一種新型地下直埋熱水管道搶修工具和技術(shù)

劉毓智 孫月來(lái) 劉毓斌

摘 要：在集中供熱領(lǐng)域，地下直埋供熱管道出現(xiàn)泄漏在所難免，在寒冷的冬天，供熱管道出現(xiàn)泄漏后盡快修復(fù)顯得尤為重要，而在搶修當(dāng)中最怕關(guān)斷門不嚴(yán)，致使水流不斷無(wú)法施焊等一系列問(wèn)題。該文作者針對(duì)上述問(wèn)題研發(fā)了“截流球”快速截流工具，可以解決關(guān)斷門不嚴(yán)所導(dǎo)致的水流不盡、搶修難度大、時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高的問(wèn)題，大大減少了搶修時(shí)間和成本，不再使用“套袖”的臨時(shí)工藝做法，使搶修在最短的時(shí)間里一次性解決泄露，按規(guī)范施工不必停運(yùn)后再重新做。

關(guān)鍵詞：集中供熱 直埋熱水管網(wǎng) 管道泄漏 搶修技術(shù) 截流球

中圖分類號(hào)：TU82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（c）-0078-02

直埋熱水管網(wǎng)在冬季采暖運(yùn)行中，管網(wǎng)因設(shè)計(jì)制造安裝缺陷、材質(zhì)老化等原因而導(dǎo)致管道出現(xiàn)泄漏的情況時(shí)有發(fā)生，它給供熱采暖運(yùn)行工作帶來(lái)很大的麻煩，一旦出現(xiàn)泄漏，輕者局部停供、重者鍋爐房就要停止供熱；不僅能源浪費(fèi)、能耗增加，很容易造成用戶投訴，因此緊急投入搶修是首要任務(wù)，用最短的時(shí)間恢復(fù)供熱是集中供熱技術(shù)人員研究的課題。在搶修時(shí)遇到閥門不嚴(yán)、致使熱水涓涓不斷無(wú)法施工的情況，是搶修人員最為頭疼的事，其場(chǎng)地工況惡劣、搶修難度之大是其它管線不能比擬的。

1 管網(wǎng)搶修步驟

以支網(wǎng)管道泄露為例、第一步要關(guān)斷支網(wǎng)的分支門；第二步要馬上投入機(jī)械和人工開(kāi)挖出集水坑；第三要放置好抽水設(shè)備；第四將漏點(diǎn)確切部位找出來(lái)；第五要立刻制定出補(bǔ)救技術(shù)方案，能夠補(bǔ)焊維持運(yùn)行的就補(bǔ)焊或打卡子堵漏，不能補(bǔ)焊打卡子的就要斷管，并將有問(wèn)題的管段拉掉一節(jié)，有的漏點(diǎn)出在固定墩內(nèi)部（固定板與管道焊接部位），有的出現(xiàn)在補(bǔ)償器上，有的出現(xiàn)在管道接口或局部腐蝕點(diǎn)；因此泄露點(diǎn)可以歸納成三類。

2 泄漏點(diǎn)分類

2.1 第一類、固定墩類

冷拔而導(dǎo)致的固定板與管道撕裂，應(yīng)力變化導(dǎo)致的金屬疲勞損壞，固定板沒(méi)有做好防腐絕熱導(dǎo)致的根部銹蝕。

2.2 第二類、補(bǔ)償器類

對(duì)于一次性補(bǔ)償器多出在端板焊口撕裂，明顯是熱漲時(shí)壓縮變形已經(jīng)超出彈性變形量，而運(yùn)行溫度忽高忽低的變化導(dǎo)致金屬疲勞、強(qiáng)度降低，再遇到低溫冷拔而導(dǎo)致開(kāi)裂；安裝時(shí)中間溫度把握偏高或偏低是管網(wǎng)選用一次性補(bǔ)償器的致命傷；對(duì)于永久性補(bǔ)償器波紋管疲勞開(kāi)裂較多，補(bǔ)償器直徑大于管徑，PVC變徑搭接本身就是應(yīng)力集中的部位，由于補(bǔ)償器活動(dòng)端的位移，很容易造成PVC防腐層接口的拔節(jié)開(kāi)裂，地下水浸入后、該部位鋼管很容易腐蝕而泄露。

