解析直埋热水管道中的不锈钢波纹补偿器

2015-10-29 17:23:00
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摘要:不锈钢波纹补偿器在不同管道的安装方式是不同的,如直埋热水管道比蒸汽管道应力水平低,对循环温差及管径较小的长直管段,在管道安定性分析下的强度验算及竖向稳定性验算满足要求时,允许无补偿管段出现,可采用无补偿冷安装方式敷设。

不锈钢波纹补偿器在不同管道的安装方式是不同的,如直埋热水管道比蒸汽管道应力水平低,对循环温差及管径较小的长直管段,在管道安定性分析下的强度验算及竖向稳定性验算满足要求时,允许无补偿管段出现,可采用无补偿冷安装方式敷设。
无补偿冷安装的敷设方式虽然降低了工程造价,方便了施工,但是由于无补偿装置用以释放二次应力,管道在运行过程中一直处在一个较高的应力水平下,这就要求设计人员在计算时要更加谨慎。尤其是对于大管径管道,当常规壁厚的钢管直径超过700mm时,会因椭圆效应产生椭圆变形,使得力学计算复杂化。
管道椭圆化变形主要与两个因素有关:
a.直埋管道上面作用的垂直荷载,包括随埋深增加而加大的土壤荷载和随埋深增大而减小的车辆等动荷载。
b.钢管的截面参数,在相同的垂直荷载作用下,钢管半径越大,椭圆化变形越大;管壁越厚,椭圆化变形越小。钢管椭圆化变形如超过一定限值,易造成局部失稳破坏,最终导致管道系统破坏。
因此,在设计计算无补偿冷安装的直埋管道时,若管径较大,不仅需要对管道的安定性和竖向稳定性进行验算,还需要按照受压薄壁壳体模型进行受力分析,以保证管道的局部稳定性,防止出现局部皱结。
对于设置一次性 不锈钢波纹管补偿器等预应力安装方式,虽然管道热伸长降低,管道的整体及局部稳定性会有所提高,但由于管道运行温差不变,管道温度应力变化并未改变,管道仍与冷安装具有同样的强度状态,安定性条件仍需保证方可通过。

 

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