劉曉光

摘 要：處理好管道由于溫度的變化而引起的管道伸縮熱應(yīng)力是室外供熱管道安裝應(yīng)重點(diǎn)考慮的問題，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀?、水文地質(zhì)、地形、交通情況以及維修方便等因素綜合進(jìn)行考慮，力求與總體布局協(xié)調(diào)一致。

關(guān)鍵詞：供熱管道；管道敷設(shè)；施工

供暖系統(tǒng)可分為局部供暖系統(tǒng)和集中供暖系統(tǒng)。室外管道工程是一個(gè)重要的組成部分，室外供熱管道的載熱介質(zhì)主要是熱水和蒸汽，與室內(nèi)管道相比管道的轉(zhuǎn)彎少、分支少、但管徑大、管線長。因此，處理好管道由于溫度的變化而引起的管道伸縮熱應(yīng)力是室外供熱管道安裝應(yīng)重點(diǎn)考慮的問題，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀?、水文地質(zhì)、地形、交通情況以及維修方便等因素綜合進(jìn)行考慮，力求與總體布局協(xié)調(diào)一致。

一、室外管道的敷設(shè)

（一）室外管道地溝敷設(shè)。 地溝一般由混凝土溝底、溝壁和蓋板組成，溝內(nèi)壁一般抹一層防水沙漿，地下水位較高時(shí)外壁也進(jìn)行防水處理。按地溝的斷面尺寸大小可分為不通行地溝、半通行地溝和通行地溝三種形式，各適用與不同條件的管道安裝。地溝的斷面形式如圖：

地溝敷設(shè)方式宜符合下列要求：（1）管道數(shù)量少且管徑小時(shí)，宜采用不通行地溝。（2）管道通過不允許經(jīng)常開挖的地段或管道數(shù)量較多，采用不通行地溝時(shí)溝寬受到限制時(shí)，宜采用半通行地溝。（3）管道通過不允許開挖的地段或管道數(shù)量較多，其中一側(cè)管道的高度大于1.5米時(shí)，可采用通行地溝。（4）地溝的溝底應(yīng)有0.003的坡度坡向集水坑，通行（半通行）地溝每隔一定距離應(yīng)設(shè)檢修人孔。（5）地溝敷設(shè)有關(guān)尺寸如表所示：

通行地溝應(yīng)設(shè)有自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)設(shè)施，以保證檢修時(shí)地溝內(nèi)溫度不超過40攝氏度。另外，運(yùn)行時(shí)地溝內(nèi)溫度也不宜超過50攝氏度，管道應(yīng)有良好的保溫措施。地溝內(nèi)應(yīng)裝有照明設(shè)施，照明電壓不得高于36V。

（二）室外管道架空敷設(shè)。普通架空敷設(shè)適用于地下水位高、年降雨量大、地質(zhì)為濕陷性黃土或腐蝕性土壤、地下管線多，地下敷設(shè)土方量大以及地形起伏變化大等不利于管道地下敷設(shè)的場合。管道架空敷設(shè)按照支架的高度不同，可分為低支架敷設(shè)和高支架敷設(shè)，根據(jù)地形及交通情況等選用。

（三）室外管道直埋敷設(shè)。無溝直埋敷設(shè)方式，適用于輸送熱水、冷水、低壓蒸汽等，在熱水供熱管網(wǎng)中，無溝敷設(shè)在國內(nèi)外已得到廣泛的應(yīng)用。適用于地下水位低、土質(zhì)條件好、土壤無

腐蝕的場合。管道工程常用的溝槽、梯形槽、混合槽和聯(lián)合槽，如圖：

（1）直埋敷設(shè)的施工程序和方法。室外供熱管道直埋敷設(shè)的施工程序?yàn)椋憾ㄎ环啪€→管溝開挖→溝底處理→挖工作坑→對(duì)口焊接→水壓實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)收→焊口保溫結(jié)構(gòu)補(bǔ)做→溝槽回填等。直埋供熱管道的敷設(shè)方法：1）按設(shè)計(jì)圖紙給定的位置進(jìn)行測量，打樁，做龍門板，放線。2）按施工方案進(jìn)行挖土，將挖出的土堆放在溝槽一邊，土堆邊應(yīng)與溝邊保持0.6～1.0米的距離。3）溝底找平夯實(shí)或按設(shè)計(jì)要求做基底處理。4）檢查溝槽尺寸，用龍門板上的線核對(duì)溝槽斷面和溝底坡度。5）在溝上清掃管腔后排管，并進(jìn)行焊接，使每段長度在25～35米之間，按管段的長度在溝內(nèi)挖好工作坑，以備在溝內(nèi)進(jìn)行焊接。6）將焊好的管段放入溝槽內(nèi)。7）用撬杠在溝內(nèi)調(diào)整管道位置，使管道端頭在準(zhǔn)備好的焊接工作坑處，進(jìn)行對(duì)口、點(diǎn)焊，在按規(guī)范進(jìn)行焊接。8）當(dāng)直埋管道的彎點(diǎn)、閥門、補(bǔ)償器處有檢查井時(shí)，按井內(nèi)管道的位置要求進(jìn)行支座、支架和管道安裝。9）待管道安裝完畢后，按設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)，合格后進(jìn)行隱蔽工程檢查并辦理手續(xù)，同時(shí)應(yīng)將管內(nèi)的水放空。10）對(duì)所有焊口進(jìn)行防腐處理，并補(bǔ)做保溫。11）回填土?xí)r要在保溫管道的四周填細(xì)砂或素土用人工分層夯實(shí)。（2）直埋管道的保溫。對(duì)直埋管道的保溫結(jié)構(gòu)，除了要求具有良好的保溫性能外，還應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、防水和防腐蝕的性能。目前直埋敷設(shè)管道的保溫材料以聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料應(yīng)用最多，效果也不錯(cuò)。

