《城镇直埋供热管道工程技术规范》

1总则1．O．1为统一我国城镇直埋供热管道工程的设计、施工及验收标准，促进直埋管道技术的发展和推广，制定本规程。1．O．2本规程适用于供热介质温度小于或等于150℃、公称直径小于或等于DN500mm的钢制内管、保温层、保护外壳结合为一体的预制保温直埋热水管道。1．O．3在地震、湿陷性黄土、膨胀土等地区应遵守《室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范》(GB50032)、《湿陷性黄土地区建筑规范》(GBJ25)、《膨胀土地区建筑地基技术规范》(GBJ112)的规定。1．O．4直埋供热管道工程设计、施工和验收除应符合本规程外，尚应符合《城市热力网设计规范》(CJJ34)、《城市供热管网工程施工及验收规范》(CJJ28)等国家现行有关标准的规定。2术语和符号2．1术语2．1．1屈服温差temperaturedifferenceofyielding管道在伸缩完全受阻的工作状态下，钢管管壁开始屈服时的工作温度与安装温度之差。2．1．2固定点fixpoint管道上采用强制固定措施不能发生位移的点。2．1．3活动端freeend管道上安装套筒、波纹管、弯管等能补偿热位移的部位。2．1．4锚固点naturalfixpoint管道温度变化时，直埋直线管道产生热位移管段和不产生热位移管段的自然分界点。2．1．5驻点stagnationpoint两侧为活动端的直埋直线管段，当管道温度变化且全线管道产生朝向两端或背向两端的热位移，管段中位移为零的点。2．1．6锚固段fullyrestrainedsection在管道温度发生变化时，不产生热位移的直埋管段。2．1．7过渡段partlyrestrainedsection一端固定(指固定点或驻点或锚固点)，另一端为活动端，当管道温度变化时，能产生热位移的直埋管段。2．1．8单长摩擦力frictionofunitlengthwisepipeline沿管道轴线方向单位长度保温外壳与土壤的摩擦力。2．1．9过渡段最小长度minimumfrictionlength直埋管道第一次升温到工作循环最高温度时受最大单长摩擦力作用形成的由锚固点至活动端的管段长度。2．1．10过渡段最大长度maximumfrictionlength直埋管道经若干次温度变化，单长摩擦力减至最小时，在工作循环最高温度下形成的由锚固点至活动端的管段长度。2．2符号A——钢管管壁的横截面积(m2)；DC——预制保温管外壳的外径(m)；Di——钢管内径(m)；DO——钢管外径(m)；E——钢材的弹性模量(MPa)；Fmax——管道的最大单长摩擦力(N／m)；Fmin——管道的最小单长摩擦力(N／m)；g——重力加速度(m／s2)；，H——管顶覆土深度(m)；Lmax——管道的过渡段最大长度(m)；Lmin——管道的过渡段最小长度(m)；Pd——管道的计算压力(MPa)；t0—管道计算安装温度(℃)；t1——管道工作循环最高温度(℃)；t2——管道工作循环最低温度(℃)；yT——管道的屈服温差(℃)；α——钢材的线膨胀系数(m／m·℃)；δ——钢管公称壁厚(m)；μ——摩擦系数；ν——钢材的泊松系数；ρ——土壤密度(kg／m3)；[σ]——钢材在计算温度下的基本许用应力(MPa)；σb——钢材在计算温度下的抗拉强度最小值(MPa)；σt——管道内压引起的环向应力(MPa)；σs——钢材在计算温度下的屈服极限最小值(MPa)。3管道的布置和敷设3．1管道布置3．1．1直埋供热管道的布置应符合国家现行标准《城市热力网设计规范》(CJJ34)的有关规定。管道与有关设施的相互水平或垂直净距应符合表3．1．1的规定。表3．1．1直埋供热管道与有关设施相互净距名称最小水平净距(m)最小垂直净距(m)给水管1．50．15排水管1．50．15燃气管道压力≤400kPa1．00．15压力≤800kPa1．5O．