CN205298933U - 一种新型管道防甩击件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及吸能装置领域，具体涉及一种新型管道防甩击件。其结构包括固定在底板上的圆柱形吸能装置，所述的圆柱形吸能装置包括金属管及挤压头，所述挤压头插入金属管的一端，在金属管管壁上沿轴向开有若干导向槽，金属管受挤压头挤压时沿导向槽开裂，在所述挤压头上设有用于均布管道甩击载荷的防护板。该防甩击件利用材料开裂及塑性变形的特征来吸收管道甩击产生的能量，可以通过调整吸能装置的金属管的材质、直径、壁厚、力学性能、导向槽数量及深度、挤压头的圆角大小等参数来调整其吸收能量值。由于管道甩击是一个随机过程，甩击作用点不确定，防护板的设置起到保护管道和防甩击件的作用。

Description

一种新型管道防甩击件

技术领域

本实用新型涉及吸能装置领域，具体涉及一种新型管道防甩击件。

背景技术

在工业生产领域，常采用管道输送高温高压工艺介质，这些管道一旦发生断裂，由于高温高压介质的喷放作用，将发生管道甩击，产生巨大的甩击能量。若未对甩击管道加以约束，将造成以下次生危害：(一)破坏邻近设备、管道、仪表及构筑物；(二)已断裂的管道由于产生塑性铰而发生二次断裂。在一些安全重要领域，例如核电厂、化工厂等，为避免高温高压管道断裂造成次生危害而破坏邻近的安全重要物项，进一步引发更严重安全事故，应对高温高压管道断裂加以预防。

管道断裂的预防方法有以下几种：(一)采用破前漏(LBB)技术,即经理论分析及运行经验反馈，可证明管道发生断裂的可能性极低，并辅以足够的检测措施，则无需对管道断裂产生的影响进行预防；(二)位置隔离，将可能断裂的管道与安全重要物项分开布置，使二者的距离足够远，以至管道断裂不会对安全重要物项造成破坏；(三)实体隔离，在可能断裂管道与安全重要物项之间设置实体结构；(四)若可能断裂管道与安全重要物项无法分开布置，则需采取管道防甩击件约束管道甩动，吸收管道甩击产生的能量，起到缓冲管道甩击力的作用。以上四种方法，各有利弊，可根据具体的技术及经济条件选用。在未采用或不可采用LBB技术、又无法实现隔离的情况下，应采用管道防甩击件约束管道甩动，预防管道断裂产生的甩击效应。

常见的管道防甩击件主要有三种形式：(一)框架式，利用刚性框架约束管道甩击；(二)U形杆式，利用U形杆的拉伸约束管道甩击，U形杆塑性变形过程中吸收管道甩击能力，最终使管道静止；(三)可压缩式，利用可压缩的吸能装置吸收管道的甩击能力。

对于上述第(二)及第(三)种形式的防甩击件，由于依靠吸能材料的变形吸收管道甩击能量，称为吸能式防甩击件。吸能式防甩击件在满足吸能值的情况下，另一个主要性能指标为吸能区域载荷平稳，峰值载荷偏离较小，因为这意味着作用于防甩击件支撑结构上的载荷，或者作用于所保护的靶物的载荷较小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可压缩式的新型管道防甩击件，利用材料开裂及塑性变形的特征来吸收管道甩击产生的能量。

本实用新型的技术方案如下：一种新型管道防甩击件，包括固定在底板上的圆柱形吸能装置，所述的圆柱形吸能装置包括金属管及挤压头，所述挤压头插入金属管的一端，在金属管管壁上沿轴向开有若干导向槽，金属管受挤压头挤压时沿导向槽开裂，在所述挤压头上设有用于均布管道甩击载荷的防护板。

进一步，如上所述的新型管道防甩击件，其中，所述的挤压头由上、下圆柱体结构组成，下部圆柱体的直径小于上部圆柱体，上、下圆柱体通过圆弧面光滑连接，下部圆柱体的底部边沿形成倒角结构；下部圆柱体插入所述金属管的一端，所述防护板设置在上部圆柱体的上表面。

进一步，如上所述的新型管道防甩击件，其中，所述防护板的面积大于所述挤压头的上部圆柱体的上表面面积。

进一步，如上所述的新型管道防甩击件，其中，在底板上设置多个所述圆柱形吸能装置，多个圆柱形吸能装置共用一块防护板。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型所提供的管道防甩击件的圆柱形吸能装置采用金属管制作，管壁开有导向槽，金属管一端设有挤压头，当对挤压头施加载荷时，挤压头沿管道轴向移动，对金属管内壁产生胀力，金属管沿导向槽开裂。金属槽裂开过程中需吸收能量，同时，金属管开裂后分成数“瓣”，每瓣弯曲变形，也将吸收一部分能量。每个防甩击件可由一件吸能装置组成，也可由一件以上的吸能装置组成。吸能装置的上方，设有防护板，用于均布作用于吸能装置的管道甩击载荷。通过理论研究及试验验证，本实用新型的吸能区域载荷平稳，吸能载荷较大，可以通过调整吸能装置的金属管的材质、直径、壁厚、力学性能、导向槽数量及深度、挤压头的圆角大小等参数来调整其吸收能量值，是一种比较理想的吸能材料。