直埋保溫管是由管道、防腐層、保溫層和保護(hù)層組成，既可現(xiàn)場制作，也可購買工廠加工好的成品保溫管。保溫管材一般選用無縫鋼管，大口徑可用螺旋焊鋼管，管道規(guī)格為DN25～DN800。

聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料具有極小的導(dǎo)熱系數(shù)，幾乎不吸水，絕緣性能好、質(zhì)輕、耐腐蝕、耐熱和粘劑性能好等優(yōu)點(diǎn)，是較理想的保溫材料。

二、活動(dòng)支座及固定支架的安裝

（一）活動(dòng)支座?；顒?dòng)支座有滑動(dòng)支座，滾動(dòng)支座及懸吊支座，用的最多的是滑動(dòng)支座。（1）滑動(dòng)支座?；瑒?dòng)支座有低位的及高位的兩種。低位的支座焊在管道下面，可在混凝土底座上前后滑動(dòng)。在支座周圍的管道不能保溫，以使支座能自由滑動(dòng)。高位的支座較高，保溫層把支座包起來，其支座下部可在底座上滑動(dòng)。（2）滾動(dòng)支座。管道支座架在底座的圓軸上，因其滾動(dòng)可以減少承重底座的軸向推力。這種支座常用在架空敷設(shè)的塔架上。（3）懸吊支座。在架空敷設(shè)管道中或懸臂托架上常用懸吊支座。在靠近補(bǔ)償器的幾個(gè)吊架上要采用彈簧支座。安裝管道支座時(shí)，應(yīng)正確找正管道中心線及標(biāo)高，使管子的質(zhì)量均勻的分配在各個(gè)支座上，避免集中在某幾個(gè)支座上，以免焊縫受力不均而裂紋。

（二）固定支座。為了分配補(bǔ)償器之間管道的伸縮量，并保證補(bǔ)償器均勻工作，在補(bǔ)償器兩端管道上，安裝有固定支座，把管道固定在地溝承重結(jié)構(gòu)上。在可通行地溝中，常用型鋼支架把管道固定住。不可通行地溝及直埋管道常用混凝土結(jié)構(gòu)或剛結(jié)構(gòu)的固定支座。固定支座承受著很大的軸向作用力，活動(dòng)支座摩擦反力、補(bǔ)償器反力及管道內(nèi)部壓力的反力。因此，固定支座結(jié)構(gòu)應(yīng)經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算確定，其計(jì)算方法參見有關(guān)書籍和手冊。在安裝補(bǔ)償器時(shí)，應(yīng)先對(duì)補(bǔ)償器進(jìn)行預(yù)拉伸（或頂緊）后在把管道焊接在固定支座上。

三、熱力管道的補(bǔ)償器的使用

（一）提高補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力 。補(bǔ)償器的作用是補(bǔ)償管道因溫度變化而引起的伸縮量，保護(hù)管道使其能安全正常的運(yùn)行。管道工程中，常用的補(bǔ)償器有自然補(bǔ)償器和人工補(bǔ)償器兩種。管道的補(bǔ)償器形式常用的有方形補(bǔ)償器、波紋管補(bǔ)償器、填料套筒式補(bǔ)償器、球形補(bǔ)償器等。為了提高補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力，方形補(bǔ)償器在安裝時(shí)要進(jìn)行預(yù)拉伸。即將補(bǔ)償器先向管道熱膨脹相反的方向拉開一定長度后再與管道進(jìn)行連接，此時(shí)管道補(bǔ)償器是處于拉應(yīng)力作用下，待系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，補(bǔ)償器就處于壓應(yīng)力作用下，但其壓應(yīng)力遠(yuǎn)小于不進(jìn)行預(yù)拉伸狀態(tài)時(shí)的壓應(yīng)力，所以能增加補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力和提高使用的安全性、可靠性。 預(yù)拉伸可在冷態(tài)下進(jìn)行，可采用拉伸器拉緊或用千斤頂頂伸的方法，預(yù)拉伸的熱變形量應(yīng)為其補(bǔ)償量的一半，如圖所示：

