地上GRE管道系统的基本原理

由于其许多优势,玻璃增强环氧管道或GRE管道正在成为管道和管道行业的最受欢迎的选择。本文旨在在地上GRE管道的设计时提供一些基本的原则和关怀,以便考虑。

在粘合玻璃纤维期间,GRE管和GRP管道在使用的树脂中不同。 GRE管使用环氧树脂,而GRP管道使用中间细胞树脂。

设计师应评估管道是否需要更深的压力和应变分析,用于支撑件,以及连接到管道的其他轴承结构。

除了特殊情况外,GRE管应始终通过鞍座,由钢或混凝土或其他材料(例如,GRE本身)连接到轴承结构,以便在长度和角度上分配负载能够最小化管/支撑件接触点上的应力集中。

在几乎所有上面的应用中,应使用拉伸抗性联轴器。

仅在用于非压力应用的良好支撑的管道的情况下,可以使用非拉伸抗性系统。靠近肘部或其他奇异点(如阀门,减少或T恤)的力可以变得相关。

GRE / GRP. 压力类选择

必须根据以下负载选择GRE压力等级:

  • 工作压力
  • 浪涌压力(水锤)
  • 支持的间隔
  • 热负荷

如图4所示计算由于内部压力引起的箍方向的应力。 1:

GRP管道系统的箍应力和轴向应力
图1:用于GRP管道系统的箍应力和轴向应力的计算
  • 在GRE管中,重要的是始终检查由于内部压力引起的轴向应力,因为该材料是各向异性的,并且箍和轴向的强度差异是相关的。
  • 由于上述载荷,在箍和轴向方向上计算的应力之和必须低于每个管道等级或特定工作所定义的允许应力。
  • 用于上述地面的公共灯丝缠绕管的允许应力的近似值在箍方向上使用50MPa和轴向30MPa。
  • 高工作温度可以降低GRP中的允许应力,从而减少压力等级。
  • 代码(AWWA M45)通常考虑在基于玻璃纤维管道的增加的玻璃纤维管道的增加的瞬态喘振压力的情况下,在允许的喘振压力下进行40%的耐受性。

以下等式(图2)都必须计算:

用于计算应力的方程
图2:计算应力的方程

用于GRE管的真空设计

AWWA M45标准承认真空条件的安全系数在1.3和3之间。

对于不同的压力等级和相同的标准管(55°灯丝绕组),在下表中恢复了压力等级,刚度和真空阻力之间的近似关系(图3)。

压力级和管刚度的真空阻力
图3:表显示了压力级和管刚度的真空电阻

对于具有真空的低压管,方便的溶液可以提供加强肋或带有砂轮的夹层管壁结构。

热膨胀系数的GRE管

通过缠绕角度为55°的长丝绕组制成的GRP管的近似轴向系数(α)是:

α= 1.8×10 −5  m/m °C

对于不同的GRP管类(带砂浆核心)或针对不同的绕组角度,请咨询GRP供应商。

管道长度(L)的总膨胀(或收缩)计算为:

ΔL=α⋅L⋅Δt

ΔT是参考安装温度T的温度梯度(正或负)0.

GRP的热膨胀系数具有与钢系数相同的幅度(α= 1.2×10-5 °C-1),由于GRP(EA)的轴向E模量约为钢的轴向E模量,而抑制膨胀的热端负载显着降低。

因此,在GRP管道中施加到膨胀接头和轴承结构的载荷。

用于GRE管的热端负载

如图4所示计算引起的膨胀引起的热端负载(F)。4:

计算GRP管道终端载荷的计算
图4:用于GRP管道的终端负载计算,用于膨胀

并且ID是内部(标称)直径。

由于管道中的应力和轴承结构必须支撑而导致的膨胀引起的膨胀引起的热端负荷太大。

考虑到管道本身,必须检查其弹性稳定性。管道的弹性稳定性取决于管段,在E模量上,并且在轴向导向支撑件之间的跨度上,这是自由偏转的长度。

如图5所示,计算引起的稳定性压缩端负载(PCR),如图5所示:

稳定性导致的终端负荷计算
图5:由于不稳定性而计算端负荷

当终端负载太大时,通过在管道的几何形状和支撑放置上运行,通过向锚点和膨胀接头提供系统,或者更好地,应该减少它们,以便放置在不危险的情况下放置线路膨胀。可以将扩展循环添加到系统中的系统中。

由于所涉及的负载和推力远低于类似的钢管道,因此是优选的第二种解决方案。

精选锚点在GRE管道中

它们必须以这样的方式放置,使管道扩展被强制在预定方向上,以便在不同的扩展设备上平衡负载和位移,并最大限度地减少靠近危险位置的位移,例如在弱分支连接或连接中不允许移动。

使用定向变化或偏移在GRE管道中

当靠近肘部时,管道中的方向的变化可用于部分吸收线的伸长率;可以使用自由扩展的分支,如下图所示(图6)所示:

方向变化的影响
图6:方向变化的影响

“可用弯曲强度”被认为是剩余的强度,之后,已经去除了管道上的所有其他应力,例如由于内部压力引起的应力。

显然,一旦所有其他术语都是已知的,例如,可以找到可以找到可以被吸收的长度ΔL,当可用的腿的长度是H的时,可以获得任何其他术语。

长格管道的扩展环

为长直管线运行提供“U”扩展环,如下面的图(图7)所示:

