蔡春雷，梁京濤，訾大鵬，李登功，王昱心，胡皓青

(1.煙臺(tái)市數(shù)字化城市管理服務(wù)中心，山東 煙臺(tái) 264000； 2.中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司 第六設(shè)計(jì)研究院，天津 300381； 3.泰安市泰山城區(qū)熱力有限公司，山東 泰安 271000； 4.大眾報(bào)業(yè)(大眾日?qǐng)?bào)社)集團(tuán)工程維修部，山東 濟(jì)南 250014)

1 概述

2017—2021年，北方地區(qū)新建供熱管網(wǎng)8.4×104km。其中，新建供熱一級(jí)管網(wǎng)、二級(jí)管網(wǎng)各4.2×104km。完成供熱管網(wǎng)改造里程5×104km。其中，改造供熱一級(jí)管網(wǎng)1.6×104km、二級(jí)管網(wǎng)3.4×104km。2017—2021年，北方地區(qū)新建智能化熱力站2.2×104座，改造1.4×104座。

受接頭材料和施工水平影響，接頭質(zhì)量一直是直埋熱水管道的薄弱環(huán)節(jié)[1-3]。由于接頭不嚴(yán)密，地下水進(jìn)入保溫層，在供熱介質(zhì)的加熱下使聚氨酯碳化，易導(dǎo)致工作管腐蝕泄漏[3]。因此，需要給予接頭質(zhì)量足夠重視。

對(duì)直埋熱水管道接頭工藝及保溫施工有詳細(xì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 38585—2020《城鎮(zhèn)供熱直埋管道接頭保溫技術(shù)條件》、CJJ 28—2014《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》、T/CDHA 504—2021《長輸供熱熱水管網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、T/CDHA 501—2019《城鎮(zhèn)供熱直埋保溫塑料管道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。本文對(duì)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于直埋熱水管道(直管)接頭工藝及保溫施工的規(guī)定進(jìn)行介紹和解讀。為便于理解，筆者并未直接轉(zhuǎn)述標(biāo)準(zhǔn)原文，而是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)原文進(jìn)行消化理解并統(tǒng)一了科技名詞。

2 接頭工藝結(jié)構(gòu)

GB/T 38585—2020規(guī)定接頭工藝包括熱縮帶式接頭、電熔焊式接頭、熱收縮式接頭、雙(多)層密封式接頭。

① 熱縮帶式接頭

由接頭外護(hù)層(高密度聚乙烯)、熱縮帶、保溫層組成的接頭形式，接頭結(jié)構(gòu)見圖1。圖1～4中的尺寸(數(shù)值單位為mm)是根據(jù)工程實(shí)踐結(jié)合GB/T 38585—2020規(guī)定給出的最小尺寸，以DN 1 400 mm直埋熱水管道為例。

通過火焰加熱接頭外護(hù)層與保溫管(指預(yù)制直埋保溫管)外護(hù)層搭接位置的熱縮帶，使熱縮帶熱熔膠層熔融，在起到密封和防水作用的同時(shí)，可以吸收直埋熱水管道的軸向熱位移。

圖1 熱縮帶式接頭結(jié)構(gòu)

② 電熔焊式接頭

由電熱熔套(將預(yù)埋有電加熱絲的接頭外護(hù)層稱為電熱熔套)、保溫層組成的接頭形式，接頭結(jié)構(gòu)見圖2。電熔焊式接頭工藝通過專用可控溫塑料焊接設(shè)備加熱預(yù)埋在接頭外護(hù)層內(nèi)的電加熱絲，并施加一定壓力，使電熱熔套與保溫管外護(hù)層融為一體。

圖2 電熔焊式接頭結(jié)構(gòu)

