淺談直埋保溫管道熱補償與熱應力

         有補償設計將熱網分成若干區段，每段中設置一只補償器，常用補償器為直埋波紋補償器，也可使用直埋套筒補償器，補償段因受土壤約束，不能*熱伸長，遠離補償器一側鋼管中有相當高的應力，鄰
近補償器一段基本上沒有軸向應力（不考慮補償器彈性反力或摩擦力），設計需要考慮的問題有二：
其一是補償段長度，應根據規范進行計算，確保在不利條件下，管道軸向任一點應力小于屈服極
限或設定的應力值。否則對系統來說和不設計補償器是一樣的效果。其二，雖然管道因土壤摩擦約
束，不能充分熱伸長，但是，管道在運行中，因介質沖擊及介質壓力波動引起的振動，會使土壤約
束消弱，作為補償器選型應按無約束（自由伸長）條件考慮決定補償器補償量。否則補償能力可能
不足、不安全。補償器宜進行預拉伸。因為熱網由熱態轉換成冷態，已經伸長在埋地管道不可能完
全回縮，預拉伸的波紋補償器回到冷態應力。
（2）無補償設計
熱網中不設計補償器，當介質溫度不夠高，不足以使管材屈服變形時，則管道熱應力應力：
σ＝Eα（t1-t0）
t0——安裝溫度，℃；
t1——介質溫度，℃。
如果介質溫度較高，溫差超過鋼管屈服溫差，則管網中鋼管產生一次屈服變形（也可能多次屈
服變形，但是方向只有一個，不交變應力達到屈服應力，對于管徑 DN500（含以下）的熱
水管道采用無補償設計是可靠的。

 淺談直埋保溫管道熱補償與熱應力

          ）有人認為 DN500 以下可以直埋無補償，DN500 以上管道不可以無補償直埋敷設，這種論
點是不對的。為了解除擔憂，對直埋熱水管道，不論小口徑管或大口徑管，可以考慮的一個方案是
設置一次性補償器，有一次波紋補償器，也有一次性套筒補償器，讓管道中可能產生的熱應力，有
一次釋放機會然后管網轉換成無補償狀態，介質達到溫度時，管道受壓應力，介質溫度降到
低時，管道受拉應力，在整個過程中，保證管道不發生屈服，或者控制在設計的應力限度以下。
無補償直埋敷設是成熟的技術，無論理論上和工程實踐都是無可挑剔的。管網中除了彎管、分
支（三通）、變徑外無其他管件。彎管曲率半徑放得大一點，三通布置合理，管網會很安全，無須
維修，也沒有穩患，壽命可達 30～50 年。
采用有補償設計，設計者的初須大概是出于安全考慮，孰不知設置補償器，必設固定節，設計
施工難度增加，建設成本增加，熱網安全程度降低，選用套筒補償器需要對密封進行維護，時不時
會泄漏，選用波紋補償器，則要提防波紋管疲勞破壞或腐蝕破壞，而且什么時候在那里發生破壞無
規則可循。對用戶來說不是上策，尤其大口徑干管采用波紋補償器，一旦破壞后果非常嚴重，短時
間無法修復，從事故概率來看，在寒冷期間出事可能大，如果設計實在對無補償缺乏信心，不
妨取折衷方案，采取一次性補償，雖然初運行階段麻煩些，但以后用戶可以過太平日子。