安裝時(shí)計(jì)算熱變形量L值可按下式計(jì)算

L = a l （t2 - t1）

式中 a--鋼管的線膨脹系數(shù) （0.012mm/m°℃）；

l--管道計(jì)算長度，m；

t1--安裝時(shí)環(huán)境溫度，（一般取-5℃）；

t2--管道工作介質(zhì)溫度，℃。

（二）現(xiàn)場變更對(duì)波紋補(bǔ)償器的影響。熱力管網(wǎng)有時(shí)雖然原始設(shè)計(jì)很好，但由于進(jìn)行施工后經(jīng)常遇到障礙，現(xiàn)場實(shí)際情況與設(shè)計(jì)往往出入很大，不得不做大量的實(shí)際設(shè)計(jì)變更，某些固定支架在管道改變走向后，原來不承受壓力推力改為承受壓力推力或者產(chǎn)生較大彎距，支架受力結(jié)構(gòu)形式發(fā)生重大變化，處置不當(dāng)很容易推壞固定支架，導(dǎo)致事故發(fā)生。在管線變更較大情況下，應(yīng)特別注意管道的受力形式是否符合補(bǔ)償器布置基本原則，通過合理分段，保證管線呈直線，控制拐點(diǎn)產(chǎn)生，減少作用于固定支架與導(dǎo)向支架的彎矩及側(cè)向推力，進(jìn)而保證管系安全合理。

影響波紋管補(bǔ)償器壽命的因素有很多，一是破壞失穩(wěn)，二是腐蝕。一個(gè)連續(xù)運(yùn)行的熱網(wǎng)，如果每年起動(dòng)約20次左右，其許用正常壽命應(yīng)該在20年以上。實(shí)際應(yīng)用中卻不是這樣，用不了三五年即被換掉，十幾年前安裝的補(bǔ)償器幾乎沒有，這要求我們在管路設(shè)計(jì)時(shí)，不僅固定支架的位置要合理，導(dǎo)向支架距離要適當(dāng)，導(dǎo)向支架要有防止補(bǔ)償器失穩(wěn)的措施，另外設(shè)計(jì)布置也應(yīng)考慮預(yù)防腐蝕問題，這方面往往被忽略。

四、熱力管道的試壓和驗(yàn)收

熱力管道安裝完后，必須進(jìn)行其強(qiáng)度與嚴(yán)密性的試驗(yàn)。強(qiáng)度試驗(yàn)是以工作壓力來檢查管道，熱力管道一般采用水壓試驗(yàn)，燃?xì)夤艿绖t采用氣壓試驗(yàn)。

（一）熱力管道的嚴(yán)密性試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)的目的是為了檢驗(yàn)管道和接口安裝的質(zhì)量，主要從強(qiáng)度和嚴(yán)密性兩方面檢查。水壓試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.5倍，但不得小于0.6MPa。

檢驗(yàn)方法：管材為鋼管、鑄鐵管時(shí)，試驗(yàn)壓力下10分鐘內(nèi)壓力下降不應(yīng)大于0.05MPa，然后降至工作壓力進(jìn)行檢查，壓力應(yīng)保持不變，不滲不漏；管材為塑料管時(shí)，試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓1小時(shí)，壓力降不大于0.05MPa，然后降至工作壓力進(jìn)行檢查，壓力應(yīng)保持不變，不滲不漏。

當(dāng)室外溫度在0℃以下進(jìn)行試壓時(shí)，應(yīng)先把水加熱到40～

50℃，然后灌入管道內(nèi)試壓，且其管段最長不宜超過200米，試壓后應(yīng)立刻將水排出，并檢查有無存水地方，以免把管子凍裂。

對(duì)于架空敷設(shè)熱力管道的試壓，其手壓泵及壓力表如在地面上，則其試驗(yàn)壓力應(yīng)加上管道標(biāo)高至壓力表的水靜壓力。水壓試驗(yàn)合格后即可進(jìn)行沖洗，沖洗完畢應(yīng)及時(shí)簽證，做好資料。

（二）熱力管道的驗(yàn)收。熱力管道施工完畢后應(yīng)檢查起工程是否符合設(shè)計(jì)及施工規(guī)范的質(zhì)量要求，檢查支吊架配置的堅(jiān)固性和正確性，以及坡度、補(bǔ)償器、排水裝置等各部件安裝的正確性。驗(yàn)收時(shí)，施工單位應(yīng)提交各項(xiàng)記錄、圖紙等文件。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳耀偉. 供熱通風(fēng)與空調(diào)工程施工技術(shù)[M].中國電力出版社.2004.

[2] 魏玉滿.室外供熱管道設(shè)計(jì)建議及施工質(zhì)量控制[J].應(yīng)用能源技術(shù)， 2012，（5）.