③ 熱收縮式接頭

由熱收縮套袖、密封膠及保溫層組成的接頭形式，接頭結(jié)構(gòu)見圖3。施工時(shí)，將與熱收縮套袖搭接的保溫管外護(hù)層表面打磨至表面粗糙，去除表面氧化層，使用酒精將打磨處擦拭、清理干凈。對(duì)熱收縮套袖加熱時(shí)應(yīng)控制火焰強(qiáng)度，連續(xù)、均勻加熱熱收縮套袖。熱收縮套袖被加熱后，通過施加一定壓力，將密封膠安裝在保溫管外護(hù)層與熱收縮套袖的接口位置。

圖3 熱收縮式接頭結(jié)構(gòu)

④ 雙(多)層密封式接頭

兩種或兩種以上密封系統(tǒng)先后安裝在同一接頭上，彼此相互獨(dú)立、分別起作用、互不影響的接頭結(jié)構(gòu)形式。聯(lián)合熱縮帶式接頭工藝、電熔焊式接頭工藝、熱收縮式接頭工藝的多層密封式接頭結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 多層密封式接頭結(jié)構(gòu)

3 接頭工藝適用條件

根據(jù)管徑、管網(wǎng)工況條件，GB/T 38585—2020第4.2.1條規(guī)定了不同接頭工藝的適用條件，見表1。T/CDHA 504—2021第8.5.3條規(guī)定了長輸熱網(wǎng)應(yīng)采用雙層密封式接頭。

表1 不同接頭工藝的適用條件

解讀：

① 對(duì)于敷設(shè)在地下水位低、土壤干燥等環(huán)境的直埋熱水管道，接頭工藝通常采用單層密封形式即可滿足嚴(yán)密性要求。

a.對(duì)于小管徑(DN≤200 mm)直埋熱水管道，由于保溫管外護(hù)層比較薄，若采用電熔焊式接頭，易將保溫管外護(hù)層焊透，因此應(yīng)采用熱縮帶式接頭工藝、熱收縮式接頭工藝。

b.與熱縮帶式接頭工藝、熱收縮式接頭工藝相比，電熔焊式接頭工藝的嚴(yán)密性更好。大管徑(DN≥500 mm)直埋熱水管道的供熱范圍大，重要程度高，為保證工程質(zhì)量，應(yīng)采用電熔焊式接頭工藝。

c.對(duì)于中等管徑(200 mm

② 對(duì)于中等管徑(200 mm

③ 對(duì)于長輸熱網(wǎng)、敷設(shè)于地下水位高等特殊環(huán)境以及穿越河流、水渠、鐵路的直埋熱水管道，由于管網(wǎng)等級(jí)高或者敷設(shè)環(huán)境比較惡劣，應(yīng)采用雙(多)層密封式接頭，以起到多層密封保護(hù)作用。

4 接頭性能要求

① 保溫結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、厚度

GB/T 38585—2020第5.1.2、5.1.3條規(guī)定，對(duì)于熱縮帶式接頭、電熔焊式接頭、熱收縮式接頭，接頭保溫結(jié)構(gòu)應(yīng)與保溫管一致，保溫材料及外護(hù)管的性能不應(yīng)低于保溫管。接頭保溫結(jié)構(gòu)的預(yù)期壽命、長期耐溫性不應(yīng)低于保溫管。第5.1.7條規(guī)定，熱收縮套袖應(yīng)采用交聯(lián)形式，且應(yīng)采用PE80級(jí)及以上聚乙烯原料。

T/CDHA 504—2021第8.5.2條規(guī)定，接頭的保溫結(jié)構(gòu)、保溫材料材質(zhì)、保溫層厚度及外護(hù)層材質(zhì)等應(yīng)與保溫管相同。接頭的保溫層應(yīng)與相接的保溫管保溫層銜接緊密，不得有縫隙。

T/CDHA 501—2019第5.6.2條第2款規(guī)定，接頭保溫材料材質(zhì)、保溫層厚度應(yīng)與保溫管保溫層相同。

解讀：標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接頭保溫結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、保溫層厚度的規(guī)定，目的是保證接頭的保溫、防水、預(yù)期壽命、長期耐溫性等性能不低于保溫管。

