基于城市直埋式供热管道的可靠性验算

可靠性验算是城市直埋式供热管道的设计和运行管理的重要环节,为了保证直埋式供热管道在一定运行条件下和在规定的时间内安全可靠地运行,本文通过对城市直埋式供热管道的安装技术的介绍,分析了城市直埋供热管道可靠性验算中有关可靠性指标和相关参数,提出了城市直埋式供热管道可靠性验算的方法。利用可靠性设计方法和相应的理论公式,对城市直埋供热管道进行了可靠性验算。研究结果表明：通过管道壁厚和屈服温差两大指标对供热管道的可靠性进行验算,可以明确满足可靠性前提下的最小壁厚值及屈服温差下限,极大地提高了工程质量。     

某高温高压供热管道事故分析

本文针对某直埋高温管道破裂,对导致管道失效的各种应力破坏形式进行了分析,提出直埋管道在设计计算时要充分考虑管道刚度以及内压、温度、局部屈曲对壁厚的影响,同时要注意直埋管道环境变化对管道的影响,从而提出一种针对性的补救措施。     

直埋热水管道锚固段局部屈曲有限元分析

采用有限元分析方法,针对直埋热水管道锚固段理想模型(无初始缺陷)、非理想模型(存在初始缺陷——不圆度)进行局部屈曲有限元分析,验证根据CJJ/T 81—2013《城镇供热直埋热水管道技术规程》局部稳定性验算式得到的工作管实际壁厚的安全性。直埋热水管道锚固段属于缺陷敏感性结构,初始缺陷对工作管发生屈曲风险的影响比较大。按CJJ/T 81—2013局部稳定性验算式得到的工作管实际壁厚有足够的安全余量。     

管线钢L360用于集中供热工程探讨

介绍了供热管道各种壁厚的计算方法,以DN1 400为例,采用内压壁厚、锚固段当量应力壁厚,钢管刚度,局部屈曲算法分别对两种钢材在循环温差为130℃,设计压力为1.6 MPa和2.5 MPa时进行了计算,得出了两种钢材相应的壁厚计算方法。     

大管径直埋供热管道的工作状态及安全性研究

基于强度理论和弹性稳定理论,给出了不同压力等级、壁厚、公称管径为500～1400mm的直埋热水供热管道局部稳定控制循环温差、最大允许循环温差和屈服温差曲线,建立了管道工作状态分区图,对各区域管道的最大允许安装长度和弹、塑性工作状态进行了研究。提出了在防止大管径直埋供热管道产生局部屈曲的前提下,增大管道最大允许安装长度的措施。     

大管径直埋供热管道局部稳定性验算方法比较

对大管径直埋供热管道局部稳定性验算方法进行了分析比较,欧洲EN13941标准验算方法偏于保守,建议采用临界应力推导法。在满足不发生局部失稳的条件下,增大壁厚可采用冷安装。当增大壁厚后管道增加的造价低于电预热安装费用时,可采用冷安装。     

大直径直埋热力管道局部稳定性因素影响分析

大直径直埋热力管道由于挖沟不平等因素影响,在上覆荷载作用下存在管道定位偏差。高温运行过程中管道局部稳定性是重要的考量因素。应用有限元软件ABAQUS,建立三维管土相互作用的有限元模型,模拟分析存在定位偏差的管道在高温运行中发生的局部失稳变形过程。对不同地面荷载、管道壁厚等影响因素进行参数化分析,得出了不同因素影响下管道局部屈曲临界温差和屈曲变形规律。结论表明管道局部屈曲临界温差随地面荷载增大而减小,当管径一定时,随管道壁厚的增大而增大。     

大管径直埋供热管道的设计计算与安装方式

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。     

对直埋热水管道锚固段当量应力的探讨与分析

在CJJ/T 81-2013《城镇供热直埋热水管道技术规程》中给出了锚固段的应力验算公式,但对验算公式推导过程的相关文献资料甚少。本文在分析热水直埋敷设管道受力的基础上,结合材料力学的知识,分析了冷热态下管道的当量应力,推导出了锚固段应力验算公式,以帮助广大热力从业人员更好地理解规范验算准则。     

无补偿冷安装与电预热安装钢管最小壁厚验算

结合工程实例,对直埋热水供热管道分别采用无补偿冷安装、电预热安装方式条件下,工作钢管(直管段)最小壁厚的验算方法进行探讨,分析了无补偿设计应注意的问题。     

提高直埋供热管道安全运行的途径

探讨了提高直埋蒸汽、热水供热管道安全性的途径。对于直埋蒸汽供热管道,应通过合理布置固定支座,划分补偿管段,补偿管段的划分方法应与直埋热水供热管道区别对待;合理布置疏水装置,避免水击的出现。对于直埋热水供热管道,须对管道安定性、竖向稳定性、局部稳定性进行验算。     

