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摘要：在现阶段的城市中，集中供热系统有了很大进展。但是城市集中供热因其易控制、热效率高，供热面积大、热损失低和环境污染少等优势得到迅猛发展，但随着城市集中供热的广泛使用和室内暖通系统采用分户计量，也产生了一系列问题，对集中供热管网的设计提出了更高的要求。本文就供热管道的无补偿直埋技术进行简单论述，提出笔者自己的看法。
关键词：无补偿直埋；保温管道；波纹补偿器
引言
目前,城镇直埋管道的应用和发展已经进入崭新的阶段,产品的生产和加工工艺已经基本成熟,直埋管道产品的技术水平得到大幅度的提高。但是,直埋管道安装技术水平一直是制约国内直埋管道发展的瓶颈,由于受国内相关设备和技术水平的影响,国内的管道安装主要采用冷安装无补偿以及有补偿安装两种方式,而更加安全可靠的管道预热安装却很少在工程中应用。北京豪特耐公司根据国内管道安装技术的发展现状,为了满足工程中对安全可靠,切实可行的管道预热技术及设备的迫切需求,与欧洲技术领先的电预热设备制造商合作,共同开发了适合中国直埋管道产品和施工要求的电预热设备,并将这一技术和设备成功应用于国内多个大口径直埋供热管网工程中,为国内直埋管道安装技术的发展翻开了崭新的一页。
1工艺原理
管道电预热主要用于直埋的预制保温钢管的预热，通过给保温钢管施以低电压、高电流的直流电，将钢管加热，温度一般为设计温度的1/2，使钢管受热伸长(管道在通电受热和正式运行中受热时，会同时产生轴向和径向的热胀冷缩变形，通常情况下管道的长度远大于管径，故径向变形予以忽略，只考虑沿轴向的变形)，当达到设计的伸长量之后，对钢管进行锁定，锁定方法主要靠管腔的回填土、管顶的覆土产生的摩擦力，以及预热段两端点的管道弯头产生轴向拉力。通过以上方法使供水管道预先承受一定的拉应力，当管线正式运行并且升温到管道预热温度时，管道应力为零，当升温至工作温度时，管道的压应力将小于许用应力，故可不用补偿器而正常工作，又可避免管道正式运行过程中因温度应力过大而出现超量的变形，以及对相应结构可能产生的破坏。
2无补偿电预热对保温管道的要求
无补偿电预热安装技术对保温管及其接头连接方式有着严格的要求:硬质聚氨酯泡沫与钢管和高密度聚乙烯外套管之间应粘接牢固，保证三位一体，尤其是在运行过程中必须保持完整。因此在预制直埋保温管道的制造过程中，对钢管的外表面进行抛丸处理，对高密度聚乙烯外套管内壁进行高压电晕处理，以保证三者之间有足够的粘结性能。对接头的连接方式，要求采用电热熔套连接，同样是为了保证管道的整体性。
3土壤与保温管外壳间的摩擦系数
保温管道在直埋敷设深度在符合要求（管中心标高通常为－0.8ｍ～－1.5ｍ）的条件下，假设土壤作用在管道的侧压力与垂直压力相同，管道所受的摩擦力与摩擦系数μ具有很大关系，保护壳与土壤间的摩擦系数μ值主要取决于以下几个方面：土壤及回填砂的类型、回填土壤或回填砂的密实程度以及保护壳的材质等。需要指出的是在回填土／砂未将管道完全嵌固的条件下，摩擦系数μ值在保温管道实际运行的过程中，会出现较大范围的变化。保温管道刚开始运行时为μｍａｘ，随着管道热胀冷缩，μ值逐渐减小为μｍｉｎ并趋于稳定。无补偿直埋敷设的保温管道一般常采用聚氨酯发泡为保温材料，高密度聚乙烯保护层为保护外壳，保温管周围为回填砂时，摩擦系数的范围为0.15～0.4，保温管周围为回填粉质粘土时，摩擦系数μ值范围为0.1～0.4。
4无补偿电预热安装工艺
每个预热段应是独立的，且保证工作钢管内无积水。
若预热段中存在分支，分支管道四周应该挖空，保证预热段在预热过程中能自由伸缩，挖空尺寸应大于1～2倍的热伸长量。对于某一确定的预热段，用砂子回填管沟，高度要达到直管外径的75%，而且夯实。在每个预热段两端的钢管上焊接连接螺栓，用于连接电缆。把钢管直接作为负载电阻进行加热，供水管与回水管之间除了预热段首尾由电缆连接形成回路以外，不得在其他位置有任何跨接和连接。在预热段两端，设定热伸长量标线，若达到理论预热温度而热伸长量未达到，以5℃为步长升高预热温度，最高不能超过80℃。达到热伸长量后，进行回填、夯实。根据管道规格及施工时的环境温度，选用不同容量的电加热设备，钢管上施加的电压为无峰值直流安全电压，可选择恒流或恒压控制。对于长度为1000m的管沟，预热时间可控制在20h以内，环境温度越高，预热时间越短。进入保温阶段，电加热设备的输出电流根据设定温度和实际反馈温度自动调节。保温时间依据现场施工组织情况而定，一般前一预热段回填时，下一预热段就可开始预热了，两者可以同步进行。
5保温管道施工中的要点
整体管网布置时应尽可能地避开车道并且尽量利用城镇街道的转弯处来进行自然补偿，从而自然吸收管道的热膨胀量，保温管道沟槽的开挖时不但要考虑节约投资，同时也要考虑有足够的位置供保温移动。由于无补偿直埋保温管道供热时会产生很强的内应力，因此该项技术对管道的焊接要求较高，焊口处需进行加强，焊接完毕后需进行探伤。管道焊接完毕后，需在管道弯头外侧填充200ｍｍ厚的珍珠岩粉，以保证管道的热膨胀；所有保温管道人井中阀门、弯头等全部采用硅酸铝纤维毡保温材料进行保温，保护层采用防水涂料，与人井相接的管道仍采用预制聚氨脂保温直埋无缝钢管，当遇到设有支架处，先将聚氨脂保温层打破，待支架施工完毕后，被破坏处再用硅酸铝纤维毡保温材料进行局部保温处理。安装完毕后应对管道系统进行强度及严密性试验，试验时应在管道低点设放水阀，高点设放气阀。试压时根据现场实际情况加联通阀，试验过程应严格按施工及验收规范进行。
6质量保证措施
1)针对质量目标编制质量计划，明确管理职责和权限，使之有效实施。对质量目标进行层层分解，落实到各部门，落实到管理岗位。2)建立完善的项目质量管理体系，加强项目管理，强化过程控制，确保质量管理体系的有效运行，最终保证质量目标的实现。3)预热开始前确保管道内没有积水以及杂土。4)从预热管段的两头开始回填，集中机械劳力回填，防止不能及时回填夯实，导致预热管段的回缩量过大。5)关闭机器后确保在最短的时间内预热口短管完成焊接。
结语
综上所述，直埋保温管道的预热安装是一种安全可靠的管道安装方式,而电预热是管道预热方式的创新,它具有预热时间短、预热均匀、操作简单、容易实现等优点,使管道预热安装变成一种可能,提高了管道的安全性和稳定性以及长期的使用寿命,推动了直埋管道安装技术的发展。保温管道无补偿直埋技术不但经济效益明显，而且技术性能先进，对工程材料的使用进一步完善。但此项技术如果要更加深入的运用到各个行业仍需工程建设人员不断探究、共同努力。
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