鋼管靜水飾演環向應力怎麼測試

『壹』 水電站鋼管流速5米壓力多少

第八章 水電站壓力管道要求：掌握壓力管道的工作特點、類型及總體布置，壓力管道的尺寸擬定，設計方法和步驟。第一節 壓力管道的功用和類型一、功用及特點(一) 功用壓力管道是從水庫、壓力前池或調壓室向水輪機輸送水量的水管。(二)特點(1) 坡度陡(2) 內水壓力大，且承受動水壓力的沖擊(水擊壓力)(3) 靠近廠房。嚴重威脅廠房的安全。壓力管道的主要荷載為內水壓力，HD值是標志壓力管道規模及技術難度的重要參數值。當V=5~7m/s時，HD≈(0.15～0.18) NgH當Ng相同時，H愈大，HD愈大。目前最大達5000m2。目前最大直徑的鋼管是巴基斯坦的塔貝拉水電站第三期擴建工程的隧洞內明鋼管，直徑為13.26m。二、分類
按布置方式分 按材料分
明管：暴露在空氣中(無壓引水式電站) 鋼管(大中型水電站)鋼筋混凝土管(小型電站)
地下埋管（隧洞埋管)：埋入岩體。(有壓引水電站) 不襯砌、錨噴或混凝土襯砌、鋼襯混凝土襯砌，聚酯材料管
混凝土壩身埋管：依附於壩身(混凝土重力壩及重力拱壩)，包括：壩內管道、 壩上游面管、壩下游面管 鋼筋混凝土結構、鋼襯鋼筋混凝土結構
第二節 壓力管道的線路選擇及尺寸擬定一、供水方式1．單元供水：一管一機。不設下閥門。優點：結構簡單(無岔管)、工作可靠、靈活性好，易於製作，無岔管缺點：造價高適用：(1) 單機流量大、長度短的地下埋管或明管； (2) 混凝土壩內管道和明管道2．聯合供水：一根主管，向多台機組供水。設下閥門。優點：造價低缺點：結構復雜（岔管）、靈活性差適用：、(1) 機組少、單機流量小、引水道長的地下埋管和明管3． 分組供水：設多根主管，每根主管向數台機組供水。設下閥門。
適用：壓力水管較長，機組台數多，單機流量較小的情況。地下埋管和明管單元供水 聯合供水 分組供水二、明管布置管道與主廠房的關系：1．正向引近：低水頭電站。水流平順、水頭損失小，開挖量小、交通方便。鋼管發生事故時直接危機廠房安全。2．縱向引近：高、中水頭電站。避免水流直沖廠房。3．斜向引近：分組供水和聯合供水。(a)、(b) 正向引進 (c)、(d) 縱向引進 (e) 斜向引進壓力水管引進廠房的方式三、線路選擇壓力管道的線路選擇應結合引水系統中的其它建築物(前池、調壓室)和水電站廠房布置統一考慮。1．路線盡可能短、直。（經濟、水頭損失小、水擊壓力小）一般設在陡峻的山脊上。2．地質條件好。山體穩定、地下水位低、避開山崩、雪崩地區。3．盡量減小上下起伏，避免出現負壓；轉彎半徑R≯3D。四、壓力管道直徑的選擇壓力管道經濟直徑確定是壓力管道的主要設計內容之一。1．動能經濟比較法：基本原理與渠道相同（壓力管道要考慮流速、水擊壓力的影響），擬定幾個直徑，進行動能經濟計算，比較確定最優經濟直徑。2．經驗公式法：簡化條件推導公式。精度較低，初步設計時採用Qmax——壓力管道設計流量，H—設計水頭3．經濟流速法：壓力管道的經濟流速一般為4~6m/s，最大不超過7m/s，De= Qmax/Ve註：確定壓力鋼管直徑的公式有很多。經驗公式法或經濟流速方法的設計結果可作為參考。第三節 明鋼管的敷設方式及附件一、明鋼管的敷設方式和支承方式明鋼管一般敷設在一系列支墩上，離地面不小於60cm（便於維護和檢修）。水管受力明確，在自重和水重作用下，水管在支墩上相當於一個多跨連續梁；每隔120~150m或在鋼管軸線轉彎處(包括平面轉彎和立面轉彎)設置鎮墩，將水管完全固定，相當於梁的固定端。
