出来的流体会引起管道系统内流动特性的重大变化。产生会使管道动态激励的反作用力,引起管道甩动,作用在破损管道上的流体力是时间和空间的函数,取决于破损前管内的流体状态、破口流通面积、摩擦损失、电厂系统的特性、管系的几何特征以及其他因素。从工程设计的意义上,主要关注管道断裂后的初始喷射力、稳态喷射力和管道的塑性弯矩。
      
      3.1初始喷射力管道发生分离的环向断裂后,根据流体喷射的原理,管道断裂后的初始喷射力P.为根据公式(1),某AP1000工程常规岛主蒸汽管道断裂,管道内蒸汽压力/>=5.7MPa,管道断裂处面积。4=0.72m:,从而可以得出初始喷射力忾=4 100kN;对常规岛主给水管道断裂,管道内给水压力/>=7.2MPa,管道断裂处面积4=0.15m2,从而可以得出初始喷射3.2稳态喷射力当流体喷射定时间后达到稳定状态,此时的稳态喷射力为压力、温度、管系的特性等因素确定。
      
      中国钢管信息港专题报道:对某AP1000工程常规岛主蒸汽管道断裂,稳态冲击系数C=0.65,从而可以得出稳态喷射力P,= 2700kN:对常规岛主给水管道断裂,稳态冲击系数C=1.19,从而可以得出稳态喷射力P,=l 3.3塑性弯矩嘲性弯矩与管道本身的特性相关,公式为根据公式(3),某API000工程常规岛主蒸汽管道塑性弯矩为11800IcNtti,常规岛主给水管道塑性弯矩为丨420kN.m. 4管道断裂后的喷射几何特性管道发生环向断裂后,流体自破口出喷射,喷射流冲击在靶物上时,会对喷射区域内的靶物造成破坏,因此判断管道断裂后喷射的几何形状有很重要的意义管道环向断裂分为端部不受约束和端部受约束两种情况,管道纵向断裂情况与端部不受约束的环向断裂类似。
      
      4.1端部不受约束某AP1000工程常规岛主蒸汽管道发生端部不受约束的环向断裂后几何特性如所示。
      
      冷度。
      
      裂平面的距离。
      
      面面积。
      
      4.2端部受约束某API000工程常规岛主蒸汽管道发生端部受约束的环向断裂后几何特性如所示。
      
      端部受约束的环向断裂喷射核芯长度:断裂处的过冷度。
      
      裂平面的距离。
      
      (11)L为区域3中任截面至断裂平面的距离。
      
      5结语通过计算分析得知,常规岛高能管道断裂后荷载和喷射影响范围很大。判断出高能管道断裂的位置后,就可以分析断裂后可能造成的危害,如果对核安全物项造成影响就需要进行防甩击设计等防护设计消除这种影响,设计的依据就是管道断裂后的各项荷载:具体工程设计中尚需结合工程的特点综合考虑隔室升压效应、环境效应和淹水等效应。中国钢管信息港专题报道
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