集中供热蒸汽管道补偿器安装及检验中的常见问题分析

顾晨怡

摘要：在我国，目前集中供热蒸汽管道得到了较高的普及程度，不仅是我国北方居民冬季主要的供暖方式，也成为了社会工业生产中最基本的需求。在供热管道安装和维修作业过程中，为了确保蒸汽管道不受天气变化影响产生因热胀冷缩导致的外界应力，在冬季供热期间保持管道材质的稳定性和安全性，需要有针对性的对蒸汽管道进行补偿，以保证蒸汽管道不受因过热膨胀产生的位移影响。基于此，本文针对集中供热过程中蒸汽管道的补偿方式进行列举和归纳，找出补偿装置在安装和检修过程中存在的问题，并针对此类问题提出针对性策略，以保证蒸汽管道的安全性、稳定性得到有效提升。

关键词：集中供热;蒸汽管道补偿器;安装;检验

Abstract： In my country， the current central heating steam pipeline has gained a high degree of popularity. It is not only the main heating method for residents in northern my country in winter， but also the most basic demand in social industrial production. In the process of installation and maintenance of heating pipelines， in order to ensure that the steam pipeline is not affected by weather changes and produce external stress caused by thermal expansion and contraction， and to maintain the stability and safety of the pipeline material during the winter heating period， it is necessary to be targeted Compensation for the steam pipe to ensure that the steam pipe is not affected by the displacement caused by overheating and expansion. Based on this， this article lists and summarizes the steam pipeline compensation methods in the central heating process， finds out the problems in the installation and maintenance of the compensation device， and proposes targeted strategies for such problems to ensure the safety of the steam pipeline Performance and stability have been effectively improved.

Keywords： central heating; steam pipe compensator; installation; inspection

一、集中供热蒸汽管道补偿方式分类

（一）自然补偿

自然补偿是一种无需外界助推，利用蒸汽管道弯曲位置自带弹性的特点来将管道在受热过程中所产生的变形自然吸收。蒸汽管道所具备的自身彈性主要是指管道在受热发生应力变形后，随着应力消失而自行恢复原有形状的性能。相关研究人员通过实验测试发现，当蒸汽管道弯曲角度在30°至90°之间时，管道在受热恢复后可以进行自然补偿;当蒸汽管道弯曲角度小于30°时，蒸汽管道无法通过自身弹性实现自然补偿。可以实现自然补偿的蒸汽管道整体长度应该保持在10～20m之间，弯曲应力的承受范围应该小于70MPa。常见的自然补偿管多为L型补偿管和Z型补偿管[1]。

（二）补偿器补偿

当自然补偿无法满足蒸汽管道的补偿需要，不能将蒸汽管道的位移控制在可承受范围内时，就需要在蒸汽管道上增加补偿器来控制补偿管道的变形范围和位移范围。补偿器的主要作用是在蒸汽管道上用以抵抗管道因受热膨胀或受冷紧缩以及管道位移所产生的应力。常见的补偿器主要分为以下几类：

1.方形补偿器

方形补偿器是一种用于吸收管道热变形的补偿元件，其采用U形连续弯曲管道的基础设计，不仅能大范围吸收蒸汽管道所散发出的热量，还能有效控制蒸汽管道形变和位移。方形补偿器的构造为：4个90°弯头将自由臂、水平臂和伸缩臂连接在一起。方形补偿器最大的特点在于：保证制作和安装简单化的同时能极大程度提升热补偿的补偿效率和管道的安全性，且使用周期较长，一般情况下无需经常维修。而尺寸大、占据空间大也是方形补偿器的主要缺点[2]。

2.波纹管补偿器

波纹补偿器是由多个波纹管连接而成的带有波纹的膨胀节，用以对蒸汽管因热胀冷缩产生的应力形变进行尺寸补偿或位移补偿。波纹管补偿器的优势在于：承压抗应力性强、结构简单、易于安装和拆卸、产品使用周期长。由于波纹管补偿器的材质采用了耐腐蚀性能较强的合金板和不锈钢板，因此具有极高的耐腐蚀性。合金板或不锈钢板的厚度为0.3～9mm，最高温度不超过500℃、压力25MPa以下的工作环境均可适用[3]。

