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一引言
四、研究目的和意义 根据我国“无补偿直埋”大管径管道的实际情况并结合我区相应得实际工程,总结“无补偿直埋”大管径管道在实际工程中的应用价值,并在大范围内推广“无补偿直埋”大管径管道工程的技术方面给与一定的支持和辅助,最后通过总结、归纳,实现理论提升,使提出的“无补偿直埋”供热大管径管道工程对自治区,乃至全国的发展具有指导意义。 无补偿预热直埋是一种可靠性高、造价低的敷设方式,目前在工程应用中预热普遍以水作为介质,由于受水的热物理性质的限制,在预热中尤其对于大口径供热管道产生了诸如预热时间过长、水的自重影响热膨胀等缺点,这些缺点在一定程度上也制约了此种敷设方式在工程中的应用,而采用空气作为预热介质不仅可以较好的解决以上问题,而且对于宝贵的水资源也是一个极大的节约。在其他省市地区这种方式应用较为理想。倡导并论证“无补偿直埋保温管的热风预热技术”等一些先进技术在内蒙古自治区的实际应用的可行性是十分必要。 5.2一次性补偿直埋敷设供热管道 供热管道的一次性补偿,介于有补偿和无补偿之间。一次性补偿安装方式虽然加补偿器,但补偿器只在预热时吸收热应力起到补偿作用。但是在预热结束后就把补偿器与管道焊死,使之与管道整合,以后再也不起补偿作用。 (1)设计方法 它应用了安定性分析和弹性分析两种设计方法,弹性分析法的应用限制了管材自身承载能力的充分发挥。因温差而产生的二次应力可以采用安定性分析方法,只要弹性变形仍控制在弹性范围内,管道是不会被破坏的。 (2)预热 热水供热管道的一次性补偿直埋敷设技术的预热同预应力无补偿直埋是相类似的。通过对管道预热使之升温到设计预热温度。当管道伸长量达到设计伸长量时将补偿器焊死。两补偿器间的应力水平将高于补偿器处的应力,以后随温度的升高,管道内应力将逐渐趋于一致。这样,补偿器只在预热时起到补偿回缩量的作用,在以后运行中并无补偿作用。 一次性补偿安装方式,只是补偿了管道在预热时的应变。如果管道的最大温升温降控制在一定温差范围之内,是可以取消补偿器的。因为低于的温度变化不会使轴向应力超过钢材的许用应力,即可采用热应力无补偿方式安装。 5. 3 无补偿直埋敷设 5.3.1 分类 无补偿直埋管道中热胀变形不能完全释放产生了应力。所以我们可以选择不同的安装方式来改变热胀变形的大小和变形的释放程度进而改变管道的应力水平。零应力状态对应的温度影响着热胀变形的程度。零应力状态温度越高热胀变形程度就越小,据此温度可将管道划分为:冷安装,零应力状态对应的温度等于环境温度;预应力安装:零应力状态对应的温度等于预热温度。 5.3.2 零应力无补偿直埋敷设 (1) 设计方法 冷安装无补偿直埋敷设的设计方法比较复杂采用了应力分类法对管道的受力做了精细划分与解析。根据由不同特性的荷载产生的应力状态和对管道破坏的影响,对管道上不同的应力形态分别给予相应的限定值 。应力分类法将计算应力划分成一次应力,二次应力及峰值应力,分别采用弹性分析理论、安定性分析理论及疲劳分析理论进行分析[。 (2) 布置方式 按无补偿冷安装直埋敷设的设计理论,在热水供热管网的工作温度范围内,当管道热伸长受阻产生的温度应力能够满足安定性分析的强度条件时,从管道强度角度考虑,管网中可不设补偿器。但由于某些管件的强度或对产生热位移的限制,需要根据现场条件采取适当的保护措施,可设置少量的补偿器及固定支柱。因此管网占用空间少,布置形式简单,保温管整体连续性,防水性好[64]。 5.3.3 预应力无补偿直埋 1、预应力无补偿直埋敷设技术采用了安定性分析的设计方法。安定性分析法运用了第三强度和第四强度理论,涉及了塑性变形,需要先判别材料某一点呈现塑性变形时的应力所应当满足的塑性条件,要求应力和应变在弹性范围内变化,当管道的部分材料进入屈服区间而产生较小变化时,由于满足了变化协调条件,变形程度就不再发展。它允许若干次塑性变形,只要不产生循环多次的塑性变形,管道是不会受到破坏的,对于某一次的升温,只要将管道的塑性变形控制在屈服极限内,即使产生塑性变形也可以安全运行。与弹性分析法相对,安定性分析法采用预热温度和循环终温(运行温度)之差作为计算温差,与安装温度无关。综上所述,在分析与计算中应考虑各种载荷随温度升高或降低而变化所产生的相对应力变化量,考虑安全裕度后,将此应力变化应控制在1.35倍基本许用应力内。 2、预热安装方式有两种:敞沟预热和覆土预热。 (1)敞沟预热 先将管道置于沟中,在覆土前先预热,预热温度控制在循环中间温度以上,据芬兰KWH安装手册预热温度,这是为了防止管子升温时所受应力超过因高温而下降的屈服极限。预热时,随温度升高管道会不断伸长,当温度达到预热温度且管道伸长量达到
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