② 接頭力學(xué)性能

GB/T 38585—2020第5.1.5、5.1.6條規(guī)定，接頭應(yīng)能整體承受管道產(chǎn)生熱位移時(shí)產(chǎn)生的軸向力、徑向力、彎矩。

解讀：該條款是為了保證接頭在直埋熱水管道產(chǎn)生熱位移時(shí)不被破壞。

③ 剝離強(qiáng)度

GB/T 38585—2020第6.1.2.1條規(guī)定，熱縮帶與接頭外護(hù)層、保溫管外護(hù)層間的剝離強(qiáng)度(從寬度為10 mm的接觸面進(jìn)行剝離時(shí)所需要的最大力)不應(yīng)小于60 N。

解讀：該條規(guī)定了熱縮帶與接頭外護(hù)層、保溫管外護(hù)層的粘結(jié)力，確保直埋熱水管道產(chǎn)生軸向熱位移時(shí)熱縮帶不被輕易剝離，以保證接頭嚴(yán)密性。

④ 熔體質(zhì)量流動(dòng)速率

GB/T 38585—2020第6.1.2.2條規(guī)定，在190 ℃的熔融溫度下，熔指測(cè)試儀加載5 kg的負(fù)荷，測(cè)試10 min后，電熱熔套熔體質(zhì)量與保溫管外護(hù)層熔體質(zhì)量之差不應(yīng)大于0.5 g，即二者熔體質(zhì)量流動(dòng)速率之差小于0.05 g/min。

解讀：該條款為確保電熱熔套與保溫管外護(hù)層的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率保持基本一致，使二者容易熔融焊接為一體，保證焊接接口嚴(yán)密性。

5 接頭保溫施工要求

① 防潮

GB/T 38585—2020第5.2.2條規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)加工過程中應(yīng)對(duì)保溫管的保溫層端面采取防潮措施，且應(yīng)在溝內(nèi)無積水、非雨天的條件下進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)因雨水、受潮、結(jié)露而導(dǎo)致保溫層潮濕時(shí)，應(yīng)進(jìn)行加熱烘干處理或清除潮濕保溫材料后方可加工。接頭應(yīng)整體密封防水。

T/CDHA 501—2019第5.6.2條第3款規(guī)定，施工過程中應(yīng)對(duì)保溫管的保溫層端面采取防潮措施，若保溫管保溫層被水浸泡，應(yīng)清除被浸泡的保溫材料方可進(jìn)行接頭保溫施工。

解讀：浸濕的保溫材料若不清除，在管網(wǎng)運(yùn)行過程中，殘留在保溫層中的水在高溫作用下易導(dǎo)致聚氨酯碳化，并破壞接頭嚴(yán)密性。

② 搭接長度

GB/T 38585—2020第5.5.1.1條規(guī)定，對(duì)于熱縮帶式接頭，接頭外護(hù)層兩端與保溫管外護(hù)層表面的搭接長度應(yīng)一致，單側(cè)搭接長度不應(yīng)小于100 mm，兩端搭接長度之差不應(yīng)大于20 mm。

熱縮帶寬度及其與外護(hù)層(接頭外護(hù)層、保溫管外護(hù)層)搭接長度應(yīng)符合GB/T 38585—2020表2的規(guī)定，見表2。

表2 熱縮帶寬度及其與外護(hù)層搭接長度

T/CDHA 501—2019第5.6.2條第4款規(guī)定，對(duì)于熱縮帶式接頭、電熔焊式接頭、熱收縮式接頭，接頭外護(hù)層與保溫管外護(hù)層搭接長度不小于100 mm。

解讀：接頭外護(hù)層與保溫管外護(hù)層的搭接長度不應(yīng)小于100 mm，以保證接頭外護(hù)層的強(qiáng)度及嚴(yán)密性。

③ 搭接處清潔程度

GB/T 38585—2020第5.5.1.1條規(guī)定，對(duì)于熱縮帶式接頭、熱收縮式接頭，搭接處保溫管外護(hù)層、接頭外護(hù)層表面應(yīng)打磨至表面粗糙，去除表面氧化層，并應(yīng)使用酒精將打磨處擦拭、清理干凈。處理過程中應(yīng)采取防火措施。