明鋼管的敷設連續式布置：管身在兩鎮墩間連續，不設伸縮節。溫度應力大，一般較少採用。分段式：兩鎮墩間設伸縮節（上鎮墩的下游側）。溫度應力小。(一) 鎮墩1．功用：固定鋼管，承受因水管改變方向而產生的軸向不平衡力。水管在此處不產生任何方向的位移。2．布置：水管轉彎處，直線段不超過150m。 3．類型：一般由混凝土澆制，靠自重維持穩定。(1) 封閉式：應用廣泛。結構簡單，節約鋼村，固定效果好。(2) 開敞式：採用較少。易於檢修，但受力不均勻。封閉式鎮墩 開敞式鎮墩（二) 支墩1．功用：承受水重和管重的法向分力。相當於連續梁的滾動支承，允許水管在軸向自由移動（溫度變化時）。2．布置：間距6~12m，D特別大時，L取3m。支墩間距小→M、Q(彎矩和剪力)小→支墩造價高。3．類型：(1) 滑動式：支承環式、鞍式鞍式：包角：90～120，結構簡單，造價低，摩擦力大，支承部位受力不均勻，D<1m。支承環式：在支墩處管身四周加剛性支承環。摩擦力小，支承部位受力較均勻，D<2m(2) 滾動式：在支承環與墩座之間加圓柱形輥軸，f小，D>2m。(3) 擺動式：在支承環與墩座之間設一擺動短柱。f很小，D>2m滑動支墩滾動支墩 擺動支墩二、閥門及附件(一) 閘門及閥門1．快速平板閘門（事故門）——壓力管道進口（前池、調壓室、水庫)。作用：在壓力管道發生事故或檢修時用以切斷水流。2．快速閥門（事故閥或下閥門）——水輪機進口前(聯合供水或分組供水)，作用：為避免一台機組檢修影響其他機組的正常運行，或在調速器、導水葉發生故障時，為緊急切斷水流，防止機組產生飛逸。類型：平板閥、蝴蝶閥、球閥(1) 平板閥：框架+板面構成。閥體在門槽中的滑動方式與一般的平板閘門相似。平板閥一般用電動或液壓操作。這種閥門止水嚴密，運行可靠，但需要很大的啟閉力，動作緩慢，易產生汽蝕，常用於直徑較小的水管。
(2) 蝶閥：由閥殼+閥體組成。閥殼為一短圓筒，閥體形似圓盤，在閥殼內繞水平或垂直軸旋轉。閥門關閉時，閥體平面與水流方向垂直；開啟時，閥體平面與水流方向一致。蝶閥關 蝶閥開優點：啟閉力小，操作方便迅速，體積小，重量輕，造價較低；缺點：在開啟狀態時由於閥門板對水流的擾動，造成附加水頭損失和閥門內汽蝕現象；在關閉狀態時，止水不嚴密，不能部分開啟。適用：大直徑、水頭不很高的情況。目前蝴蝶閥應用最廣，最大直徑可達8m以上，最大水頭達200m。蝴蝶閥要求在動水中關閉，靜水中開啟。 (3) 球閥：球形外殼+可旋轉的圓筒形閥體+附件。閥體圓筒的軸線與水管軸線一致時，閥門處於開啟狀態，若將閥體旋轉90o，使圓筒一側的球面封板擋住水流通路，則閥門處於關閉狀態。優點：在開啟狀態時實際上沒有水頭損失，止水嚴密，結構上能承受高壓；缺點：是尺寸和重量大，造價高。適用：高水頭電站的水輪機前閥門。球閥是在動水中關閉，在靜水中開啟。球閥關 球閥開(二) 附件(1) 伸縮節作用：消除溫度應力，且適應少量的不均勻沉陷位置：常在上鎮墩的下游側 (2) 通氣閥作用：當閥門緊急關閉時，向管內充氣，以消除管中負壓；水管充水時，排出管中空氣位置：閥門之後(3) 進人孔作用：檢修鋼管；位置：鋼管上方；直徑：50cm左右。(4) 旁通閥及排水設備旁通閥：設在水輪機進水閥門處；作用：閥門前後平壓後開啟，以減小啟閉力。排水管：水管的最低點應設置；作用：在檢修水管時用於排出管中的積水和滲漏水。
第四節 作用在明鋼管上的力一、力和荷載種類(一) 力1．內水壓力：(1) 正常蓄水位的靜水壓力；(2) 正常工作情況最高壓力(正常蓄水位,丟棄全負荷)；(3) 特殊工作情況最高壓力(最高發電水位,丟棄全負荷)；(4) 水壓試驗內水壓力；2．鋼管結構自重；3．鋼管內的滿水重；4．鋼管充水，放水過程中，管內部分水重；5．由溫度變化引起的力，對分段敷設的明鋼管，即伸縮節和支墩的摩擦力；6．管道直徑變化處，轉彎處及作用在悶頭，閘閥，伸縮節上的水壓力；7．鎮墩、支墩不均勻沉陷引起的力；8．風荷載；9．雪荷載；10．施工荷載；11．地震荷載；12．管道放空時通氣設備造成的氣壓差；要注意荷載的作用方向及作用的時間，在某些情況下有的荷載不可能出現。