大口徑電廠直埋熱水管道應力驗算研究

摘 要：直埋熱水管道通常采用大口徑鋼管，由于受到土壤的軸向摩擦力、橫向推力的作用，管道可能產生應力破壞的型式比較特殊，相關的規程規范在此類管道的應力分析方法上具有一定的局限性。文章按應力分類法，分析埋地熱水管道應力破壞的五種類型，并結合應力分析軟件CAESARII的應用要求，提出滿足電廠埋地熱水管道的應力分析方法，供類似工程參考。

關鍵詞：大口徑；直埋管道；應力分析

1 引言

電廠直埋熱水管道通常為DN800到DN1000的大口徑鋼管，介質溫度130℃左右，需要考慮管道在內壓、外部持續荷載、熱脹以及位移受約束時對管道安全性，以及大口徑對管道穩定性的影響。但目前，電力行業《火力發電廠汽水管道應力計算規程DL/T5366-2006》和《ASME B31.1動力管道》不適用埋地管道的應力分析，《城鎮直埋供熱管道工程技術規程CJJ/T81-98》（以下簡稱“直埋供熱規范”）和《區域供熱預制直埋保溫管設計與安裝ENl3941：2009》使用范圍分別為DN500和DN600以下的埋地管道，《ASME B31.4液態烴和其他液體管道輸送系統》中對管道穩定性等內容缺少驗算方法。

2 符號說明

（2）適用范圍

雖然CAESARII通過迭收斂方法，能夠精準計算彎矩和扭矩，但由于其應用的規范相對保守，若按此規范對長距離埋地進行計算選型，管道壁厚需要增加，并且需要考慮額外的柔性設計，整體經濟性較差。電廠廠區內埋地熱水管道一般不超過500m，距離較短，保守的計算對投資影響不大，但由于計算方便準確，推薦優先采用CAESARII進行應力驗算。

由于CAESARII僅具備一次、二次及其組合應力分析能力，在用CAESARII進行埋地管道應力分析前需對管道整體穩定性、局部穩定性和橢圓化進行驗算。

6 結束語

文章提出了大口徑電廠埋地熱水管道應力分析需要關注的五個關鍵點：內外壓導致的塑性變形、溫度導致的塑性變形、整體失穩破壞、局部失穩破壞和大口徑管道橢圓化，以及應力變化范圍和驗算要求，同時經過對比發現，CAESARII進行埋地管道應力分析具有可行性，但其所用規范偏保守。對于電廠直埋熱水管道相對距離短的實際情況，保守的計算對投資影響不大，建議從管道安全性和計算便捷性方面優先考慮應用CAESARII進行應力分析。

參考文獻

[1]CJJ/T81-98，城鎮直埋供熱管道工程技術規程[S].中國建筑工業出版社，1999.

[2]CJJ34-2010，城鎮供熱管網設計規范[S].光明日報出版社，2010.

[3]ASME B31.4-2009，液態烴和其他液體管道輸送系統[S].

[4]JB 4732-95，鋼制壓力容器-分析設計標準（2005年確認）[S].

[5]ENl3941：2009，區域供熱預制直埋保溫管設計與安裝[S].

[6]GB50253-2003， 輸油管道工程設計規范[S].

作者簡介：劉杰（1983- ），男（漢族），湖北武漢人。工程師，碩士研究生，主要從事火力發電廠設計工作。

摘 要：直埋熱水管道通常采用大口徑鋼管，由于受到土壤的軸向摩擦力、橫向推力的作用，管道可能產生應力破壞的型式比較特殊，相關的規程規范在此類管道的應力分析方法上具有一定的局限性。文章按應力分類法，分析埋地熱水管道應力破壞的五種類型，并結合應力分析軟件CAESARII的應用要求，提出滿足電廠埋地熱水管道的應力分析方法，供類似工程參考。

關鍵詞：大口徑；直埋管道；應力分析

1 引言

電廠直埋熱水管道通常為DN800到DN1000的大口徑鋼管，介質溫度130℃左右，需要考慮管道在內壓、外部持續荷載、熱脹以及位移受約束時對管道安全性，以及大口徑對管道穩定性的影響。但目前，電力行業《火力發電廠汽水管道應力計算規程DL/T5366-2006》和《ASME B31.1動力管道》不適用埋地管道的應力分析，《城鎮直埋供熱管道工程技術規程CJJ/T81-98》（以下簡稱“直埋供熱規范”）和《區域供熱預制直埋保溫管設計與安裝ENl3941：2009》使用范圍分別為DN500和DN600以下的埋地管道，《ASME B31.4液態烴和其他液體管道輸送系統》中對管道穩定性等內容缺少驗算方法。

2 符號說明

（2）適用范圍

雖然CAESARII通過迭收斂方法，能夠精準計算彎矩和扭矩，但由于其應用的規范相對保守，若按此規范對長距離埋地進行計算選型，管道壁厚需要增加，并且需要考慮額外的柔性設計，整體經濟性較差。電廠廠區內埋地熱水管道一般不超過500m，距離較短，保守的計算對投資影響不大，但由于計算方便準確，推薦優先采用CAESARII進行應力驗算。

