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。
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。
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。
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。