(二) 荷載種類按力的作用方向可以將上述作用力歸納為軸向力、徑向力和法向力。1．軸向力：水重+管重的軸向分力，摩擦力，管徑變化處、轉彎處、悶頭、閥門、伸縮節上的水壓力。2．徑向力：內水壓力3．法向力：水重+管重的法向分力第五節 明鋼管的結構分析一、鋼管管壁厚度估算在進行鋼管應力分析時，需要先設定管壁厚度。由於內水壓力在管壁上產生的環向應力是其主要應力。因此用鍋爐公式來初擬管壁厚度，以鋼材的允許應力[σ]代替σ θ，根據規范要求，焊縫系數φ一般取為0.9~0.95，允許應力取鋼管材料允許應力的75% ~85%。考慮鋼管運行期間的銹蝕、磨損及鋼板厚度誤差，δ實際=δ+2mm（銹蝕厚度）；在實際工程中，考慮到製造、運輸、安裝等條件，必須保持一定的剛度，因而需要限制管壁的最小厚度δmin。δmin一般取為D/800+4(mm)，且不宜小於6 mm二、管身的應力分析鋼管支承在一系列支墩的直線管段在法向力的作用下，相當於一根連續梁。支墩處設有支承環，由於抗外壓需要，支承環之間有時還加有剛性環(加勁環)。一般情況下，最後一跨的應力最大。根據受力特點常選四個斷面進行應力分析。
(1) 跨中斷面1－1:只有彎距作用，且彎距最大,無局部應力——受力最簡單；(2) 支承環旁管壁膜應力區邊緣，斷面2－2：彎距和剪力共同作用，均按最大值計算，無局部應力——受力比較簡單；(3) 加勁環及其旁管壁，斷面3－3：由於加勁環的約束，存在局部應力；(4) 支承環及其旁管壁，斷面4－4：應力最復雜，存在彎距和剪力(支承反力)的作用，有局部應力．分析方法：結構力學法。坐標：軸向x、徑向r、環向θ(一) 跨中段面(1)-(1)的管壁應力跨中段面屬於膜應力區，其特點是彎矩最大，剪力為零。1．徑向應力管壁內表面: ， 「-」表示壓應力。管壁外表面： 由於徑向應力的數值比較小，所以應力計算中可以忽略。2．切向(環向)應力設壓力水管中心處的水頭為H，而水管軸線與水平面的夾角為α，則在管壁中任意一點(該點半徑與管頂半徑的夾角為θ)的水頭為。推導出管壁中的切向拉力T和切向應力為：管壁上內水壓力的分布 管壁微圓弧的受力平衡式中 P —— 內水壓強；δ —— 管壁計算厚度；H —— 計算水頭；α —— 管軸線傾角；θ —— 管壁中任意一點半徑與管頂半徑的夾角；r —— 水管半徑。 3．軸向應力軸向應力=法向力引起的軸向彎曲應力+軸向作用力引起的軸向應力(1) 法向力作用引起的管壁軸向應力將水重和管重的法向分力視為均布荷載，則鋼管的受力與多跨連續梁類似，其變形以彎曲為主，並在管壁上產生彎曲正應力與剪應力。在相鄰兩鎮墩之間的壓力鋼管放置於支墩之上，支墩相當於連續梁的中間輥軸支座，最下端的鎮墩相當於固定端，上端伸縮節處可近似認為是自由端。法向力引起的彎矩和剪力
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水電站壓力管道
第八章 水電站壓力管道
要求：掌握壓力管道的工作特點、類型及總體布置，壓力管道的尺寸擬定，設計方法和步驟。
第一節 壓力管道的功用和類型
一、功用及特點
(一) 功用
壓力管道是從水庫、壓力前池或調壓室向水輪機輸送水量的水管。
(二)特點
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(1) 坡度陡
(2) 內水壓力大，且承受動水壓力的沖擊(水擊壓力)
(3) 靠近廠房。嚴重威脅廠房的安全。
壓力管道的主要荷載為內水壓力，HD值是標志壓力管道規模及技術難度的重要參數值。
當V=5~7m/s時，HD≈(0.15～0.18) NgH
當Ng相同時，H愈大，HD愈大。目前最大達5000m2。
目前最大直徑的鋼管是巴基斯坦的塔貝拉水電站第三期擴建工程的隧洞內明鋼管，直徑為13.26m。

