什么是热拱(Thermalbowing)?

热拱发生在部分填充热流体或者冷流体(LNG)水平管道。有些热拱会导致其他相连设备,管道的损坏或者支撑结构(载荷转移)的损坏。因为热拱通常瞬间就发生了,例如开车的过程中,热拱现象也可能都没被注意到,直到引起管道,设备和结构的损坏才被发现。

热拱也可能会发生在一侧在阳光下暴晒而另外一侧处于阴凉环境下的管道。
热拱发生在管道顶部和底部温差很大的情况,这叫温度梯度。温度梯度引起管道热胀变弯的现象叫作热拱。

假设:
• 热应变沿着管道截面呈线性关系;
• 适用于水平管道满足“水平公差”标准|DZ| / ( DX^2 + DY^2 + DZ^2 )^0.5 <公差
• 热拱仅发生在竖直平面内
每一个管道元件的温度梯度可能不同。,同时管道的每一个操作状态的温度梯度也可能不同。

热拱引起的管道变弯效应:

 

 

r – 弯曲半径

D – 管道外径

a – 操作温度下的热胀系数
Ttop – 管道顶部的温度Tbottom – 管道底部的温度
在管道特性输入界面,定义温度梯度:Ttop-Tbottom

在项目设置中开启热拱效应选项

热拱效应在完全约束管道中产生的弯矩:

 

 

E – 操作温度下的管道弹性模量

I – 管道截面惯性矩

操作温度应等于:(Ttop+Tbottom)/2
热拱防控和设计解决
原则上讲LNG输配系统,流体长输装卸系统(暴露在阳光照射下),蒸汽减温减压(盆冷水)系统,蒸汽侧壁吹扫系统都会面对热拱作用效果,他主要是带来管道载荷转移,影响邻近连接的管道设备和结构,我们需要考虑热拱带给管道的影响,并评估他是否会带来破坏,可以通过支架位置和形式调整解决根本问题,但有的系统只要支架承重能力能够满足,也不必做任何措施来做任何防控。

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