供熱外網施工的相關問題研究

劉曉光

摘 要：處理好管道由于溫度的變化而引起的管道伸縮熱應力是室外供熱管道安裝應重點考慮的問題，應根據當地氣象、水文地質、地形、交通情況以及維修方便等因素綜合進行考慮，力求與總體布局協調一致。

關鍵詞：供熱管道；管道敷設；施工

供暖系統可分為局部供暖系統和集中供暖系統。室外管道工程是一個重要的組成部分，室外供熱管道的載熱介質主要是熱水和蒸汽，與室內管道相比管道的轉彎少、分支少、但管徑大、管線長。因此，處理好管道由于溫度的變化而引起的管道伸縮熱應力是室外供熱管道安裝應重點考慮的問題，應根據當地氣象、水文地質、地形、交通情況以及維修方便等因素綜合進行考慮，力求與總體布局協調一致。

一、室外管道的敷設

（一）室外管道地溝敷設。 地溝一般由混凝土溝底、溝壁和蓋板組成，溝內壁一般抹一層防水沙漿，地下水位較高時外壁也進行防水處理。按地溝的斷面尺寸大小可分為不通行地溝、半通行地溝和通行地溝三種形式，各適用與不同條件的管道安裝。地溝的斷面形式如圖：

地溝敷設方式宜符合下列要求：（1）管道數量少且管徑小時，宜采用不通行地溝。（2）管道通過不允許經常開挖的地段或管道數量較多，采用不通行地溝時溝寬受到限制時，宜采用半通行地溝。（3）管道通過不允許開挖的地段或管道數量較多，其中一側管道的高度大于1.5米時，可采用通行地溝。（4）地溝的溝底應有0.003的坡度坡向集水坑，通行（半通行）地溝每隔一定距離應設檢修人孔。（5）地溝敷設有關尺寸如表所示：

通行地溝應設有自然通風或機械通風設施，以保證檢修時地溝內溫度不超過40攝氏度。另外，運行時地溝內溫度也不宜超過50攝氏度，管道應有良好的保溫措施。地溝內應裝有照明設施，照明電壓不得高于36V。

（二）室外管道架空敷設。普通架空敷設適用于地下水位高、年降雨量大、地質為濕陷性黃土或腐蝕性土壤、地下管線多，地下敷設土方量大以及地形起伏變化大等不利于管道地下敷設的場合。管道架空敷設按照支架的高度不同，可分為低支架敷設和高支架敷設，根據地形及交通情況等選用。

（三）室外管道直埋敷設。無溝直埋敷設方式，適用于輸送熱水、冷水、低壓蒸汽等，在熱水供熱管網中，無溝敷設在國內外已得到廣泛的應用。適用于地下水位低、土質條件好、土壤無

腐蝕的場合。管道工程常用的溝槽、梯形槽、混合槽和聯合槽，如圖：

（1）直埋敷設的施工程序和方法。室外供熱管道直埋敷設的施工程序為：定位放線→管溝開挖→溝底處理→挖工作坑→對口焊接→水壓實驗、驗收→焊口保溫結構補做→溝槽回填等。直埋供熱管道的敷設方法：1）按設計圖紙給定的位置進行測量，打樁，做龍門板，放線。2）按施工方案進行挖土，將挖出的土堆放在溝槽一邊，土堆邊應與溝邊保持0.6～1.0米的距離。3）溝底找平夯實或按設計要求做基底處理。4）檢查溝槽尺寸，用龍門板上的線核對溝槽斷面和溝底坡度。5）在溝上清掃管腔后排管，并進行焊接，使每段長度在25～35米之間，按管段的長度在溝內挖好工作坑，以備在溝內進行焊接。6）將焊好的管段放入溝槽內。7）用撬杠在溝內調整管道位置，使管道端頭在準備好的焊接工作坑處，進行對口、點焊，在按規范進行焊接。8）當直埋管道的彎點、閥門、補償器處有檢查井時，按井內管道的位置要求進行支座、支架和管道安裝。9）待管道安裝完畢后，按設計要求和規范規定進行水壓實驗，合格后進行隱蔽工程檢查并辦理手續，同時應將管內的水放空。10）對所有焊口進行防腐處理，并補做保溫。11）回填土時要在保溫管道的四周填細砂或素土用人工分層夯實。（2）直埋管道的保溫。對直埋管道的保溫結構，除了要求具有良好的保溫性能外，還應具有一定的機械強度、防水和防腐蝕的性能。目前直埋敷設管道的保溫材料以聚氨酯硬質泡沫塑料應用最多，效果也不錯。

直埋保溫管是由管道、防腐層、保溫層和保護層組成，既可現場制作，也可購買工廠加工好的成品保溫管。保溫管材一般選用無縫鋼管，大口徑可用螺旋焊鋼管，管道規格為DN25～DN800。

聚氨酯硬質泡沫塑料具有極小的導熱系數，幾乎不吸水，絕緣性能好、質輕、耐腐蝕、耐熱和粘劑性能好等優點，是較理想的保溫材料。

二、活動支座及固定支架的安裝

（一）活動支座。活動支座有滑動支座，滾動支座及懸吊支座，用的最多的是滑動支座。（1）滑動支座。滑動支座有低位的及高位的兩種。低位的支座焊在管道下面，可在混凝土底座上前后滑動。在支座周圍的管道不能保溫，以使支座能自由滑動。高位的支座較高，保溫層把支座包起來，其支座下部可在底座上滑動。（2）滾動支座。管道支座架在底座的圓軸上，因其滾動可以減少承重底座的軸向推力。這種支座常用在架空敷設的塔架上。（3）懸吊支座。在架空敷設管道中或懸臂托架上常用懸吊支座。在靠近補償器的幾個吊架上要采用彈簧支座。安裝管道支座時，應正確找正管道中心線及標高，使管子的質量均勻的分配在各個支座上，避免集中在某幾個支座上，以免焊縫受力不均而裂紋。

