直埋熱水保溫管道接頭補口工藝改進與應用

邱 航，李 鵬，許文娜，董正委，魏繼春，潘 峰

(1.青島泰能科技實業(yè)發(fā)展有限公司，山東 青島 266000；2.青島能源設(shè)計研究院有限公司，山東 青島 266000)

1 概述

目前，我國大多數(shù)的城鎮(zhèn)熱網(wǎng)采取預制直埋保溫管直埋敷設(shè)，預制直埋保溫管由PE外護管、聚氨酯保溫層、工作鋼管組成，具有環(huán)保、強度高、質(zhì)量小的優(yōu)點。但是，在實際工程中，由于直埋熱水保溫管道接頭補口出現(xiàn)破裂，地下水滲入保溫層導致聚氨酯受熱后碳化失效的情況時有發(fā)生。本文分析直埋熱水管道接頭的常規(guī)補口工藝存在的問題，提出改進工藝，對實際應用效果進行分析。

2 常規(guī)工藝及存在的問題

① 常規(guī)工藝

常規(guī)補口結(jié)構(gòu)見圖1。常規(guī)補口工藝主要包括：電熱熔套(剖開式，材質(zhì)為PE，與PE外護管搭接位置及電熱熔套剖開搭接位置均設(shè)置了嵌入式電加熱絲)熱熔焊接、熱收縮帶烘烤密封、現(xiàn)場發(fā)泡。

電熱熔套熱熔焊接：先清理電熱熔套與PE外護管搭接位置，采用電熱熔套對補口進行包覆，然后用夾具將電熱熔套與PE外護管的搭接位置壓緊，電熱熔套剖開搭接位置采用橫置木條壓緊。通電，對電熱熔套與PE外護管搭接位置及電熱熔套剖開搭接位置實施電熱熔焊接。要求電熱熔套必須與PE外護管為同一生產(chǎn)廠家，以達到良好的熔合效果。根據(jù)PE外護管厚度、施工環(huán)境溫度，設(shè)定合適的加熱電流，保證適合的加熱溫度，防止加熱溫度過低(熔合不足)或過高(PE碳化)。

熱收縮帶烘烤密封：采用熱收縮帶對電熱熔套筒與PE外護管的搭接位置進行進一步的密封處理，可使用液化石油氣火焰噴槍對熱收縮帶進行烘烤加熱。

現(xiàn)場發(fā)泡：電熱熔套熱熔焊接、熱收縮帶烘烤密封結(jié)束后，利用現(xiàn)場發(fā)泡機對補口位置進行現(xiàn)場發(fā)泡。現(xiàn)場發(fā)泡機注料完成后，先封堵聚氨酯注料口，待排氣孔有聚氨酯溢出時將排氣孔進行封堵。

② 存在的問題

熱收縮帶與PE外護管及電熱熔套的粘接效果，與粘接表面是否存在水漬、油污以及烘烤溫度、時間關(guān)系密切。加之采用單一的粘接方式以及搭接寬度比較小，隨著工作鋼管的熱伸長，粘接位置容易開裂，易導致地下水從熱熔焊接質(zhì)量薄弱位置進入聚氨酯保溫層。聚氨酯注料口、排氣孔也是地下水進入聚氨酯保溫層的薄弱位置。

3 改進工藝

3.1 改進后的補口結(jié)構(gòu)

改進后的補口結(jié)構(gòu)(見圖2)主要包括兩層：第1層仍為電熱熔套+現(xiàn)場發(fā)泡。第2層為熱收縮套組件(熱收縮套+橡塑海綿，熱收縮套為未非剖開型)，熱收縮套組件外層采用熱收縮套，軸向長度應保證超出電熱熔套兩側(cè)各200 mm，熱收縮套組件內(nèi)層采用孔隙率較大的橡塑海綿，軸向長度應保證超出電熱熔套兩側(cè)各30 mm。在熱收縮套兩端與PE外護管烘烤粘接后，還采用PET打包帶和不銹鋼絲在粘接位置進行雙重加固密封。

