工藝管道出現(xiàn)故障的原因有很多,但一般說來,主要是由以下這幾個(gè)方面造成的;
1.設(shè)計(jì)缺陷
(1)工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷
設(shè)計(jì)時(shí)未全面考慮管道所處的環(huán)境、振動、溫度補(bǔ)償、支撐等因素的影響;管子、管件、閥門間連接形式不合理,使得管道的剛性不足或過大,導(dǎo)致管道承受較大的振動或應(yīng)力,最終導(dǎo)致管道提前失效。
(2)選材不當(dāng)
在設(shè)計(jì)選材時(shí)考慮不全面或選材錯(cuò)誤,如溫度條件、腐蝕條件等因素選材不當(dāng),都會導(dǎo)致管道因腐蝕等因素而提前失效。
2.檢修安裝施工缺陷
(1)管道安裝
在管道安裝過程中未嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行施工,如存在強(qiáng)力組對導(dǎo)致管道內(nèi)應(yīng)力加大而加劇應(yīng)力腐蝕,引起管道穿孔或破裂。
(2)焊接
在檢修安裝施工過程中,因焊接工藝選擇不當(dāng)、焊條焊劑未按規(guī)定烘干與保存、焊前與焊后熱處理不當(dāng),同時(shí),在焊接過程中,存在咬邊、錯(cuò)邊、未焊透、夾渣、氣孔等焊接缺陷均會導(dǎo)致管道的施工質(zhì)量下降,使管道在壽命周期內(nèi)失效。
(3)材料
在施工過程中誤用、混用、錯(cuò)用材料或代用材料不合要求、材料本身存在的質(zhì)量缺陷也會引起管道的失效和破壞事故的發(fā)生。
(4)防腐、保溫
在檢修安裝施工過程中,因防腐或保溫不當(dāng),也會使管道因腐蝕加劇而提前失效。
3.振動
工藝管道的振源多種多樣,大致可分為來自系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)外的兩大類。系統(tǒng)內(nèi)的振源主要有與管道直接相連接的設(shè)備和機(jī)器的振動、管道內(nèi)流體的不穩(wěn)定流動引起的振動;系統(tǒng)外的振源主要有風(fēng)、地震等載荷引起的振動。一般說來,管道振動最常見的振源是與管道相連接的設(shè)備和機(jī)器的振動以及管道內(nèi)流體的不穩(wěn)定流動。(1)往復(fù)式設(shè)備
產(chǎn)生管道振動的一個(gè)原因是往復(fù)式機(jī)械在運(yùn)行時(shí)的往復(fù)運(yùn)動慣量產(chǎn)生的周期性變化的慣性力使機(jī)組發(fā)生振動,這種振動必然會引起與其相連接的管道產(chǎn)生振動;其次,往復(fù)式機(jī)械在單位時(shí)間間隔內(nèi)排出或吸人的流體量是不相等的,因此在與其相連接的管道內(nèi)的流體存在脈動,壓力不斷變化,從而引起管道振動。同時(shí),當(dāng)流體的脈動頻率與管道的自振頻率相近或相等時(shí),就會產(chǎn)生共振,使管道產(chǎn)生激烈的振動。
(2)離心式設(shè)備
離心式機(jī)械在流量小于設(shè)計(jì)流量時(shí),葉輪各相鄰葉片間的流體流過的量不盡相同,單位時(shí)間排出的量也和不相同,這樣將使離心式設(shè)備產(chǎn)生喘振或氣蝕,同時(shí)也會使管道內(nèi)產(chǎn)生壓力脈動,從而使管道產(chǎn)生振動。
(3)兩相流與管道振動
與管道振動關(guān)系密切的兩相流主要是氣態(tài)與液態(tài)的兩相流,尤其是伴有相變的兩相流(如輸送飽和蒸汽的管道、管式加熱爐的爐管等管道,其管內(nèi)的流體在一定條件下處于兩相流狀態(tài)),在這種狀態(tài)下的流體存在熱量傳遞的時(shí)候就會出現(xiàn)相變,受熱則液態(tài)部分流體汽化,散熱則氣態(tài)部分流體液化,這樣,流體的體積發(fā)生突然變化,流體的流動狀態(tài)受到擾動,從而引起管道的振動。
(4)液擊與管道振動
輸送液體的管道中,由于生產(chǎn)裝置的開停和生產(chǎn)過程的調(diào)節(jié),常常需要啟閉閥門,泵和水輪機(jī)也有可能發(fā)生突然開、停的情況,這時(shí),管道內(nèi)的液體速度就會發(fā)生突然變化(有時(shí)是激烈的變化)。液體速度的變化使液體的動量改變,反映在管道內(nèi)的液體壓力迅速上升或下降,并伴有液體錘擊的聲音,這種現(xiàn)象就叫做液擊現(xiàn)象,也稱為水錘或水擊。液擊生成管內(nèi)壓力的變化有時(shí)是很大的,突然升壓嚴(yán)重時(shí)可能使管子爆裂,迅速降壓形成的管內(nèi)負(fù)壓有可能使管子失穩(wěn),這些都會使管道系統(tǒng)產(chǎn)生振動。
消除管道振動的方法有很多,主要有增加緩沖器、氣流脈動衰減器、孔板以及改變管道支座的型式、數(shù)量和位置等,主要從實(shí)際出發(fā),選擇經(jīng)濟(jì)合理、效果明顯的方法。