當管道熱脹(zhang)時，受(shou)各種支架及其所連(lian)接設備的約束(shu)，即熱脹(zhang)受(shou)阻而產生熱應力(li)。此(ci)外(wai)，由于管道局部(bu)的溫(wen)度分布不均，軸向及管內外(wai)存(cun)在(zai)溫(wen)度梯度，也(ye)產生熱應力(li)。
圖9-14（a）所示為一端固(gu)定(ding)一端自由(you)的管道，熱(re)(re)(re)脹時不受(shou)阻(zu)，所以(yi)沒有(you)熱(re)(re)(re)應力。圖9-14（b）為兩端固(gu)定(ding)的管道，熱(re)(re)(re)脹受(shou)阻(zu)而(er)產生熱(re)(re)(re)應力SE和(he)對固(gu)定(ding)點(dian)的作用力Fx。
已知DN100、長1m、兩端固定的碳素鋼管，管子壁厚為5mm，如圖9-14（b）所示。環境溫度為20℃，當管內流動120℃流體時，求這段管子的熱應力和對固定點的作用力（已查到碳素鋼從20℃環境溫度上升到120℃的線膨脹量；在120℃的彈性模量E=1.94×105MPa)
①. DN100 管子的外徑為(wei)114mm，壁厚(hou)為(wei)5mm，截(jie)面積 A=1712m㎡
②. 熱應力 SE=0.116×1.94×105/100=225MPa。
③. 對固定(ding)點的(de)作用力 Fx=1712×225=385200N
從上述例題可知，兩(liang)端(duan)固定沒有任(ren)何補(bu)償(chang)措施(shi)的(de)管(guan)道雖然溫(wen)度的(de)變化只有100℃，但熱應力和對固定點的(de)作用力都是很大的(de)，如(ru)不采取補(bu)償(chang)措施(shi)，則可能造成管(guan)道或支(zhi)架損壞。