3.套筒式补偿器

套筒式补偿器是由套管、插管和密封填料等几部分组成的填料式补偿器。套筒式补偿器的主要补偿方式是通过插管和套管进行相对运动以抵消热胀冷缩所产生的外界应力和位移。根据材料分类，套筒式补偿器可分为铁制型和钢制型;根据结构分类，可以分为双向套筒和单向套筒;根据连接方式分类，可以分为焊接、法兰连接和螺纹连接。套筒式补偿器的优点在于：补偿范围大、结构简单且占据空间小。但由于此种类型的补偿器推力过大，容易产生渗漏现象，因此使用周期较短，需要经常更换[4]。

二、常见补偿器的安装要求

（一）补偿器安装前的检查

（1）在补偿器安装前，需要对补偿器的规格、尺寸、型号、生产合格证等参数进行仔细地检查和校验，保证各项数据符合生产图纸要求，并熟读使用说明书，确保操作的规范性和安全性[5]。

（2）检查补偿器的外观，保证外观完整没有任何破损现象。

（3）对补偿器的长度进行检查，确认是否与集中供热蒸汽管网的安装要求相符。

（二）补偿器安装

1.方形补偿器安装

（1）方形补偿器应该尽量保持伸缩臂在水平安装时，管道的坡度与水平臂的坡度应该保持平行。

（2）方形补偿器应该尽量保持弯管在垂直安装时，避免进行开孔安装泄水阀门和放气阀门。

（3）蒸汽管道在安装方形补偿器前，需要在补偿器两侧进行均匀冷拉过程，并对补偿器产生的最大拉伸量进行记录，以确保补偿器的弹性和韧性符合安全标准[6]。

（4）尽量保证在安装方形补偿器过程中因不规范操作引发的表面损伤和质量缺陷。

（5）在方形补偿器安装结束后应该按照合规的操作流程进行处置和拆除安装装置。

（6）在集中供热管道通汽前需要对蒸汽管道进行适当的暖管和吹扫，如在此期间发生蒸汽管泄露现象，则可用压枪对泄露处进行修补，无须停止供热。

2.波纹管补偿器安装应符合以下规定

（1）波纹管补偿器尽量和蒸汽管道保持在同轴范围内。

（2）注意具有流向方向的补偿器在安装过程中避免安装错误的发生，箭头方向即为流向方向。

（3）波纹管补偿器无论是钢管焊接还是法兰连接的，通常采用后安装的方法。在管道安装时，先不安装波纹管补偿器，在要安装的位置上先用整根直管直接过去，并按设计要求和补偿器生产厂对补偿器附近支架设置的要求安装好导向支架和固定支架，待支架达到设计要求，再开始安装补偿器。

（4）安装波纹管补偿器时应设临时固定，待管道安装完后（包括系统试压、吹洗合格后），方可拆除临时固定装置。

（5）波纹管补偿器的预拉伸问题比方形补偿器显得更为重要，不可忽视。在向厂家订购补偿器时，向厂家提供供热管道的介质温度、压力参数、安装时可能的环境温度参数和补偿器的布置图，以便生产厂家能了解所需的补偿器应有的补偿能力，或者直接向生产厂家提出补偿能力的要求。

3.套筒补偿器安装应符合以下规定

（1）套筒补偿器应与管道保持同心，不得倾斜。

（2）套筒补偿器管道上安装的导向支架应确保补偿器运行时自由伸缩，不得偏离中心。

（3）应按照设计文件规定的安装长度及温度变化留有剩余的收缩余量，设计文件无规定时，剩余收缩余量应进行计算。

（4）需要进行“冷紧”的补偿器，预变形所用的辅助构件应在管道安装完毕后方可拆除[7]。

（5）对带内套筒的补偿器应注意使内套筒的方向与介质流动方向一致，铰链型补偿器的铰链转动平面应与位移转动平面一致。

三、常见补偿器安装检验中存在的问题

在集中供热期间，由于蒸汽管经常会因受热或外部应力而发生老化或位移加深等现象，因此需要在蒸汽管道中安装相应的补偿装置。在安装补偿装置过程中，也会引发诸如选材、型号、安装不牢固等问题的发生，严重威胁补偿器的整体质量和供热蒸汽管道的安全。