（二）固定支座。為了分配補償器之間管道的伸縮量，并保證補償器均勻工作，在補償器兩端管道上，安裝有固定支座，把管道固定在地溝承重結構上。在可通行地溝中，常用型鋼支架把管道固定住。不可通行地溝及直埋管道常用混凝土結構或剛結構的固定支座。固定支座承受著很大的軸向作用力，活動支座摩擦反力、補償器反力及管道內部壓力的反力。因此，固定支座結構應經設計計算確定，其計算方法參見有關書籍和手冊。在安裝補償器時，應先對補償器進行預拉伸（或頂緊）后在把管道焊接在固定支座上。

三、熱力管道的補償器的使用

（一）提高補償器的補償能力 。補償器的作用是補償管道因溫度變化而引起的伸縮量，保護管道使其能安全正常的運行。管道工程中，常用的補償器有自然補償器和人工補償器兩種。管道的補償器形式常用的有方形補償器、波紋管補償器、填料套筒式補償器、球形補償器等。為了提高補償器的補償能力，方形補償器在安裝時要進行預拉伸。即將補償器先向管道熱膨脹相反的方向拉開一定長度后再與管道進行連接，此時管道補償器是處于拉應力作用下，待系統進入運行狀態，補償器就處于壓應力作用下，但其壓應力遠小于不進行預拉伸狀態時的壓應力，所以能增加補償器的補償能力和提高使用的安全性、可靠性。 預拉伸可在冷態下進行，可采用拉伸器拉緊或用千斤頂頂伸的方法，預拉伸的熱變形量應為其補償量的一半，如圖所示：

安裝時計算熱變形量L值可按下式計算

L = a l （t2 - t1）

式中 a--鋼管的線膨脹系數 （0.012mm/m°℃）；

l--管道計算長度，m；

t1--安裝時環境溫度，（一般取-5℃）；

t2--管道工作介質溫度，℃。

（二）現場變更對波紋補償器的影響。熱力管網有時雖然原始設計很好，但由于進行施工后經常遇到障礙，現場實際情況與設計往往出入很大，不得不做大量的實際設計變更，某些固定支架在管道改變走向后，原來不承受壓力推力改為承受壓力推力或者產生較大彎距，支架受力結構形式發生重大變化，處置不當很容易推壞固定支架，導致事故發生。在管線變更較大情況下，應特別注意管道的受力形式是否符合補償器布置基本原則，通過合理分段，保證管線呈直線，控制拐點產生，減少作用于固定支架與導向支架的彎矩及側向推力，進而保證管系安全合理。

影響波紋管補償器壽命的因素有很多，一是破壞失穩，二是腐蝕。一個連續運行的熱網，如果每年起動約20次左右，其許用正常壽命應該在20年以上。實際應用中卻不是這樣，用不了三五年即被換掉，十幾年前安裝的補償器幾乎沒有，這要求我們在管路設計時，不僅固定支架的位置要合理，導向支架距離要適當，導向支架要有防止補償器失穩的措施，另外設計布置也應考慮預防腐蝕問題，這方面往往被忽略。

四、熱力管道的試壓和驗收

熱力管道安裝完后，必須進行其強度與嚴密性的試驗。強度試驗是以工作壓力來檢查管道，熱力管道一般采用水壓試驗，燃氣管道則采用氣壓試驗。

（一）熱力管道的嚴密性試驗。水壓試驗的目的是為了檢驗管道和接口安裝的質量，主要從強度和嚴密性兩方面檢查。水壓試驗壓力為工作壓力的1.5倍，但不得小于0.6MPa。

檢驗方法：管材為鋼管、鑄鐵管時，試驗壓力下10分鐘內壓力下降不應大于0.05MPa，然后降至工作壓力進行檢查，壓力應保持不變，不滲不漏；管材為塑料管時，試驗壓力下，穩壓1小時，壓力降不大于0.05MPa，然后降至工作壓力進行檢查，壓力應保持不變，不滲不漏。

當室外溫度在0℃以下進行試壓時，應先把水加熱到40～

50℃，然后灌入管道內試壓，且其管段最長不宜超過200米，試壓后應立刻將水排出，并檢查有無存水地方，以免把管子凍裂。

對于架空敷設熱力管道的試壓，其手壓泵及壓力表如在地面上，則其試驗壓力應加上管道標高至壓力表的水靜壓力。水壓試驗合格后即可進行沖洗，沖洗完畢應及時簽證，做好資料。

（二）熱力管道的驗收。熱力管道施工完畢后應檢查起工程是否符合設計及施工規范的質量要求，檢查支吊架配置的堅固性和正確性，以及坡度、補償器、排水裝置等各部件安裝的正確性。驗收時，施工單位應提交各項記錄、圖紙等文件。

參考文獻：

[1] 吳耀偉. 供熱通風與空調工程施工技術[M].中國電力出版社.2004.

[2] 魏玉滿.室外供熱管道設計建議及施工質量控制[J].應用能源技術， 2012，（5）.