『貳』 螺旋鋼管部標允許下差范圍，國標允許下差范圍

螺旋鋼管部標允許下差范圍：SY/T5037-2000，標稱外徑D<508，正負12.5%T>508，正負10.0%T。

國標允許下差范圍：GB/9711.1-1997，標稱外徑D<508，負12.5%T、正15%T>508，負10.0%T、正17.5T。

兩者主要區別在於：

1、國標和厚度不一樣。國標厚度下差允許范圍0.5mm以內；部標下差允許范圍是1mm以內。

2、國標全部採用超聲波探測，部標採取抽檢的方式。

(2)鋼管靜水飾演環向應力怎麼測試擴展閱讀：

螺旋鋼管的常用標准一般分為：SY/T5037-2008（部標、也叫普通流體輸送管道用螺旋縫埋弧焊鋼管）、GB/T9711.1-2008（國標、也叫石油天然氣工業輸送鋼管(有GB/T9711.2 B級鋼管)）、API-5L（美國石油協會、也叫管線鋼管；分為PSL1和PSL2兩個級別）、SY/T5040-2008（樁用螺旋焊縫鋼管）。

SY/T5037-2008是石油部設標准一般都稱做部標。GB/T9711.1-2008國家螺旋管，石油天然氣工業輸送鋼管，A級。

一般低壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管（SY5039-2000）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經常溫螺旋成型，採用高頻搭接焊法焊接用於一般低壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管。

樁用螺旋焊縫鋼管（SY5040-2000）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經常溫螺旋成型，採用雙面埋弧焊接或高頻焊接製成的，用於土木建築結構、碼頭、橋梁等基礎樁用鋼管。

『叄』 L290鋼材的屈服強度以及管道環向應力計算公式

試驗的水壓強為P，則管道環向應力f=PD/(2t),
式中：f——環向應力，Pa；P——實驗水壓強，Pa；D——管徑，mm；t——管壁厚，mm。

『肆』 鋼管質量標准

標准代號

內容

項目

SY/T5037-2000 GB/T9711.1-1997(A級) API Spec 5L（）
適用范圍 燃氣、水、煤氣、空氣、採暖、蒸氣等普通流體輸送管道用鋼管 石油天然氣工業輸送用鋼管 石油天然氣工業輸送用鋼管
鋼種 Q195、Q215、Q235 L175——L483 A、B、X42——X70
尺寸 管體外徑 D＜508 ±0.75%D D≥508 ±1.00%D

