厂商 ：河北大东管道防腐保温工程有限公司
河北 沧州- 主营产品：
- 钢套钢直埋保温钢管
- 聚氨酯直埋保温钢管
- 聚乙烯外壳防腐钢管
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商品详细描述
1 直埋供热管道的应力分析 销售热线 13503279206
1．1
由于力作用而产生的应力称为一次应力，取决于静力平衡条件。如果一次应力超过了极限状态，管道会发生无限的塑性流动，会导致爆裂或断裂。位移作用可以是由于给定的位移或变形，如热胀变形或管道沉降；也可以是由于位移或变形引起的力，如土壤的轴向摩擦力和压缩反力。由位移作用所产生的应力称为二次应力，取决于变形协调条件，所产生的变形总能使应力下降，使变形不再发展。如果二次应力超过了极限状态，钢材也会产生屈服，发生塑性变形，但不会产生无限的塑性流动。另外，在管道局部不连接处，力作用和位移作用都会产生应力集中，所产生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材内部结构的损伤，导致管道的局部疲劳破坏。
1．2
由内压所产生的一次应力和土壤侧向压缩反力引起的管道二次应力的计算可按照文献[1]进行。对于大管径直埋管道，由于管道本身自重大，当管道发生轴向位移时，由自重产生的管道与土壤之间的摩擦力就不可忽略[5]。摩擦力的计算公式中应考虑到管道自重[6]，其计算公式为：
式中：F——轴线方向每1m 管道的摩擦力，N／m；
μ——外管壳与土壤的摩擦系数；
ρ——土壤密度，一般砂土取 1800kg／m3；
g——重力加速度，m/s2；
h——管顶覆土深度，m；
Dw——预制保温管外壳的外径，m；
G——每1m预制保温管的满水重量，N/m。
对于大管径直埋供热管道，在设计中除了进行管道强度的计算外，还应对管道的安全状态进行分析，考虑管道可能出现的失效变形。直埋供热管道的失效包括强度失效与稳定失效两个方面。
2．1
(1)无限塑性流动
由于内压作用而产生的一次应力超过屈服应力时，管壁会产生较大的塑性变形，出现无限的塑性流动，引起管道爆裂或断裂。
(2)循环塑性变形
在直埋供热管道中，温度应力起决定性作用。当温度变化较大而热胀变形又不能完全释放时，升温过程会使管壁因轴向压应力而产生轴向压缩塑性变形；降温过程则会使管壁因轴向拉应力产生轴向拉伸塑性变形。在管道的使用期内，由于循环变化的压力和温度变化产生的应力超过2倍的屈服应力时，将会产生循环塑性变形。
(3)疲劳破坏
通常在弯头、大小头及三通等管件处易产生应力集中。在温度和压力变化过程中，应力集中引起的峰值应力只在很小的局部范围内产生循环塑性变形。首先是由于该区域是被弹性区域包围的，不会引起爆裂或断裂；其次是塑性变形时，钢材的损伤作用使管道经历了一定的运行周期后，产生疲劳破坏。峰值应力的变化越大，疲劳破坏所产生的周期就越短。
2．2
当热力管道处于受压状态时，可能出现2种失稳破坏。
(1)整体失稳。从整个管线看，管道属于管道件。当热胀变形不能完全释放时，运行工况下的轴向压力最大，由于压杆效应，可能引起管线的整体失稳。
(2)局部失稳。从管道局部看，管道属于薄壳体。在轴向应力的作用下，管道可能出现局部皱结，引起局部失稳。
(3)椭圆化变形。横断面上的土壤荷载和交通荷载也会使管道界面产生椭圆化变形，过大的椭圆化变形也会使管道产生破坏。
3．1
在直埋敷设热力管道中，当管径小于500mm时，管道只会出现无限塑性流动、循环塑性变形、疲劳破坏和整体失稳，而不会出现其他形式的破坏。在强度计算中，满足相应破坏方式的强度条件时，管径500mm以下的管道将处于安全状态。当管径大于500mm时，除上述破坏方式外，局部失稳和截面椭圆化变形将成为大管径直埋管道的主要失效方式。因此，必须使管道满足新的强度条件，才能处于安全状态。
(1)局部失稳
产生局部失稳的因素是管道的轴向应变，轴向应变取决于热胀变形的大小和释放程度。此外，产生局部失稳的可能性还与管道的截面参数有关。在轴向应变相同的管道中，局部失稳的可能性随着管壁的增厚而减小，随着钢管平均半径的增大而增加。
管材材质为Q235钢，可采用下列公式作为验算钢管管壁局部稳定性的强度条件[6]。
当计算极限状态应力时：
若rave／δ≤28．7，σmax≤334MPa；
当计算极限状态温差时；
若rave／δ≤28．7，Δt≤130℃；
