直埋供热管道频出问题？失稳、应力、变形难题，一篇讲清解决方案！

近年来，国内各行业管道建设驶入 “快车道”，规模不断扩大、复杂度持续提升，但随之而来的是各类管道事故频发，其中直埋供热管道的失稳破坏问题尤为突出。不少人对管道失稳一知半解：分不清折角弧段失稳和疲劳二次应力的区别，遇到大口径埋地管道升温时发出巨响等局部失稳情况更是手足无措；更棘手的是，埋地管道失稳导致的形变往往 “隐蔽性极强”，除非进行内检验或发生泄漏，否则很难被发现，而即便察觉问题，运营人员也常常陷入 “不知如何解决、不知如何避免” 的困境。

管道一旦失稳起褶皱，会给后续的承压能力、柔性强度埋下巨大隐患，相当于给管道运行装上了 “定时炸弹”。今天，我们就从直埋供热管道的应力特点、失稳原因入手，手把手教你如何破解这些难题。

◆直埋供热管道长期埋藏地下，时刻承受着来自地上的压力与自身产生的应力，而这些应力的影响差异显著，其中温度变化是导致管道损坏的核心因素。

◆从应力来源来看，管道内部会因温度与压力波动产生不同应力：压力带来的应力相对较小，通常不会对管道造成破坏性影响；但温度变化幅度大，产生的应力会直接引发管道问题 —— 长期使用中，直埋供热管道容易出现轴向位移，甚至产生峰值应力，这些应力会导致管道内部形变，最终引发管道破损。

◆也正因此，在直埋供热管道设计中，不能只关注压力影响，更要重点考虑温度变化带来的循环塑性变形和疲劳变形，通过强化管道强度设计，从源头降低失稳风险。

很多人会误以为：弯头变形是温度热胀引发的，属于二次应力，只要按安定性原则控制就行。但这个认知是错误的！

管道热胀对直埋供热管道的折角弯头或弧管，会产生两种不同的破坏作用：

◆引发弧管失稳，产生褶皱：热胀导致管道活动段运动，对折角弧段或弯头产生挤压及弯曲，若受力超出管道承受范围，就会出现失稳褶皱；

◆引发疲劳破坏：若未发生失稳，冷热循环产生的二次应力会长期作用于弯管或弯头，最终导致疲劳破坏。

简单来说，温度热胀这一个原因，可能引发 “失稳褶皱” 和 “疲劳破坏” 两种不同后果，而这两种情况都必须严格避免 —— 既不允许管道发生失稳，也不允许二次应力超标导致疲劳破坏。

想要从根本上避免直埋供热管道失稳，关键要抓住 “温度应力” 这个核心矛盾，通过 “增加管道柔性、释放热胀载荷” 的思路解决问题，具体可从这几点入手：

1. 解决褶皱问题：从 “柔性设计” 入手

若想避免一侧弯管起褶皱，核心是增大管道柔性：

◆控制折角位置的热态弯曲应力水平，避免应力集中；

◆对埋地管道的折角附近做松软回填或包裹处理，通过这种方式增加折角位置的柔性，释放热胀推力；

◆本质上，就是通过降低管道轴力和弯矩、增加柔性，直接阻断失稳的发生。

2. 纠正认知误区：许用压应力≠屈服强度，安定性≠失稳控制

在管道设计和维护中，还有一个常见的认知误区：将许用压应力与屈服强度、安定性混为一谈，甚至用 “屈服温差” 解释失稳，用安定性原则控制失稳许用压应力。

必须明确这几个概念的区别：

◆屈服强度是材料的拉伸特性，许用应力是通过屈服强度、拉伸极限结合安全系数计算得出的，主要用于 “承压和承重强度控制”，与屈服强度、安定性没有直接关联；

◆安定性原则针对的是弯头、三通等部件，在热胀载荷下发生弯曲、扭转交变应力时，允许产生一定弹 - 塑性大变形，是 “控制疲劳应力” 的方法（通常采用三倍许用应力标准）；

