文档介绍：热水管道直埋无补偿技术
文章来源：北京东元同创能源技术有限公司
供热管道直埋设计现状
上世纪八十年代初，我国从北欧引进聚氨酯保温管后，供热管道由地沟敷设开始转向直 埋敷设，而管道设计仍沿用架空管道和地沟管道的弹性设计理论，采用自然补偿力，如温变轴向应力。
3、 峰值应力：一定时期内，承受一次应力和二次应力的直管道向管件释放变形，
在该管件上产生的应力集中。
在直埋管道中，二次应力（轴向温变应力）的水平远远高于内压产生的一次应力（内 压应力），因此，直埋管道的安全性主要取决于管道的轴向温变应力。
三、直埋供热管道的破坏方式
从理论上讲，直埋供热管道上存在着多种破坏方式，但地实际工程实例中，对直埋 供热管道产生主要破坏作用方式有以下二种方式：
1、强度失效
（1）塑性变形
塑性变形是一次应力与二次应力共同作用下产生的，而对一个供热管网，一次应力的最大值 是相对固定的，因此，直埋供热管道产生塑性变形主要取决于二次应力（温变应力）。所以，当 二次应力超过管道屈服极限。时，管道产生有限的塑性变形；当二次应力超过了两倍管道屈服
s
极限，即2os时，管道在温变压应力下产生压缩变形，管道在温变拉应力下产生拉伸塑性变形， 这样就产生了循环塑性变形。
直埋管道的直管段在温变压应力作用下，八。03［。］时，管道不产生无限塑性循环变形， 管道处在安定状态；八。>3［。］时，管道产生无限塑性流动，产生破坏。
直埋管道的直管段在温变拉应力下，Ao<2［。］时，不产生新的塑性变形，管道处在安定状态;
△。32［。］时，管道在温变拉应力作用下产生破坏。
（2）疲劳破坏
弯头、变径、折角、三通等管件承受的应力是一次应力和二次应力集中所产的的峰值应力。 管件在热网启运和停运时承受极值峰值应力，而在热网正常运行时，管件只承受低频峰值应力。 根据工程实例数据，弯头、变径、折角、三通等管件的峰值应力，在Ao<6［0 ］时不会产生疲 劳破坏。弯头、变径、折角、三通等管件的疲劳破坏是直埋供热网中是主要的破坏方式。
（3）荷载破坏
管道上方出现高传递性荷载（如载重车辆通过）时，管道局部截面产生椭圆化变形，相应地 会产生应力集中，造成管道破坏。荷载破坏是供热管网破坏的常见方式。
2、稳定失效
（1） 整体失稳
直埋管道在运行工况下承受的最大应力是轴向压力，当管道温升较高，管道热膨胀变形不能 完全释放时产生的轴向二次应力（温变应力）急剧升高，在压杆效应下，管道易出现轴向整体失 稳破坏。
（2） 局部失稳
直埋管道属于薄壁壳体，在轴向压力超过弹性极限后，管道开始出现局部失稳破坏趋势。
四、应力计算
（一）直管道的应力计算
1、 直埋管道基本许用应力
基本许用应力一般按以下两种方式确定：
［。］=。/3 或［。］=。/
目前工程计算中按［。］=；/3计算基本许用应力，按。/3取值符合Q235钢的材料力学 特性。 b b
2、 管道环向应力
o t=PdD./2 6
P「一管道计算压力
d"--管道内径
5 ---管道公称壁厚
3、 管道最大允许循环温差
AL=（Ti -日）虹=商｛3［。］ - （1-v） aj
ATmax-—无补偿管段存在的最大允许循环温差，。C
T1---管道最高运行温度，C
T2---管