浅谈补偿器安装质量控制

章燕红

补偿器以其结构紧凑、补偿量大、流动阻力小、零泄漏、节约空间等诸多优点在热网中的应用越来越广泛。但它也有不易解决的缺点：例如轴向型波纹补偿器对固定支架产生推力,造成固定支架推力大,在试压过程中极易损坏;许多设计对补偿器的应用经验不足,选材不当,施工人员对补偿器的认识还不够全面,导致施工与运行期间容易出现故障;尚未有正式国家产品验收标准,制造厂家偷工减料,补偿器自身的制造质量差,造成补偿器失效。双苑社区供热系统改造项目全长7 500 m,使用波纹管补偿器56台;低温热改造项目涉及全厂各个车间及生活区,厂内采取龙门架进行自然热补偿,生活区段使用3台填料函式补偿器。

1 现场补偿器失效事例分析

1.1 管线试压对补偿器的影响

管线试压时出现的问题主要有三种类型：由于管系临时支撑不当,或管系固定支架设置不合理,导致支架破坏,波纹管过量变形而失效;由于波纹管设计所考虑的压力或位移安全富余度不够,管线试压时波纹管产生失稳变形失效;补偿器本身质量差。双苑社区供热系统改造项目,在对双苑社区西院区段管线进行水压试验时(有4台补偿器),未对补偿器出厂的临时约束装置进行加固(厂家现场指导时未提出),在管线升压至0.7 MPa时补偿器约束装置脱落,补偿器伸长140 mm,泄压后还伸长40 mm,但未发生泄漏。经设计及厂家计算补偿器仍可使用,但其使用寿命会受到影响,因此,对管道进行水压试验及清洗过程一定要对约束装置进行加固,正式投用前必须拆除,不可影响补偿器自由伸缩;厂区西门段分段试压,在选定分段点设临时盲板,盲板作用力没有作用在主固定支架上,而是作用在次固定支架上。按1.5倍试验压力升压时将固定支架拉坏,固定支架管墩被拔起,但补偿器约束装置已加固未受损,轴向型补偿器管路分段打压时,分段点应选择可承受水压试验压力的主固定支架,无法做到这一点时,应对分段点承受盲板作用力的次固定支架进行临时加固,使其能够承受盲板作用力。由于主次固定支架推力相差太大,临时加固的办法很难实施分段,因此打压分段点的位置最好由业主方、设计方、施工单位共同确定,由设计单位负责技术交底,共同考虑水压试验或吹扫方案,业主方根据设计单位意见组织实施。

1.2 设计选型及供货质量对补偿器的影响

低温热去开元社区段管道共1 260 m,管沟部分约 600 m,按照设计文件管沟部分共设置3个填料函式补偿器,规格型号为PN1.6 MPa,DN400,设计温度65℃,设计压力 0.3 MPa,两补偿器间距125 m。现场监理对到货的补偿器实体进行了100%外观检测,存在问题：1)法兰端面、螺栓孔局部已经生锈;2)补偿器上没有任何铭牌标识;3)无产品合格证,无相关试验报告。对于以上问题,监理要求：安装时对于生锈部分要进行处理,补偿器铭牌标识及相关试验报告监理多次索要未果,鉴于当时现场施工任务较重,工期要求比较紧,因此边施工边催补偿器资料。补偿器安装时保证补偿器与管道同心,经验收合格后,对补偿器的限位螺杆进行调整,设计要求补偿量为146 mm。在对管线进行水压试验及冲洗过程中,发现三个补偿器法兰处局部漏水,对法兰进行了紧固处理后不再渗漏(冷态),投热水试车后出现两个补偿器泄漏,热态紧固无效。对发生泄露的两个补偿器进行了解,发现：1)套筒密封采用的是楔形橡胶圈(耐热温度不明确);2)密封圈的楔支撑圈焊缝存在缺陷(未焊满),厂家采用密封膏补其缺陷(材料性能无法确定)致使密封膏与楔形支撑环环脱离,密封不严;3)密封圈已经老化、破损,破损部分多集中在存在缺陷的地方;4)密封圈装配不均,不同轴,部分密封圈被挤压出来。分析泄漏主要原因为设计选型时未考虑该补偿器的使用温度,且实际回水温度达到85℃,超过设计温度;厂家偷工减料、密封圈与补偿器安装不同轴,密封圈的楔支撑圈焊缝未焊满,存在质量问题,因此控制补偿器供货质量,选择争取的补偿器结构及材料尤为重要。