2.3 第三類、直管段類

此類漏點(diǎn)大部分出在兩管對(duì)接的焊口部位，焊口咬邊、虛焊、焊道不整齊太薄、并且有銹蝕嚴(yán)重現(xiàn)象，而夾克管密封不嚴(yán)甚至是脫落是加速腐蝕的誘因；少部分是管材自身制造缺陷導(dǎo)致的腐蝕引起。

3 套袖式臨時(shí)搶修方法及優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 套袖式臨時(shí)搶修方法

無(wú)論是哪種泄露，管內(nèi)高溫?zé)崴艃羰潜仨氉龅降模駝t熱氣和熱水源源不斷的流出來(lái)，搶修工人無(wú)法靠前作業(yè)，管底焊口無(wú)法施焊，只有等斷流后才能施工，因此關(guān)斷門是否嚴(yán)密很關(guān)鍵！一旦不嚴(yán)密那只有關(guān)上一級(jí)的主閥門，甚至要停止水泵循環(huán)，而等待管網(wǎng)內(nèi)熱水抽空流盡將是漫長(zhǎng)的時(shí)間；因此管徑超過(guò)DN300的熱水管網(wǎng)一旦發(fā)生泄漏，修復(fù)時(shí)間最少也要24 h，多則48 h或更多；為了節(jié)省時(shí)間盡快修復(fù)，目前多采取臨時(shí)加個(gè)“套袖”的做法來(lái)堵住泄露盡快恢復(fù)供熱，待冬運(yùn)結(jié)束后再進(jìn)行徹底的規(guī)范性修復(fù)；“套袖”的樣式如下（見(jiàn)圖1）套袖安裝示意圖所示。

3.2 套袖安裝步驟

（1）在管道泄漏處開(kāi)挖出工作坑、安放潛水泵抽水，工作坑底部要足夠大以至于可以將套袖下半部2安放在腐蝕漏點(diǎn)6處，打開(kāi)絲堵5排水。

（2）將套袖上半部3與套袖下半部2對(duì)齊、點(diǎn)焊定位。

（3）將套袖下半部端面板與管道焊牢，將套袖下半部和上半部對(duì)齊焊牢。

（4）全部焊縫焊好后將絲堵5擰緊。打開(kāi)閥門恢復(fù)供熱。以上為臨時(shí)處理解決泄漏的做法，冬運(yùn)結(jié)束后需要按規(guī)范重新修復(fù)。

3.3 臨時(shí)套袖搶修優(yōu)缺點(diǎn)

提前制作好各種管徑的“套袖”，如有泄露直接拉到現(xiàn)場(chǎng)安裝，這樣做的好處有以下幾方面。

（1）優(yōu)點(diǎn)一，可以不必再斷管和換管，從而減少了搶修時(shí)間。

（2）優(yōu)點(diǎn)二，也不必等待水流流盡，閥門關(guān)不嚴(yán)漏水、水流順套袖的排泄口流出，不影響套袖的上下口焊接；解決了斷管后因水流不盡無(wú)法焊接的問(wèn)題。

（3）優(yōu)點(diǎn)三，由于不做斷管處理，管網(wǎng)一次性補(bǔ)償器安裝預(yù)熱所產(chǎn)生的內(nèi)力就破壞的少，對(duì)管網(wǎng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

（4）優(yōu)點(diǎn)四，用“套袖”臨時(shí)處理方法最大的好處是、將無(wú)法焊接變?yōu)榭梢院附樱梢栽?2 h內(nèi)恢復(fù)供熱。而這樣做的缺點(diǎn)有以下幾方面。

（5）缺點(diǎn)一，由于臨時(shí)處理工藝簡(jiǎn)陋不規(guī)范，冬運(yùn)過(guò)后必須重新規(guī)范性修復(fù)，因此檢修費(fèi)用多出一倍半。

