[发明专利]一种钢结构管道及其制备和评价的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢结构管道及其制备和评价方法，特别适用于输送频繁交变温差的介质的钢结构管道及其制备和评价方法。

背景技术

目前，对于工业现场钢结构管道的应用设计和构建时，仅充分考虑了运行介质作用于钢结构管道的应力状态(如径向、轴向载荷)，而对于现场输送介质发生的温度变化对管道产生的附加载荷则考虑较少，缺乏材料胜任于温差波动条件的数据化分析评价理论，也缺少可用于设计需求的安全约束条件的判定程序。因此，在工业实际生产过程中，由于钢结构管道内物质温度变化导致的管道断裂时有发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是：提供一种能避免管道断裂现象的钢结构管道。

本发明所要解决的技术问题之一是：提供一种钢结构管道的制备方法，该方法制备的钢结构管道能避免管道断裂现象。

本发明所要解决的技术问题之一是：提供一种钢结构管道的评价方法，该方法能对钢结构管道进行评价，能避免管道断裂现象。

本发明为解决上述问题所采用解决方案为：

一种钢结构管道，它满足以下条件：

T＝〔σ〕_t/(E×α)≥t；

式中：

T为钢结构管道材料临界许用温差，单位为℃，

〔σ〕_t为钢结构管道服役温度区间上限时的材料安全许用应力，

t为钢结构管道服役环境的实际温差，单位为℃，

E为钢结构管道材料的弹性模量，

α为钢结构管道材料的线膨胀系数。

上述方案中，钢结构管道还满足以下条件：

σ_Z＝σ₁+σ₃≤〔σ〕_t、

σ_J＝σ₂≤〔σ〕_t；

式中：

σ₁＝P×D/(4×S×φ)，

σ₂＝P×D/(2×S×φ)，

σ₃＝E×t×α，

σ_Z为钢结构管道的轴向应力，

σ_J为钢结构管道的径向应力，

P为服役时钢结构管道内部流体的最大压强，

D为钢结构管道的内径，

S为钢结构管道的壁厚，

φ为钢结构管道的焊缝比强度系数，φ的取值范围为0.6-0.95。

上述方案中，〔σ〕_t＝σ_b/n_b，；

σ_b为钢结构管道服役温度区间上限时材料的抗拉强度；

n_b为钢结构管道材料抗拉强度为基准的安全系数。

一种钢结构管道的制备方法，它包括如下步骤：

步骤一、选择钢管的步骤；

步骤二、确定步骤一选择的钢管是否满足以下条件的步骤：

T＝〔σ〕_t/(E×α)≥t；

式中：

T为钢结构管道材料临界许用温差，单位为℃，

〔σ〕_t为钢结构管道服役温度区间上限时的材料安全许用应力；

t为钢结构管道服役环境的实际温差，单位为℃，

E为钢结构管道材料的弹性模量，

α为钢结构管道材料的线膨胀系数；

步骤三、步骤二的结果为：是，进行下一步骤，

或，

步骤二的结果为：否，返回步骤一；

步骤四、使用步骤一选择的钢管制备钢结构管道的步骤。

上述方案中，步骤二中的条件还包括：

σ_Z＝σ₁+σ₃≤〔σ〕_t、

σ_J＝σ₂≤〔σ〕_t；

式中：

σ₁＝P×D/(4×S×φ)，

σ₂＝P×D/(2×S×φ)，

σ₃＝E×t×α，

σ_Z为钢结构管道的轴向应力，

σ_J为钢结构管道的径向应力，

P为服役时钢结构管道内部流体的最大压强；