从热力管件的角度,管道可能存在六种破坏方式,当然,针对不同的运行参数,不同的管道规格,实际出现的破坏方式也会发生变化,当管道安装有阀门时,阀门可能具有与管道不同的破坏方式从热力管道的角度,管道可能存在六种破坏方式。当然,针对不同的运行参数,不同的管道规格,实际出现的破坏方式也会发生变化,当管道安装有阀门时,阀门可能具有与聚氨酯直埋管不同的破坏方式。
1.无限制塑性流动,内压在管壁中产生的环向应力属于次应力,若环向应力过大,会使蒸汽直埋钢套钢保温管道管壁出现无限的塑性流动,进而导致管道爆裂,对于塑性流动,应对次应力进行限分析。
2.循环塑性变形?管道中的循环塑性变形是位移作用和力作用共同产生的,但就直埋热力管道而言,温度起决定性作用,当较大的温度变化,而热胀变形又不能完释放时,在加热时,管壁因轴向压应力而产生轴向压缩塑性变形,而冷却时,管壁因轴向拉应力产生轴向拉伸塑性变形,即产生了轴向循环塑性破损。
3.低循环疲劳破坏,应力集中通常发生在管线中的弯头、三通、大小头及折角等处,在温度变化过程中,应力集中在管道结构不连续处产生的峰值应力,会引起管道的疲劳破坏,由于温度变化频率低,故也称为低循环疲劳破坏。对于疲劳分析,应对峰值应力的变化范围进行疲劳分析,根据城市热网的温度变化规律,控制峰值应力的变化范围不大于六倍的基本许用应力。
4.高循环疲劳破坏,车辆质量通过车轮和土壤,可作用在车行道下管道上,使管道局部截面产生椭圆化变形,相应地会产生应力集中,由于车辆荷载出现频率高。故也称为高循环疲劳破坏,对于高循环疲劳破坏,也应进行疲劳分析,但通常通过覆土深度加以控制,对于规定的覆土深度 0.8 1.2m 般不会出现高循环疲劳破坏,而当覆土深度不能保证时,总可以通过设置保护结构,如在车行道下设置过街套管或设置混凝土保护板,来避免两循环疲劳破坏。
5.整体失稳,直埋管道在运行工况下的轴向压力,由于压杆应,可能会引起管线的整体失稳,当温升较高,而热胀变形又不能完释放时,温升作用部转化为很高的轴向压力,易出现整体失稳破坏,当埋深较浅时,易产生整体纵向失稳当管线附近平行开沟时,又易产生整体水平失稳。
6.局部失稳,从管道局部看,管道属于薄壁壳体,在轴向压力作用下,管壁也存在受压局部失稳的问题,大量的试验表明,局部失稳的可能性,随着管壁增厚而减小但随着3PE防腐直缝钢管平均半径增大而增加。因此,对于运行温度较高且管径较大的热网,应别注意局部失稳问题,对于局部失稳或局部屈曲,应接受压薄壁壳体模型进行稳定性分析。
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