DN1400直埋高温水管道壁厚计算选取.pdfVIP

2012年 麓 技 木 设 舌 2012 第 5期 Pipeline Technique Equipment No．5 DNI400直埋高温水管道壁厚的计算选取 张国栋 ，朱 正 ，王雪梅 (1．华电国际电力股份有限公司河北分公司，河北石家庄 050031；2．北京市煤气热力工程 设计院有限公司，北京 100032，3．石家庄华电供热集团有限公司，河北石家庄 050041) 摘要：文中对直埋高温水管道的强度失效和稳定失效等各种应力破坏形式进行 了分析，并根据 国 内外有关规范和资料，分别用内压作用最小壁厚、温度变化作用最小壁厚、管壁局部屈曲作用最小壁厚 和钢管刚度验算等4个计算公式得 出DN1400管道的最小壁厚，对计算结果进行比较和分析，确定了高 温水管道的最终取用壁厚。 关键词：大管径 ；直埋高温水管道 ；强度失效；稳定失效；应力；壁厚 中图分类号：TU99 文献标识码 ：A 文章编号：1004—9614(2012)05—0050—02 0 引言 短距离内从它的根源衰减，是一种导致疲劳裂纹或脆 石家庄鹿华热网项 目供热主管线 DN1400单管总 性破坏的可能原因。峰值应力校核应根据管道使用 长28．9km．设计供回水温度 130／70oC，设计压力 1．6 期限内所受的循环荷载和循环变化次数进行疲劳分 MPa．以直埋敷设方式为主，特殊穿跨越管段根据具体 析，热水管道从最低工作温度到最高工作温度的循环 条件 ，采用管沟、暗挖隧道、管桥等方式敷设。该项 目 变化次数较低 ，故称为低循环疲劳。 于2009年开工建设，2011年采暖季投产运行。 1．1．4 高循环疲劳破坏 1 直埋高温水管道的应力破坏形式 车辆荷载通过车轮和土壤作用在管道上，使管道 1．1 强度失效 局部截面产生椭圆化变形，相应地会产生应力集中。 强度失效包括无限塑性变形、循环塑性变形、低 由于车辆荷载出现频率高，称为高循环疲劳破坏。 循环疲劳破坏和高循环疲劳破坏4种形式。 1．2 稳定失效 1．1．1 无 限塑性 变形 从整个管线看，管道属于杆件；从管道局部看，管 一 次应力主要是由于压力、重力和其他外载作用 道属于薄壁壳体。当高温水管道处于受压状态时，可 产生的应力，它是平衡外力所需要的应力。一次应力 能出现整体失稳或局部失稳破坏。 的特点是没有 自限性 ，随所加荷载的增加而增加，当 1．2．1 整体失稳 应力强度超过屈服极限时，将使管道发生无限塑性变 直埋高温水管道在运行工况下轴向压力最大，当 形或者总体变形，进而导致管道爆裂。 管道温度升高热胀变形不能完全释放时，管道中产生 1．1．2 循环塑性变形 轴向压力。存在轴向压力的管道有 向法线方 向凸出 二次应力是由于结构热胀、冷缩等位移受约束所 使管道弯曲的倾向，当周围土壤的约束力较小或因周 产生的应力，它不直接与外力平衡，而是为满足位移 围土壤开挖约束力减小时，受压管道可能会在横 向约 约束条件或变形协调要求所需的应力。供热管道的 束最弱的区域丧失稳定，管道向横向或竖直方向推开 二次应力主要 由温度循环变化引起。当温度变化过