供热管道管壁厚度及活动支座间距的确定

一、管壁厚度的确定



供热管道的内压力为一次应力，承受内压力的最小壁厚Sm的计算：
按直管外径确定时:




按直管内径确定时:









l 取用哪种公式计算与所选管子的生产工艺有关。对于无缝钢管，当采用热轧生产控制外径时，可按外径公式确定最小壁厚；当采用锻制生产或挤压生产控制内径时，可按内径公式确定最小壁厚。对于有纵缝焊接钢管和螺旋焊缝钢管，亦按管子外径公式确定最小壁厚。





二、管道支吊架的跨距的计算
在确保安全运行的前提下，应尽可能扩大管道支吊架的跨距， 以节约供热管线的投资费用。管道支吊架的最大跨距 ( 允许跨距 ) ， 通常按 强度条件 和 刚度条件 来确定。
（一）按强度条件确定管道支吊架允许跨距
供热管道支承在支吊架上，管道断面承受由内压和持续外载产生的一次应力。根据《技术规定》，管道在工作状态下，由内压和持续外载产生的轴向应力之和，同样不应大于钢材在计算温度下的基本许用应力值。
由于支承在多个支吊架的管道，可视为多跨梁。根据材料力学中 均匀载荷的多跨梁，其弯矩如图 15-1 所示。最大弯矩出现在活动支座处。 根据分析，均匀载荷所产生的弯曲应力，比由于内压和持续外载所产生的 轴向应力大得多。为了计算方便，本书第三版在确定支吊架跨距时只计算 由均匀荷载所产生的弯曲应力，而采用一个降低了的许用应力值（称为许 用外载综合应力），管道自重弯曲应力不超过管材的许用外载综合应力值 , 以保证管道的安全。










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在供热管网工程设计中，对于连续敷设,均布载荷的水平直管, 支吊架最大允许跨距大多采用下列公式计算：







式中：


Lmax——管道支吊架最大允许跨距，M ；
q ——管道单位长度计算载荷，N/m,
q=管材重+保温重+附加重；
w——管道断面抗弯矩，cm3 ；
φ——管道横向焊缝系数，见表15-2;
[σ]t——钢管热态许用应力，MPa ，按附录15-1确定。


对于地下敷设和室内的供热管道，外载荷重是管道的重量（对蒸汽 管包括管子荷保温结构的重量，对水管还要加上水的重量）。对于室外 架空敷设的供热管道， q 值还应该考虑风载荷的影响。
（二）按刚度条件确定管道支吊架允许跨距
管道在一定的跨距下总有一定的挠度。根据对挠度的限制而确定支吊架 的允许间距，称为按刚度条件确定的支吊架允许跨距。 对具有一定坡度 i 的管道，如要求管道挠曲时不出现反坡，以防止最 低点处积水排不出或避免在蒸汽管道启动时产生水击，就要保证管道挠曲 后产生的最大角应变不大于管道的坡度（见图 15-2 管线 1 所示）。管道在 一定跨距下总有一定的挠度 , 由管道自重产生的弯曲挠度不应超过支吊架跨 距的 0.005( 当输水 , 放水坡度 i=0.002 时 ) 。对于连续敷设均布载荷的水平直 管支吊架最大允许跨距，供热工程中大多按下列公式计算：




式中：
q——管道单位长度计算载荷，N/m，q=管材重+保温重+附加重；
Et——在计算温度下钢材弹性模量，MPa ；
I——管道截面二次距，cm4 ；
io——管道放水坡度, io≥0.002。


在不通行地沟中，供热管道支吊架的跨距宜采用比最大允许间距小一些的间距。因考虑无法检修而当个别支架下沉时，会使弯曲应力增大，从安全角度考虑，宜缩短些间距。
对架空敷设管道，为了扩大支吊架的跨距，可采用基本允许应力较高的钢号制作钢管或在供热管道上部加肋板以提高其刚度。
水平90℃弯管两支吊架间的管道展开长度,不应大于水平直管段上支吊架最大允许跨距的0.73倍; 直管盲端两支吊架间的管道长度,不应大于水平直管段上支吊架最大允许跨距的0.81倍。