供热外网施工的相关问题研究

刘晓光

摘 要：处理好管道由于温度的变化而引起的管道伸缩热应力是室外供热管道安装应重点考虑的问题，应根据当地气象、水文地质、地形、交通情况以及维修方便等因素综合进行考虑，力求与总体布局协调一致。

关键词：供热管道；管道敷设；施工

供暖系统可分为局部供暖系统和集中供暖系统。室外管道工程是一个重要的组成部分，室外供热管道的载热介质主要是热水和蒸汽，与室内管道相比管道的转弯少、分支少、但管径大、管线长。因此，处理好管道由于温度的变化而引起的管道伸缩热应力是室外供热管道安装应重点考虑的问题，应根据当地气象、水文地质、地形、交通情况以及维修方便等因素综合进行考虑，力求与总体布局协调一致。

一、室外管道的敷设

（一）室外管道地沟敷设。 地沟一般由混凝土沟底、沟壁和盖板组成，沟内壁一般抹一层防水沙浆，地下水位较高时外壁也进行防水处理。按地沟的断面尺寸大小可分为不通行地沟、半通行地沟和通行地沟三种形式，各适用与不同条件的管道安装。地沟的断面形式如图：

地沟敷设方式宜符合下列要求：（1）管道数量少且管径小时，宜采用不通行地沟。（2）管道通过不允许经常开挖的地段或管道数量较多，采用不通行地沟时沟宽受到限制时，宜采用半通行地沟。（3）管道通过不允许开挖的地段或管道数量较多，其中一侧管道的高度大于1.5米时，可采用通行地沟。（4）地沟的沟底应有0.003的坡度坡向集水坑，通行（半通行）地沟每隔一定距离应设检修人孔。（5）地沟敷设有关尺寸如表所示：

通行地沟应设有自然通风或机械通风设施，以保证检修时地沟内温度不超过40摄氏度。另外，运行时地沟内温度也不宜超过50摄氏度，管道应有良好的保温措施。地沟内应装有照明设施，照明电压不得高于36V。

（二）室外管道架空敷设。普通架空敷设适用于地下水位高、年降雨量大、地质为湿陷性黄土或腐蚀性土壤、地下管线多，地下敷设土方量大以及地形起伏变化大等不利于管道地下敷设的场合。管道架空敷设按照支架的高度不同，可分为低支架敷设和高支架敷设，根据地形及交通情况等选用。

（三）室外管道直埋敷设。无沟直埋敷设方式，适用于输送热水、冷水、低压蒸汽等，在热水供热管网中，无沟敷设在国内外已得到广泛的应用。适用于地下水位低、土质条件好、土壤无

腐蚀的场合。管道工程常用的沟槽、梯形槽、混合槽和联合槽，如图：

（1）直埋敷设的施工程序和方法。室外供热管道直埋敷设的施工程序为：定位放线→管沟开挖→沟底处理→挖工作坑→对口焊接→水压实验、验收→焊口保温结构补做→沟槽回填等。直埋供热管道的敷设方法：1）按设计图纸给定的位置进行测量，打桩，做龙门板，放线。2）按施工方案进行挖土，将挖出的土堆放在沟槽一边，土堆边应与沟边保持0.6～1.0米的距离。3）沟底找平夯实或按设计要求做基底处理。4）检查沟槽尺寸，用龙门板上的线核对沟槽断面和沟底坡度。5）在沟上清扫管腔后排管，并进行焊接，使每段长度在25～35米之间，按管段的长度在沟内挖好工作坑，以备在沟内进行焊接。6）将焊好的管段放入沟槽内。7）用撬杠在沟内调整管道位置，使管道端头在准备好的焊接工作坑处，进行对口、点焊，在按规范进行焊接。8）当直埋管道的弯点、阀门、补偿器处有检查井时，按井内管道的位置要求进行支座、支架和管道安装。9）待管道安装完毕后，按设计要求和规范规定进行水压实验，合格后进行隐蔽工程检查并办理手续，同时应将管内的水放空。10）对所有焊口进行防腐处理，并补做保温。11）回填土时要在保温管道的四周填细砂或素土用人工分层夯实。（2）直埋管道的保温。对直埋管道的保温结构，除了要求具有良好的保温性能外，还应具有一定的机械强度、防水和防腐蚀的性能。目前直埋敷设管道的保温材料以聚氨酯硬质泡沫塑料应用最多，效果也不错。

直埋保温管是由管道、防腐层、保温层和保护层组成，既可现场制作，也可购买工厂加工好的成品保温管。保温管材一般选用无缝钢管，大口径可用螺旋焊钢管，管道规格为DN25～DN800。

聚氨酯硬质泡沫塑料具有极小的导热系数，几乎不吸水，绝缘性能好、质轻、耐腐蚀、耐热和粘剂性能好等优点，是较理想的保温材料。

二、活动支座及固定支架的安装

（一）活动支座。活动支座有滑动支座，滚动支座及悬吊支座，用的最多的是滑动支座。（1）滑动支座。滑动支座有低位的及高位的两种。低位的支座焊在管道下面，可在混凝土底座上前后滑动。在支座周围的管道不能保温，以使支座能自由滑动。高位的支座较高，保温层把支座包起来，其支座下部可在底座上滑动。（2）滚动支座。管道支座架在底座的圆轴上，因其滚动可以减少承重底座的轴向推力。这种支座常用在架空敷设的塔架上。（3）悬吊支座。在架空敷设管道中或悬臂托架上常用悬吊支座。在靠近补偿器的几个吊架上要采用弹簧支座。安装管道支座时，应正确找正管道中心线及标高，使管子的质量均匀的分配在各个支座上，避免集中在某几个支座上，以免焊缝受力不均而裂纹。

