热位移
管道热应力导致的轴向形变
热位移指管道或固件因温度变化产生的轴向伸缩现象。工程实践中通过自然补偿或专用补偿器(方型、波纹、套筒等)吸收热位移量,其计算核心参数包括线膨胀系数、温度差和管道长度。热位移控制需结合管道应力分类(一次应力、二次应力)、支架推力计算及规范参数(如CJJ/T81)进行系统性设计。直埋管道还需考虑土壤摩擦力对热位移分布的影响。
定义与机理
热位移是由于管道介质与环境温差导致的轴向形变,其物理表达式为ΔL=αLΔT(α为线膨胀系数,L为管长,ΔT为温差)。直埋管网中土壤摩擦力会改变热位移的分布形态,形成锚固段与过渡段的不同形变特征。热位移产生的二次应力需通过安定性分析确保不超过材料许用应力
工程补偿方式
采用两类技术手段控制热位移:
应力分析体系
管道应力分为三类进行验算:
设计参数计算
活动支架最大间距计算公式为L_max=√(Et·w/(q·Φ)),其中:
直埋管网处理
直埋管道热位移受土壤摩擦力制约,初次升温时最大位移量为ΔL_max=αL(T_max-T_min)-F_s/(EA)(F_s为土壤摩擦力,EA为管道刚度)。锚固段因完全约束产生最大轴向应力σ_max=αEΔT,需通过补偿器设置将其长度控制在40-60米范围内。
专利技术应用
2024年发明专利提出弹簧吊架结构,通过NB/T47039标准选型弹簧装置,可将10mm轴向热位移转化为弹簧形变,载荷变化率≤25%。该结构已应用于工作温度650℃的高温蒸汽管道。
参考资料
一级建造师答疑精华:热位移管道.建设工程教育网.2013-08-02
热力设计院分享热力管道设计方法.中铁城际规划建设有限公司.2023-01-05
热力管道设计方法介绍.中铁城际规划建设有限公司.2022-06-23
最新修订时间:2025-10-24 01:26
目录
概述
定义与机理
工程补偿方式
参考资料