太原市热力公司  雷新义

摘  要：结合工程实例，对直埋供热管道上翻跨越相交管线的两种方案进行了受力分析，介绍了对上翻管段危险点的强度验算方法，提出了减小弯头受力和提高弯头强度的方法。并对固定支架设计、补偿器安装位置等问题进行了分析，提出了优化的设计方法。

关键词：直埋供热管道；上翻管段；弯头；强度验算；固定支架；补偿器

直埋供热管道常采用上翻或下翻方式跨越与之相交的其它管线。如果设计不当，容易发生事故。本文以DN500直埋供热管道跨越Φ1000污管道为例进行分析研究。

1  跨越方案

根据现场情况，直埋供热管道可以从污水管道顶部通过，因此采用上翻绕行方式跨越污水管道。本文提出两种上翻跨越方案进行研究。

① 方案一

式中：

2.3弯头强度验算的基础数据

① 设计参数

设计压力P_N=1.0MPa；

试验压力Ps=1.5MPa；

运行压力Pg=0.8MPa；

供水温度t₁=130℃；

回水温度t₂=70℃。

② 管道、管件参数

钢管外径D=529㎜，壁厚10㎜；

保温管壳外径Dw=655㎜, 壁厚9.8㎜；

90°弯头外径D=529㎜，壁厚10㎜，计算曲率半径R=750㎜；

45°弯头外径D=529㎜，壁厚10㎜，计算曲率半径R=1500㎜；

钢管及弯头材料均为Q235B，基本许用应力[σ] =125 MPa，3[σ]=375 MPa。

直埋管道管顶埋深大于1.5米，单位长度管道最大摩擦力f_max=26534N/m；^[2]

DN500套筒补偿器补偿量ΔL=400㎜，摩擦力F_b=33969N（Ps=1.5MPa）, F_b=18117N（Pg=0.8MPa）。^[3]

2.4弯头强度验算结果及分析

                        表1  供水管弯头强度验算成果表

由表1看到仅有方案二在运行工况下强度条件满足。若要使用其它方案和工况，可采用下述方法使上翻管段弯头满足强度条件。

① 减小弯头弯矩

a）试压时不安装补偿器，试压完成后安装补偿器，并对焊缝100%射线探伤检验；

b）试压时将补偿器临时锁死，试压完成后恢复正常状态；

c）轴向补偿器选用无推力型。

② 提高弯头强度

a）增大弯头的壁厚；

b）增大弯头的曲率半径；

c）采用筋或板对弯头加强；

d）弯头采用高强度材质。

采用上述方法后应对弯头重新作受力分析和强度验算。

3  其它几个问题的分析

① 固定支架的设计

本工程上翻管段，管径无变化，各管件及补偿器型号规格相同，且对称布置。固定支架两侧弯头产生的盲板力、直埋管与土壤的摩擦力、补偿器的摩擦力，大小相等，方向相反；当上翻弯管按刚性考虑时，，固定支架受力计算结果如下：

试压工况下固定支架受力：H≈0N；

运行工况下固定支架受力：H=6277N。

对于本工程固定支架承受的推力很小，因此，固定支架不必设计为混凝土结构，做法为在在污水管道与供热管道之间回填三七灰土分层夯实，即可满足受力要求。

② 补偿器安装位置的分析

在试压工况下，管道未回填，管内介质温度无变化，直埋管与土壤的摩擦力F_max≈0。所以，补偿器与弯头之间的距离大小基本不影响弯头弯距和固定支架的受力。

在运行工况下，供热管道回填，管内介质温度变化，当补偿器与下部弯头的距离增大时，弯头弯距和固定支架的受力会增大。

所以，补偿器与下部弯头的距离应近一些。

③ 补偿器与直管道同心度的分析

在运行工况下，管内介质温度升高，经计算供水管道上翻弯管竖向管道伸长量仅为2.3㎜。所以，补偿器距离下部弯头较近时，不会影响补偿器的正常运行。

④ 上部直埋供热管道的保护方法

上翻管段上部水平管段及弯头覆土深度较小，保护方法为，直埋管道顶部填100㎜厚细沙，细沙上部平铺钢筋混凝土防压板，以防止直埋管道被重车压坏。

参考文献：

[1] 中华人民共和国行业标准:城镇直埋供热管道工程技术规程. 北京:中国建筑工业出版社,1998:13—14

[2] 王飞,张建伟.直埋供热管道工程设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2007: 167

[3] 开封市柳园热能设备有限公司.套筒补偿器产品手册.2006:3

作者简介：

雷新义（1954.10），男，山西太原人，高级工程师，学士，从事集中供热技术工作。