对供热管道直埋技术的分析

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1、对供热管道直埋技术的分析摘要:本文主要论述了供热管道的直埋技术，同时，分析了供热管道直埋技术的使用要点和关键的环节，以期可以为供热管道工程的直埋技术的合理使用提供理论基础。关键词:供热管道；直埋技术中图分类号：K826文献标识码：A一、前言在供热管道工作中，直埋技术使用得非常的广泛，对于直埋技术的使用，必须要更加的科学和合理，按照供热管道的特点和直埋技术施工的需要，按步骤展开分析。二、直埋供热管道的设计1、直埋供热管道的作用及应力特点8温度和压力是热力管道上最主要的两种作用。对于直埋管道，还有轴向位移产生的

2、土壤轴向摩擦力和侧向位移产生的土壤侧向压缩反力。另外，在管道局部结构不连续处会产生应力集中，对应的应力称为峰值应力。峰值应力不会引起显著的变形．但循环变化的峰值应力，也会造成钢管内部结构的损伤，导致管道疲劳破坏。管道在弯头、三通处产生的应力属于峰值应力。由于土壤的均匀支撑，管道的自重没有产生自重弯曲应力，故一般忽略不计。但是对于热网中常用的管道，其公称壁厚要远远大于该压力所需的设计壁厚，内压产生的实际应力也就远远小于管材的屈服应力。相反，由于管道中热胀变形不能完全释放，使管道产生了较大的轴向压力和压应力，其

3、中轴向压应力可能与屈服应力处于同一数量级上。因此，在直埋敷设热力管道中，内压的影响较小，管道产生爆裂的可能性很小，而温度的影响则较大，管道强度设计中应主要考虑温度变化产生的循环塑性变形和疲劳破坏。2、防止直管破坏的设计方法（一）管道温度在管道工作循环最高温度与最低温度间变化时，所产生的应力变化是循环塑性破坏的起因。无论是锚固状态的管道，还是滑动状态的管道，应力变化都与安装温度无关，故预应力安装不解决冷安装的循环塑性破坏的问题。当锚固状态的直管段满足不产生循环塑性破坏的安定性条件时，锚固状态的管道允许存在，该

4、直管段可以采用无补偿安装方式，当然包括了无补偿冷安装方式。否则，应在该直管段设置补偿装置，并通过调整补偿装置间距，控制管段上的应力变化，使之不产生循环塑性破坏，这时，该直管段就变成有补偿安装方式。（二）防止整体失稳破坏的方法8在进行直埋供热管道设计时，除考虑循环塑性破坏外，还要考虑稳定性问题。管道温度从安装温度升高到管道工作循环最高温度时，所产生的升温轴向压力是整体失稳破坏的起因。在冷安装条件下，锚固的直管段满足稳定性条件时，该直管段可采用无补偿冷安装方式。一般地讲，供水温度不高于130℃、管径不大于DN5

5、00的热网，采用无补偿冷安装方式都能保证不出现循环塑性破坏；当埋深在1米以下时，还能保证不出现整体失稳。由于一般的热网都可满足上述条件，故从直管段强度的角度，采用无补偿冷安装方式是没有问题的。但是，从保护三通、弯头、折角、大小头和阀门等薄弱部件以及减小固定墩推力的角度，有时在局部管段还要采用设置补偿装置的有补偿安装方式。三、有补偿直埋敷设和无补偿直埋敷设管道的布置形式1.有补偿直埋敷设当采用有补偿直埋敷设时可不考虑管道失稳，隆出地面等问题，所以工程中会尽量浅埋。浅埋敷设可减少土方量，敷设时不设混凝土墩，不仅

6、降低了工程造价，缩短了工期，而且减少了由地下水位高带来的热损失，延长了管材的使用寿命，使后期运行维护管理更加简单、省心。但由于要采用补偿器吸收热位移来降低直管段的温度应力，管道和土壤之间摩擦力产生的应力较大，补偿段长度较短，管网中需设置大量补偿器和固定支座。因此，管网占用空间大，布置形状复杂。2.无补偿直埋敷设8当供热管道采用无补偿直埋敷设设计时，在工作温度范围内，当管道热伸长受阻产生的温度应力能够满足安定性分析的强度条件时，从管道强度角度考虑在长距离直管段上可不设补偿器。但是对于长距离敷设的直管段，如果允

7、许管道发生塑性变形或轴向应力接近屈服极限，易出现由于材料允许的缺陷或不均匀现象所造成的破坏，如钢管壁厚偏差的影响，因此，需要根据现场条件采取适当的保护措施，可能需要设少量补偿器及固定支座，但总体上系统管网占用空间小，布置形式简单。四、技术要点1、设计计算（一）管道的安全状态管道有管径相对壁厚较薄，除存在管径管道可能出现的强度失效和整体失稳外，还增加了局部失稳和椭圆化变形。因此，稳定失效成为管径管道的主要失效方式。产生局部失稳的原因是管道的轴向应变，轴向应变取决于热胀变形的大小和释放程度，还与管道的截面参数有

8、关。产生局部失稳的可能性随着钢管平均半径的增大而增加，随着管壁的增厚而减少。除此之外，采用预热安装、提高安装温度、减小温升轴向力、降低热胀变形量也能增强抗局部失稳的能力。作用在管道上的垂直荷载(包括土壤荷载和车辆荷载)8是产生椭圆化变形的主要原因。土壤荷载随着管道的埋深增大而加大，车辆荷载随管道的埋深增大而减小。椭圆化变形也与管道的截面参数有关，在相同的垂直荷载作用下，钢管的平均半径越大，椭圆化变形越大；管壁越厚