圖2 改進后的補口結(jié)構(gòu)1.PE外護管 2.不銹鋼絲 3.熱收縮套 4.橡塑海綿 5.PET打包帶 6.工作鋼管焊縫

3.2 施工工藝

① 安裝

始終保持管溝內(nèi)的低水位，防止積水浸泡直埋熱水保溫管道及熱收縮套組件。在工作鋼管組對焊接前，將熱收縮套套在已經(jīng)安裝到位的直埋熱水保溫管道上，保留原包裝并包覆一定的保護材料，禁止踩踏，以及放置任何工器具、材料等。保護措施完善后，進行相鄰預制直埋保溫管的吊裝、對口工作。在工作鋼管組對焊接時，應避免焊渣飛濺至熱收縮套的保護材料上，引發(fā)火災，造成熱收縮套損毀。

工作鋼管組對焊接后，先進行電熱熔套施工(與常規(guī)補口工藝一致)。與常規(guī)補口工藝不同的是，在電熱熔套施工結(jié)束后先進行現(xiàn)場發(fā)泡，然后再進行熱收縮套組件的安裝。在進行熱收縮套組件的安裝時，先用橡塑海綿包覆電熱熔套，并采用橡塑專用膠帶粘接定型，然后將熱收縮套安裝到位。接下來，將熱收縮套向上提起，自下向上烘烤熱收縮套與PE外護管搭接位置，并保證收縮均勻。待烘烤完成后，檢查整個受熱面是否存在氣泡，對有氣泡的地方還應進一步烘烤，確保氣體排出。對于工作鋼管公稱直徑大于等于400 mm的熱收縮套，應采用雙組火焰同時對兩道搭接位置進行加熱。

② 檢驗

熱收縮套收縮成型并冷卻至常溫后，外觀不應有較大的翹邊、褶皺。粘接部分的中間位置允許出現(xiàn)褶皺，但皺起部分高度應小于4 mm，整個粘接部分的褶皺數(shù)量不得超過6處。粘接部分外邊緣不得出現(xiàn)褶皺。粘接部分的中間不得有碳化現(xiàn)象，邊緣允許少量碳化，PE外護管不應有碳化現(xiàn)象。

③ 加固密封

檢驗合格后進行加固密封。先在距熱收縮套兩端各80 mm處各纏繞1圈PET打包帶，使用打包機拉緊并將接頭熔接。然后在距熱收縮套兩端各50 mm處各纏繞2圈304不銹鋼絲，環(huán)向不得交叉，使用拉緊裝置拉緊，用鎖緊器將鋼絲固定，拉緊的鋼絲應輕微嵌入熱收縮套表面并不應在橫向產(chǎn)生移動。

④ 管溝回填

管溝回填應執(zhí)行相關(guān)規(guī)范要求，并且回填材料不應含有石塊及其他硬質(zhì)雜物，以免損傷熱收縮套。

3.3 改進工藝的優(yōu)勢

熱收縮套組件將常規(guī)工藝中分段式熱縮收帶密封改進為熱收縮套密封，消除了熱收縮帶與PE外護管粘接處易受工作鋼管熱伸長影響，導致的開裂。將常規(guī)補口工藝中暴露在土壤環(huán)境中的聚氨酯注料口、排氣孔包裹在熱收縮套內(nèi)，杜絕了滲水。

熱收縮套與PE外護管粘接處用于加固密封的PET打包帶、不銹鋼絲，耐酸堿性強，可經(jīng)受地下水的侵蝕。PET打包帶在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機械性能，長期使用溫度可達120 ℃，抗蠕變性、耐疲勞性、耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性均比較突出。不銹鋼絲采用環(huán)繞兩圈后鎖緊的方式，這樣能夠使熱收縮套密封面在環(huán)向上每一點都能夠受到相同的徑向壓力，從而保證了密封效果。

4 實際應用效果

在2011年建成的某熱電廠熱網(wǎng)中，有1 km管道敷設(shè)在河道內(nèi)，完全淹沒在河水中。改進補口工藝對直埋保溫管道接頭起到了良好的防護作用，工程已順利通過了驗收。從供暖期監(jiān)測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場觀察情況來看，截至目前，直埋熱水保溫管道接頭補口未發(fā)生泄漏，運行狀況良好。