1.補償直埋敷設と無補償直埋敷設設計方法の主な違いは何ですか。

補償直埋敷設は伝統的なパイプ強度検算方法に従い、各種荷重に発生する応力を分類せず、いずれも弾性分析理論または限界分析理論の強度条件に基づいて制御し、補償器吸収熱シフトを利用して直管段の温度応力を低下させ、設計結果は固定スタンドと補償器の数が多い。

無補償直埋敷設管の強度検算は先進的な応力分類法を採用し、応力に応じて分類し、異なる強度条件制御を採用し、その中の温度応力は安定性分析理論制御を採用し、直管段が応力分析に対応する強度条件を満たすことができ、補償器を設置して直管段の温度応力を下げる必要はない。設計の結果、補償器と固定ブラケットが配管にほとんど設置されていません。

2.直埋温水管の無補償冷設置方式は理論的に信頼できるか？

無補償冷装直埋温水管の強度検算は応力分類法を採用した。この計算方法は1970年代から海外、国内の圧力容器とサイダー配管設計基準に応用されてきた。火力発電所のサイダー配管、工業用金属配管、鋼製圧力容器及び都市熱力網などの分野において、我が国の現行設計基準も応力分類法と安定性分析理論を用いて強度検算を行った。

熱力管の動作温度範囲及び鋼管材質特性は応力分類法を採用するのに適しており、その中には架空敷設、管溝敷設及び直埋敷設管が含まれる。直埋温水管は土壌束縛作用を受けているため、その強度検算は応力分類法を採用することで無補償冷設置方式を実現することができ、この方式は理論的には安全で信頼性がある。

3.直埋温水管の弱い部位はどれらがありますか。

直埋温水管で事故が発生する可能性がある原因は主に2種類あり、1つは保温層が水に入ること、2つは管の強度破壊である。保温層が水に入ると保温管の各層が外れ、保温、防水、防腐、伝達力の機能が失われる。

直埋配管が水に入る可能性のある部位には主に保温継手、補償器、固定ブラケットなどがある。

配管強度を考慮すると、補償、補償なし予熱取付及び補償なし冷取付直埋温水配管があり、直管段では同様に比較的安全で、比較的に弱い部位はすべてエルボ、バルブなどの付属品である。

4.無補償冷間取付は配管材料と施工技術に対してより高い要求がありますか？

直埋温水管が補償あり、補償なしの予熱設置または補償なしの冷設置方式を採用しても、設計方法が異なるだけで、直埋管の弱い部位は同じであり、保温管の材料要求と施工技術も同じである。無補償冷据付方式の施工過程は簡単である。

5.なぜ補償なしの直埋温水管は長直管段に補償器と固定支柱を設けなくてもよいのか。

直埋敷設温水管は鋼管、保温層、保護層が緊密に結合して一体の予備保温管を採用し、土壌の束縛作用は管が昇温する時の熱伸長を阻害することができる。温水熱力網の動作温度範囲内では、熱伸長抵抗による温度応力が安定性分析の強度条件を満たすことができる。したがって、長い直管セグメントに補償器や固定ブラケットを設けなくても、配管強度の観点から考えられる。

6.なぜ補償なしの直埋敷設配管には少量の補償器と固定ブラケットを設置する必要があるのか。

無補償と補償直埋敷設設置補償器と固定ステントの役割には本質的な違いがある。補償付き直埋敷設補償器と固定ブラケットを設置する目的は、直管段内の温度応力を制御することである、補償なし直埋敷設補償器と固定ブラケットを設置する目的は、配管付属品の熱変位を制御することである。熱力管路には分岐、バルブ、回転角、変径などの管路付属品が設置されているため、これらの部位の管路の変位と受力は複雑であり、計算変位や応力が管路の許容範囲を超えた場合、現場条件に応じて異なる処理方法を採用することができ、その中には補償器の設置や固定ブラケットの設置も含まれる。

7.無補償直埋敷設温水管の技術的難点は何ですか。

無補償直埋敷設の難点は設計の技術的難易度が高いことである。給湯管は機能要件及び敷設条件を満たすために、管網に多くの管付属品を設置する必要がある。直埋配管の運転状態は複雑であり、配管の昇温と降温の変化に伴い、配管の動作状態が設計状態からずれる可能性がある。そのため、設計者は応力分析方法を熟練して把握し、相当な実際の工事経験を持って、管網の各種要素の組み合わせ条件に基づいて総合的に考慮し、直管段及び各管付属品を不利な状況に基づいて計算し、そして適切な技術措置をとる必要がある。

8.ウォームアップインストールはどのような役割を果たしますか。予熱設置は配管の安全性を高めることができますか？

予熱は無補償直埋敷設の設置方法である。予熱取付は配管の取付温度を高めたため、配管の初回運転時の変位量を小さくすることができ、配管の初回変位量を制御する必要がある特殊な場合に適している。

パイプの強度検算は取り付け温度と初回変形量とは関係なく、予熱取り付けと冷取り付け方式はパイプの強度と使用寿命に差がない。予熱取付は配管の強度を高めることができないので、冷取付よりも安全ではありません。