（二）固定支座。为了分配补偿器之间管道的伸缩量，并保证补偿器均匀工作，在补偿器两端管道上，安装有固定支座，把管道固定在地沟承重结构上。在可通行地沟中，常用型钢支架把管道固定住。不可通行地沟及直埋管道常用混凝土结构或刚结构的固定支座。固定支座承受着很大的轴向作用力，活动支座摩擦反力、补偿器反力及管道内部压力的反力。因此，固定支座结构应经设计计算确定，其计算方法参见有关书籍和手册。在安装补偿器时，应先对补偿器进行预拉伸（或顶紧）后在把管道焊接在固定支座上。

三、热力管道的补偿器的使用

（一）提高补偿器的补偿能力 。补偿器的作用是补偿管道因温度变化而引起的伸缩量，保护管道使其能安全正常的运行。管道工程中，常用的补偿器有自然补偿器和人工补偿器两种。管道的补偿器形式常用的有方形补偿器、波纹管补偿器、填料套筒式补偿器、球形补偿器等。为了提高补偿器的补偿能力，方形补偿器在安装时要进行预拉伸。即将补偿器先向管道热膨胀相反的方向拉开一定长度后再与管道进行连接，此时管道补偿器是处于拉应力作用下，待系统进入运行状态，补偿器就处于压应力作用下，但其压应力远小于不进行预拉伸状态时的压应力，所以能增加补偿器的补偿能力和提高使用的安全性、可靠性。 预拉伸可在冷态下进行，可采用拉伸器拉紧或用千斤顶顶伸的方法，预拉伸的热变形量应为其补偿量的一半，如图所示：

安装时计算热变形量L值可按下式计算

L = a l （t2 - t1）

式中 a--钢管的线膨胀系数 （0.012mm/m°℃）；

l--管道计算长度，m；

t1--安装时环境温度，（一般取-5℃）；

t2--管道工作介质温度，℃。

（二）现场变更对波纹补偿器的影响。热力管网有时虽然原始设计很好，但由于进行施工后经常遇到障碍，现场实际情况与设计往往出入很大，不得不做大量的实际设计变更，某些固定支架在管道改变走向后，原来不承受压力推力改为承受压力推力或者产生较大弯距，支架受力结构形式发生重大变化，处置不当很容易推坏固定支架，导致事故发生。在管线变更较大情况下，应特别注意管道的受力形式是否符合补偿器布置基本原则，通过合理分段，保证管线呈直线，控制拐点产生，减少作用于固定支架与导向支架的弯矩及侧向推力，进而保证管系安全合理。

影响波纹管补偿器寿命的因素有很多，一是破坏失稳，二是腐蚀。一个连续运行的热网，如果每年起动约20次左右，其许用正常寿命应该在20年以上。实际应用中却不是这样，用不了三五年即被换掉，十几年前安装的补偿器几乎没有，这要求我们在管路设计时，不仅固定支架的位置要合理，导向支架距离要适当，导向支架要有防止补偿器失稳的措施，另外设计布置也应考虑预防腐蚀问题，这方面往往被忽略。

四、热力管道的试压和验收

热力管道安装完后，必须进行其强度与严密性的试验。强度试验是以工作压力来检查管道，热力管道一般采用水压试验，燃气管道则采用气压试验。

（一）热力管道的严密性试验。水压试验的目的是为了检验管道和接口安装的质量，主要从强度和严密性两方面检查。水压试验压力为工作压力的1.5倍，但不得小于0.6MPa。

检验方法：管材为钢管、铸铁管时，试验压力下10分钟内压力下降不应大于0.05MPa，然后降至工作压力进行检查，压力应保持不变，不渗不漏；管材为塑料管时，试验压力下，稳压1小时，压力降不大于0.05MPa，然后降至工作压力进行检查，压力应保持不变，不渗不漏。

当室外温度在0℃以下进行试压时，应先把水加热到40～

50℃，然后灌入管道内试压，且其管段最长不宜超过200米，试压后应立刻将水排出，并检查有无存水地方，以免把管子冻裂。

对于架空敷设热力管道的试压，其手压泵及压力表如在地面上，则其试验压力应加上管道标高至压力表的水静压力。水压试验合格后即可进行冲洗，冲洗完毕应及时签证，做好资料。

（二）热力管道的验收。热力管道施工完毕后应检查起工程是否符合设计及施工规范的质量要求，检查支吊架配置的坚固性和正确性，以及坡度、补偿器、排水装置等各部件安装的正确性。验收时，施工单位应提交各项记录、图纸等文件。

参考文献：

[1] 吴耀伟. 供热通风与空调工程施工技术[M].中国电力出版社.2004.

[2] 魏玉满.室外供热管道设计建议及施工质量控制[J].应用能源技术， 2012，（5）.