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無補償直埋技術(shù)于20世紀80年代傳入我國,,目前供熱管道直埋無補償設計方法有兩種:
一種是北歐的計算方法:應用第四強度理論,,形狀改變比能是引起材料屈服破壞的主要因素,,無論什么應力狀態(tài),,只要構(gòu)件內(nèi)一點處的形狀改變比能達到單向應力狀態(tài)下的極限值,,材料就要發(fā)生屈服破壞,,也就是極限分析法,,采用此方法時管道安裝需要預熱安裝;
一種是北京煤氣熱力工程設計院的計算方法:應用第三強度理論,,即采用應力分類:①一次應力,工作壓力在管道中產(chǎn)生的內(nèi)壓環(huán)向應力,、軸向應力等;②二次應力指熱脹冷縮受到外力約束時,,在直管中產(chǎn)生的應力,如升溫產(chǎn)生的軸向壓應力,、降溫產(chǎn)生的軸向拉應力;③三次應力指承受一次應力和二次應力的直管道向結(jié)構(gòu)不連續(xù)的管件如三通,、變徑管、彎管等處釋放的變形,,在該管件的開口周圍產(chǎn)生的應力,。以上按應力分類的方法也叫安定性分析,,采用此方法時管道冷安裝即可。
2直埋供熱管道管材分析
應用在供熱管道上的管材多為低碳鋼Q235,。我們首先就要了解低碳鋼Q235的材料特性,。伸長率δ<5%的材料為脆性材料,伸長率δ>5%的材料為塑性材料,。Q235塑性伸長率可達20%~30%(一般取26%),,斷面收縮率Ψ≈60%。由此可見Q235鋼是一種塑性較好的一種材料,,從Q235鋼拉應力性能曲線上來分析它在不同應力階段的變化情況,。
2.1彈性階段
OA為彈性變形階段,σp為比例極限,,拉應力與變形保持正比例關(guān)系,,Q235鋼的比例極限σp=200MPa,σe為彈性極限(AB段)δ與ε間的關(guān)系不再成正比,,但變形仍是彈性的,。A與B非常接近,在工程不對彈性極限和比例極限并不嚴格區(qū)分,。
2.2屈服階段
屈服:當應力超過B點到達C點后,,應力σ呈現(xiàn)幅度不大的波動而變形卻急劇地增長,這種現(xiàn)象稱為屈服,。C點為屈服高限,,D1為屈服低限,通常將屈服低限稱為屈服極限,,Q235鋼的屈服極限σs=235MPa,。
2.3強化階段
強化:經(jīng)屈服后,材料又增強了抵抗變形的能力,,這時要使材料繼續(xù)變形,,就需要增大拉力,這種現(xiàn)象稱為強化,。D1D段為強化階段,。Q235鋼的強化極限σb=375MPa。
2.4局部變形階段
從D開始,,桿件某一局部橫截面急劇收縮,,出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象,,到E點時被拉斷,。