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工程中对大口径直埋热力管道的应力分析

2020-04-19 439 上传者：管理员

摘要：近年来，随着我国经济实力和人民生活水平的迅速提升，冬季供暖面积在逐年增加，与传统的区域锅炉供热相比，集中供热具有更加节能环保的特点。基于此，本文在分析了大管径直埋热力管道应用重要性的基础上，指出了其中存在的问题，提出了热管应力的基本模式，并提出了具体的解决方案，旨在促进热力工程的顺利实施。

关键词：
大管径
工程
应用分析
直埋热力管道
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一、热力管道应力分析

(一) 热力管道实际承受荷载的确定

温度负荷意味着在运行期间热力管道将受到不同类型的压力和温度的影响。在具体项目的建设中需要根据具体问题具体分析，结合实际的生产条件，分析可以得出不同的结果，是为了促进管道满足各种建设状态下的技术要求。持续的外部载荷主要与管道上的实际载荷以及吊架的反作用力有关。它们中的大多数显示出集中或分散的连续外部负载。在从实际安装到管道运行的这段时间内，管道的内部介质会受到内部和外部温度变化的影响，并且管道将根据热膨胀和收缩的基本原理发生特定的变形。

目前，与设备相连的管线由于自身温度的变化，会引起各个端点的位移程度不同，这将在管线的实际应用中造成更多的约束，从而使管线道的整体结构变形。偶然载荷主要是来自外部环境的冲击载荷，例如地震载荷，自然天气载荷等。对于这种类型的负载，没有固定的计算法则。这些负载在大多数情况下只会偶尔发生，但不会同时发生。

(二) 实际负载情况概述

工程中大口径直埋热力管道的应力分析。在大多数情况下，热管道应力计算需要分析管道的实际运行情况以及安装过程中承受的负载。安装条件是在外部环境，内部压力和外部温度的影响下，管道对管道受力的总体影响。负载运行条件是项目中的热力管道在内部压力和正常运行条件下各种温度下的负载条件。

(三) 热力管道在工程中应力的计算软件选取

随着中国信息网络技术的飞速发展，计算机已被广泛应用于各种生产活动中。国内外已经探索了管道应力分析和计算软件，各种计算程序正处于开发和改进阶段。中国也已经编制了管道应力分析程序，但是这些程序更加实用且功能单一，无法更好地突出商业发展的特征。当前的Caesar软件能够分析管理能力和经济性，功能全面，具有良好的应用价值。通过分析管道的非线性力，可以掌握管道的应力和振动频率等许多数值。

(四) 管道边界条件分析

目前，项目中热力管道的计算需要结合边界条件，并结合施工现场的各种参数，使边界条件与施工现场的情况相吻合。当前的热力管道受到各种约束，包括导向支架约束，滑动支架和约束支架。应力计算模型可以完全根据全面简化管道支架形成约束力。

(五) 管道应力初步计算

上述条件初步确定后，即可得到最终的计算关系，并根据初步的计算结果调整相应的工作量，加快工作进程，提高工作的实时效率。与此同时，对比主应力和次应力的计算结果，即可以掌握不同状态下的位移量和界面应力情况，并及时分析应力计算相应地结果，根据实际情况总结数据是否能满足施工活动的要求。

二、直埋管道应力分类以及管道破坏形式概述

当实际应力是由外部载荷和内部压力产生时，温度环境也会产生应力。在实际工程设计过程中，有必要对其受力情况进行具体分析，结合实际的发生情况。目前，埋地管道的主要应力为一次应力、二次应力和峰值应力这三种情况。峰值主要应用于管道的弯头、直角等局部节点，峰值应力不易变形，但管道钢的内部结构损伤大多是由峰值应力引起的。一次应力是静平衡条件下由内压和外环境载荷产生的应力。当一次应力超过管道的机械载荷时，管道将发生爆裂。二次应力是由管道在各种情况下的位移引起的。变形因子和位移荷载会产生二次应力。通过对主应力、次应力和峰值应力的最大载荷值的分析，可以看出实际应力值之间存在不同的区域间距。二次应力对管线钢的损伤较大，峰值应力引起的变形可根据直埋热力管道的总体设计内容进行调整。

三、现阶段解决管道应力问题的方法探析

(一) 管道接口实际推力超载

在热力管道实际施工过程中，如果各设备接口位置的推断值超过允许范围，将对设备功能造成一定的损害。如果情况比较严重，将会直接损坏管道机组的运行功能，影响它的正常使用。所以，在具体设计阶段发现问题时，应选择具体的措施加以处理。一旦发生特殊情况的时候，比如管道实际垂直方向的推力上升时，可适当调整相邻吊架的负荷，使推力得到调整。如果水平方向上的实际推力持续上升，当设备距终点有一定距离时，需要设置支架隔离。当管道设备之间的作用力矩较大时，应分析力矩产生的方向和实际变形的方向，并根据力矩产生的实际距离控制力矩，使其固定在最佳数据范围内。当冷态和热态之间的差异满足同一矩组分在不同状态下推力值之和时，主要是由于管道的实际柔性不够，因此有必要重新布置管道系统，以适度提高管道的柔性。

(二) 管道支吊架失重

大直径直埋热力管道在直埋敷设过程中，由于调整支吊架实际跨度内的自重弯矩而产生的重量损失，是应力分析过程中的一种异常现象。当管道水平跨度不平衡时，会出现失重现象。通过调整支吊架之间的跨度和荷载，可以有效地控制质量损失现象。在实际的施工过程中，大多数的风险因素不仅仅是它存在于单应力状态，不限于剪切应力状态，而是处于高复杂应力状态。相关技术人员应分析材料的损伤，系统整理后建立强度理论。目前，材料的破坏模式不同，强度理论可以分为不同的类别。

四、结束语

目前，工程中对大口径直埋热力管道的应力分析，首先要掌握大口径直埋热力管道的实际应力分类和破坏类型，掌握一次应力、二次应力和峰值应力的相关数据，以及主要的影响因素，从而提出相应的解决方案。热力管道计算的关键是保证数值的准确性，并对边界条件的参数进行分析以保证输入值的正确性。否则，管道在实际工程建设中会容易产生更大的不利影响。现如今，应力分析是目前大口径直埋热力管道设计中的关键内容，对管道设计的整体规律起着关键的决定作用。

参考文献：

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