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當前位置:河北保利熱力管道工程有限公司>>公司動態(tài)>>直埋保溫管道的應力分析
直埋管道的安全性取決于管道的應力。管道中的應力可分為:
一次應力:管道在內(nèi)壓和管道自重產(chǎn)生的應力;
二次應力:由于熱脹冷縮變形不能釋放而產(chǎn)生的周向溫差應力;
峰值應力:直管向結(jié)構(gòu)不連續(xù)的管件釋放變形,在該管件上產(chǎn)生的應力。
由于存在土壤支撐可以看作是連續(xù)不斷的支架,管道自重產(chǎn)生的一次應力很小。由于存在土壤的磨擦作用,使管道的熱膨脹不能自由釋放,在管道中產(chǎn)生了很大的溫差二次應力。二次應力的水平遠遠高于一次應力,直埋管道的安全性主要取決于二次應力。
例 2 :在例 1 中若由于土壤磨擦力的約束,使管道的熱膨脹*不能釋放,這段管道被稱為錨固段,計算內(nèi)壓引起的一次應力 σ1 、溫差引起的二次應力 σ2 以及管道的軸向力 Na。
內(nèi)壓引起的一次應力 σ1 :
式中: V :鋼管的泊松系數(shù),取 0.3 ;
Pd :管道的計算壓力, 1Mpa ;
Di :鋼管內(nèi)徑, 0.115m ;
δ:鋼管臂厚, 0.0045m ;
計算得: σ1=11Mpa
溫差引起的一次應力 σ2 : σ2=Ea(t-t0)
式中: E : 20 號鋼彈性模量, 19 × 104Mpa
a : 20 號鋼線膨脹系數(shù), 11.2 × 10 -σm /m·℃
t :管道工作溫度, 120 ℃
t0 :管道安裝溫度, 20 ℃
管道的軸向力 Na 為 (σ)
Na= σ2A
=221 × 10σ × 0.0022
=48σ,200N
即管道的軸向力為 48 , σ2t
由計算結(jié)果看出,二次應力已經(jīng)超過了鋼材的基本許用應力(σ) =134 Mpa 和鋼材的屈服極限σs=21σ Mpa
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