（1）安装前选型不匹配问题

在补偿器安装前，应对膨胀器的尺寸、型号、规格及管道支架等外部构件进行详细检查，确保其符合安全生产要求再进行使用。补偿器的选择是否匹配直接影响工程造价消耗和集中供热管网的整体质量。选择与蒸汽管道相匹配的补偿器可以进一步降低工程造价成本，提高工程质量;选择型号不相匹配的补偿器不但变相增加了工程成本，也对工程的安全和质量是一种严重的威胁和挑战[8]。

（2）安装过程预拉伸问题

波纹管膨胀节在安装过程中必须进行预拉伸处理，才能正常投入使用。而许多施工现场由于场地受限或条件不允许导致简化预拉伸步骤，容易导致波纹管膨胀节的质量和安全系数严重下降，在长周期的运行过程中，极易引发蒸汽管爆裂等问题发生，从而造成严重的事故。图1为波纹管损坏图。

（3）使用过程中材质质量问题

由于蒸汽管道中的水分还有大量的氯离子，导致蒸汽管道长期处于酸性环境之下，加之施工人員会对蒸汽管道内部添加大量含酸性物质的防腐剂和防冻剂，导致补偿器在长时间使用后容易出现老化或被腐蚀等问题。相关数据表面，当蒸汽管道中的液体酸度达到500p.m值时，不锈钢材质补偿器极易发生爆裂现象。图2为波纹管爆裂示意图。

（4）安装过程中固定支架问题

蒸汽管道所用的支架分为两种，分别为：固定支架和滑动支架。滑动支架通过聚四氟乙烯板对蒸汽管道起到了支撑蒸汽管道重量和阻止蒸汽管道大范围位移的效果。固定支架不仅能起到支撑蒸汽管道重量的作用，还能承受蒸汽热动力所产生的外部应力，防止膨胀节变形而引发的蒸汽管道大范围位移。因此，一旦固定支架和滑动支架安装不牢固，则极易引发膨胀节受损或管道因大面积位移而产生的爆裂现象。

（5）安装过程中保护措施问题

在集中供热期间，安装蒸汽管道的补偿装置作为整个工程体系较为薄弱的一道生产环节，必须对其进行严格、细致的保护措施，才能保证其原有的材质不受损伤。在运输过程中可以在其与蒸汽管道的接触部位使用软质木板，以防止补偿器不受磕碰损坏。在安装过程中要提前为补偿器预留出足够的安装和拆卸空间，以保证在补偿器发生损坏和进行保养更换时能更加简单、快捷。第一次输送蒸汽时要对补偿器的位移情况和补偿量进行细致观察和记录，如果补偿器发生的位移范围超过原定设计的补偿量，则需要进行重新测量和安装。

四、结束语

综上所述，本文通过对集中供热期间蒸汽管道几种不同的补偿方式及安装方法进行介绍，并分别对补偿器在安装和检验过程中遇到的问题进行阐述，以此来为我国集中供热蒸汽管道补偿器安装工作提升重视程度，从而保证管道安装工程平稳、有序地进行。

参考文献：

[1] 张富强. 蒸汽管道补偿器结构设计与实用性探究[J]. 中外企业家，2020（2）：149.

[2] 陈红斌. 蒸汽管道补偿器结构设计与实用性[J]. 新疆有色金属，2017，40（4）：105-107.

[3] 孙晔. 某化工厂蒸汽管道补偿器事故分析及其防范[J]. 特种设备安全技术，2011（6）：50-51.

[4] 任晓磊. 外压式直管压力平衡型补偿器在外管廊低压蒸汽管道设计中的应用[J]. 大氮肥，2020，43（3）：169-172，178.

[5] 费琳. 旋转补偿器在厂区外管蒸汽管道的应用分析[J]. 化工与医药工程，2021，42（1）：7-12.

[6] 沈列涛. 双铰链型蒸汽管道补偿器失效原因分析及改进[J]. 冶金动力，2012（2）：52-54.

[7] 张华玲. 关于蒸汽热网管道中旋转式补偿器的应用分析[J]. 化工管理，2016（10）：197.

[8] 陈希. 波纹管补偿器在钢厂内架空蒸汽管道上的应用[J]. 冶金动力，2016（5）：24-26.