◆管道的承压、承重和柔性设计，都属于 “强度问题”，而非 “稳定性问题”，不能混淆控制标准。

3. 科学计算与选配件：做好热应力计算 + 补偿器选择

除了柔性设计，还需通过科学的计算和配件选择，进一步降低应力影响：

（1）精准计算热应力，确定补偿量

热应力计算是管道设计的基础，核心是计算管道受热（冷）的自由伸长量：

◆计算时需取 “冷态安装最低温度” 与 “热态运行最高温度” 之间的最大温差，以此确定补偿器的所需补偿量，或验算管道因热伸长产生的压缩应力；

◆这一步的目的是提前预判温度应力对管道的影响，避免管道因热伸长或温度应力变形、破坏。

（2）选对补偿器，吸收热伸长

补偿器是缓解管道热胀的 “关键配件”，不同类型的补偿器原理不同，需根据实际需求选择：

◆变形吸收型：如自然补偿器、方形补偿器、波纹管补偿器，利用补偿材料的变形吸收热伸长；

◆位移吸收型：如套筒式补偿器、球形补偿器，利用管道的位移吸收热伸长；

◆合适的补偿器能有效减小管壁应力，避免管道因热胀受损。

4. 调整安装方式：无补偿冷安装的 “利弊与注意”

除了设计和配件，安装方式也能辅助释放热应力，比如 “无补偿冷安装方式”：

◆这种方式在回填时不对预应力进行补偿和处理，让管道在温度变化时保持锚固形态，操作简单且经济；

◆但缺点是管道会承受较大应力，因此在运行工况中需密切关注，避免应力超标引发问题。

直埋供热管道的稳定性，不仅取决于设计和后期维护，施工环节的细节同样关键，这几个要点必须严格把控：

1. 基坑挖掘：按标准执行，做好验收记录

◆严格按照中心线、标高及横断面的设计标准挖掘沟槽；

◆沟槽挖好后，将中心线放入槽底并埋设中心线桩，依据槽底中心线和标高桩修边清理，检查槽底是否符合设计值，同时做好验收记录；

◆若土壤为砂土，需洒水湿润至水分达标后再施工，砂石表层覆盖后用平板振动器夯实，达标后方可下管。

2. 垫层施工：控制标高，确保夯实

◆根据垫层尺寸、结构大小等实际情况，每隔 4-5 米设置一个高程控制桩，作为挂线依据；

◆垫层材料需人工摊铺，检查平整性达标后再夯实，夯实方式根据施工进度决定是否人工操作；

◆保证槽底与垫层宽度一致，检查砂垫层厚度符合要求后，才能进入下一步施工。

3. 套管安装：精准放样，严选材料

◆安装前先做材料检查，确保所有材料具备合格证书、符合国家标准；

◆放样前严格测量，找到管道线路中心点，依据中心点与管道中线确定挂线位置，保证每一步精准，以此控制管道高程和铺设走向；

◆仔细研究图纸，根据预制管件要求选择合适的管道构件，按图纸尺寸和质量要求做管道质量检测。

4. 管道运输与放置：选对工具，精准定位

◆根据施工现场实际情况选择合适的运输工具，将设备放在指定位置；

◆用吊车将大型管道放置在对应位置，由工人将管道移动到精确位置后再进行安装，避免因放置偏差影响后续稳定性。

直埋供热管道的稳定运行，是保障供热安全的基础。从设计时的柔性考量、应力计算，到施工中的细节把控，再到后期维护中的问题识别，每一个环节都不能掉以轻心。希望这篇文章能帮你理清管道失稳的核心难题，掌握科学的解决方法，让管道运行更安全、更可靠！

声明：本站文章来源转载仅供参考学习，转载内容合法性不承担保证责任，但将依法配合处理侵权纠纷，转载内容版权归原作者所有，本站已尽力标注来源，若有疏忽请联系更正，如果有侵权请联系我们24小时之内删除13366556600