供热管道直埋敷设技术的探讨.doc

1、供热管道直埋敷设技术的探讨 *徐宝平 孙树林摘要 探讨了直埋保温管道的敷设技术问题，对直埋保温管道的选择、埋设方式、埋设深度及管道补偿方式、补偿器的选用进行了介绍与分析，并借实例对管道支架所受推力进行了计算以确定最佳敷设方案；提出了施工注意事项，以保证施工质量、满足设计要求。关键词 供热管网 直埋保温管道 补偿器 管道支架中图分类号 TU822.2RESEARCH ABOUT LAYING TECHNOLOGY OF DIRECTLY-BURIED HEATING PIPESXu Baoping Sun ShulinABSTRACT This thesis studies the questi

2、on about laying technology of directly-buried thermal insulation pipes, introdues and analyzes the directly-buried thermal insulation pipes choice、laying method、laying depth and pipes compensation method、compensation choise and so on; and calculate, through example, the thrust on the pipe stand in o

3、rder to decide the best laying method. This paper also provides construction points for attention, in order to insure construction quality, to meet the design need.KEY WORDS heating pipe, directly-buried thermal insulation pipes，compensator ， pipe stand1 概 述供热管网直埋敷设方式与管沟敷设方式相比，具有节能、节省投资、工程量少、工期短、占地少

4、、不影响市容、使用寿命长、维修工作量小及高密度聚乙烯、氰聚塑外护套管耐腐蚀等许多优点，尤其适合于像天津开发区地下水位高、盐碱度大的地区。直埋保温管常用的有两种，一种是“氰聚塑”直埋保温管，保温层耐温可达120 ，采用高温聚氨酯保温层可耐温 150 ，这种直埋保温管制作工艺较简单，价格较低，且接头现场处理较为容易；另一种直埋式预制保温管，俗称“夹克管”，其机械、物理性能均优于“氰聚塑“ 直埋保温管，但价格相对较高，接头处需进行热熔焊、塑料焊，并需进行热塑带缠绕加强，施工难度较大。2 不同埋设方式的设计计算供热管道直埋敷设目前有三种作法，一种为无补偿直埋敷设；第二种为有补偿直埋敷设；第三种是介于前

5、两种之间的一次性补偿直埋敷设。本文主要讨论第一种和第三种直埋方式。2.1 无补偿直埋敷设无补偿直埋敷设即利用土壤与管道间的摩擦力阻碍管道的伸缩，当土壤与管道间的摩擦阻力之和等于或大于管道膨胀力的时候，管线便不再伸长，即可不加补偿器。此种埋设方式适用于95 以下的低温供热管线。管线的单位长度摩擦阻力为：P=DK假设当管线长度达到 L 时，膨胀力与摩擦力相平衡，则 L 管段以外的地下管线就不再伸长。有：DKL=E(t p-ts)fL= E(tp-ts)f/（DK）K=H 0+H0+tg2(45-/2)2例如 3259 管，保温层外径为 0.425 m，H 0=1.5 m,tp=95 ,ts=0 ,

6、代入上式计算得出 L=231 m。即 231 m 以外的管线无伸长。且由于摩擦阻力的作用，管线的伸长量实际上只有同等长度的不埋地管线的一半。经现场实际观测，基本相符。所以 231 m 管线的伸长量应为：L=L(t p-ts)/2=0.134 m=134 mm以上结果表明，在这种条件下， 3259 的直埋管线无论有多长，最多只有 134 mm 的伸长量，且这个伸长量体现在该管线的两端，即每端的伸长量仅有 67 mm。如果该管线的两端是弯头，尽管埋在土中，但仍能有部分弹性变形及塑性变形，其应力值不会超过许用应力。如果该管线的两端是出土端，出土管线只要适当采取措施吸收 67 mm 的伸长量即可。如果

7、对该管线加以预热处理，先升温至 50 左右，维持这个温度达 2 小时后再开始回填土，分层夯实，然后再进行降温，由于土壤的摩擦力，管线已恢复不到原有的长度，实际上是对该管线施行了预拉伸。当管线正常运行时，该管线的实际伸长量为：L=L（t p-ts）/2=0.064 m=64 mm预热后更增加了管网的可靠性。管线埋深应考虑以下两个问题：(1) 保证管线不失稳热管线运行时，轴向应力很大，只有覆土深度超过一定的值，才能使其保持稳定。其条件是土壤对管线的压力应大于管线的热膨胀力。有关资料介绍了临界覆土深度的算式：H kp=(A-g 管 -g 液 )/（D）(2) 管线埋深须满足行车的动荷载通常，管线埋的