直埋供热管道设计计算软件的开发

介绍了直埋供热管道设计计算软件的系统构成及计算原理,列举了计算实例。输入管网结构参数后,直埋供热管道设计计算软件以补偿器、固定支座为分界点,自动对管网进行分段,分别对各计算管段进行驻点或锚固点位置的计算和管段应力验算。根据驻点或锚固点的具体位置进行弯头应力验算、补偿器补偿量验算、任意点的热伸长量计算以及固定支座推力计算等。充分考虑大管径直埋供热管道横截面椭圆变形和局部稳定性后,将管道公称直径推广至1000 mm,拓宽了直埋供热管道设计计算软件的应用范围。     

直埋供热管道的局部稳定性分析

本文应用经典板壳稳定性理论，对直埋供热管道可能出现的局部稳定破坏进行了深入分析和研究。提出了判定直埋供热管道局部稳定性的验算条件，并且推导出了高温水直埋管道(Q235钢)锚固段轴向失稳的临界径厚比。     

直埋供热管道埋深的研究

利用EXCEL表编制了直埋供热管道纵向稳定性验算表,计算了在满足直埋供热管道纵向稳定性验算条件下的管道最小埋深,分析了管道埋深对补偿器、弯头设计选型的影响。     

国内外标准大管径直埋热水管道壁厚计算对比

对中国标准、俄罗斯标准、欧盟标准大管径直埋热水管道(直管)壁厚计算异同进行探讨。对于内压作用要求，中国标准未考虑管道壁厚的内腐蚀裕量，建议修订中国标准时，考虑管道壁厚的内腐蚀裕量。对于局部稳定性要求，与中国标准相比，欧洲标准对直管许用轴向压缩应力的规定更加严格，建议采用欧盟标准。对于径向稳定性要求，俄罗斯标准未对径向稳定性分析进行规定，中国标准要求径向最大变形量不超过工作管外直径的3%。冷安装条件下，局部稳定性要求是主导因素，决定着工作管最终选取壁厚。欧盟标准局部稳定性要求壁厚比中国标准局部稳定性要求壁厚大，超出2～3 mm。预热安装条件下，局部稳定性要求是次要因素，内压作用要求和径向稳定性要求成为主导因素，决定工作管最终选取壁厚。     

大管径直埋供热管道锚固段应力分析

针对大管径直埋供热管道,从局部看,利用弹性薄壳理论,将直埋供热管道锚固段作为柱壳建立物理模型;从整体看,纵向受力分析时,可将管线简化成文克尔地基梁模型。根据管道的受力状态,确定出锚固段中的薄弱点,即管道的破坏点。对于处于复杂应力状态下的危险点,采用屈斯卡(Tresca)公式计算当量应力,确保承受高轴向力的直管道满足塑性变形破坏和局部屈曲。     

直埋蒸汽外护管直管稳定性及弯头强度验算

根据CJJ/T 104—2014《城镇供热直埋蒸汽管道技术规程》、CJJ/T 81—2013《城镇供热直埋热水管道技术规程》的规定,结合具体算例,对直埋蒸汽管道外护管直管段进行局部稳定性验算、径向稳定性验算,对弯头(水平布置)进行强度验算。对不满足强度验算条件的水平转角管段,提出处理方法。     

俄罗斯、欧盟直埋供热管道设计标准与国内设计规程对比分析

国内直埋设计规程、国外直埋设计标准,各有所长,国内直埋设计规程吸收了国外直面设计标准中的优点,但又有一定的突破。实际操作时,应结合建设方的意见,根据具体工程的建设地点、特点、所处环境,以及建设方对材料、设备、工期、造价的侧重点去选择合适的敷设方式。本文对国内外直埋设计规程、设计标准进行了对比分析,对直埋供热管道壁厚的确定、整体失稳、局部失稳、管道埋深、地震分析等方面进行了深入的对比,总结了国内外直埋供热管道设计理论的异同与各自的特点。     

大口径薄壁海底管道局部屈曲设计技术研究

利用有限元软件建立了不同管径、壁厚组合条件下的数值分析模型,开展了大口径薄壁海底管道在弯矩作用下的局部屈曲分析,得出了管道径厚比对管道屈曲承载力的影响程度。通过引入弯曲抗力系数,建立了海底管道局部屈曲弯矩抗力系数与管道径厚比的关系。     

直埋热力管道的强度设计计算

在直埋热力管道的强度设计中,采用不同的强度验算理论将产生完全不同的结果,应力分类法合理地考虑管道的载荷类型,对不同的应力采用不同的应力验算条件,从而有效发挥管道材料的潜能。本文按应力分类方法,对《城镇供热管道工程技术规程》中有关强度计算的内容及相关公式进行较为深入的分析,给出了直管无补偿直埋敷设的条件及弯管段设计布置方法,对直埋热力管道的强度设计起到一定的帮助作用。