15压力800kPa2．0O．15压缩空气或CO2管1．0O．15排水盲沟沟边1．50．50乙炔、氧气管1．50．25公路、铁路坡底脚1．0——地铁5．0O．80电气铁路接触网电杆基础3．O——道路路面——0．70建筑物基础公称直径≤250ram2．5——公称直径≥300mm3．0——电缆通讯电缆管块1．0O．30电力及控制电缆≤35kV2．0O．50≤llOkV2．01．00注：热力网与电缆平行敷设时，电缆处的土壤温度与月平均土壤自然温度比较，全年任何时候对于电压10kV的电力电缆不高出10℃，对电压35~110kV的电缆不高出5℃，可减少表中所列距离。3．1．2直埋供热管道最小覆土深度应符合表3．1．2的规定，同时尚应进行稳定验算。表3．1．2直埋敷设管道最小覆土深度管径(mm)50～125150～200250～300350～400450~500车行道下(m)0．81．01．01．21．2非车行道下(m)0．60．6O．70．8O．93．1．3直埋供热管道穿越河底的覆土深度应根据水流冲刷条件和管道稳定条件确定。3．2敷设方式3．2．1直埋供热管道的坡度不宜小于2‰，高处宜设放气阀，低处宜设放水阀。3．2．2管道应利用转角自然补偿，10°～60°的弯头不宜用做自然补偿。3．2．3管道平面折角小于表3．2．3的规定和坡度变化小于2％时，可视为直管段。表3．2．3可视为直管段的最大平面折角(°)管道公称直径(mm)循环工作温差(tl—t2)(℃)50658510012014050～1004．33．22．42．O1．61．4125～3003．82．82．11．81．41．2350～5003．42．61．91．61．31．13．2．4从干管直接引出分支管时，在分支管上应设固定墩或轴向补偿器或弯管补偿器，并应符合下列规定：1分支点至支线上固定墩的距离不宜大于9m。2分支点至轴向补偿器或弯管的距离不宜大于20m。3分支点有干线轴向位移时，轴向位移量不宜大于50mm，分支点至固定墩或弯管补偿器的最小距离应符合本规程公式(4．4．2—1)计算“L”型管段臂长的规定，分支点至轴向补偿器的距离不应小于12m。3．2．5三通、弯头等应力比较集中的部位，应进行验算，验算不通过时可采取设固定墩或补偿器等保护措施。3．2．6当需要减少管道轴向力时，可采取设置补偿器或对管道进行预处理等措施。当对管道进行预处理时，应符合本规程附录A的规定。3．2．7当地基软硬不一致时，应对地基做过渡处理。3．2．8埋地固定墩处应采取可靠的防腐措施，钢管、钢架不应裸露。3．2．9轴向补偿器和管道轴线应一致，距补偿器12m范围内管段不应有变坡和转角。3．3管道附件3．3．1直埋供热管道上的阀门应能承受管道的轴向荷载，宜采用钢制阀门及焊接连接。3．3．2直埋供热管道变径处(大小头)或壁厚变化处，应设补偿器或固定墩，固定墩应设在大管径或壁厚较大一侧。3．3．3直埋供热管道的补偿器、变径管等管件应采用焊接连接。4管道受力计算与应力验算4．1一般规定4．1．1直埋敷设预制保温管道的应力验算采用应力分类法。4．1．2本章适用于整体式预制保温直埋热水管道；同时，钢制内管材质应具有明显的屈服极限。4．1．3直埋敷设预制保温管道在进行受力计算与应力验算时，供热介质参数和安装温度应符合下列规定：1热水管网供、回水管道的计算压力应采用循环水泵最高出口压力加上循环水泵与管道最低点地形高差产生的静水压力。2管道工作循环最高温度，应采用室外采暖计算温度下的热网计算供水温度；管道工作循环最低温度，对于全年运行的管网应采用30℃，对于只在采暖期运行的管网应采用10℃。3计算安装温度取安装时当地的最低温度。4．1．4单位长度直埋敷设预制保温管的外壳与土壤之间的摩擦力，应按下式计算：ccDDHF)2/((4．1．4)式中F——轴线方向每米管道的摩擦力(N／m)；H——管顶覆土深度(m)；当H1．5m时，H取1．5m。4．1．5保温管外壳与土壤之间的摩擦系数，应根据外壳材质和回填料的不同分别确定。