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浅谈直埋保温管道热补偿与热应力

         有补偿设计将热网分成若干区段，每段中设置一只补偿器，常用补偿器为直埋波纹补偿器，也可使用直埋套筒补偿器，补偿段因受土壤约束，不能*热伸长，远离补偿器一侧钢管中有相当高的应力，邻
近补偿器一段基本上没有轴向应力（不考虑补偿器弹性反力或摩擦力），设计需要考虑的问题有二：
其一是补偿段长度，应根据规范进行计算，确保在不利条件下，管道轴向任一点应力小于屈服极
限或设定的应力值。否则对系统来说和不设计补偿器是一样的效果。其二，虽然管道因土壤摩擦约
束，不能充分热伸长，但是，管道在运行中，因介质冲击及介质压力波动引起的振动，会使土壤约
束消弱，作为补偿器选型应按无约束（自由伸长）条件考虑决定补偿器补偿量。否则补偿能力可能
不足、不安全。补偿器宜进行预拉伸。因为热网由热态转换成冷态，已经伸长在埋地管道不可能完
全回缩，预拉伸的波纹补偿器回到冷态应力。
（2）无补偿设计
热网中不设计补偿器，当介质温度不够高，不足以使管材屈服变形时，则管道热应力应力：
σ＝Eα（t1-t0）
t0——安装温度，℃；
t1——介质温度，℃。
如果介质温度较高，温差超过钢管屈服温差，则管网中钢管产生一次屈服变形（也可能多次屈
服变形，但是方向只有一个，不交变应力达到屈服应力，对于管径 DN500（含以下）的热
水管道采用无补偿设计是可靠的。

 浅谈直埋保温管道热补偿与热应力

          ）有人认为 DN500 以下可以直埋无补偿，DN500 以上管道不可以无补偿直埋敷设，这种论
点是不对的。为了解除担忧，对直埋热水管道，不论小口径管或大口径管，可以考虑的一个方案是
设置一次性补偿器，有一次波纹补偿器，也有一次性套筒补偿器，让管道中可能产生的热应力，有
一次释放机会然后管网转换成无补偿状态，介质达到温度时，管道受压应力，介质温度降到
低时，管道受拉应力，在整个过程中，保证管道不发生屈服，或者控制在设计的应力限度以下。
无补偿直埋敷设是成熟的技术，无论理论上和工程实践都是无可挑剔的。管网中除了弯管、分
支（三通）、变径外无其他管件。弯管曲率半径放得大一点，三通布置合理，管网会很安全，无须
维修，也没有稳患，寿命可达 30～50 年。
采用有补偿设计，设计者的初须大概是出于安全考虑，孰不知设置补偿器，必设固定节，设计
施工难度增加，建设成本增加，热网安全程度降低，选用套筒补偿器需要对密封进行维护，时不时
会泄漏，选用波纹补偿器，则要提防波纹管疲劳破坏或腐蚀破坏，而且什么时候在那里发生破坏无
规则可循。对用户来说不是上策，尤其大口径干管采用波纹补偿器，一旦破坏后果非常严重，短时
间无法修复，从事故概率来看，在寒冷期间出事可能大，如果设计实在对无补偿缺乏信心，不
妨取折衷方案，采取一次性补偿，虽然初运行阶段麻烦些，但以后用户可以过太平日子。