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。
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