D＜508 ±0.75%D D≥508 ±1.00%D

D＜508 ±0.75%D 508≥D≥914 -0.25%D～+0.75%D

D＞914
-3.20～+6.35

管端外徑 D＜508 ±0.75%D
±2.5 取小值 D≥508 ±1.00%D ±4.5 取小值

D≤273.1
-0.40～+1.59 D＞323.9
-0.79～+2.38

D≤273.1
-0.40～+1.59 D＞273.1
-0.79～+2.38

偏差 壁厚 D＜508 ±12.5%t -12.5%t～+15.0%t -12.5%t～+15.0%t
D≥508 ±10.0%t L175～L245 -10.0%t～+17.5%t 不高於B級 -12.5%t～+17.5%t
L290～L555 -8.0%t～+19.5%t 不低於X42 -8.0%t ～+19.5%t
橢圓度 管端100范圍內±1%D D＞508的鋼管在距管端101.6范圍內最大外徑不得比公稱外徑大1%;最小外徑不得比公稱外徑小1% D＞508的鋼管在距管端101.6范圍內最大外徑不得比公稱外徑大1%;最小外徑不得比公稱外徑小1%
彎曲度（直度） 不得超過鋼管總長的0.2% 不得超過鋼管總長的0.2% 不得超過鋼管總長的0.2%
管端坡口 坡口角 30°--35°
鈍邊1.6±0.8 坡口角30°--35° 鈍邊1.59±0.79 坡口角30°--35° 鈍邊1.59±0.79
切斜 D＜813 , ≤1.6 D≥813 , ≤3.0

＜1.59 ＜1.59
錯邊 t≤12.7 0.35t且不得大於3.0 ≤1.59 ≤1.59
t＞12.7 0.25t 0.1251與3.18的取最小值 0.1251與3.18的取最小值
焊縫余高 t≤13…＜3.2 t＞13 ＜4.8

t≤12.7…＜3.18 t＞12.7 ＜4.76

t≤12.7…＜3.18 t＞12.7 ＜4.76

化學分析 每熔煉批取1個試樣 每熔煉批取2個試樣 每熔煉批取2個試樣
拉伸試樣 每檢驗批取一個焊接接頭試樣 母材:每熔煉批取1個試樣 螺旋焊縫:每熔煉批取1個試樣

對頭焊縫:不多於50根取一個試樣

母材:每熔煉批取1個試樣 螺旋焊縫:每熔煉批取1個試樣

對頭焊縫:不多於50根取一個試樣

導向彎曲試驗 不做 每檢驗批取一個正彎試樣和一個反彎試樣,對頭焊縫不多於50根取一個正彎試樣和一個反彎試樣 每檢驗批取一個正彎試樣和一個反彎試樣,對頭焊縫不多於50根取一個正彎試樣和一個反彎試樣
斷裂韌性試驗 不做 合同要求時,夏比沖擊每熔煉批取3個; D≥508時,落錘沖擊每熔煉批取2個

合同要求時,夏比沖擊每熔煉批取3個; D≥508時,落錘沖擊每熔煉批取2個

無損檢驗 補焊焊縫,對頭焊縫,環向焊縫應進行X射線或超聲波檢驗;螺旋焊縫抽查20%的鋼管,用於可燃氣體輸送管的螺旋焊縫應100%的檢驗 100X檢驗或100%超聲波檢測,加對頭焊縫、丁字焊縫和管端203mm X射線檢驗 100X檢驗或100%超聲波檢測,加對頭焊縫、丁字焊縫和管端203mm X射線檢驗
D:鋼管公稱外徑,mm t:鋼管公稱壁厚,mm [σ]靜水壓試驗的試驗應力,MPa;L:單根鋼管長度
P:靜水壓試驗壓力,Pa

『伍』 直縫焊管和卷管的區別

直縫焊來管是用帶鋼通過高自頻焊管機組輥式成型，逐漸成形鋼管坯，再通過高頻加熱焊接成鋼管，通過刮刀把外毛刺刮掉，最後通過整形定徑矯直鋸切生產出所需要的尺寸的直縫焊管。這是現在大家通常所說的直縫焊管的生產方式，從字面上來解釋就是焊縫是一條直線的焊接鋼管區別於螺旋焊管的區別是螺旋焊管的焊縫是一個螺旋的曲線，但都是焊接鋼管。卷管是鋼板通過滾筒機把鋼板成形鋼管坯，然後通過埋弧焊或者電焊等焊接成鋼管，然後再到其他的整形設備上定徑整形，這種管子是單根生產的效率低，管子質量不穩定，尺寸精度低，但是設備簡單投資少。而直縫焊管設備效率高，管子質量高，精度高，統一性好，是大規模生產鋼管的首選設備。石家莊市長城焊管設備有限公司就是中國焊管設備的專業製造廠家，產品遍及國內各個省市，同時遠銷國外多個國家，設備質量可靠，我們的宗旨是，質量求精，技術求新，價格求實，服務求真