附图说明

图1为新型防甩击件的结构示意图；

图2为挤压头的结构示意图；

图3a-图3c为新型防甩击件挤压变形过程吸能示意图；

图4为具有多个圆柱形吸能装置的新型防甩击件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

本实用新型所提供的新型管道防甩击件，采用圆柱形吸能装置，一端固定在底板上，另一端设有防护板，起到均分管道甩击载荷的作用。圆柱形吸能装置由金属管及挤压头组成。金属管管壁沿轴向开有若干导向槽，在金属开裂过程中起导向作用。金属管一端设有挤压头，当对挤压头施加载荷时，挤压头沿管道轴向移动，对金属管内壁产生胀力，金属管沿导向槽开裂。金属管裂开过程中需吸收能量，同时，金属管开裂后分成数“瓣”，每瓣弯曲变形，也将吸收一部分能量。

由于管道断裂时甩击位置有一定的偶然性，若直接作用吸能装置的挤压头上，作用面积较小，将造成吸能金属管道受载不均，影响吸能材料的性能，若能在上方设置一块面积较大防护板，增大作用面积，可起到均化载荷的作用。另外，根据甩击载荷的大小，有时需要采几个吸能装置组合使用方能满足要求，这时，也需要设置一块防护板均化各吸能装置的载荷，如图4所示，图4示例了一种具有三个圆柱形吸能装置2的防甩击件，三个圆柱形吸能装置2设置在底板1上，并且共用一块防护板3。

如图1所示，在本实用新型的具体实施方式中，圆柱形吸能装置2一端固定在底板1上，另一端设有防护板3，圆柱形吸能装置2的金属管管壁上开有若干导向槽4。当甩击管道作用于防护板3时，防护板将载荷传递至吸能装置的挤压头。挤压头的结构如图2所示，由上、下圆柱体结构组成，下部圆柱体6的直径小于上部圆柱体5，上、下圆柱体通过圆弧面光滑连接，下部圆柱体6的底部边沿形成倒角结构；下部圆柱体6插入金属管的一端，防护板设置在上部圆柱体5的上表面。

挤压头受到载荷后向下移动，挤压金属管内壁，金属管沿导向槽均匀开裂。金属槽开裂过程中，需要吸收大量的能量。同时，金属管开裂成数“瓣”后弯曲，在弯曲过程也需要吸收部分能量。金属管开裂及弯曲的变形过程如图3a至图3c所示。

本实用新型可以通过改变金属管的管径、壁厚、材质、力学性能、挤压头的形状、导向槽的数量及深度来改变金属管的吸能性能，从而改变防甩击件的力学性能。

下面提供一个新型管道防甩击件应用实例。

某核电厂主给水管道直径为406mm，布置在反应堆厂房内，经过管道应力分析，得出假想断裂点。进一步分析管道动态甩击效应，若未使用管道防甩击件约束，将破坏邻近的安全重要构筑物，且造成主给水管道二次断裂。因此，需在假想断裂点附件设置新型防甩击件，以防止主给水管道断裂造成的次生灾害。

经分析，主给水管道断裂时，从开始甩击到甩击终止，将产生240KJ的能量。选用如下规格的吸能装置：

1)吸能装置材料：

金属吸能管－－304L屈服强度205MPa抗拉强度520MPa

T型挤压头－－42CrMoA屈服强度780MPa抗拉强度980MPa

2)结构：金属吸能管外径219mm，壁厚12mm，高度356mm；

金属吸能管预置开槽数6，预置开裂长度50mm；

T型挤压头倒角半径50mm，预压入吸能管80mm。

3)性能：吸能结构有效吸能位移145mm；

吸能结构抗冲击载荷120t±20t；

吸能结构有效行程内的最大吸收能量为192KJ。

采用两个金属吸能管组合使用，作用于土建的结构载荷约240t,总吸收能能力约380KJ。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种新型管道防甩击件，包括固定在底板(1)上的圆柱形吸能装置(2)，所述的圆柱形吸能装置(2)包括金属管及挤压头，所述挤压头插入金属管的一端，在金属管管壁上沿轴向开有若干导向槽(4)，金属管受挤压头挤压时沿导向槽开裂，其特征在于：在所述挤压头上设有用于均布管道甩击载荷的防护板(3)。

2.如权利要求1所述的新型管道防甩击件，其特征在于：所述的挤压头由上、下圆柱体结构组成，下部圆柱体(6)的直径小于上部圆柱体(5)，上、下圆柱体通过圆弧面光滑连接，下部圆柱体(6)的底部边沿形成倒角结构；下部圆柱体(6)插入所述金属管的一端，所述防护板(3)设置在上部圆柱体(5)的上表面。

3.如权利要求2所述的新型管道防甩击件，其特征在于：所述防护板(3)的面积大于所述挤压头的上部圆柱体(5)的上表面面积。

4.如权利要求1所述的新型管道防甩击件，其特征在于：在底板(1)上设置多个所述圆柱形吸能装置(2)，多个圆柱形吸能装置(2)共用一块所述防护板(3)。