关于直埋供热管道设计浅析

发布时间：2020-07-30

　　摘要：在我国城市化进程不断加快的今天，社会各方面得到了进一步的发展，人们日常生活水平得到提高的同时也提出了更高的要求。就从目前的情况看来，供热管道直埋敷设技术已经成为城市发展过程当中不可缺少的一项关键技术，不过在直埋供热管道设计过程当中往往会受到很多因素的影响，从而导致设计出来的管道与实际标准之间存在很大的差距，这样就会导致城市热水供热系统无法正常的进行运转。所以，相关工作人员要对直埋供热管道进行科学的设计，并且在此基础上对其进行不断的改进和调整，这样对城市的发展起到一定的促进作用。

　　关键词：直埋;供热;管道;设计

　　前 言

　　通过实际的调查发现，社会在不断发展过程中对自然环境也在造成一定程度的破坏，为了能够对自然环境进行有效的保护，我国大部分城市对热化方案进行了不断的改进和完善。在通常的情况下，城市热化工程实际施工范围比较大，相关企业需要投入大量的资金，为了能够对这一问题进行有效的解决，在城市当中就应该对直埋供热管道进行充分的应用。

　　一、直埋供热管道的应力分析

　　在通常的情况下，所有能够让管道发生内力或者应力的因素都称之为作用，热力管道主要会受到两种作用的影响，这两种作用分别是温度和压力，然而直埋管道不仅有这两方面的作用存在，而且还会有轴向位移产生的摩擦力和侧向压缩反力。通过对作用特点进行分析可以分为两类，这两类分别是力作用和位移作用。在静力平衡条件下，力作用带来的应力往往称作应力，如果该应力超出了规定的范围不仅会导致管道内部发生塑形流动，而且严重的时候还会立刻爆炸或管道发生断裂，从而对城市发展带来一定程度的影响。另外，位移作用产生的应力往往被称作二次应力，这种应力会受到管道发生变形的影响而逐渐降低，从而变形无法继续进行，如果该应力超出了规定的范围就会导致钢材发生屈服现象和塑形变形，不过不会在管道内部形成塑形流动。在管道一些不连接处这两种作用力部分比较集中，这种集中的应力被称为峰值应力，这种应力往往不会导致管道发生很大程度的形变，不过由于其数值的不断变化就会导致管道钢材结构受到一定程度的损伤，进而出现局部疲劳的情况，管道无法进行正常的运行，人们的日常生活也会因此受到影响。

　　二、直埋供热管道的失效分析

　　(一)强度失效

　　通过实际的调查发现，管道受到内压产生的环向应力属于一次应力，如果这种环向应力比较大，管道内部就会出现塑形流动，从而导致爆裂和断裂情况出现。为了能够对塑形流动进行有效的处理，相关工作人员要对一次应力的极限范围进行充分的分析，并且在此基础上做出不断的改进和调整。当前我国城市供热管网实际内压产生的环向应力比规定的极限值要低很多，所以管道不会受到一定程度的破坏。温度应力在整个直埋供热管道当中起到决定性的作用，如果管道受到的温度变化比较大，在升温过程就会导致管壁受到轴向压应力的影响而发生轴向压缩塑形变形，降温过程就会让管壁受到轴向拉应力的影响而发生拉伸塑形变形，无论是哪种变形都会导致直埋供热管道无法进行正常的运作。这就要求相关工作人员要对这两种变形进行充分的分析，并且对其产生的应力进行有效的控制，这样才能够让管道保持稳定的状态。

