大口径电厂直埋热水管道应力验算研究

摘 要：直埋热水管道通常采用大口径钢管，由于受到土壤的轴向摩擦力、横向推力的作用，管道可能产生应力破坏的型式比较特殊，相关的规程规范在此类管道的应力分析方法上具有一定的局限性。文章按应力分类法，分析埋地热水管道应力破坏的五种类型，并结合应力分析软件CAESARII的应用要求，提出满足电厂埋地热水管道的应力分析方法，供类似工程参考。

关键词：大口径；直埋管道；应力分析

1 引言

电厂直埋热水管道通常为DN800到DN1000的大口径钢管，介质温度130℃左右，需要考虑管道在内压、外部持续荷载、热胀以及位移受约束时对管道安全性，以及大口径对管道稳定性的影响。但目前，电力行业《火力发电厂汽水管道应力计算规程DL/T5366-2006》和《ASME B31.1动力管道》不适用埋地管道的应力分析，《城镇直埋供热管道工程技术规程CJJ/T81-98》（以下简称“直埋供热规范”）和《区域供热预制直埋保温管设计与安装ENl3941：2009》使用范围分别为DN500和DN600以下的埋地管道，《ASME B31.4液态烃和其他液体管道输送系统》中对管道稳定性等内容缺少验算方法。

2 符号说明

（2）适用范围

虽然CAESARII通过迭收敛方法，能够精准计算弯矩和扭矩，但由于其应用的规范相对保守，若按此规范对长距离埋地进行计算选型，管道壁厚需要增加，并且需要考虑额外的柔性设计，整体经济性较差。电厂厂区内埋地热水管道一般不超过500m，距离较短，保守的计算对投资影响不大，但由于计算方便准确，推荐优先采用CAESARII进行应力验算。

由于CAESARII仅具备一次、二次及其组合应力分析能力，在用CAESARII进行埋地管道应力分析前需对管道整体稳定性、局部稳定性和椭圆化进行验算。

6 结束语

文章提出了大口径电厂埋地热水管道应力分析需要关注的五个关键点：内外压导致的塑性变形、温度导致的塑性变形、整体失稳破坏、局部失稳破坏和大口径管道椭圆化，以及应力变化范围和验算要求，同时经过对比发现，CAESARII进行埋地管道应力分析具有可行性，但其所用规范偏保守。对于电厂直埋热水管道相对距离短的实际情况，保守的计算对投资影响不大，建议从管道安全性和计算便捷性方面优先考虑应用CAESARII进行应力分析。

参考文献

[1]CJJ/T81-98，城镇直埋供热管道工程技术规程[S].中国建筑工业出版社，1999.

[2]CJJ34-2010，城镇供热管网设计规范[S].光明日报出版社，2010.

[3]ASME B31.4-2009，液态烃和其他液体管道输送系统[S].

[4]JB 4732-95，钢制压力容器-分析设计标准（2005年确认）[S].

[5]ENl3941：2009，区域供热预制直埋保温管设计与安装[S].

[6]GB50253-2003， 输油管道工程设计规范[S].

作者简介：刘杰（1983- ），男（汉族），湖北武汉人。工程师，硕士研究生，主要从事火力发电厂设计工作。

摘 要：直埋热水管道通常采用大口径钢管，由于受到土壤的轴向摩擦力、横向推力的作用，管道可能产生应力破坏的型式比较特殊，相关的规程规范在此类管道的应力分析方法上具有一定的局限性。文章按应力分类法，分析埋地热水管道应力破坏的五种类型，并结合应力分析软件CAESARII的应用要求，提出满足电厂埋地热水管道的应力分析方法，供类似工程参考。

关键词：大口径；直埋管道；应力分析

1 引言

电厂直埋热水管道通常为DN800到DN1000的大口径钢管，介质温度130℃左右，需要考虑管道在内压、外部持续荷载、热胀以及位移受约束时对管道安全性，以及大口径对管道稳定性的影响。但目前，电力行业《火力发电厂汽水管道应力计算规程DL/T5366-2006》和《ASME B31.1动力管道》不适用埋地管道的应力分析，《城镇直埋供热管道工程技术规程CJJ/T81-98》（以下简称“直埋供热规范”）和《区域供热预制直埋保温管设计与安装ENl3941：2009》使用范围分别为DN500和DN600以下的埋地管道，《ASME B31.4液态烃和其他液体管道输送系统》中对管道稳定性等内容缺少验算方法。

2 符号说明

（2）适用范围

虽然CAESARII通过迭收敛方法，能够精准计算弯矩和扭矩，但由于其应用的规范相对保守，若按此规范对长距离埋地进行计算选型，管道壁厚需要增加，并且需要考虑额外的柔性设计，整体经济性较差。电厂厂区内埋地热水管道一般不超过500m，距离较短，保守的计算对投资影响不大，但由于计算方便准确，推荐优先采用CAESARII进行应力验算。