式中：rave——钢管的平均半径，m；
δ——钢管的壁厚，m；
σmax——管道最大轴向应力，MPa；
1．1
由于力作用而产生的应力称为一次应力，取决于静力平衡条件。如果一次应力超过了极限状态，管道会发生无限的塑性流动，会导致爆裂或断裂。位移作用可以是由于给定的位移或变形，如热胀变形或管道沉降；也可以是由于位移或变形引起的力，如土壤的轴向摩擦力和压缩反力。由位移作用所产生的应力称为二次应力，取决于变形协调条件，所产生的变形总能使应力下降，使变形不再发展。如果二次应力超过了极限状态，钢材也会产生屈服，发生塑性变形，但不会产生无限的塑性流动。另外，在管道局部不连接处，力作用和位移作用都会产生应力集中，所产生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材内部结构的损伤，导致管道的局部疲劳破坏。
1．2
由内压所产生的一次应力和土壤侧向压缩反力引起的管道二次应力的计算可按照文献[1]进行。对于大管径直埋管道，由于管道本身自重大，当管道发生轴向位移时，由自重产生的管道与土壤之间的摩擦力就不可忽略[5]。摩擦力的计算公式中应考虑到管道自重[6]，其计算公式为：
式中：F——轴线方向每1
μ——外管壳与土壤的摩擦系数；
ρ——土壤密度，一般砂土取 1800kg／m3；
g——重力加速度，m/s2；
h——管顶覆土深度，m；
Dw——预制保温管外壳的外径，m；
G——每1m预制保温管的满水重量，N/m。
对于大管径直埋供热管道，在设计中除了进行管道强度的计算外，还应对管道的安全状态进行分析，考虑管道可能出现的失效变形。直埋供热管道的失效包括强度失效与稳定失效两个方面。
2．1
(1)无限塑性流动
由于内压作用而产生的一次应力超过屈服应力时，管壁会产生较大的塑性变形，出现无限的塑性流动，引起管道爆裂或断裂。
(2)循环塑性变形
在直埋供热管道中，温度应力起决定性作用。当温度变化较大而热胀变形又不能完全释放时，升温过程会使管壁因轴向压应力而产生轴向压缩塑性变形；降温过程则会使管壁因轴向拉应力产生轴向拉伸塑性变形。在管道的使用期内，由于循环变化的压力和温度变化产生的应力超过2倍的屈服应力时，将会产生循环塑性变形。
(3)疲劳破坏
通常在弯头、大小头及三通等管件处易产生应力集中。在温度和压力变化过程中，应力集中引起的峰值应力只在很小的局部范围内产生循环塑性变形。首先是由于该区域是被弹性区域包围的，不会引起爆裂或断裂；其次是塑性变形时，钢材的损伤作用使管道经历了一定的运行周期后，产生疲劳破坏。峰值应力的变化越大，疲劳破坏所产生的周期就越短。
2．2
当热力管道处于受压状态时，可能出现2种失稳破坏。
(1)整体失稳。从整个管线看，管道属于管道件。当热胀变形不能完全释放时，运行工况下的轴向压力最大，由于压杆效应，可能引起管线的整体失稳。
(2)局部失稳。从管道局部看，管道属于薄壳体。在轴向应力的作用下，管道可能出现局部皱结，引起局部失稳。
(3)椭圆化变形。横断面上的土壤荷载和交通荷载也会使管道界面产生椭圆化变形，过大的椭圆化变形也会使管道产生破坏。
3．1
在直埋敷设热力管道中，当管径小于500mm时，管道只会出现无限塑性流动、循环塑性变形、疲劳破坏和整体失稳，而不会出现其他形式的破坏。在强度计算中，满足相应破坏方式的强度条件时，管径500mm以下的管道将处于安全状态。当管径大于500mm时，除上述破坏方式外，局部失稳和截面椭圆化变形将成为大管径直埋管道的主要失效方式。因此，必须使管道满足新的强度条件，才能处于安全状态。
(1)局部失稳
产生局部失稳的因素是管道的轴向应变，轴向应变取决于热胀变形的大小和释放程度。此外，产生局部失稳的可能性还与管道的截面参数有关。在轴向应变相同的管道中，局部失稳的可能性随着管壁的增厚而减小，随着钢管平均半径的增大而增加。
管材材质为Q235钢，可采用下列公式作为验算钢管管壁局部稳定性的强度条件[6]。
当计算极限状态应力时：
若rave／δ≤28．7，σmax≤334MPa；
当计算极限状态温差时；
若rave／δ≤28．7，Δt≤130℃；
式中：rave——钢管的平均半径，m；
δ——钢管的壁厚，m；
σmax——管道最大轴向应力，MPa；
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