2 补偿器安装控制要点

2.1 补偿器的检查验收

百分之百外观检查,检查补偿器的型号、规格、材质、补偿量及其配套支架等应符合设计规定,查出厂合格证及相关实验报告。

2.2 补偿器的吊装

补偿器一般宜整体吊装就位,吊装过程应满足下列要求：在捆绑绳扣时,应准确掌握补偿器的重心,保持就位时有正确的方位。所有补偿器在吊装前应有可靠的加固措施,对波形补偿器严禁将捆绑绳直接系在波峰、波谷处或两端的直管段上,而应在加固支撑并用木板垫好后捆系在垫板上,铅垂吊装填料式补偿器时,不得在法兰上捆系绳扣,并应采取措施,防止外壳与插管之间发生位移或脱落。

2.3 补偿器的支、吊架验收

管道支、吊架应按设计要求安装,并应保证其材质的正确。支、吊架的坐标偏差不得超过10 mm,标高不宜有正偏差,负偏差也不应超过10 mm。支、吊架应在管道安装前施工完毕,并在管道安装时及时进行调整和校正。支、吊架与管道应紧密接触,不得有空隙,也不得使管子产生外力或位移。导向支架或滑动支架的滑动面应洁净、平整、无毛刺、焊瘤,不得有歪斜和卡涩现象。其安装位置应符合设计要求,从支撑面中心向热位移反方向偏移,偏移量为管道热位移值的一半。

在开始热负荷运行时应及时对各支、吊架按下列要求逐个进行检查调整：活动支架的位移方向、位移量及导向性能是否符合设计要求;管托有无脱落现象;固定支架是否牢固可靠;弹簧支、吊架的安装高度和弹簧的工作高度是否符合设计要求;可调支、吊架的调整是否合适。

2.4 补偿器现场安装

按设计进行预拉伸(或压缩),沿圆周检查,应受力均匀,变形量一致,其偏差不应超过预拉伸(或压缩)量的5%。补偿器内套有焊缝的一端,在水管道上应迎向介质流向安装;在铅垂管道上应置于上部。补偿器应与管道保持同轴性,不得倾斜或错位。严禁用补偿器来调整管道安装的偏差,以免影响补偿器的正常功能。严禁使补偿器受到电焊的电弧擦伤及其他机械损伤,也不得使焊渣飞溅到波壳上。安装波形补偿器时,预拉伸(或压缩)后应设置临时固定支撑,待管道正式固定后予以拆除;同时将限位装置调整到规定的位置,确保有充分的补偿能力。波形补偿器的临时支撑拆除后,只允许承受轴向力,不得横向受力。

2.5 补偿器的试压与清洗

当进行管道分段试压时,应按波纹管有效面积计算的内压推力,对分段末段管架予以加固。试压等级应与管道相同。试压用水的氯离子含量不超过25 ppm。补偿器的清洗可与管道一起进行,水质不低于试压要求,并应采取措施防止污物进入波纹管。

2.6 补偿器的防腐与保温

地沟或井室应防止雨水进入,波纹管补偿器附件(拉杆、拉板、螺栓等)须作防腐处理,防腐方面应符合设计要求。补偿器应保温,保温材料应不含氯离子,保温层应不影响波纹管自由活动。

3 结语

补偿器作为热网管道的关键组件,在热网中的使用量也越来越大,但是补偿器在我国应用时间仍较短,设计及施工单位对补偿器的认识较浅,应用经验不足,只是简单套用样本,不能有效地保证补偿器的使用效果。通过正确选择补偿器材料及补偿结构,规范厂家生产质量,严格控制施工质量,能有效地提高补偿器的使用效果及寿命。建议广大供热设计、制造、施工人员应加强调查研究,互相交流学习,总结经验,吸取教训,加强协作,掌握原则,正确运用,做到管网安全、经济、合理,杜绝安全事故发生。

[1] CJT 3016-93,城市供热管道用波纹管补偿器[S].

[2] SHT 3517-2001,石油化工钢制管道工程施工工艺标准[S].

[3] CJJ 28-2004,城镇供热管网工程施工及验收规范[S].