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摘要：近几年，随着集中供热工程的快速发展，城镇直埋供热管道的敷设逐步被推广，为降低施工难度、加快施工进度、降低工程造价，进一步降低管道的应力幅度，提高管道在运行中的安全性和可靠性，电预热方式在直埋供热管道敷设中得到了很好的推广和应用，下面对无补偿直埋供热管道敞沟电预热安装方式做简单介绍。
关键词：集中供热；直埋供热管道；安全性和可靠性
引言
市政集中供热是我国北方城市冬季采暖的主要方式。随着热电联产供热形式的出现并迅速发展，其热源的供热能力、供热半径和管道管径不断突破，热水采暖管道的敷设方式也不断发展。
一、概述
对于直埋供热管道（以下简称管道），电预热安装方式属于无补偿安装方式的一种，一方面，与无补偿冷安装方式相比，可以减小工作钢管壁厚、降低工程造价，有效地减小管道运行时的热应力。另一方面，与有补偿安装方式相比，可以省去（或减少）管道补偿器，最大限度地减少管网泄漏的隐患，提高了管道的安全性，因此，电预热安装方式逐步受到重视，近年来电预热安装方式在大管径直埋供热管道的安装中得到了广泛的应用。
二、直埋供热管道电预热安装方式
2.1 施工技术要求
①管道埋深不超过 2. 5m。②敷设时管道周围要填厚度为 150 mm 的中细砂。③安装时各规格管道的折角不超过下列值：DN 800 ～ 1 000mm，1. 7°；DN 700mm，1. 8°；DN 600mm，2. 1°；DN 500 mm，2. 6°。当大管径管道折角超过 3°时需设弯头，在 3°与允许角度值之间可采用折角加肋板补强或局部敞槽预热等施工方法。④管道需均匀缠绕厚度为 0. 25 ～ 0. 50 mm的塑料膜，以减小管道与土壤间的摩擦系数，塑料膜与外套管之间不允许夹杂砂土。⑤管道的弯头、三通处需按要求加设泡沫垫，以吸收管道位移。⑥其他要求与普通直埋敷设相同。
2.2保持预热温度短管连接的方法
在敞沟预热工序时，利用预热设备维持管道温度恒定在设计预热温度。以图 1 为例，现场精确测量点 A、B 之间管道距离，以及点 C、D 之间管道距离。分别以此距离为长度，现场迅速制作相应的短管作为连接管道。在使管道保持恒温在设计预热温度的情况下，用短管分别连接点 A、B 以及点 C、D，从而将该预热段与相邻的其他预热段连接到一起。因为管道的实际伸长量受到现场管道温度的均匀性、管道敷设路由存在不规则弯曲等因素的影响，不会与设计伸长量完全一致，所以短管不能根据理论计算的设计伸长量事先制作完成，必须根据现场精确测量的距离为依据制作，不能提前预制好。在短管焊接过程中，为了避免预热电流与焊接电流互相干扰而影响焊接，所以在焊接的同时要停止预热设备。而停止预热设备，必然会造成管道因温度降而回缩，因此，就要设定一个温度降极限。因为短管连接采用对接焊缝，所以温度降极限通常设定为10 ～13 ℃。达到温度降极限后必须停止焊接，再次接通预热设备，使管道再次升温，达到设计预热温度，之后再停止预热设备，再次进行焊接。这样往复循环直至焊接完毕。
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图1 典型的预热管道系统片段
2.3敞沟分段预热
当不具备敞沟整体预热条件时，可考虑敞沟分段预热。其特点是一段管道预热到预热温度并且热伸长量达到计算值后，保持预热温度，回填夯实，再进行下一段敷设、预热、回填。整个预热过程是一边敷设，一边预热，一边回填。可见，敞沟分段预热减少了对城镇交通和人民生活带来的诸多不便，并且无需设一次性补偿器。但是分段法预热要求有移动热源。敞沟分段预热又可分为设置固定点和不设固定点两种形式。分段预热以 1 km为单元为宜。
2.4一次性补偿器连接的方法
一次性补偿器结构的实质就是可以相互错动的内筒和外筒。一次性补偿器连接是在敞沟预热工序时，将一次性补偿器的两端焊接到管道系统中。以图 1 为例，用 1 台一次性补偿器两端分别与A、B 端焊接，另 1 台一次性补偿器两端分别与 C、D端焊接，此时一次性补偿器内筒、外筒之间不焊接，这样保持内筒、外筒之间可以相互错动。在将预热段与相邻其他预热段焊接连接，然后预热设备关机，拆除连接电缆和信号线，预热完成，当预热段达到设计伸长量且稳定后，将一次性补偿器的内筒、外筒焊接在一起，使内筒、外筒不能相互错动，连成一个整体，相当于一节短管，即完成连接。当焊接一次性补偿器内筒、外筒之间的焊缝时，必须停止预热设备。这是因为，电预热在升温过程中电流是 14 000 ～15 000 A，即使在保温状态时，也会达到约 6 000 A。另一方面，用于焊接内筒、外筒之间焊缝的手工电弧焊工作电流一般为 100 ～ 200A。因此，如果不停止预热设备，则预热电流会干扰焊接电流，致使无法进行焊接。但是，如果停止预热设备，管道会因温度降而回缩。虽然随着焊接进行，焊缝可以拉住管道避免其回缩，但是当温度降足够大时，会破坏焊缝，因此，就要设定一个温度降极限。
常用的 3 种预热管道连接方式各有利弊。一次性补偿器连接方式方便焊接，可以最大限度地保留预热成果（设计伸长量），但是一次性补偿器的结构复杂，价格较高，现场焊接工作量大，焊缝的探伤很困难。保持预热温度短管连接方式结构简单，现场焊接工作量小，焊缝的探伤相对容易，但是其操作复杂，容易造成管道折角和错边，难以保证施工质量。自然冷却短管连接方式施工过程简便易行，方便焊缝探伤，但是预热实际伸长量小于预热设计伸长量，达不到理想的预热效果。
结语
本文对直埋供热管道的几种电预热方式进行了简单的介绍，采用电预热方式，管道可以不形成封闭的回路，对预热管道要求相对较低，热损失最小，因此将管道加热到预热温度的时间最短。直埋管道敷设采用预热方式，可以降低施工难度、加快施工进度、降低工程造价，且降低了管道的应力幅度，提高了管道在运行中的安全性和可靠性，大大推动了直埋管道安装技术的发展。
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