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管道在升温热胀过程中

  

直埋敷设管道如被嵌固时,管道的热伸长完全受阻,管壁的应力增大。直埋敷设管道在受热状态下,管壁单元体上作用着由内压产生的环向拉应力t、轴向压应力a和径向应力r(其值很小,一般忽略不计),如图15-5所示。进行应力验算取决于所采用的应力分析方法和强度理论。有两种不同的对直埋敷设管道进行应力验算的方法,即:

1、按弹性分析法,按第四强度理论变形能强度理论进行应力验算。采用此分析方法,管道只容许在弹性状态下运行。这是北欧国家曾经普遍采用的一种方法。

如前所述,应力分类法认为温度差引起的应力属于二次应力。管道在升温热胀过程中,可以允许有限量的塑性变形。认为材料进入屈服和产生微小变形时,变形协调即得到满足,变形不会继续发展。安定性分析原理认为,结构某些部分的材料交替地发生拉、压屈服,只要压缩屈服(升温)和拉伸屈服(冷却)的总弹性应力变化范围在两倍屈服极限之内,则结构不会发生破坏、仍能安定在弹性状态下工作。

按照此原理,直埋管道应力验算的条件为:

2、按弹塑性分析法进行应力验算,采用安定性分析原理,按第三强度理论最大剪应力强度理论进行应力验算。按此方法计算,管道容许有限量的塑性变形,管道可在弹塑性状态下运行。这是北京市煤气热力工程设计院等单位的研究成果,并通过多年的实践和修正作为我国《直埋规程》规定的应力验算方法。有一些北欧国家也开始使用这种应力验算和设计方法。

一、最大允许温差