由于CAESARII僅具備一次、二次及其組合應力分析能力，在用CAESARII進行埋地管道應力分析前需對管道整體穩定性、局部穩定性和橢圓化進行驗算。

6 結束語

文章提出了大口徑電廠埋地熱水管道應力分析需要關注的五個關鍵點：內外壓導致的塑性變形、溫度導致的塑性變形、整體失穩破壞、局部失穩破壞和大口徑管道橢圓化，以及應力變化范圍和驗算要求，同時經過對比發現，CAESARII進行埋地管道應力分析具有可行性，但其所用規范偏保守。對于電廠直埋熱水管道相對距離短的實際情況，保守的計算對投資影響不大，建議從管道安全性和計算便捷性方面優先考慮應用CAESARII進行應力分析。

參考文獻

[1]CJJ/T81-98，城鎮直埋供熱管道工程技術規程[S].中國建筑工業出版社，1999.

[2]CJJ34-2010，城鎮供熱管網設計規范[S].光明日報出版社，2010.

[3]ASME B31.4-2009，液態烴和其他液體管道輸送系統[S].

[4]JB 4732-95，鋼制壓力容器-分析設計標準（2005年確認）[S].

[5]ENl3941：2009，區域供熱預制直埋保溫管設計與安裝[S].

[6]GB50253-2003， 輸油管道工程設計規范[S].

作者簡介：劉杰（1983- ），男（漢族），湖北武漢人。工程師，碩士研究生，主要從事火力發電廠設計工作。

摘 要：直埋熱水管道通常采用大口徑鋼管，由于受到土壤的軸向摩擦力、橫向推力的作用，管道可能產生應力破壞的型式比較特殊，相關的規程規范在此類管道的應力分析方法上具有一定的局限性。文章按應力分類法，分析埋地熱水管道應力破壞的五種類型，并結合應力分析軟件CAESARII的應用要求，提出滿足電廠埋地熱水管道的應力分析方法，供類似工程參考。

關鍵詞：大口徑；直埋管道；應力分析

1 引言

電廠直埋熱水管道通常為DN800到DN1000的大口徑鋼管，介質溫度130℃左右，需要考慮管道在內壓、外部持續荷載、熱脹以及位移受約束時對管道安全性，以及大口徑對管道穩定性的影響。但目前，電力行業《火力發電廠汽水管道應力計算規程DL/T5366-2006》和《ASME B31.1動力管道》不適用埋地管道的應力分析，《城鎮直埋供熱管道工程技術規程CJJ/T81-98》（以下簡稱“直埋供熱規范”）和《區域供熱預制直埋保溫管設計與安裝ENl3941：2009》使用范圍分別為DN500和DN600以下的埋地管道，《ASME B31.4液態烴和其他液體管道輸送系統》中對管道穩定性等內容缺少驗算方法。

2 符號說明

（2）適用范圍

雖然CAESARII通過迭收斂方法，能夠精準計算彎矩和扭矩，但由于其應用的規范相對保守，若按此規范對長距離埋地進行計算選型，管道壁厚需要增加，并且需要考慮額外的柔性設計，整體經濟性較差。電廠廠區內埋地熱水管道一般不超過500m，距離較短，保守的計算對投資影響不大，但由于計算方便準確，推薦優先采用CAESARII進行應力驗算。

由于CAESARII僅具備一次、二次及其組合應力分析能力，在用CAESARII進行埋地管道應力分析前需對管道整體穩定性、局部穩定性和橢圓化進行驗算。

6 結束語

文章提出了大口徑電廠埋地熱水管道應力分析需要關注的五個關鍵點：內外壓導致的塑性變形、溫度導致的塑性變形、整體失穩破壞、局部失穩破壞和大口徑管道橢圓化，以及應力變化范圍和驗算要求，同時經過對比發現，CAESARII進行埋地管道應力分析具有可行性，但其所用規范偏保守。對于電廠直埋熱水管道相對距離短的實際情況，保守的計算對投資影響不大，建議從管道安全性和計算便捷性方面優先考慮應用CAESARII進行應力分析。

參考文獻

[1]CJJ/T81-98，城鎮直埋供熱管道工程技術規程[S].中國建筑工業出版社，1999.

[2]CJJ34-2010，城鎮供熱管網設計規范[S].光明日報出版社，2010.

[3]ASME B31.4-2009，液態烴和其他液體管道輸送系統[S].

[4]JB 4732-95，鋼制壓力容器-分析設計標準（2005年確認）[S].

[5]ENl3941：2009，區域供熱預制直埋保溫管設計與安裝[S].

[6]GB50253-2003， 輸油管道工程設計規范[S].

作者簡介：劉杰（1983- ），男（漢族），湖北武漢人。工程師，碩士研究生，主要從事火力發電廠設計工作。