8、越深，作用在管线上的动荷载压强就越小。其关系式如下：P=Q（ 1+i）/(H 0+10)275当埋深 1 m 时，取 Q=8 000 kg，i=0.45,则 P=0.383 kg/cm2。氰聚塑保温管的综合抗压强度大于 8 kg/cm2,强度没问题。一般情况下，只要能满足管线不失稳的条件就能满足行车的要求。2.2 一次性补偿直埋这种直埋方式在管道某处设置固定支座及一次性补偿器，将管线预热至运行温度的一半左右，一次性补偿器吸收管线膨胀并变形，然后将一次性补偿器焊牢，使其失去补偿作用而成为管线的一部分，降温时管线受拉应力，正常运行时管线受压应力，但都在管线的许用应力以内，管线能安全运行。这种直埋方

9、式适用于 120 以下的高温水管线及达不到稳定要求埋深的管线。天津开发区 4#热源厂供热管网水温 12080 ，主干管直径 600 mm。方案 1 如图 1 所示。图 1 方案 1预热温度：t y=tmax-44.4-pmaxdi/168S 钢管规格: 6009; P:8 kgf/cm2, tmax:95;将上述数据代入上式得: t y=72.3 。我们认为此温度偏高，经比较确定 ty=65 。一次性补偿器的补偿量X：X=0.012L(t y-ts)=191 mm选用 YCB630-26-560 型波纹一次性补偿器，最大补偿量 260 mm，两固定点间允许最大距离288m，可以满足要求。管线强

10、度校核，对于直管段：当温度由 65 升至 120 时，管线轴向热应力（压应力）为： 热 =Et=1 328 kg/cm2由内压力产生的轴向应力为： 内=pd i/2S=82 kg/cm2 轴 = 热 - 内 =1 246 kg/cm2 轴 2Lmax，则还需在 L管段上设置补偿器，直到所有不带任何补偿器的直管段长度均不超过 2Lmax 为止。另外，只有在管段两端同为同一类型补偿器或补偿段时，直管上才可不设固定墩。有补偿直埋附设可以及时回填管槽，且运行安全，因此，被广泛应用于高温热水管网的地下敷设。采用有补偿直埋敷设的方法，宜选用“L”型、“乙”型、方形补偿器，并在这些补偿器部位做局部管沟；也可

11、选用波纹补偿器、套管补偿器，将其置于检查井内，以便于检修。例如，本改造工程设计，施工段在大桥路南侧便道，地处闹市区，地下各种管线交叉错乱，供热管网室外主干线全部采用直埋敷设，兼顾了社会效益和环境效益。同时，热水管道热补偿选用了“”型 1.0MPa 级直埋型波纹管补偿器，直管段不设固定墩，为无固定点直埋敷设。热水管道保温采用聚氨酯保温，外壳首次采用 5mm 厚高密度聚乙烯硬质塑料管做保护。据厂家试验，氰聚塑保温管的使用寿命在 15 年以上，“管中管”保温管的使用寿命是 35 年50 年。2 管道试压管道安装完毕后，要进行管道水压实验，本工程供热管网设计工作压力是 0.8MPa，试验压力为1.2M

12、Pa，分段试压后应做整体试压。集中供热管网的管道直径大、管路长、用水量多、注水极慢，故可采用多位置贮水电动注水。管道试压一般按以下步骤进行：缓慢向试压管道中注水，同时排出管道内的空气，水进入管道以防水锤或气锤。强度试验:升压应缓慢进行，达到工作压力时，恒压 3min，检查两端管身及接口，无异常情况后继续升压，升至试验压力 1.2MPa，稳压 0.5h，检查各接口、管身无破损及漏水现象且表压降不超过 0.02MPa，试压合格。管道试压合格后，进行水冲洗。水压试验应做好各项记录。水压试验时，严禁对管身、焊口等部位进行敲打或修补，如有缺陷，卸压后修补。水压试验完毕放水时，应先打开排气阀，防止因放水形

