探析低压热水管道无补偿直埋敷设

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1、探析低压热水管道无补偿直埋敷设摘􀀁；要：�；随着管道直埋方式的推广，管道直埋敷设技术也得到了很大的提高。管道被热煤加热会伸长，如果不加以有效补偿，会使管道的应力增加，达到一定程度发生破裂现象。供热管道直埋敷设技术的发展是随着直埋管道的保温材料的发展而发展的。本文根据管道材料承载应力的能力及土壤与管道保护外壳之间的磨擦力对管道产生的约束，探讨一下无补偿直埋敷设的可行性。最后结合经验谈了谈个人的体会和看法。关键词：低压热水管道；无补偿；直埋敷设中图分类号：TU81文献标识码：A文章编号:供热管道直埋

2、敷设方法在工程中的使用已有几十年的历史了。供热管道直埋敷设技术的发展是随着直埋管道的保温材料的发展而发展的。早期直埋管道的保温基本上采用填充式及浇灌式两种方法，填充式保温材料一般采用机采泥煤􀀁；但泥煤具有导热系数大，易自然及保温性能逐渐降低的缺点。浇灌式保温材料采用泡沫混凝土􀀁；而泡沫混凝土又存在着吸水率大的特点。保温性能极易遭到地下水及地表水渗透的破坏，所以这两种方式很少在工程中应用。􀀁；70年代以来，聚氨醋泡沫塑料的出现给管道直埋敷设带来了生机，由于聚氨醋泡沫塑料具有导热

3、系数低、容量小、闭孔率髙、吸水率低等优点。所以被大量用做直埋管道保温材料，使管道直埋敷设方式得到了广泛应用。随着管道直埋方式的推广，管道直埋敷设技术也得到了很大的提高。国内许多科研院所及专家学者相继发表了有关供热管道直埋敷设技术方面的文章。近几年我国也从北欧的芬兰、丹麦、瑞典等国引进了部分预制保温管的生产设备、产品及制造、施工、设计技术资料，对我国管道直埋技术的发展、提高和完善起到了很大的推动作用。众所周知，管道被热媒加热会伸长，如果不加以有效补偿，会使管道承受的应力增加，达到一定程度，发生破裂现象。根据管道材料承载应力的

4、能力及土壤与管道保护外壳之间的摩擦力对管道所产生的约束，探讨一下无补偿直埋敷设的可行性。1、管道在嵌固条件下的应力分析直埋敷设管道被嵌固时，管道的热伸长完全受阻，管壁应力增加，管壁单元体上作用着由内压产生的环向拉应力t,轴向压应力􀀁；x和径向应力r（因其值很小,一般忽略不计）。按照弹性分析法对管道在嵌固条件下进行应力验算：取L长一段管道，分别沿横截面和径向纵截面截开。根据力的平衡原理:(1)式中􀀁；P管道内压力，MPa；􀀁；􀀁；t管道壁厚，mm；⣵

5、77；􀀁；Dn管道内径，nun；􀀁；􀀁；Dw管道外径，mm；􀀁；􀀁；内力与环向拉应力的夹角。管道在环向应力作用下，在单元体中，伴随出现轴向泊松拉应力，使在热胀状态下，单元体不发生形变：拉应力,使在热胀状态下，单元体不发生形变：(2)式中􀀁；材料的泊松系数，对钢材二0.3O由于温升而引起的轴向热胀压应力按下公式计算：(3)式中钢材的线膨胀系数,。C；�；E钢材的弹性模量，MPa；􀀁；tl供热管道最高温度

6、，。C；�；t2供热管道安装温度，。C。通过以上分析可知，当管道的最高温度与安装温度之差(tl-t2)值小于由管材的应力条件所限制最高允许温差值，则管道材料就不会进入塑性状态，可采用无补偿直埋敷设方式。2、土壤对管道的约束力分析在通常埋设深度(管顶覆土在1.5m以内)条件下，假设土壤作用在管道的垂直压力与侧压力相同，单位长度摩擦力可按下式计算：(4)式中每米长土壤与保护外壳之间的摩擦力，N/m；管道周围土壤密度，kg/；􀀁；g重力加速度，m/;H管顶埋深，m；�；Dy保护外壳的直径，

7、m；�；土壤与保护外壳之间的摩擦系数。土壤与保护外壳之间的摩擦系数值的大小，取决于保护外壳的材质、周围土壤或回填砂型以及填土的密实程度等诸多因素。需要指出：在土壤未将管道完全嵌固条件下，值在供热管道运行过程中，会在较大范围内变化。开始运行时,值为最大max,随着管道热胀冷缩而往复移动，值逐渐减小,并趋于稳定，最终达到最小值min。直埋敷设供热管道多采用聚氨酯为保温材料，高密度聚乙烯为保护外壳，四周填砂时，摩擦系数!值范围为0.2〜0.6o3、无补偿直埋敷设在工程上的应用方法当管道的最高温度与安装温度之差（tl-

8、t2）