技术

直埋管道的安全性取决于管道的应力。管道中的应力可分为：
　　一次应力：管道在内压和管道自重产生的应力；
　　二次应力：由于热胀冷缩变形不能释放而产生的周向温差应力；
　　峰值应力：直管向结构不连续的管件释放变形，在该管件上产生的应力。
　　由于存在土壤支撑可以看作是连续不断的支架，管道自重产生的一次应力很小。由于存在土壤的磨擦作用，使管道的热膨胀不能自由释放，在管道中产生了很大的温差二次应力。二次应力的水平远远高于一次应力，直埋管道的安全性主要取决于二次应力。
　　例 2 ：在例 1 中若由于土壤磨擦力的约束，使管道的热膨胀完全不能释放，这段管道被称为锚固段，计算内压引起的一次应力 σ1 、温差引起的二次应力 σ2 以及管道的轴向力 Na。
　　内压引起的一次应力 σ1 ：
　　式中： V ：钢管的泊松系数，取 0.3 ；
　　Pd ：管道的计算压力， 1Mpa ；
　　Di ：钢管内径， 0.115m ；
　　δ：钢管臂厚， 0.0045m ；
　　计算得： σ1=11Mpa
　　温差引起的一次应力 σ2 ： σ2=Ea（t-t0）
　　式中： E ： 20 号钢弹性模量， 19 × 104Mpa
　　a ： 20 号钢线膨胀系数， 11.2 × 10 -σm /m·℃
　　t ：管道工作温度， 120 ℃
　　t0 ：管道安装温度， 20 ℃
　　管道的轴向力 Na 为 （σ）
　　Na= σ2A
　　=221 × 10σ × 0.0022
　　=48σ,200N
　　即管道的轴向力为 48 ， σ2t

　　由计算结果看出，二次应力已经超过了钢材的基本许用应力（σ） =134 Mpa 和钢材的屈服极限σs=21σ Mpa