13、成真空损坏管道。例如，该工程施工中，施工队伍采用分段打压试验，自行选定分段点设临时盲板，盲板力没有作用在主固定支架上，打压两端没有固定支撑，分支管道未焊接。在泰安街至新开街段供水管道注水试压过程中，在达到试验压力 1.2MPa 后，经检查发现，离打压点近端的一台1.0ZBM250-250 波纹管补偿器出现向外拉伸现象，补偿器一侧的限位拉杆固定端被顶坏并且向外拉展，致使补偿器损坏。我们分析造成该现象的原因有：是补偿器自身质量偏差较大，波纹管不能承受试验压力，在水压作用下推力相差太大而向外拉伸；是打压段供热管道没有固定端同时分支管线也未焊接致使在水压作用下管道自由项两端伸展，固定在补偿器一侧的限位

14、螺杆焊接部位承受受不住内压推力影响而外移拉伸。就该现象我认为：水压试验措施设计中应预先考虑水压试验方案。试压前补偿器两端必须设固定支架，或打压直管段两端必须有固定点，以防止管道受内压推力影响外移拉伸；波纹伸缩器的安装，建议在安装补偿器前先将管段敷设好，然后在准备安装补偿器处将管子割下一段（其长度等于补偿器的自由长度加预拉伸量），再将补偿器装上去焊接，采用割管法安装的办法。虽然造成少量管道浪费，却能保证管道同心度；应注意不准在补偿器上吊装绑扎或焊接打火，以免碰损压伤；还要注意内套筒方向与介质流动方向一致，不准采用使波纹补偿器变形的方法来调整管道安装偏差，所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动

15、范围；试压前应将盲端可靠固定。最好的办法是设计中预先考虑水压试验或吹扫方案，打压的分段点的位置最好由甲方、设计方、施工单位共同确定，由设计单位负责技术交底，甲方根据设计单位意见组织实施。3 直埋聚氨酯管道其他一些设计及施工要点3.1 直埋聚氨酯管道设计及施工，应遵守规范 CJJ34290城市热力网设计规范及规范、CJJ28289城市供热工程施工及验收规范中的有关规定。3.2 直埋聚氨酯管道适用于输送低压蒸汽、热水等气体和液体，一般温度不超过 120，采用聚氨酯保温时可达到 150。3.3 直埋聚氨酯管道的埋设深度，根据计算当覆土深度为 0.5m 时，其承载能力可保证载重 10t卡车安全通过，但

16、一般规定直埋聚氨酯管道应埋设在当地的冰冻线以下。3.4 直埋聚氨酯管道的沟槽开挖尺寸，可按下列原则确定：管子与管子之间净距为200mm250mm；管子与沟壁之间净距为 200mm250mm；管底与沟底之间净距为 200mm。直埋聚氨酯管道沟槽内管子周围要填砂，然后回填土分层夯实。 3.5 管道的排水与放气。为了保证排水与排气顺利进行，应根据管段所经地区的地形状况来确定管道的坡度，管坡一般不小于 2，室外热水管道的坡向，因受地形限制不可能都满足坡向与水流方向一致的要求，尤其是直埋敷设的管道。放气装置一般应设在管段的最高点，（包括分段阀门划分的每个管段最高处），放气阀门的管径一般采用 DN15DN

17、32mm。为了在系统停止运行时，或在某段管道需维修时排出管道中积水，应在热水最低点安装放水装置。 3.6 所有检查井（其中安装补偿器及阀门）都应采用 C15 或 C20 混凝土浇灌的防水井，严防地下水渗漏到井内。 3.7 直埋聚氨酯管道穿过公路时，应加套管或做成管沟，管沟上面铺盖钢筋混凝土盖板。3.8 接头处理，当安装直埋保温管道时，其管道接口处、管道与阀门、补偿器连接处，均需在现场制作氰聚塑保温结构。操作时周围环境温度应保持在 10以上，最低温度不低于 5。3.9 保温管在搬运时，应在管道系绳处设护套，切忌勒痕或与尖物接触，以防损坏。在堆放保温管道时，应在管端光管处用支垫垫起。若保护层不慎损伤时，应在损伤部位涂复浸透不饱和树脂的玻璃布。4 结语以上为石家庄市栾城县大桥路供热管网改造工程施工中的几点体会及施工注意要点，希望能在以后工作中对大家有所帮助。参考文献：1王亦昭，刘雄.供热工程.北京：机械工业出版社.2007.2田玉卓，闫全英，赵秉文.供热工程.北京：机械工业出版社.2008.