直埋保温管道的应力分析
直埋管道的安全性取决于管道的应力。管道中的应力可分为:
一次应力:管道在内压和管道自重产生的应力;
二次应力:由于热胀冷缩变形不能释放而产生的周向温差应力;
峰值应力:直管向结构不连续的管件释放变形,在该管件上产生的应力。
由于存在土壤支撑可以看作是连续不断的支架,管道自重产生的一次应力很小。由于存在土壤的磨擦作用,使管道的热膨胀不能自由释放,在管道中产生了很大的温差二次应力。二次应力的水平远远高于一次应力,直埋管道的安全性主要取决于二次应力。
例 2 :在例 1 中若由于土壤磨擦力的约束,使管道的热膨胀完全不能释放,这段管道被称为锚固段,计算内压引起的一次应力 σ1 、温差引起的二次应力 σ2 以及管道的轴向力 Na。
内压引起的一次应力 σ1 :
式中: V :钢管的泊松系数,取 0.3 ;
Pd :管道的计算压力, 1Mpa ;
Di :钢管内径, 0.115m ;
δ:钢管臂厚, 0.0045m ;
计算得: σ1=11Mpa
温差引起的一次应力 σ2 : σ2=Ea(t-t0)
式中: E : 20 号钢弹性模量, 19 × 104Mpa
a : 20 号钢线膨胀系数, 11.2 × 10 -σm /m·℃
t :管道工作温度, 120 ℃
t0 :管道安装温度, 20 ℃
管道的轴向力 Na 为 (σ)
Na= σ2A
=221 × 10σ × 0.0022
=48σ,200N
即管道的轴向力为 48 , σ2t
由计算结果看出,二次应力已经超过了钢材的基本许用应力(σ) =134 Mpa 和钢材的屈服极限σs=21σ Mpa
直埋耐高温复合保温无缝钢管其结构为:外保护层、保温层、防渗漏层三部分,外保护层材料为聚乙烯或玻璃钢或其它材料。敷设方式有直埋、架空、地沟三种形式。我公司在长期从事管体的聚氨酯保温、绝热施工中积累了大量丰富的经验,其质量达到了国家及国际标准,深受广大客户的信任和好评。用途:可能广泛应于石油、化工、城区热网、市政建设等工程,适用保温范围从普通PUF的-70℃—120℃扩大到-70℃—160℃,主要用于管道、容器内热介质物料的保温隔热。种类:氰聚塑保温管(;26.8-;1400) 管中管保温管(;42-;1400) 热缠绕保温管(;219-;1400) 直埋耐高温复合保温管(;26.8-;630) 硅酸盐保温管主要优点: 保温性能好,热损失少,为传统管材的25%,长期使用可节约大量能源。 施工方便,综合造价低,具有优良的耐腐蚀性、耐冲击性。 使用寿命长,可达30—50年。 安装费用极低。