　　(二)稳定失效

　　就从目前的情况看来，直埋供热管道在受压的状态下受到两种失稳破坏，这两种失稳破坏分别是整体失稳和局部失稳。首先，整体失稳。往往管道在受到热胀变形而不能完全释放出来的时候，在实际的运行过程当中就会导致轴向压力不断的增加，在压杆效应的影响下而导致管道出现失稳现象。如果管道实际埋入土壤程度比较浅，就会导致整体出现纵向失稳现象，管道附近有平行开沟存在的时候就会出现水平失稳现象。这就要求相关工作人员要对这两种失稳现象进行充分的分析，根据实际的情况来采取有效的措施对失稳现象进行有效的处理，这样才能够对管道进行有效的保护。其次，局部失稳。在通常的情况下，直埋供热管道属于薄壳体，在受到轴向应力的影响下就会出现局部褶皱，从而导致局部失稳现象的出现，工作人员在对运行温度比较高且管径比较大的管网进行分析之前，首先就应该对薄壁壳体模型进行稳定性的分析。最后，椭圆化变形。这种变形一般是管道受到横断面上的土壤荷载和交通荷载的影响而出现的，如果变形程度比较大就会导致管道受到很大程度的破坏。

　　三、直埋供热管道设计要点

　　(一)局部失稳和椭圆化变形

　　工作人员在对直埋供热管道进行设计的时候，首先要对管径进行充分的分析，如果管径小于规定的范围则只会在管道内部出现塑形流动、塑形变形、疲劳破坏等现象，而不会受到其他形式的破坏。在对管道强度进行计算的时候要在满足相关强度的条件下，保证管道始终处于安全状态。如果管径大于规定的范围，管道还会受到局部失稳和椭圆化变形的影响，这也是直埋供热管道出现失稳的主要方式，所以，工作人员要保证管道具有较高的强度，这样才能够保证其进行正常的运行。局部失稳出现的主要原因就是管道受到轴向应变的影响，而且与截面参数之间有着一定的联系，如果管道轴向应变相同就会导致局部失稳随着管壁的增厚而降低。另外，椭圆化形变当中产生径向形变的主要原因就是管道受到垂直载荷的影响，径向形变的大小在通常的情况下也会与管道截面参数之间有着一定得联系，工作人员要对钢管截面径向变形进行严格的控制，保证其不超过钢管外径的三分之一。

　　(二)设计要点

　　工作人员在对直埋供热管道进行设计的时候，不仅要严格按照相关的流程和规定对强度进行合理的设计，而且还要根据实际的情况来对整体失稳、局部失稳和椭圆化变形等现象采取有效的措施进行解决。对钢管的壁厚进行适当的增加，同时还要提高其自身的刚度，这样能够最大程度上将抗失稳能力进行提高，从而保证直埋供热管道在实际的运行过程当中不会出现椭圆化形变、和局部失稳的现象。另外，工作人员还要对覆土的深度进行增加，这样能够进一步增大抗纵向失稳反力和抗水平失稳能力，从而有效的防止整体失稳现象费出现。根据实际的情况来对预应力安装方式进行应用，对安装温度进行提高，这样能够对施工过程当中温度升高进行控制，热胀变形量也会得到进一步的提高降低，局部失稳现象就会得到有效的解决。除此之外，在科学技术水平高度发达的今天，越来越多先进的直埋供热管道技术工艺和设备被不断的研发出来，相关工作人员在设计过程当中要对这些技术工艺和设备进行充分的应用，这样才能够进一步提高设计工作整体的质量和效率，直埋供热管道也可以进行正常的运行。相关单位还要对直埋供热管道设计人员进行定期的培训，在培训当中能够进一步提高自身的综合素质和专业知识，而且还能够依靠自身的工作经验来对直埋供热管道进行科学的设计，对设计过程当中存在的问题也能够及时的进行解决，从而对城市的发展起到一定的促进作用。

　　四、结 语

　　综上所述，直埋供热管道设计对于城市发展来说有着十分重要的影响，这就要求相关工作人员要对实际的情况进行充分的分析，并且充分掌握设计过程当中存在的影响因素，在此基础上采取有效的措施降低这些因素带来的影响，这样才能够让管道进行正常的运行，促进城市的进一步发展。——论文作者：杨海霞

　　关于直埋供热管道设计浅析相关期刊推荐：《煤气与热力》(月刊)创刊于1978年，由中国市政工程华北设计研究院等单位主办。主要刊登城市燃气和热力方面的技术性和学术性论文、生产总结、专题综述、技术简讯。读者对象为全国各地燃气公司、热力公司、有关设计院、科研单位的工程技术人员和管理部门的工作人员。