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四川高德特科技有限公司
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閱讀：203發(fā)布時間：2013-10-28
直埋管道的安全性取決于管道的應(yīng)力。管道中的應(yīng)力可分為：
一次應(yīng)力：管道在內(nèi)壓和管道自重產(chǎn)生的應(yīng)力；
二次應(yīng)力：由于熱脹冷縮變形不能釋放而產(chǎn)生的周向溫差應(yīng)力；
峰值應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力。二次應(yīng)力的水平遠遠高于一次應(yīng)力，直埋管道的安全性主要取決于二次應(yīng)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(yīng)力 σ1 、溫差引起的二次應(yīng)力 σ2 以及管道的軸向力 Na。
內(nèi)壓引起的一次應(yīng)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(yīng)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(yīng)力已經(jīng)超過了鋼材的基本許用應(yīng)力（σ） =134 Mpa 和鋼材的屈服極限σs=21σ Mpa
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