一种栅条式管道U形防甩约束件的制作方法

本实用新型涉及一种栅条式管道U形防甩约束件，用于核电站内防管道断裂后的甩击事故，属于防甩约束件技术领域。

背景技术：

目前核电站内许多管道装有U-bar防甩约束件。它的主要结构是弯成U形的光圆两端制出外螺纹，与带内螺纹的单耳单孔吊头螺纹连接，再与焊在建筑结构上的底板上焊接的耳板销孔铰接。它与管道间留有很大的间隙，一旦管道(主要是焊缝处)断裂，管内流体从破口处冲出，对管道产生很大的反冲力，使断裂的管段发生甩动。U-bar防甩约束件阻挡了断管的大幅度甩动并通过自身变形吸收管道甩击运动的能量。但U-bar防甩约束件的结构有如下缺点：

(1)制作复杂。为了保证U-bar防甩约束件在受冲击时仅在U形光圆段变形伸长吸收甩击能，而不会在两端螺纹处发生变形或断裂，须使两端螺纹根部截面积大于U形光圆段截面积。为此要对圆棒两端进行镦粗或对圆棒中段拉伸碾细，这种变形工艺不仅成本高，也会降低原材料的内在质量。

(2)功能不匹配。防甩约束件一是要能承受管道甩击荷载不断裂，二要能吸收管道甩击功。也就是要求防甩约束件光圆段处的应力不能超过材料的抗拉强度，但实际应力又必须达到材料应力——应变曲线上能产生较大应变的应力值。宜采用304不锈钢，它的最大应变可达到 30％以上。而实际管道甩击时要求约束的位移并不大，而U-bar光圆段全部发生塑性变形会使管道甩动范围偏大。

(3)存在安全隐患。用弯成U形的光圆截面来直接抵挡管道撞击时接触应力很大，需要在U 形的内弧段加装弧形垫板。而连接弧形垫板和U形光圆的紧固连接件在受到管道强烈甩击时可能弹出伤及周边设备甚至人员。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种栅条式管道U形防甩约束件，本实用新型简化了约束件的结构；能够控制防甩约束件中耗能段尺寸符合工程要求的吸能能力；同时还能够消除安全隐患。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，一种栅条式管道U形防甩约束件，包括倒U形约束件，其特征是，设有约束件固定装置，约束件固定装置包括底板、底板两端上方垂直设置的第一双耳夹板、第二双耳夹板，第一双耳夹板、第二双耳夹板上分别设有第一销孔组；

倒U形约束件两侧板下端部加工有第二销孔组；

所述倒U形约束件两侧板下端部分别伸入第一双耳夹板、第二双耳夹板内，第一销孔组与第二销孔组相对应并在第一销孔组与第二销孔组中设置销轴组，从而实现倒U形约束件与约束件固定装置的连接。

优选的，所述第一销孔组与第二销孔组的横截面为长圆形，销轴的横截面为长圆形。

优选的，所述底板与第一双耳夹板焊接连接，底板与第二双耳夹板焊接连接。

优选的，所述倒U形约束件两侧板中部加工有若干个缝隙，若干个缝隙组成栅条，缝隙竖向设置。

优选的，所述栅条所在的倒U形约束件的宽度小于倒U形约束件其他部位的宽度。

优选的，所述第一销孔组、第二销孔组横向排列。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，本实用新型用板材开槽弯制，降低制造成本；防甩约束件中耗能段设计合理；提高了防甩安全性。

第二，本实用新型提供的管道U形防甩约束件是用受拉伸荷载后长度延伸率高的板材制作。按照管道断裂时产生的甩击荷载和防甩需吸收的冲击能计算U形防甩件中产生屈服而吸能的栅条尺寸总宽度和长度。本实用新型的管道U形防甩约束件结构简洁，易于制造，吸能尺寸易于工程设计相匹配。

附图说明

图1为本实用新型一种栅条式管道U形防甩约束件的轴测图，其中销-孔连接部分用拆分方式画出，为了图面简洁六只销轴(7)仅画出两只；

图2a为本实用新型栅条式管道U形防甩约束件选用304不锈钢材料的应力-应变曲线图，可以将曲线下部包容的面积近似为梯形；

图2b为本实用新型栅条式管道U形防甩约束件取变形量为1/2时吸能面积(阴影面积)；

图2c为本实用新型栅条式管道U形防甩约束件取变形量为2/3时吸能面积(阴影面积)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做详细的说明。

如图1-2所示，一种栅条式管道U形防甩约束件，包括倒U形约束件2和约束件固定装置。

约束件固定装置包括底板8、底板8两端上方垂直设置的第一双耳夹板6、第二双耳夹板，第一双耳夹板6、第二双耳夹板上分别设有第一销孔组9。

倒U形约束件2两侧板下端部加工有第二销孔组5。

倒U形约束件2两侧板下端部分别伸入第一双耳夹板6、第二双耳夹板内，第一销孔组 9与第二销孔组5相对应并在第一销孔组9与第二销孔组5中设置销轴7，从而实现倒U形约束件2与约束件固定装置的连接。

第一销孔组9与第二销孔组5的横截面为长圆形，销轴的横截面为长圆形。

底板8与第一双耳夹板6焊接连接，底板8与第二双耳夹板焊接连接。

倒U形约束件2两侧板中部加工有若干个缝隙4，若干个缝隙4组成栅条3，缝隙4竖向设置。

栅条3所在的倒U形约束件2的宽度小于倒U形约束件2其他部位的宽度。

第一销孔组9、第二销孔组5横向排列。

用厚度为T的304不锈钢制成的U形约束件2的两侧中段进行截面减弱，加工出一条或多条长度为L的缝隙4，形成的栅条3的总宽度∑b，满足在管道断裂后的冲击持续荷载Q下，栅条3处的拉伸应力σ＝Q/2·T·∑b能达到304不锈钢屈服伸长时的应力值。

按工程设计安全要求，从304不锈钢的应力——应变曲线图中选择允许的变形量计算吸能面积系数α，按管道断裂时的甩击能E计算缝隙4的长度L≥E/α·2·T·∑b。

U形防甩约束件2的两端与两组双耳夹板6各用一组销轴7销紧连接，因而U形防甩约束件2和双耳夹板6上分别设有销孔组5和9，双耳夹板6与底板8焊接连接。

销轴7、U形防甩约束件2端部被销孔组5削弱后尺寸、双耳夹板6被销孔组9削弱后尺寸均要保证在冲击持续荷载Q下不发生塑性变形。

为了缩短防甩约束件占用管道轴线的长度，本实用新型提出采用长圆形销轴7的方案。

实施例

管道U形防甩约束件，厚度为T的U形约束件2的两侧开有若干长度为L的缝隙4，保留的栅条3宽度为b；U形约束件2的两端开有销孔组5，与焊在底板8上的双耳夹板6上对应的销孔组9用一组销轴7销紧连接。

从图2a简化的吸能梯形面积，从(0,400Mpa)到(0.3，600Mpa)面积为150N/mm²；

从图2b取变形量1/2的吸能梯形面积，从(0，400Mpa)到(0.15,500Mpa)，面积为 67.5N/mm²，占总面积的45％；

从图2c取变形量2/3的吸能梯形面积，从(0,400Mpa)到(0.2,533Mpa)，面积为 93.3N/mm²，占总面积的62.2％。

按某工程提供的系列管道的破裂冲击持续荷载，冲击时的能量选择栅条式管道U形防甩约束件中板厚T，栅条总宽度∑b和缝隙长度L如表1：

表1栅条总宽度∑b和缝隙长度L数据表