区域供热2014．1期大管径直埋供热管道的设计计算与安装方式秦皇岛市热力总公司张海宁鹿超孟令超【摘要】针对大管径直埋供热管道与小管径管道在设计计算上存在的主要差异，讨论了大管径管道的局部屈曲和截面椭圆化变形、管件及其他连接部位的控制与保护、土壤摩擦力计算、内压作用影响等问题，并提出了大管径管道的基本设计原则和管道安装方式。【关键词】大管径直埋供热管道计算设计原则安装方式O引言行塑性流动、循环塑性变形和竖向稳定性等大管径(公称直径大于DN500)直埋供热验算外，还需要进行管道的局部屈曲和截面管道在城镇集中供热系统中已经普遍使用，椭圆化变形验算。有的地方已用到了DNl400。大管径管道作为1．1．1局部屈曲供热一级主管网，运行压力和温度高，使用年管道热胀时，轴向应变得不到释放会产限长；同时，工程量大，造价高。但是，目前却生轴向压应力。引起管道局部集中的塑性变没有一个大管径管道的设计规范(《城镇直埋形，就是局部屈曲或皱折。局部屈曲出现在承供热管道工程技术规程》‘11只适用于小于或等受高轴向压应力和截面内存在缺陷部位的管于DN500的管道)。从检索到的文献看，有关道系统中。截面内缺陷指管道的几何尺寸和的实验研究还不完善，不够系统全面。其结果焊接定位偏差、壁厚变化、环状焊缝厚度不足是实际工程中，容易出现管道的安全性和经等‘21。济性统筹考虑不足，顾此失彼，增加了管网的局部屈曲的验算方法，目前主要有欧洲运行风险或工程造价。ENl3941标准方法和临界应力推算法等[3]。经在综合分析研究相关文献资料的基础查，ENl3941标准引用了EN253标准，而现行上本文通过借鉴国内的一些重要研究成果EN253—2009标准中管道规格已达到了及欧洲供热技术，全面地阐述了大管径管道DNl200。所以，采用ENl3941—2009标准提出与小管道在设计计算上存在的主要差异；并的局部屈曲应变极限分析法应当是比较适宜针对工程实际，提出了目前大管径管道的基的方法：本设计原则和安装方式，希望以此来实现供当譬≤28．7时，△占≤o．16％(1)热管网的安全经济运行。1管道的应力计算1．1直管段当争>28．7时，△占≤(4．58睾+0·003)％D、rm／大管径直埋供热管道的直管段，除了进(2)一38一万方数据区域供热2014．1期也越大；管壁越厚，变形越小，存在着一个变式中：rI，，广一钢管的平均半径，m；卜钢管公称壁厚，ITI；形的临界壁厚。△占——钢管的应变。1．1．3增加钢管壁厚能防止局部屈曲和式(2)为针对大管径管道的局部屈曲验截面椭圆化变形算条件。在管道不存在截面内缺陷情况下，局小管径管道。无论是直埋保温管标准部屈曲的可能性随钢管平均半径增大而增(CJ厂I’114—2000)还是目前国内钢管生产系加。随管壁增厚而减小。当管道不能满足局部列，其公称壁厚都远大于内压力所需壁厚，满屈曲验算条件时，应增加壁厚。否则，需采用足局部屈曲和椭圆化变形的应力验算条件。预应力或有补偿的安装方式，来控制轴向应所以，不存在上述问题。而大管径管道则不力。然，局部屈曲和截面椭圆化变形已成为其主1．1．2截面椭圆化变形要的失效方式。当高工作压力下直管段满足埋地管道上交通车辆和土壤的垂直荷局部屈曲验算条件后，管道将不会再发生循载[4|，使管壁内产生环向压缩应力，导致钢管环塑性变形。的局部截面椭圆化变形，变形量过大时管壁1．2管件及其他连接部位将出现屈服。按照文献[5]规定，直埋管道椭直埋供热管道系统中的弯头(弯管)、三圆化变形量不得大于钢管外径的3％，变形量通、变径、小角度折角、发生定位偏差的焊缝计算如下：垛赢‰(3)等管件及部位，应力集中程度很高，其破坏是一种低循环疲劳断裂。控制方法是估算这些薄弱环节的疲劳寿命。这种低循环疲劳寿命，-鲁计算对于这些薄弱环节起着决定性作用【2]。式中：似——钢管水平径向最大的变形量，使用Palmgren—Miner公式，验证防止循环疲劳的安全性：m：．卜钢管变形滞后系数，取1．5；卜钢管基座系数；；赍≤古(4)形——单位管长上的总垂直荷载。MN／式中：n广一设计应力范围ao-i的实际作用循环次数；Ill；rJ，广_一钢管的平均半径，m；卜钢材的弹性模量，MPa；M一设计应力范围Ao-i所对应的设...