對于大管徑直埋保溫管道,在設計中除了進(jìn)行管道強度的計算外,還應對管道的安全狀態(tài)進(jìn)行分析,考慮管道可能出現的失效變形。直埋保溫管道的失效包括強度失效與穩定失效兩個(gè)方面。
強度失效
(1)無(wú)限塑性流動(dòng)。由于內壓作用而產(chǎn)生的一次應力超過(guò)屈服應力時(shí),管壁會(huì )產(chǎn)生較大的塑性變形,出現無(wú)限的塑性流動(dòng),引起管道爆裂或斷裂。
(2)循環(huán)塑性變形。在直埋保溫管道中,溫度應力起決定性作用。當溫度變化較大而熱脹變形又不能完全釋放時(shí),升溫過(guò)程會(huì )使管壁因軸向壓應力而產(chǎn)生軸向壓縮塑性變形;降溫過(guò)程則會(huì )使管壁因軸向拉應力產(chǎn)生軸向拉伸塑性變形。在管道的使用期內,由于循環(huán)變化的壓力和溫度變化產(chǎn)生的應力超過(guò)2倍的屈服應力時(shí),將會(huì )產(chǎn)生循環(huán)塑性變形。
穩定失效
當直埋保溫管道處于受壓狀態(tài)時(shí),可能出現2種失穩破壞。
(1)整體失穩。從整個(gè)管線(xiàn)看,管道屬于管道件。當熱脹變形不能完全釋放時(shí),運行工況下的軸向壓力最大,由于壓桿效應,可能引起管線(xiàn)的整體失穩;(2)局部失穩。從管道局部看,管道屬于薄殼體。在軸向應力的作用下,管道可能出現局部皺結,引起局部失穩;(3)橢圓化變形。橫斷面上的土壤荷載和交通荷載也會(huì )使管道界面產(chǎn)生橢圓化變形,過(guò)大的橢圓化變形也會(huì )使管道產(chǎn)生破壞。