GRP管道系统中的扩展循环
图7:GRP管道系统中的扩展环

附图中也示出了靠近膨胀环的轴向引导支架之间的推荐间距。其他支持应按其他计算(光束负载)间隔开。

在GRE管道系统中使用伸展关节

可以使用各种标准膨胀接头。低刚度膨胀接头是优选的,因为它们与相对大的位移相对应的低反应。 GRE管子扩展多于钢管,但推力远低得多。

使用僵硬的伸缩关节将仅通过一点点减少管道中的应力

我们建议具有一个或多个波浪的橡胶接头,可能有限制旅行装置,其激活负荷低于 PCR载荷,并且工作行程等于总膨胀。

支持GRE管的跨度

应根据支持间隔数据建议的间隔或根据特定项目支持水平管。

管道跨度被定义为两个连续管道支撑或锚定装置之间的距离。

GRP供应商技术部门的标准管道或根据特定项目建议每个管道尺寸和类的最大跨度长度。

跨度长度受以下考虑因素的限制:

  1. 最大轴向应变不得超过允许值;
  2. 中跨偏转必须小于1/300 TH. 跨度长度,无论如何都不超过15毫米,即最小值。

如果因子(b)是决定因子,则不得通过降低工作压力来改变支撑件之间的距离。

通常通过其他原因设定支撑件之间的间距,例如关节间隔或现有轴承结构。通常,半长度的6米半长度是使用的最大值,即使是大直径管道,也可以使用理论更长的跨度。用于不同的管道尺寸和压力等级的下表(图8)中显示了米的最大支撑跨度:

特定项目的典型支持跨度
图8:表格显示特定项目的典型支持跨度

当接头可以传递轴向载荷时,必须在连续跨度长度评估最大跨度。

在这种情况下,跨度是管道的两个支撑件之间的距离LC,距关节的距离一般不应超过12μm的值,对于在DN上方的管道尺寸的管道尺寸为DN 200或2 m。 200。

GRE管道支持设计规则

以下建议设计基本规则以及支持支持,锚和指南的定位。

  1. 必须避免具有线性和点状触点的负载,因此必须使用承载管的至少120度的弯曲支撑件,并且必须使用具有600kPa的最大轴承应力的弯曲支撑。不允许未受保护的管压滚筒支架或扁平支撑件。不要直接承受任何管道或支撑表面的其他点。必须在这些情况下使用保护套。
  2. 为了保护管道与管道和钢套环之间的外部磨损,PVC鞍座(图9)或保护橡胶层必须位于其中。当必须允许管道的自由轴向滑动时,PVC鞍座是必要的(轴向导轨)。
  3. 阀门和其他重型设备必须在水平和垂直方向上独立支持。
  4. 夹具必须牢固地适合但不能将过度力转移到管壁上。这可能导致变形和过度的墙壁应力

5.必须支持垂直运行,如图9所示。必须避免垂直运行中的过度负载。优选设计比“压缩的压缩管”的“管道”。如果无法避免“张力管道”方法,请注意限制在管道推荐的最大拉伸率以下的拉伸负荷。必须通过使用用于水平支持的相同空间间隔来安装引导套环。

PVC鞍座和垂直支撑
图9:显示PVC鞍座和垂直支撑件的典型布置的图

GRE管道安装中的锚定点

锚点必须有效地限制管道的移动抵抗所有施加的力。锚可以安装在水平和垂直方向上。管道锚点将管道系统分成两个部分,必须连接到能够承受所施加的力的一些结构。在一些情况下,泵,罐和其他类似的设备用作锚点。

但是,大多数安装需要额外的锚点,其中管道尺寸的变化或玻璃纤维管道加入另一个材料或来自另一种制造商的产品。额外的锚定通常位于阀门,管道方向的变化和主要分支连接。

在大约90米的间隔内锚定长,直线管道是一种良好的做法。

在任何情况下,锚点的正确定位必须在详细的应力分析之后仅确定。

管道必须能够在管夹内径向扩展。

为了将管道固定到夹具上,建议在夹具的每一侧施加GRP层压(如下图10所示)。如果管的运动必须仅在一个方向上限制,则足以在相对的位置上仅涂在GRP的一个覆盖环上。

在管锚中的GRP层压
图。图10:图10是管道锚杆中GRP层压的图

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Anup Kumar Dey

我是一名机械工程师转向管道工程师。目前,我在一名高级管道压力工程师中工作。我对博客非常激烈,总是试图做独特的事情。本网站是我对博客世界的第一个冒险,目的是与世界各地的其他管道工程联系起来。

4 thoughts on “地上GRE管道系统的基本原理

  1. 嗨安保,
    这种简单但非常注重的写作对我来说是如此乐于助人,作为GRP管道的新手。
    太感谢了。喜欢这里的基本面以及它如何与应用程序相关。用它用于参考技术纸张,将GRP管促进作为金属的替代品。

  2. 亲爱的开发,
    我没有言语来欣赏演示。
    这是独一无二的。感谢您努力教育别人并帮助他们做好工作。

  3. S非常丰富的.pls可以在Sterling Steel Piperacks上采用GRP管道的摩擦力和锚固力。水供应工程。指南。

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