T/CDHA 501—2019第5.6.2條第4款規(guī)定，對(duì)于熱縮帶式接頭、電熔焊式接頭、熱收縮式接頭，接頭外護(hù)管與保溫管外護(hù)層表面應(yīng)清潔干燥。

解讀：只有保證搭接處的清潔，才能保證接頭的嚴(yán)密性。

④ 環(huán)境溫度

GB/T 38585—2020第5.2.3條規(guī)定，對(duì)于熱縮帶式接頭、電熔焊式接頭、熱收縮式接頭，使用聚氨酯發(fā)泡時(shí)，環(huán)境溫度宜為25 ℃，且不應(yīng)低于10 ℃，接頭外護(hù)層表面溫度不應(yīng)超過50 ℃。聚氨酯原料的溫度宜控制在20～40 ℃。

T/CDHA 501—2019第5.6.2條第1款規(guī)定，對(duì)于熱縮帶式接頭、電熔焊式接頭、熱收縮式接頭，使用聚氨酯發(fā)泡時(shí)，環(huán)境溫度宜為25 ℃，且不應(yīng)小于10 ℃。

解讀：接頭保溫發(fā)泡質(zhì)量易受低環(huán)境溫度影響，因此應(yīng)盡量避開冬季施工。不能避免時(shí)，在接頭發(fā)泡前，應(yīng)對(duì)工作管、外護(hù)層表面及發(fā)泡原料加熱后，在保溫狀態(tài)下進(jìn)行發(fā)泡。

6 接頭氣密性檢驗(yàn)

以下條款均適用于熱縮帶式接頭、電熔焊式接頭、熱收縮式接頭。

CJJ 28—2014第5.4.16條規(guī)定，接頭外護(hù)層安裝完成后，必須全部進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)并應(yīng)合格。氣密性檢驗(yàn)應(yīng)在接頭外護(hù)層冷卻到40 ℃以下進(jìn)行。氣密性檢驗(yàn)的壓力應(yīng)為0.02 MPa，保壓時(shí)間不應(yīng)短于2 min，壓力穩(wěn)定后應(yīng)采用涂肥皂水的方法檢查，無氣泡為合格。

GB/T 38585—2020第6.1.3條規(guī)定，接頭外護(hù)層應(yīng)嚴(yán)密，能抵御外界水的進(jìn)入。接頭在保溫前應(yīng)進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)，且應(yīng)在接頭外護(hù)層冷卻到40 ℃以下進(jìn)行。氣密性檢驗(yàn)的壓力應(yīng)為0.02 MPa，保壓時(shí)間不應(yīng)短于2 min，不漏氣為合格。

T/CDHA 501—2019第5.6.3條規(guī)定，接頭外護(hù)層連接完畢且發(fā)泡前應(yīng)進(jìn)行100%氣密性檢驗(yàn)。

解讀：接頭質(zhì)量對(duì)管網(wǎng)質(zhì)量及壽命至關(guān)重要。若不能保證接頭嚴(yán)密，水進(jìn)入接頭后，伴隨管網(wǎng)高溫運(yùn)行易導(dǎo)致聚氨酯碳化失效，破壞保溫管的整體式結(jié)構(gòu)。因此，接頭必須進(jìn)行100%氣密性檢驗(yàn)。

7 結(jié)語

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)直埋熱水管道接頭工藝及保溫施工進(jìn)行了重點(diǎn)要求，涵蓋接頭工藝、接頭工藝適用條件、接頭性能要求、接頭保溫施工要求、接頭氣密性檢驗(yàn)等，對(duì)確保管網(wǎng)安全運(yùn)行、提高供熱系統(tǒng)節(jié)能減排效益具有重要意義。