带膨胀节管道进行压力试验时 的加固措施及其力学分析 天钢东移2000mm3高炉工程热风炉冷风管道试压工作于2003年10 月进行，冷风管道系统的鼓风机出口压力为O.5MPa，热风炉冷风管道的工作压力为0.37MPa，设计规定强度试验压力为0.456MPa，管道直径最大为Φ 1600×14，材质为Q235，管道为卷焊管。管道上安装了波纹膨胀节。 <<工业金属管道工程施工及验收规范>>GB50235—97中，第 7.5节 压力试验，第 7.5.2条 压力试验前应具备下列条件中，第 7.5.2.3 款规定：管道上的膨胀节已设置了临时约束装置。为防止膨胀节在试 压过程中因为受到管道轴向拉力的作用产生拉伸变形，根据该规定， 管道在试压前对波纹膨胀节均进行了加固。 加固的方法如图 1 所示，用 3块厚度(用 t表示)为20mm的钢板， 加工成高度为(用 h表示)1lOmm的门形，均布的焊接固定在膨胀节两侧的管道上，使得试压时的拉力由门形钢板承担。 在试验压力达到 0.28MPa时，3#热风炉冷风支管Ф l600×14 上 的波纹膨胀节出现了问题，膨胀节出现了拉伸变形（拉长了 30～65mm），加固的门型钢板产生了弯曲和拉伸塑性变形。 针对这一问题，根据材料力学对加固措施进行理论计算和分析。 一、试验压力下的受力计算 1.试验产生的轴向拉力 管道内截面积 S： S=丌/4 ×1602（cm2）=3.14/4 ×1602= 20096（cm2） 试验压力为 Pl=0.28MPa时的轴向拉力： P1 = pl×S = 0.28MPa ×20096 cm2 = 562688(N) 试验压力为 p2 = 0.456MPa时的轴向拉力： P2 = p2×S = 0.456MPa×20096 cm2 = 916378(N) 2、轴向拉力(P1、P2)对门型加固板产生的拉应力 门型加固板截面积 A = 110高× 20 厚×3 块 = 6600mm2 σpl = Pl／A = 56268.8kg／66cm2 = 853kg／cm2 = 85.3 MPa σp2 = P2／A = 91637.8kg／66cm2 = 1389kg／cm2 = 138.9 MPa 3、轴向拉力对门型加固板产生的弯矩及弯曲应力(在 a-a截面) 轴向拉力对门形加固板产生的最大弯矩： M1 = P1÷3×H = 562688N÷3×215mm = 40325973(N mm) M2 = P2÷3×H = 916378N÷3×215mm = 65673757(N mm) 截面抗弯摩量 Wz = t×h2÷6=20×1102÷6=40333(mm3) 由 M 产生的弯曲正应力： σml = M1／Wz = 40325973(N mm)／40333(mm3) = 999.8 M Pa σml = M2／Wz=65673757(N mm)／40333(mm3) = 1628 M Pa 4、拉伸和弯曲产生的最大组合应力 σl = ...