（6）缺點(diǎn)二，如果漏點(diǎn)出在固定墩部位，固定墩必須要破除后才能加套，否則無(wú)法施工，而固定墩拆除后因?yàn)槭桥R時(shí)性做法，固定墩不再立即恢復(fù)也無(wú)法立即恢復(fù)，因此固定點(diǎn)有可能因?yàn)閮蓚?cè)的結(jié)構(gòu)、尺寸、膨脹力、摩擦阻力的不同而發(fā)生游移，這樣給來(lái)年的重新修復(fù)再做固定墩對(duì)管網(wǎng)帶來(lái)了隱患。采用一次性補(bǔ)償器作為熱水網(wǎng)熱伸張補(bǔ)償?shù)模坏嚅_(kāi)、缺口長(zhǎng)度要比實(shí)際去掉的管段長(zhǎng)度要長(zhǎng)20～30 mm，新安裝的管段勢(shì)必要加長(zhǎng)20～30 mm，否則合不上口，原設(shè)計(jì)的一次性補(bǔ)償平衡遭到破壞，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期或二個(gè)周期的運(yùn)行后，破壞力向下一個(gè)管段延伸，很容易導(dǎo)致該管段薄弱點(diǎn)的開(kāi)裂，突出表現(xiàn)在補(bǔ)償器接口和固定墩焊口處，依次順延直至整條管網(wǎng)上的補(bǔ)償器年年依次遭到破壞。

（7）缺點(diǎn)三，為了防止閥門用時(shí)關(guān)不嚴(yán)而導(dǎo)致全區(qū)供熱全停的大事故，天津開(kāi)發(fā)區(qū)熱電公司供熱廠每年要對(duì)主要閥門進(jìn)行全部拆掉檢修打壓更換（DN250—DN1000門）僅此項(xiàng)費(fèi)用加上重復(fù)修理的費(fèi)用每年至少500萬(wàn)～1000萬(wàn)元。

4 關(guān)斷閥門不嚴(yán)問(wèn)題分析

4.1 閥門質(zhì)量問(wèn)題

集中供熱管道中多采用蝶閥實(shí)現(xiàn)控制，無(wú)論是橡膠軟密封還是金屬硬密封的閥，經(jīng)過(guò)一冬的運(yùn)行后閥門關(guān)不嚴(yán)的問(wèn)題就會(huì)出現(xiàn)。一種是在安裝到管道上后就已經(jīng)出現(xiàn)密封不嚴(yán)，如制造誤差、漏檢、運(yùn)輸安裝不當(dāng)導(dǎo)致的。另一種是運(yùn)行后出現(xiàn)的。

4.2 水中雜質(zhì)對(duì)閥門的傷害

除了閥門自身制造原因外，使用不當(dāng)導(dǎo)致的閥門密封口擱傷劃傷是主要原因，而導(dǎo)致閥門密封口擱傷劃傷是由于搶修時(shí)用泥土做“壩”的不得已做法所造成，沙粒很容易造成密封口的損傷，另外，管網(wǎng)保養(yǎng)不當(dāng)管內(nèi)銹蝕污垢易堆積在閥門密封口處也會(huì)引起關(guān)不嚴(yán)；還有在維修換管時(shí)也容易將泥土帶進(jìn)管內(nèi)及切割焊渣遺留管內(nèi)；再有自來(lái)水中也含有細(xì)小沙粒。總之，這些雜質(zhì)是導(dǎo)致閥門關(guān)不嚴(yán)的主要原因。

4.3 閥門不嚴(yán)導(dǎo)致的后果是

綜合上述分析，熱水網(wǎng)關(guān)斷門不嚴(yán)導(dǎo)致水流不斷，因此對(duì)泄露點(diǎn)無(wú)法焊接，為了搶時(shí)間和避免大范圍停供不得不采取臨時(shí)加“套袖”工藝做法，導(dǎo)致?lián)屝迺r(shí)間延長(zhǎng)。為了防止閥門出現(xiàn)關(guān)不嚴(yán)的問(wèn)題，不得不每年對(duì)閥門進(jìn)行全拆全檢全打壓的保守作法？看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，為何要用九牛二虎之力進(jìn)行維護(hù)？因?yàn)橛绊懭珔^(qū)停供的事情以前曾有發(fā)生，責(zé)任重大誰(shuí)也擔(dān)當(dāng)不起，因此寧可費(fèi)點(diǎn)事多花點(diǎn)錢也要做到閥門萬(wàn)無(wú)一失。

5 “截流球”的意義和工作原理及方法

5.1 “截流球”的意義

針對(duì)上述問(wèn)題筆者研發(fā)了“截流球”，可以解決關(guān)斷門不嚴(yán)所導(dǎo)致的水流不盡、搶修難度大、時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高的問(wèn)題，大大減少了搶修時(shí)間和成本，不再使用“套袖”的臨時(shí)工藝做法，使搶修在最短的時(shí)間里一次性解決泄露，按規(guī)范施工不必停運(yùn)后再重新做。

