刘 丹

(北京石油化工工程有限公司西安分公司，陕西 西安 710075)

管道设计中出现热拱现象的原因及对策

刘 丹

(北京石油化工工程有限公司西安分公司，陕西 西安 710075)

热拱不仅使管道产生弯曲位移，而且能产生相当大的热应力，弯曲位移与热应力都会给管道带来极大的潜在危险。本文介绍了几种热拱的工程实例及处理方法；在工程上要尽量避免产生热拱，以保证管道的安全。

热拱；工程实例；处理方法

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2017.04.010

热拱现象在运送导弹推进剂、装载航天飞机燃料的低温管道系统、液化天然气(LNG)的管道系统中都存在。在管道应力分析中，通常认为的温度是介质通过管截面时的均温，但是在很多情况下，管道横截面上温度的分布是不均匀的。发生在水平管道上，且上表面的温度高于下表面的温度时，管道同一个段上下部的热膨胀是不同的，就产生了热拱现象。热拱不仅使管道产生相当大的热应力，也能产生相当大的弯曲位移，热应力与弯曲位移会给管道带来极大的潜在危险，如果不能妥善解决，会导致该部分管道上支架失效及材料的疲劳破坏，造成法兰泄漏等危险情况。

1 热拱的概念公式

如图1所示，通过公式[1]：

R=D/[αK(T1-T2)]

可算出管道上拱时的弯曲半径，进而计算出管道的弯曲横向位移Y：

Y=R-[R2-(L/2)2]1/2

图1 热拱公式图解

式中，R为管道上拱时的弯曲半径(mm)；D为管道的公称直径(mm)；K为温度修正因子；T1为管道上表面温度(℃)；T2为管道下表面温度(℃)；α为平均线膨胀系数[10-6mm/(mm·℃)]；Y为管道的弯曲横向位移(mm)。……