某地區(qū)6.0級(jí)地震使工廠架空管道管架倒塌、管線掉落及錯(cuò)位。過(guò)大的管道位移會(huì)造成管道焊縫、法蘭及螺紋接口泄漏,泄漏的油氣污染環(huán)境,并引起火災(zāi)。
地震發(fā)生時(shí),震源會(huì)向外輻射兩種不同類型的地震波:縱波、橫波。其中縱波在地殼中傳播速度為5.5~7km/s,它最先向外擴(kuò)散,使地面上下震動(dòng),但破壞性較弱。橫波在地殼中的傳播速度為3.2~4km/s,在縱波之后到達(dá),它使地面發(fā)生前后、左右抖動(dòng),破壞性相對(duì)較強(qiáng)。橫波和縱波在地表相遇后,會(huì)激發(fā)產(chǎn)生一種叫做面波的混合波,波長(zhǎng)大、振幅強(qiáng),只能沿地表傳播。面波就是造成地表及建筑物被強(qiáng)烈破壞的罪魁禍?zhǔn)住?/span>
壓力管道抗震設(shè)計(jì)本質(zhì)上是增加管道系統(tǒng)的剛度,減少不合理管道材料的使用,確保在地震波到達(dá)時(shí),管道不因地震荷載的作用而錯(cuò)位或泄漏著火。非埋地管道的抗震設(shè)計(jì)一般執(zhí)行SH/T 3039《石油化工非埋地管道抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。設(shè)計(jì)原則主要包括以下幾方面。
①. 抗震設(shè)防烈度6度及以上地區(qū),應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。
②. 管道材料宜選用鋼制材料,嚴(yán)禁在有毒可燃介質(zhì)選用填料函補(bǔ)償器。
③. 自力跨越道路的管道應(yīng)有防傾倒措施。設(shè)防烈度為8度及9度時(shí),應(yīng)自力跨越道路。
④. 管架上應(yīng)有防止管道側(cè)向滑落的措施,豎直管道也應(yīng)有導(dǎo)向措施。
⑤. 管道應(yīng)進(jìn)行抗震驗(yàn)算。管道的抗震驗(yàn)算僅考慮水平方向作用,不考慮垂直方向作用,應(yīng)分別對(duì)水平面內(nèi)兩個(gè)主軸進(jìn)行驗(yàn)算。按照壓力管道規(guī)范,核算偶然荷載(安全閥泄放、水錘、地震、風(fēng)等視為偶然荷載)與持續(xù)荷載(重力、壓力、支架反力等稱為持續(xù)荷載,不包含熱脹冷縮荷載)作用下,管道總應(yīng)力(ASME31.3為縱向應(yīng)力)之和,也就是考慮偶然荷載和持續(xù)荷載共同作用時(shí)的一次應(yīng)力,不超過(guò)計(jì)算溫度下許用應(yīng)力的1.33倍。地震和風(fēng)荷載作用不考慮同時(shí)發(fā)生。抗震驗(yàn)算本身屬于壓力管道應(yīng)力分析的靜力分析范疇。
在項(xiàng)目初始階段,要根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料,確定項(xiàng)目的抗震設(shè)防烈度(注意和地震烈度的區(qū)別)。平時(shí)設(shè)計(jì)時(shí),管道系統(tǒng)應(yīng)有一定的剛度,可以通過(guò)一定量的限制性支架來(lái)實(shí)現(xiàn),例如固定支架和導(dǎo)向支架等。管道抗震設(shè)計(jì)見《管道應(yīng)力分析與工程應(yīng)用》的詳細(xì)講述。