5.2 截流球工作原理及使用方法

如圖2所示、以DN600管道為例：在管道泄漏點(diǎn)的上游約3～5 m處挖出工作坑、將管道上部暴露出來(lái)，去掉保護(hù)層后在頂端割開(kāi)一個(gè)直徑200 mm的圓孔（出入口5），將截流球2放入管道1內(nèi)，輸氣管3接氣源4然后充氣，截流球用特殊材料制成，耐溫150℃、可以承受0.5 Mpa的壓力而不破裂，截流球與管道內(nèi)壁因膨脹而緊密結(jié)合阻斷水流，大大地縮短了抽排水時(shí)間、優(yōu)化了工況環(huán)境，為泄露點(diǎn)的修補(bǔ)、換補(bǔ)償器換管創(chuàng)造了良好的條件。泄露點(diǎn)修復(fù)完成后將截流球泄氣抽出，將割掉的圓孔鋼板原位復(fù)原焊牢；為了節(jié)省時(shí)間也可以采取在開(kāi)孔后焊一個(gè)馬鞍鏈接一個(gè)法蘭，截流球2拿出來(lái)后用盲法蘭封緊即可。

6 截流球的優(yōu)點(diǎn)在于

優(yōu)點(diǎn)一，關(guān)斷門關(guān)閉后、事故管段的管內(nèi)壓力隨泄露點(diǎn)的排水、管內(nèi)壓力降為零，當(dāng)管內(nèi)水面低于管頂部后就可以開(kāi)孔，然后用專用工具將截流球放入擺好、充氣后很快堵住流水，節(jié)省了排水等候時(shí)間。

優(yōu)點(diǎn)二，泄露點(diǎn)沒(méi)有水流出了，便于泄露點(diǎn)的暴露和診斷，如果不涉及換管換補(bǔ)償器，將裂口補(bǔ)焊或打卡子都可以在4 h之內(nèi)完成。

優(yōu)點(diǎn)三，如果是補(bǔ)償器損壞或是管段腐蝕需要換管，那么就一次性做好做實(shí)，無(wú)需來(lái)年再重做，因此節(jié)省了大筆開(kāi)支。

優(yōu)點(diǎn)四，對(duì)于帶水作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)，換管或換補(bǔ)償器，如果上游水流過(guò)大哪怕是采用“套袖”的做法，如果流量過(guò)大、大于“套袖”的排泄口的流出量，則“套袖”的上接口仍然會(huì)被水覆蓋而無(wú)法施焊，遇到此種情況，工人只好在上游管口堆放泥土做個(gè)壩，擋住水流過(guò)來(lái)，然后在管子上部開(kāi)孔放入水泵抽水，再抓緊時(shí)間先把底部焊口焊好，這樣做、擋壩的泥土不能完全取出來(lái)、只能留在管網(wǎng)里。截流球可以杜絕“泥土座壩”這種惡循環(huán)做法。從而減少了閥門的損壞，也就沒(méi)必要年年更換。

優(yōu)點(diǎn)五，有了截流球，即便閥門不嚴(yán)也不會(huì)影響管網(wǎng)的搶修，故延長(zhǎng)了閥門使用周期，消除了運(yùn)行人員和領(lǐng)導(dǎo)的后顧之憂，排除了維修人員全方位保守檢修閥門的必要性。徹底杜絕“泥土擋壩”的惡循環(huán)做法。

7 結(jié)語(yǔ)

本管道“截流球”截流堵漏技術(shù)、是作者從事幾十年供熱管網(wǎng)搶修維修工作實(shí)踐而發(fā)明的實(shí)用工具，搶修時(shí)間較以往縮短80%；“截流球”已獲得國(guó)家專利，它為集中供熱行業(yè)地下直埋熱水管網(wǎng)搶修技術(shù)填補(bǔ)了空白，是國(guó)內(nèi)乃至世界集中供熱領(lǐng)域中的首創(chuàng)，“截流球”系統(tǒng)搶修設(shè)備是集中供熱單位必備的維修搶修工具。現(xiàn)正尋求合作單位共同開(kāi)發(fā)，歡迎集中供熱各個(gè)兄弟單位使用。

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