由于CAESARII仅具备一次、二次及其组合应力分析能力，在用CAESARII进行埋地管道应力分析前需对管道整体稳定性、局部稳定性和椭圆化进行验算。

6 结束语

文章提出了大口径电厂埋地热水管道应力分析需要关注的五个关键点：内外压导致的塑性变形、温度导致的塑性变形、整体失稳破坏、局部失稳破坏和大口径管道椭圆化，以及应力变化范围和验算要求，同时经过对比发现，CAESARII进行埋地管道应力分析具有可行性，但其所用规范偏保守。对于电厂直埋热水管道相对距离短的实际情况，保守的计算对投资影响不大，建议从管道安全性和计算便捷性方面优先考虑应用CAESARII进行应力分析。

参考文献

[1]CJJ/T81-98，城镇直埋供热管道工程技术规程[S].中国建筑工业出版社，1999.

[2]CJJ34-2010，城镇供热管网设计规范[S].光明日报出版社，2010.

[3]ASME B31.4-2009，液态烃和其他液体管道输送系统[S].

[4]JB 4732-95，钢制压力容器-分析设计标准（2005年确认）[S].

[5]ENl3941：2009，区域供热预制直埋保温管设计与安装[S].

[6]GB50253-2003， 输油管道工程设计规范[S].

作者简介：刘杰（1983- ），男（汉族），湖北武汉人。工程师，硕士研究生，主要从事火力发电厂设计工作。

摘 要：直埋热水管道通常采用大口径钢管，由于受到土壤的轴向摩擦力、横向推力的作用，管道可能产生应力破坏的型式比较特殊，相关的规程规范在此类管道的应力分析方法上具有一定的局限性。文章按应力分类法，分析埋地热水管道应力破坏的五种类型，并结合应力分析软件CAESARII的应用要求，提出满足电厂埋地热水管道的应力分析方法，供类似工程参考。

关键词：大口径；直埋管道；应力分析

1 引言

电厂直埋热水管道通常为DN800到DN1000的大口径钢管，介质温度130℃左右，需要考虑管道在内压、外部持续荷载、热胀以及位移受约束时对管道安全性，以及大口径对管道稳定性的影响。但目前，电力行业《火力发电厂汽水管道应力计算规程DL/T5366-2006》和《ASME B31.1动力管道》不适用埋地管道的应力分析，《城镇直埋供热管道工程技术规程CJJ/T81-98》（以下简称“直埋供热规范”）和《区域供热预制直埋保温管设计与安装ENl3941：2009》使用范围分别为DN500和DN600以下的埋地管道，《ASME B31.4液态烃和其他液体管道输送系统》中对管道稳定性等内容缺少验算方法。

2 符号说明

（2）适用范围

虽然CAESARII通过迭收敛方法，能够精准计算弯矩和扭矩，但由于其应用的规范相对保守，若按此规范对长距离埋地进行计算选型，管道壁厚需要增加，并且需要考虑额外的柔性设计，整体经济性较差。电厂厂区内埋地热水管道一般不超过500m，距离较短，保守的计算对投资影响不大，但由于计算方便准确，推荐优先采用CAESARII进行应力验算。

由于CAESARII仅具备一次、二次及其组合应力分析能力，在用CAESARII进行埋地管道应力分析前需对管道整体稳定性、局部稳定性和椭圆化进行验算。

6 结束语

文章提出了大口径电厂埋地热水管道应力分析需要关注的五个关键点：内外压导致的塑性变形、温度导致的塑性变形、整体失稳破坏、局部失稳破坏和大口径管道椭圆化，以及应力变化范围和验算要求，同时经过对比发现，CAESARII进行埋地管道应力分析具有可行性，但其所用规范偏保守。对于电厂直埋热水管道相对距离短的实际情况，保守的计算对投资影响不大，建议从管道安全性和计算便捷性方面优先考虑应用CAESARII进行应力分析。

参考文献

[1]CJJ/T81-98，城镇直埋供热管道工程技术规程[S].中国建筑工业出版社，1999.

[2]CJJ34-2010，城镇供热管网设计规范[S].光明日报出版社，2010.

[3]ASME B31.4-2009，液态烃和其他液体管道输送系统[S].

[4]JB 4732-95，钢制压力容器-分析设计标准（2005年确认）[S].

[5]ENl3941：2009，区域供热预制直埋保温管设计与安装[S].

[6]GB50253-2003， 输油管道工程设计规范[S].

作者简介：刘杰（1983- ），男（汉族），湖北武汉人。工程师，硕士研究生，主要从事火力发电厂设计工作。