对于高密度聚乙烯或玻璃钢的保温外壳与土壤间的摩擦系数，可按表4．1．5采用。4．1．6管道径向位移时，土壤横向压缩反力系数C宜根据当地土壤情况实测或按经验确定。管道水平位移时，C值宜取1×106～10×106N／m。；对于粉质粘土、砂质粉土回填密实度为90％～95％时，C值可取3×106～4×106N／m3。管道竖向向下位移时，C值变化范围为5×106～100×106N／m3。表4．1．5保温管外壳与土壤间的摩擦系数回填料摩擦系数保温管外壳材质中砂粉质粘土或砂质粉土最大摩擦系数μmax最小摩擦系数μmin最大摩擦系数μmax最小摩擦系数μmin高密度聚乙烯或玻璃钢O．40O．20O．40O．154．1．7直埋供热管道钢材的基本许用应力，应根据钢材有关特性，取下列两式中的较小值：[σ]=σb/3(4．1．7—1)[σ]=σb/1.5(4．1．7—2)常用钢材的基本许用应力[σ]、弹性模量E和线膨胀系数a值应符合本规程附录B的规定。4．1．8直埋预制保温管的应力验算，应符合下列规定：l管道在内压、持续外载作用下的一次应力的当量应力，不应大于钢材在计算温度下的基本许用应力[σ]。2管道由热胀、冷缩和其它因位移受约束而产生的二次应力及由内压、持续外载产生的一次应力的当量应力变化范围，不应大于钢材在计算温度下基本许用应力[σ]的3倍。3管道局部应力集中部位的一次应力、二次应力和峰值应力的当量应力变化幅度不应大于钢材在计算温度下基本许用应力[σ]的3倍。4．2管壁厚度的计算4．2．1管道的理论计算壁厚应按下式计算：dodtPDP2(4．2．1)式中艿。——管道理论计算壁厚(m)；r基本许用应力修正系数。4．2．2基本许用应力修正系数(φ)的取用应符合下列规定：1．钢管基本许用应力修正系数应按表4．2．2—1取用。表4．2．2—1钢管基本许用应力修正系数焊缝形式φ无缝钢管1．0双面自动焊螺旋焊缝钢管1．0单面焊接的螺旋焊缝钢管O．62．纵向焊缝钢管基本许用应力修正系数应按表4．2．2—2取用。表4．2．2—2纵缝焊接钢管基本许用应力修正系数焊接方法焊缝形式φ手工电焊或气焊双面焊接有坡口的对接焊接1．OO有氩弧焊打底的单面焊接有坡口对接焊接O．90无氩弧焊打底的单面焊接有坡口对接焊接O．75熔剂层下的自动焊双面焊接对接焊缝1．OO单面焊接有坡口对接焊缝O．85单面焊接无坡口对接焊缝O．804．2．3管道的取用壁厚，应按下列方法确定：l管道的计算壁厚按下式计算：δc=δt+B（4.2.3-1）式中B——管道壁厚附加值(m)。2管道壁厚附加值按下式计算：B=χδt（4.2.3-2）式中χ——管道壁厚负偏差系数，按表4．2．3取用。表4．2．3管道壁厚负偏差系数管道壁厚偏差(％)0—5—8—9—10—11—12．5—5χO．050O．1050．1410．1540．167O．180O．200O．235当焊接管道产品标准中未提供壁厚允许负偏差百分数时，壁厚附加值可采用下列数据：理论壁厚为5．5×10-3m及以下者，B=0．5×10-3m；理论壁厚为6×10-3～7×10-3。m者，B=0．6×10-3m；理论壁厚为8×10-3～25×10-3m者，B=O．8×10-3m。3管道取用壁厚应采用大于或等于计算壁厚的最小公称壁厚。4．3直管段的轴向力和热伸长4．3．1管道的屈服温差应按下式计算：])1([1tsynET（4.3.1-1）2idtDP（4.3.1-2）式中n——屈服极限增强系数，n取1．3；ν——泊松系数，对钢材γ取0．3。4．3．2直管段的过渡段长度，应按下式计算：1过渡段最大长度min601max10])([FAttELt（4.3.2-1）当t1-t0﹥ΔTy，时，取t1-t0=ΔTy。2过渡段最小长度max601min10])([FAttELt（4.3.2-2）当t1-t0﹥ΔTy，时，取t1-t0=ΔTy。4．3．3管道工作循环最高温度下，过渡段内任一截面上的最大轴向力和